RESPIRADOR 01
Ángel Hernández / Wolfgang Büscher / Jonathan Ventura / Romeo Muñoz

Ángel Hernández / Wolfgang Büscher / Jonathan Ventura / Romeo Muñoz

Conoce el respirador manual automatizado que estamos creando en la UFG

Introducción

El 11 de marzo de 2020 la enfermedad conocida como COVID-19, provocada por un coronavirus, fue declarada pandemia por la OMS. En consecuencia, muchos países cerraron sus fronteras y tomaron medidas para evitar la propagación del virus. 

Estamos en el auge de la curva epidemiológica a nivel mundial; Italia, Irán, Estados Unidos y España -a parte de China- son los países con mayor número de casos confirmados, están sufriendo una gran demanda de suministros médicos. Y actualmente el mercado no tiene la capacidad de suministrar los materiales y equipos necesarios, recientemente Alemania levantó su restricción de exportaciones y ha enviado a Italia mascarillas. 

El 18 de marzo, El Salvador confirmó su primer caso positivo de COVID-19 por medio de una conferencia de prensa ofrecida por el presidente Nayib Bukele. A esta fecha suman tres los casos positivos y hay aproximadamente 1,900 personas que están guardando cuarentena en diferentes zonas del país. 

Observando el número de casos reportados en los países antes mencionados, vemos que la expansión del virus es exponencial, a una velocidad que produce el colapso de los sistemas de salud en poco tiempo, de acuerdo con la OMS: “los síntomas más comunes del COVID-19 son fiebre, cansancio y tos seca. Algunos pacientes pueden presentar dolores, congestión nasal, rinorrea, dolor de garganta o diarrea. Estos síntomas pueden ser leves y aparecen de forma gradual. Alrededor del 80 % de los casos se recuperan sin necesidad de un tratamiento especial”. 

En contraste con lo anterior, en promedio, una de cada seis personas desarrollan una enfermedad grave y tienen dificultad para respirar. En estos casos, se utilizan técnicas y equipos para ayudar al paciente, tal es el caso de las bolsas Ambú (ver Figura 1). 

Figura 1. Bolsa Ambú, también conocida como resucitador manual. Por medio de contracciones manuales en la bolsa, se inyecta aire a un paciente con problemas respiratorios.

Método

Como medida de apoyo para contrarrestar esta problemática, se propuso crear un aparato para automatizar un resucitador manual para ventilar pacientes con un sistema de bajo costo -si lo comparamos con las máquinas modernas actuales-. 

La base del sistema es emular una mano que presionará automáticamente la bolsa resucitadora suministrando el oxígeno al paciente.  

Una placa arduino controla un motor paso a paso conectado a un tornillo sin fin que mueve un soporte curvo que simula una mano (Ver Figura 2). 

El sistema permite controlar las repeticiones de bombeo de aire, así como la velocidad con la que se presiona la bolsa ambú, permitiendo simular la respiración natural de una persona (ver Figura 3). 

Figura 2. Izquierda: Diseño CAD del soporte de compresión del sistema, el diseño simula una mano. Derecha: Preparación de pieza en software de impresión 3D, lista para imprimir.
Figura 3. Diseño CAD del sistema para automatizar un resucitador manual o bolsa ambú.

El resultado se puede apreciar en la figura 4. 

Figura 4. Prototipo de automatizador de resucitador manual o bolsa ambú, desarrollado con impresora 3D.

Este diseño representa una primera versión del prototipo. El objetivo es reducir la fatiga de un operario humano que brinda soporte vital a un paciente por un periodo de tiempo prolongado.  

Los materiales utilizados para su construcción son: 

  • Arduino 
  • Motor paso a paso 
  • Driver de motor paso a paso 
  • Varilla roscada 
  • Rodo de baleros 
  • Tuercas y tornillos 
  • Piezas impresas en 3D 
  • Bolsa ambú 
  • Madera 
  • Varilas lisas de acero 
  • Fuente de poder de 12V 
  • Sensor de fin de carrera (mecánico u óptico) 

Próximos pasos

  • Lograr la velocidad de suministro de aire adecuada en los tiempos establecidos por estándares de salud. 
  • Lograr autonomía del equipo para dar soporte centralizado a varios pacientes con un único supervisor, disminuyendo la demanda de personal médico por paciente. 

Roles del equipo desarrollador 
Óscar Picardo: Concepto 
Wolfgang Büscher: Diseño CAD, establecimiento de normas y parámetros de acuerdo al concepto. 
Romeo Muñoz: Impresión 3D, programación de circuito, ensamblaje. 
Ángel Hernández: Ensamblaje, documentación, pruebas. 
Jonathan Ventura: Materiales, redacción y gestión administrativa. 

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