El suministro seguro y eficiente de oxígeno a los pacientes.

Las mascarillas de ventilación manual, también llamadas bolsas ambú (unidades de respiración manual artificial), se utilizan para administrar oxígeno a pacientes que no respiran por sí solos. Si bien han salvado muchas vidas, no son adecuadas para tratar a pacientes con el coronavirus COVID-19.

La principal desventaja de la mascarilla es que debe apretarse manualmente para forzar la entrada de oxígeno a los pulmones. Esto funciona durante periodos cortos, pero no para cuidados prolongados. Además, puede suministrar cantidades variables de oxígeno a los pulmones y el paciente debe estabilizarse previamente antes de administrarle oxígeno.

Tras analizar diseños de código abierto para respiradores de emergencia, un equipo de ingenieros de Tolomatic se reunió y propuso nuevas ideas para fabricar respiradores a partir de bolsas ambú. En una semana, el equipo creó dos diseños que utilizan los actuadores eléctricos de tornillo de la empresa. Estos diseños automatizan el control del volumen de aire y la frecuencia de suministro a los pacientes, lo que supone una mejora significativa con respecto a las bolsas ambú de accionamiento manual.

Nuestro enfoque consistió en automatizar un proceso tradicionalmente manual mediante actuadores lineales eléctricos y garantizar que los pacientes siguieran recibiendo aire durante días o semanas. Los actuadores controlan la velocidad, la frecuencia y la longitud de la carrera del descenso; la duración de la pausa; y, posteriormente, la velocidad, la frecuencia y la longitud de la carrera del retorno.

Los actuadores brindan a médicos y enfermeros un control total sobre el flujo de oxígeno que llega a los pulmones del paciente, a diferencia de los sistemas de levas o cilindros neumáticos más tradicionales que hemos visto en otros diseños de código abierto. Independientemente de la edad o el tamaño del paciente, pueden ajustar la cantidad y la frecuencia del suministro de aire.

Utilizamos un actuador eléctrico de vástago o un actuador eléctrico sin vástago. Ambos son actuadores lineales accionados por tornillo que convierten la potencia rotativa de un servomotor en movimiento lineal. Los actuadores de vástago tienen un vástago que se extiende y se retrae desde el cuerpo principal del actuador. Los actuadores sin vástago carecen de vástago; en su lugar, el recorrido o carrera se encuentra dentro del actuador. Para esta aplicación, el actuador de vástago requiere una carcasa para alojar la bolsa ambú, y el actuador se monta en dicha carcasa. El actuador sin vástago es más compacto y puede sujetar y comprimir la bolsa ambú dentro de sus rieles.

La longitud de carrera óptima para ambos prototipos es de 2,5 pulgadas, con una fuerza mínima de 25 libras en el eje de salida. Ambos soportan una fuerza mínima de 100 libras. La configuración del motor de accionamiento directo (o en línea) simplifica el diseño y reduce los costos. La incorporación de engranajes permitiría la compatibilidad con una mayor variedad de motores.

Estos nuevos diseños parecen suponer una mejora con respecto a las modificaciones de las bolsas ambú que automatizaban el proceso mediante un mecanismo de leva unidireccional o un actuador neumático. Estos sistemas no permiten al personal sanitario ajustar la longitud de la respiración, solo la frecuencia respiratoria. En consecuencia, se administra el mismo volumen de aire a todos los pacientes y el perfil de movimiento resultante no se asemeja a un ciclo respiratorio típico.

Por otro lado, los actuadores lineales pueden acelerar rápidamente y mantener la velocidad a lo largo de una distancia determinada, proporcionando volúmenes de aire más continuos por compresión y un ciclo respiratorio más típico. El control total del movimiento que ofrece un actuador lineal también permite ajustar los volúmenes de aire a la edad, el tamaño o las necesidades actuales del paciente.

El diseño ofrece un rendimiento fiable a largo plazo y permite la incorporación de alarmas en caso de fallos del motor y sensores para controlar la cantidad y la calidad del flujo de aire.

No somos fabricantes de dispositivos médicos y este diseño no ha sido aprobado por ningún organismo regulador. Sin embargo, estos conceptos limitan el contacto con el paciente al de la bolsa ambú ya aprobada. Nuestro objetivo es contactar con otros socios, generar interés y explorar posibles colaboraciones para desarrollar un diseño aprobado que ayude al personal médico en su labor de salvar vidas.

Hasta la fecha, hemos conversado con varias empresas que desarrollan otros diseños conceptuales y nos interesan las ventajas adicionales que ofrecería la actuación eléctrica. Nuestra empresa está preparada para ofrecer su experiencia en control de movimiento para ayudar a resolver estos desafíos cruciales. Las empresas pueden contactarnos para obtener asistencia con sus aplicaciones.