El suministro seguro y eficiente de oxígeno a los pacientes.

Las mascarillas con bolsa-válvula, también llamadas bolsas ambu (unidades de respiración artificial manual), se utilizan para administrar oxígeno a pacientes que no respiran por sí solos. Sin embargo, si bien han salvado muchas vidas, no son adecuadas para tratar a pacientes con 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 a largo plazo. Además, puede administrar cantidades variables de oxígeno a los pulmones, por lo que es necesario estabilizar al paciente antes de administrarle oxígeno.

Tras analizar diseños de código abierto para respiradores de emergencia, un equipo de ingenieros de Tolomatic se reunió y propusieron nuevas ideas para construir respiradores a partir de bolsas ambu. En una semana, el equipo creó dos diseños que utilizan los actuadores eléctricos de tornillo de la compañía. Estos diseños automatizan el control del volumen de aire y la frecuencia con la que se suministra a los pacientes, una mejora significativa respecto a las bolsas ambu operadas manualmente.

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 de descenso; la duración de la pausa; y, finalmente, la velocidad, la frecuencia y la longitud de la carrera de retorno.

Los actuadores brindan a médicos y enfermeros un control total sobre el flujo de oxígeno que ingresa a los pulmones del paciente, a diferencia de los cilindros neumáticos o de levas tradicionales que hemos visto en otros diseños de código abierto. Ya sea el paciente joven, mayor, grande o pequeño, pueden ajustar la cantidad de aire y la frecuencia con la que se le suministra.

Utilizamos un actuador eléctrico de varilla o un actuador eléctrico sin varilla. Ambos son actuadores lineales accionados por tornillo que convierten la potencia rotatoria de un servomotor en movimiento lineal. Los actuadores de varilla tienen una varilla que se extiende y se retrae desde el cuerpo principal del actuador. Los actuadores sin varilla carecen de varilla. En cambio, el recorrido o la carrera se realiza dentro del actuador. Para esta aplicación, el actuador de varilla necesita una carcasa para alojar la bolsa de aire comprimido, y el actuador se monta en ella. El actuador sin varilla es más compacto y puede alojar y comprimir la bolsa de aire comprimido dentro de sus rieles.

La longitud de carrera óptima para ambos prototipos es de 2,5 pulgadas, con una fuerza mínima de 25 lb en el eje de salida. Ambos están clasificados para al menos 100 lb de fuerza. La configuración del motor de accionamiento directo (o en línea) simplifica el diseño y reduce los costos. Añadir engranajes al diseño permitiría admitir una mayor variedad de motores.

Estos nuevos diseños parecen ser una mejora con respecto a las modificaciones de las bolsas ambu que automatizaban el proceso mediante levas unidireccionales o un actuador neumático. Estos no permiten al personal sanitario ajustar la longitud de la carrera, sino solo la frecuencia respiratoria. Como resultado, se administra el mismo volumen a todos los pacientes y el perfil de movimiento resultante no se asemeja a un ciclo respiratorio típico.

Los actuadores lineales, por otro lado, pueden acelerar rápidamente y mantener la velocidad a lo largo de una distancia específica, 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 según la edad, el tamaño o las necesidades actuales del paciente.

Los diseños ofrecen un rendimiento confiable a largo plazo y admiten la incorporación de alarmas en caso de fallas en el motor y sensores para monitorear 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 ambu ya aprobada. Nuestra intención es contactar con otros socios, despertar interés y analizar cómo podemos colaborar en un diseño aprobado que ayude al personal médico a salvar vidas.

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