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 está construido alrededor de una bolsa de ventilador que generalmente se encuentra 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 elel 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 probablemente no se vean afectados por la escasez.
El UCSD MADVent Mark V también es el único dispositivo que ofrece ventilación controlada por presión equipado con alarmas que se pueden ajustar para indicar que la presión es demasiado baja o demasiado alta. Esto es especialmente importante porque la presión excesiva puede causar lesiones pulmonares en COVID-19pacientes que a menudo experimentan disminuciones rápidas en la capacidad pulmonar a medida que la enfermedad progresa.
La mayoría de los ventiladores miden el volumen de aire que se bombea a los pulmones del paciente, lo que requiere sensores de flujo de aire caros. Por el contrario, el UCSD MADVent Mark V mide la presión y utiliza esos datos para deducir y controlar el flujo de aire a los pulmones. Esto fueclave para bajar el precio del dispositivo.
El equipo de tUC San Diego y los socios de la industria buscarán la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos para el dispositivo. Detallan su trabajo en un próximo número de Dispositivos médicos y sensores .
Los planes y especificaciones del dispositivo están disponibles en http://MADVent.ucsd.edu/
"El MADVent puede cumplir de manera segura los diversos requisitos de los pacientes con COVID-19 porque puede ajustarse en los amplios rangos de parámetros de respiración necesarios para tratar el síndrome de dificultad respiratoria aguda", dijo James Friend, profesor de la Escuela de la Universidad de California San Diego Jacobs.Engineering y uno de los dos autores correspondientes del artículo: "La combinación de componentes listos para usar y piezas fácilmente mecanizadas con control de presión de accionamiento mecánico hace que nuestro diseño sea de bajo costo y de fabricación rápida".
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 Departamentode Anestesiología en la Facultad de Medicina de UC San Diego. Como resultado, el MADVent Mark V es seguro de usar, fácil de montar y fácil de reparar.
"Este dispositivo podría ser una excelente opción para su uso en situaciones donde los materiales son escasos, como cuando la cadena de suministro normal se rompe, o en países en desarrollo y áreas rurales difíciles de alcanzar", dijo el Dr. Casper Petersen.
El dispositivo no pretende ser un sustituto de los ventiladores altamente complejos utilizados en las Unidades de Cuidados Intensivos.
"Por el contrario, nuestro ventilador de bajo costo está destinado a cerrar una brecha urgente en situaciones de una gran oleada de pacientes en los que no tenemos suficiente equipo para mantener la vida", dijo el Dr. Lonnie Petersen, profesor asistente en la Escuela Jacobs deIngeniero, profesor adjunto de UC San Diego Health y el otro autor correspondiente del artículo. "La seguridad es nuestra principal prioridad; si bien el MADVent es un dispositivo de baja tecnología y bajo costo, en realidad ofrece una ventilación sólida y adaptada al paciente. Esto realmente aumenta la seguridad paralos pacientes que padecen la infección pulmonar compleja y dificultad respiratoria asociada con COVID-19 ".
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 ambulancias y está diseñado 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 unUna serie de sensores de presión para garantizar que los pacientes obtengan el flujo de aire adecuado en sus pulmones. El equipo integró deliberadamente la mayor cantidad posible de artículos hospitalarios estándar en el diseño 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 se comprimió la bolsa en función de cuántas vueltas ha realizado el motor del dispositivo y, como resultado, calcula el volumen de aire enviado a los pulmones del paciente.
"La elasticidad de los pulmones cambia muy rápidamente, por lo que es importante poder 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 las pautas de la FDA para garantizar que funcionara correctamente. El dispositivo también se probó en un simulador de maniquí médico.
Una de las claves para ahorrar costos fue desarrollar modelos de computadora del volumen de aire entregado a través de la bolsa de ambulancia cuando se comprime. Esto permitió a los investigadores eliminar costosos sensores de flujo de aire y los complejos algoritmos que los controlan.
Los materiales en el 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 permiten funciones más sofisticadas, como la monitorización de flujo, que puede habilitar modos de ventilación adicionales y proporcionar a los operadores de atención médica más información sobre la respiración de un paciente", dijo Aditya Vasan, estudiante de doctorado en el 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 crudo en solo tres días. Luego pasaron innumerables horas refinando y probando el ventilador. Se trabajó mucho para asegurarse de que fuera seguro y se pudiera fabricar conpartes simples a gran escala.
Los ingenieros del Laboratorio de Prototipos del Instituto Qualcomm de UC San Diego proporcionaron soporte de diseño y fabricación de ingeniería. El ingeniero eléctrico Mark Stambaugh intervino para trabajar en el microcontrolador y ayudar a ajustar el ciclo de carrera y controlar la velocidad y el volumen de las compresiones para ayudar a los pacientes a respirar.El ingeniero mecánico Alex Grant proporcionó apoyo y orientación de diseño.
El financiamiento inicial para el proyecto provino de varias organizaciones: Kratos Defense & Security Solutions, Inc., con sede en San Diego, que desarrolla sistemas de campo, plataformas y productos para las necesidades de seguridad y comunicaciones nacionales; la Oficina de Investigación Naval de EE. UU. En el Departamento deDefensa; y la iniciativa Catalyst en el Instituto de UC para Conflictos y Cooperación Global.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Ioana Patringenaru. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :