Investigadores desarrollan ventilador de emergencia de bajo costo y fácil de usar para pacientes con COVID-19
El ventilador está controlado por sensores de presión, en lugar de sensores de volumen, lo que permitió a los investigadores reducir drásticamente el precio del dispositivo. Crédito: Universidad de California en San Diego
Un equipo de ingenieros y médicos de la Universidad de California en San Diego ha desarrollado un ventilador de emergencia de bajo costo y fácil de usar para pacientes con COVID-19 que se construye alrededor de una bolsa de ventilador generalmente encontrado en ambulancias.
El equipo construyó un sistema automatizado alrededor de la bolsa y redujo el costo de un ventilador de emergencia a solo $ 500 por unidad. En comparación, los ventiladores de última generación actualmente cuestan al menos $ 50,000. Los componentes del dispositivo se pueden fabricar rápidamente y el ventilador se puede ensamblar en solo 15 minutos. La electrónica y los sensores del dispositivo dependen de una sólida cadena de suministro de campos no relacionados con la atención médica que es poco probable que se vean afectados por la escasez.
El UCSD MADVent Mark V también es el único dispositivo que ofrece ventilación controlada por presión equipada con alarmas que se pueden ajustar para señalar que la presión es demasiado baja o demasiado alta. Esto es especialmente importante porque la presión excesiva puede causar lesiones pulmonares en pacientes con COVID-19 que a menudo experimentan una rápida disminución de la capacidad pulmonar a medida que avanza la enfermedad.
La mayoría de los ventiladores miden el volumen de aire que se bombea al interior del paciente. pulmones, lo que requiere costosos sensores de flujo de aire. Por el contrario, el UCSD MADVent Mark V mide la presión y usa esos datos para deducir y controlar el flujo de aire a los pulmones. Esto fue clave para reducir el precio del dispositivo.
El equipo de tUC San Diego y los socios de la industria buscarán la aprobación del dispositivo por parte de la Administración de Alimentos y Medicamentos. Detallan su trabajo en una próxima edición de Dispositivos médicos y sensores.
«El MADVent puede cumplir con seguridad los diversos requisitos de los pacientes con COVID-19 porque puede ajustarse en los amplios rangos de parámetros de respiración necesarios para tratar enfermedades agudas. síndrome de dificultad respiratoria», dijo James Friend, profesor de la Escuela de Ingeniería UC San Diego Jacobs y uno de los dos autores correspondientes del artículo. «La combinación de componentes listos para usar y piezas fácilmente mecanizadas con control de presión accionado mecánicamente hace que nuestro diseño sea económico y se pueda fabricar rápidamente».
Los investigadores también querían asegurarse de que el dispositivo pudiera ser utilizado por trabajadores de la salud con experiencia limitada con ventiladores y sin experiencia con este tipo de sistema, dijo el Dr. Casper Petersen, coautor del estudio y científico del proyecto en el Departamento de Anestesiología de la Facultad de Medicina de UC San Diego. Como resultado, el MADVent Mark V es seguro de usar, fácil de ensamblar y fácil de reparar.
«Este dispositivo podría ser una gran opción para usar en situaciones donde los materiales son escasos, como cuando el normal falla la cadena de suministro, o en países en desarrollo y áreas rurales de difícil acceso», dijo el Dr. Casper Petersen.
El dispositivo no pretende sustituir los ventiladores altamente complejos que se usan en las unidades de cuidados intensivos. .
«Más bien, nuestro ventilador de bajo costo está destinado a cerrar una brecha urgente en situaciones de un gran aumento de pacientes en los que es posible que no tengamos suficiente equipo de soporte vital», dijo el Dr. Lonnie Petersen, asistente profesor de la Escuela de Ingeniería Jacobs, profesor adjunto de UC San Diego Health y otro autor correspondiente del artículo. «La seguridad es nuestra principal prioridad; si bien MADVent es un dispositivo de baja tecnología y bajo costo, en realidad ofrece una ventilación robusta y adaptada al paciente. Esto realmente aumenta la seguridad de los pacientes que padecen la infección pulmonar compleja y la dificultad respiratoria asociada con la COVID-19. «.
