La somministrazione sicura ed efficiente di ossigeno ai pazienti.

Le maschere con valvola a sacco, chiamate anche ambu bag (unità di respirazione manuale artificiale), vengono utilizzate per somministrare ossigeno ai pazienti che non respirano autonomamente. Tuttavia, pur avendo salvato molte vite, non sono adatte al trattamento dei pazienti affetti da COVID-19.

Il principale svantaggio della maschera è che deve essere compressa manualmente per forzare l'ossigeno nei polmoni. Questo sistema funziona per brevi periodi, ma non per la terapia a lungo termine. Inoltre, può immettere quantità variabili di ossigeno nei polmoni e il paziente deve essere stabilizzato prima di poter ricevere ossigeno.

Dopo aver esaminato progetti open-source per ventilatori di emergenza, un team di ingegneri di Tolomatic si è riunito e ha ideato nuove soluzioni per costruire ventilatori utilizzando i palloni Ambu. Nel giro di una settimana, il team ha creato due progetti che impiegano gli attuatori elettrici a vite dell'azienda. Questi progetti automatizzano il controllo del volume d'aria e della frequenza di erogazione ai pazienti, rappresentando un notevole miglioramento rispetto ai palloni Ambu a funzionamento manuale.

Il nostro approccio consisteva nell'automatizzare un processo tradizionalmente manuale utilizzando attuatori lineari elettrici, garantendo così ai pazienti la possibilità di continuare a ricevere aria per giorni o settimane. Gli attuatori controllano la velocità, la frequenza e la lunghezza della corsa di discesa, la durata della pausa e, infine, la velocità, la frequenza e la lunghezza della corsa di ritorno.

A differenza dei tradizionali cilindri pneumatici o a camme visti in altri progetti open-source, gli attuatori offrono a medici e infermieri il controllo completo sul flusso di ossigeno che arriva ai polmoni del paziente. Indipendentemente dall'età, dalla corporatura o dalla statura del paziente, è possibile regolare la quantità e la frequenza dell'aria erogata.

Utilizziamo un attuatore elettrico a stelo o un attuatore elettrico senza stelo. Entrambi sono attuatori lineari a vite che convertono la potenza rotativa di un servomotore in movimento lineare. Gli attuatori a stelo hanno uno stelo che si estende e si ritrae dal corpo principale dell'attuatore. Gli attuatori senza stelo non hanno uno stelo. Invece, la corsa è contenuta all'interno dell'attuatore. Per questa applicazione, l'attuatore a stelo necessita di un alloggiamento per contenere il sacco ambu e l'attuatore è montato sull'alloggiamento. L'attuatore senza stelo è più compatto e può contenere e comprimere il sacco ambu all'interno delle sue guide.

La lunghezza ottimale della corsa per entrambi i prototipi è di 2,5 pollici, con una forza minima di 25 libbre sull'albero di uscita. Entrambi sono progettati per una forza di almeno 100 libbre. La configurazione del motore a trasmissione diretta (o in linea) semplifica la progettazione e riduce i costi. L'aggiunta di ingranaggi al progetto consentirebbe di utilizzare una più ampia varietà di motori.

Questi nuovi modelli sembrano rappresentare un miglioramento rispetto alle modifiche apportate ai palloni Ambu, che automatizzavano il processo utilizzando camme unidirezionali o attuatori pneumatici. Tali modifiche non consentono agli operatori sanitari di regolare la lunghezza della ventilazione, ma solo la frequenza respiratoria. Di conseguenza, lo stesso volume di ossigeno viene erogato a tutti i pazienti e il profilo di movimento risultante non è simile a un tipico ciclo respiratorio.

Gli attuatori lineari, d'altro canto, possono accelerare rapidamente e mantenere la velocità su una distanza specifica, fornendo volumi d'aria più continui per compressione e un ciclo respiratorio più tipico. Il controllo totale del movimento da parte di un attuatore lineare consente inoltre di adattare i volumi d'aria all'età, alla corporatura o alle esigenze del momento del paziente.

Il progetto offre prestazioni affidabili a lungo termine e prevede la possibilità di aggiungere allarmi in caso di guasti al motore e sensori per monitorare la quantità e la qualità del flusso d'aria.

Non siamo produttori di dispositivi medici e questo progetto non è stato approvato da alcun ente regolatore. Tuttavia, questi concetti limitano il contatto con il paziente a quello del pallone Ambu già approvato. Il nostro intento è quello di contattare altri partner, suscitare interesse e discutere di come possiamo collaborare a un progetto approvato che possa aiutare il personale medico impegnato a salvare vite umane.

Ad oggi, abbiamo parlato con diverse aziende che stanno sviluppando altri progetti concettuali e sono interessate ai vantaggi aggiuntivi che l'attuazione elettrica potrebbe offrire. La nostra azienda è pronta a mettere a disposizione la propria esperienza nel controllo del movimento per contribuire a risolvere queste problematiche cruciali. Le aziende possono contattarci per ricevere assistenza nelle loro applicazioni.