El ‘diseño frugal’ lleva innovaciones médicas a comunidades que carecen de recursos durante la pandemia
Los espacios Maker brindan a los ingenieros y diseñadores las herramientas para construir equipos médicos de bajo costo utilizando materiales disponibles localmente. Crédito: Brandon Martin, Universidad Rice, CC BY-NC-ND
Dr. Msandeni Chiume Kayuni se encontró en medio de una crisis de suministro cuando el COVID-19 se propagó a África en abril de 2020. Como jefa de Pediatría en el Hospital Central Kamuzu en Lilongwe, Malawi, su equipo enfrentó una escasez crítica de N95 y mascarillas quirúrgicas regulares. Las enfermeras y los médicos estaban en huelga.
«Hicimos que miembros del personal del hospital dejaran sus herramientas porque no creían que fuera seguro practicar», nos dijo en una entrevista.
El ingenio entró en acción. El equipo de Malawi compró impermeables de el mercado local para usar como equipo de protección personal cuando no podían pagar las batas adecuadas que cuestan tres veces más. A diferencia de las batas desechables, el equipo de lluvia podría desinfectarse fácilmente con lejía y reutilizarse.
En todo el mundo, a medida que la cadena de suministro global de EPP básico, pruebas de diagnóstico y equipos para tratar a pacientes con enfermedades críticas de COVID-19 se doblaron bajo la presión , el personal médico improvisó y los ingenieros comenzaron a desarrollar soluciones casi de la noche a la mañana. Los estudiantes de ingeniería utilizaron los espacios de creación de la universidad para inventar y producir nuevas tecnologías de protectores faciales, estaciones de lavado de manos automatizadas, equipos de pruebas de diagnóstico y equipos de apoyo respiratorio que permitieron a los trabajadores de la salud brindar una atención eficaz de manera segura.
Como ingenieros que trabajan en el Estados Unidos y Malawi para desarrollar dispositivos médicos efectivos y asequibles para comunidades de bajos recursos, practicamos y enseñamos de forma rutinaria este nivel de ingenio, denominado «diseño frugal».
Difundiendo la luz
Médico el personal reutilizó las máscaras N95 disponibles, diseñadas para usarse una vez, durante semanas o meses, lo que requería formas innovadoras de desinfectarlas, incluidos calentadores, esterilizadores de gas y luz ultravioleta.
La luz ultravioleta de longitud de onda corta UVC mata o inactiva los virus, incluido el SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19. En la pandemia, los científicos instalaron sistemas UVC en las habitaciones libres de los hospitales para desinfectar las máscaras.
Los trabajadores de la salud de todo el mundo recurrieron a protectores faciales impresos en 3D en los primeros meses de la pandemia. Crédito: Julia Jenjezwa, Instituto Rice 360 para la Salud Global, CC BY-NC-ND
El Centro Médico de la Universidad de Nebraska equipó una habitación con torres de luz UVC y cubrió las paredes con una lámina reflectante para maximizar la dosis de luz UVC. Las máscaras sucias están sujetas a filas de tendederos colgados en la sala de UVC. Un operador fuera de la habitación encendió las luces y un detector en la habitación se aseguró de que las máscaras hubieran recibido una dosis de luz que mataría el virus. Las máscaras se pueden desinfectar y reutilizar varias veces sin dañar su integridad.
Ingenieros en Houston, Malawi y Tanzania trabajaron juntos para reducir el costo de los sistemas de desinfección UVC basados en habitaciones a menos de US$800, y varios sistemas ahora están instalados en hospitales en Malawi y Tanzania. Los ingenieros de otros lugares construyeron estaciones de desinfección mediante la adaptación de luces ultravioleta en las campanas que normalmente se utilizan para hacer crecer células en cultivo o mediante la reutilización de la luz ultravioleta en un desinfectante para acuarios.
Innovación local para PPE
En todo el mundo, los estudiantes de ingeniería utilizaron espacios de creación novedosos en las universidades con impresoras 3D y cortadoras láser para acelerar la producción local a gran escala de nuevos diseños de EPP. Los estudiantes y el personal de las dos escuelas de ingeniería de Malawi, el Politécnico de Malawi y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Malawi, y el Instituto de Tecnología Dar es Salaam de Tanzania, adaptaron diseños de código abierto para producir protectores faciales. Consultaron con médicos de hospitales asociados para mejorar la comodidad y la seguridad mientras usaban solo materiales disponibles localmente.
Las organizaciones de desarrollo, incluidos UNICEF y el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo, ordenaron más de 8000 protectores faciales que se produjeron localmente y se entregaron a los hospitales del área.
Repensar los diseños de diagnóstico
Los laboratorios de diagnóstico no pudieron obtener los suministros clave necesarios para realizar las pruebas de COVID-19 en las primeras etapas de la pandemia. A principios de 2020, los principales hospitales y sistemas de salud pública lucharon para obtener hisopos, tubos de muestra, reactivos y equipos necesarios para satisfacer la creciente demanda de pruebas.