Un equipo de ingenieros y médicos de la Universidad de California en San Diego ha desarrollado un ventilador de emergencia de bajo costo y fácil de usar para pacientes con COVID-19 que se construye alrededor de una bolsa de ventilador que generalmente se encuentra en las ambulancias. El equipo construyó un sistema automatizado alrededor de la bolsa y redujo el costo de un ventilador de emergencia a solo $ 500 por unidad; los modelos de última generación cuestan al menos $ 10,000. Los componentes del dispositivo se pueden fabricar rápidamente y el ventilador se puede ensamblar en solo 15 minutos. La electrónica y los sensores del dispositivo se basan en una sólida cadena de suministro de campos no relacionados con la atención médica que es poco probable que se vean afectados por la escasez. Crédito: Universidad de California en San Diego
El UCSD MADVent Mark V
El equipo de UC San Diego construyó su dispositivo alrededor de una bolsa de ventilación que generalmente se encuentra en las ambulancias y está diseñada para apretarse manualmente para ayudar a los pacientes a respirar. En el UCSD MADvent Mark V, una paleta mecanizada aprieta la bolsa. La paleta está controlada por una serie de sensores de presión para garantizar que los pacientes reciban el flujo de aire adecuado en sus pulmones. El equipo integró deliberadamente en el diseño tantos artículos hospitalarios estándar como fue posible porque ya se han sometido a pruebas rigurosas de seguridad, longevidad y compatibilidad.
Para medir la presión, los investigadores desarrollaron un algoritmo que deduce cuánto cuesta la bolsa. fue comprimido en función de cuántas vueltas ha dado el motor del dispositivo y calcula el volumen de aire enviado a los pulmones del paciente como resultado.
«La elasticidad de los pulmones cambia muy rápidamente, por lo que es importante poder para sentir los comentarios del paciente», dijo el Dr. Lonnie Petersen.
Los investigadores probaron su sistema más de 200 veces y durante días en un simulador de pulmón, cumpliendo con los estándares de la Organización Internacional de Estándares y la FDA. pautas para asegurar su correcto funcionamiento. El dispositivo también se probó en un simulador de maniquí médico.
Una de las claves para el ahorro de costos fue el desarrollo de modelos informáticos del volumen de aire entregado a través de la bolsa de la ambulancia cuando se comprime. Esto permitió a los investigadores eliminar los costosos sensores de flujo de aire y los complejos algoritmos que los controlan.
Los materiales del ventilador se pueden desinfectar con desinfectantes convencionales, como peróxido de hidrógeno al 1,5 % y etanol al 70 %.
«El sistema, en su estado actual de desarrollo, puede acomodar fácilmente nuevos módulos que habilitan funciones más sofisticadas, como el monitoreo de flujo, que puede habilitar modos de ventilación adicionales y brindar a los operadores de atención médica más información sobre la respiración de un paciente», dijo Aditya Vasan, un Ph.D. estudiante del grupo de investigación de Friend y primer autor del artículo.
Colaboración entre disciplinas
Una estrecha colaboración entre médicos e ingenieros permitió al equipo armar un prototipo básico en solo tres días. Luego pasaron incontables horas refinando y probando el ventilador. Se dedicó mucho trabajo a garantizar que fuera seguro y se pudiera fabricar con piezas simples a gran escala.
Los ingenieros del laboratorio de creación de prototipos del Instituto Qualcomm de UC San Diego proporcionaron diseño de ingeniería y soporte de fabricación. El ingeniero eléctrico Mark Stambaugh intervino para trabajar en el microcontrolador y ayudar a ajustar el ciclo de brazada y controlar la velocidad y el volumen de las compresiones para ayudar a los pacientes a respirar. El ingeniero mecánico Alex Grant brindó asistencia y orientación en el diseño.
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Ventilador simple y de bajo costo construido sobre bolsas de reanimación disponibles Más información: Los planos y especificaciones del dispositivo están disponibles en MADVent.ucsd.edu/ Proporcionado por la Universidad de California – San Diego Cita: Los investigadores desarrollan un ventilador de emergencia de bajo costo y fácil de usar para pacientes con COVID-19 (2020, 24 de junio) consultado el 31 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/ 2020-06-low-cost-easy-to-use-emergency-ventilator-covid-.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.