Somministrazione sicura ed efficiente di ossigeno ai pazienti.

Le maschere a pallone, chiamate anche palloni Ambu (unità respiratorie manuali artificiali), vengono utilizzate per somministrare ossigeno ai pazienti che non respirano autonomamente. Tuttavia, sebbene abbiano salvato molte vite, non sono adatte al trattamento dei pazienti affetti da coronavirus COVID-19.

Il principale difetto della maschera è che deve essere premuta manualmente per forzare l'ossigeno nei polmoni. Questo funziona per brevi periodi, ma non per l'assistenza a lungo termine. Può anche immettere quantità variabili di ossigeno nei polmoni e il paziente deve essere prima stabilizzato prima di poter essere sottoposto a ossigenoterapia.

Dopo aver esaminato progetti open source per ventilatori di emergenza, un team di ingegneri di Tolomatic si è riunito e ha elaborato nuove idee per la costruzione di ventilatori polmonari utilizzando i palloni Ambu. Nel giro di una settimana, il team ha creato due progetti che utilizzano gli attuatori elettrici a vite dell'azienda. Questi progetti automatizzano il controllo del volume d'aria e della frequenza di erogazione ai pazienti, un miglioramento significativo rispetto ai palloni Ambu ad azionamento manuale.

Il nostro approccio è stato quello di automatizzare un processo tradizionalmente manuale utilizzando attuatori lineari elettrici e garantire che i pazienti continuassero 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.

Gli attuatori offrono a medici e infermieri il controllo completo sul flusso di ossigeno nei polmoni del paziente, a differenza dei più tradizionali cilindri a camme o pneumatici che abbiamo visto in altri progetti open source. Che il paziente sia giovane, anziano, alto o basso, possono regolare la quantità d'aria e la frequenza di erogazione.

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 lo stelo. Invece, la corsa è contenuta all'interno dell'attuatore. Per questa applicazione, l'attuatore a stelo necessita di un alloggiamento per contenere il pallone Ambu e l'attuatore si monta sull'alloggiamento. L'attuatore senza stelo è più compatto e può contenere e comprimere il pallone Ambu all'interno delle sue guide.

La lunghezza di corsa ottimale per entrambi i prototipi è di 2,5 pollici, con una forza minima di 25 libbre (11,6 kg) all'albero di uscita. Entrambi sono classificati per almeno 100 libbre (45 kg) di forza. 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 adattarlo a una più ampia gamma di motori.

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

Gli attuatori lineari, d'altra parte, possono accelerare e mantenere rapidamente 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 regolare i volumi d'aria in base all'età, alla corporatura o alle esigenze del momento del paziente.

I modelli garantiscono prestazioni affidabili a lungo termine e possono essere dotati di allarmi in caso di guasti al motore e di 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 normativo. Tuttavia, questi concetti limitano il contatto con il paziente a quello del pallone Ambu già approvato. Il nostro obiettivo è quello di contattare altri partner, suscitare interesse e discutere su come possiamo collaborare a un progetto approvato che aiuterà il personale medico a salvare vite umane.

Ad oggi, abbiamo parlato con diverse aziende che stanno sviluppando altri concept design e siamo interessate ai vantaggi aggiuntivi che l'attuazione elettrica potrebbe offrire. La nostra azienda è pronta a offrire la sua competenza nel controllo del movimento per aiutarle a risolvere queste sfide critiche. Le aziende sono invitate a contattarci per ricevere assistenza per le loro applicazioni.