La primera prueba COVID-19 disponible se basó en la reacción en cadena de la polimerasa, o PCR, un método que aumenta la cantidad de ARN viral en una muestra a niveles detectables. Este método de prueba requiere reactivos y equipos especializados para aislar el ARN viral, transformarlo en ADN y desencadenar el proceso de amplificación.
Dispositivos como esta centrífuga manual podrían hacer que las pruebas de detección de la COVID-19 sean más accesibles en comunidades con acceso limitado a la electricidad.
Debido a la complejidad de las pruebas basadas en PCR y la escasez de reactivos de prueba, los Institutos Nacionales de la Salud invirtieron $1500 millones en el programa RADx para alentar a los innovadores a encontrar pruebas de diagnóstico novedosas y asequibles. Muchas pruebas innovadoras han recibido autorización de uso de emergencia de la Administración de Drogas y Alimentos y ahora se usan en todo el mundo.
Por ejemplo, los investigadores de Harvard usaron una reacción simple de temperatura única para amplificar el ARN viral, eliminando muchas de las los pasos necesarios y reactivos de PCR y acelerando el tiempo de prueba. Los investigadores de Stanford adaptaron el mecanismo dentro de una linterna de juguete para construir una centrífuga simple sin electricidad para ayudar a realizar esta nueva prueba COVID-19 en áreas que carecen de electricidad y otra infraestructura de laboratorio.
Reforzar los suministros de ventiladores
En respuesta a la escasez mundial de ventiladores en los primeros meses de la pandemia del año pasado, los ingenieros diseñaron dispositivos simples para brindar asistencia respiratoria temporal. Los planes de código abierto para dos sistemas, uno diseñado por el Proyecto de ventilación de emergencia del MIT y otro diseñado por estudiantes y personal de la Universidad de Rice, están disponibles en línea.
La escasez mundial de oxígeno en países de bajos recursos ha llevado a muchos proveedores de atención médica en esos países a recurrir a la ventilación mecánica. Los ventiladores también escasean, en parte debido a problemas con un programa de donación de ventiladores de EE. UU.
Estudiantes y profesores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Malawi desarrollaron un sistema similar a los ventiladores MIT y Rice que se pueden ensamblado utilizando materiales disponibles en Malawi. Los estudiantes del Politécnico de Malawi trabajaron con médicos locales para desarrollar un ventilador con más características.
Innovación en higiene
Los funcionarios de salud pública enfatizan el papel del lavado de manos, junto con el distanciamiento social y las máscaras faciales , para frenar la continua propagación de COVID-19. Sin embargo, muchas escuelas e incluso algunos hospitales en entornos de bajos recursos no tienen agua corriente ni lavabos que permitan a los estudiantes y pacientes lavarse las manos con regularidad.
Un cementerio de equipos médicos en Malawi. Crédito: Instituto Rice 360 para la Salud Global, CC BY-NC-ND
En respuesta, Brenald Dzonzi, estudiante de ingeniería en el Politécnico de Malawi, diseñó una estación de lavado de manos sin contacto. Pequeñas cantidades de agua y jabón se distribuyen automáticamente desde contenedores precargados cuando un usuario se para frente a la estación. El sistema está hecho con materiales locales y ahora está instalado en un hospital local. Hasta 2000 pacientes pueden lavarse las manos de forma segura antes de que sea necesario volver a llenar el sistema.
Dzonzi recibió el premio Desafío de la Juventud de UNICEF para financiar el desarrollo continuo de la estación de lavado de manos.
Diseño elegante y sostenible
Cuando el equipo no es adecuado para un ambiente, porque no puede tolerar condiciones calurosas y polvorientas, por ejemplo, termina desechado en cementerios de equipos que no sirven a nadie. Por el contrario, los diseños frugales ejecutados con éxito ofrecen sostenibilidad e idoneidad para entornos de bajos recursos.
Un ejemplo de este tipo de diseño elegante es el FoldScope, un microscopio de papel de bajo costo utilizado para mejorar el diagnóstico médico y la educación científica en entornos de bajos recursos. Otros ejemplos incluyen luces de fototerapia basadas en LED que se usan para tratar la ictericia en los recién nacidos y CPAP de bajo costo que brindan apoyo respiratorio a los recién nacidos pequeños y enfermos en centros de atención médica de bajos recursos.
Para fomentar el diseño frugal, las universidades en todo el mundo están cambiando la forma en que enseñan ingeniería, centrándose en el diseño frugal e involucrando a estudiantes como Dzonzi para que inventen soluciones que resuelvan problemas reales. Aunque la pandemia provocó una necesidad mundial de diseño frugal, la práctica es importante en general para reducir la brecha de atención médica entre las comunidades de altos y bajos recursos y llevar los servicios de atención médica a las comunidades desatendidas.
Explorar más
Vulnerable recién nacidos separados de sus madres en la pandemia de COVID-19 Proporcionado por The Conversation
Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.
Cita: ‘Frugal design’ trae innovaciones médicas a comunidades que carecen de recursos durante la pandemia (2021, 29 de marzo) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021 -03-frugal-medical-lack-resources-pandemic.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.