El invento de científicos de la UHU para ayudar a pacientes con Covid-19

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Un equipo multidisciplinar de investigadores de la Universidad de Huelva (UHU) ha desarrollado un respirador electrónico portátil que puede ser de gran utilidad en el tratamiento y curación de los pacientes con COVID-19, al garantizar a estos enfermos sus necesidades respiratorias de forma controlada y automática. El equipo médico desarrollado podría atender a la práctica totalidad del espectro de afectados por el virus que necesiten este tipo de recurso respiratorio, lo que ayudaría a mermar el número de pacientes que precisen su ingreso en la UCI, pues podría usarse para ventilar a personas incluso en planta, evitando su deterioro respiratorio y aumentando con ello el porcentaje de supervivencia a la enfermedad.

Se trata de un respirador que nace a raíz de un trabajo colaborativo multidisciplinar, desarrollado por miembros del grupo de Investigación ‘Control y Robótica (TEP 192)’, dirigido por el catedrático José Manuel Andújar, y del grupo de ‘Estructura de la Materia (FQM 318)’, dirigido por el catedrático Ismael Martel. En concreto, el grupo del Prof. Andújar se ha encargado del diseño e implementación de la electrónica, sistemas de control, instrumentación y comunicaciones del prototipo, mientras que el equipo del Prof. Ismael ha llevado a cabo la parte física/mecánica del respirador, realizando el diseño e implementación de conductos, válvulas, sensores e integración de todo el equipamiento en el maletín del respirador.

A estos investigadores se han unido, además, tres personas externas a la UHU, cuya participación ha sido fundamental para llevar a cabo con éxito el proyecto, como han sido José Sánchez, físico médico jubilado del Hospital Juan Ramón Jiménez, cuya experiencia en electromedicina ha sido vital para caracterizar médicamente el respirador, pues ha estado, en todo momento, en contacto con neumólogos e intensivistas de este centro hospitalario; Carlos García, especialista en diseño y mecanizado 3D; y Ladislao Martínez, experto en fabricación 3D con resina.

El prototipo desarrollado es del tipo BPAP (Bilevel Positive Airway Presure), con regulación independiente de la presión intratorácica, es decir, un nivel durante la inspiración, IPAP (Inspire Positive Airway Pressure), y otro durante la espiración, EPAP (Expire Positive Airway Pressure).

Según explica el profesor José Manuel Andújar, “la posibilidad de trabajar con diferentes presiones entre EPAP e IPAP es fundamental, pues permite al médico aumentar la ventilación por minuto, consiguiendo de este modo el flujo de aire que necesita el paciente. Para ello, el equipo diseñado dispone de un sofisticado controlador electrónico de flujo por presión, que puede llegar a dar 120 litros/minuto de flujo de aire, enriquecido o no con oxígeno y al porcentaje que el profesional sanitario decida”.


El respirador diseñado dispone, asimismo, de una pantalla táctil desde la que el médico, además de monitorizar de forma continua la presión de aire y el flujo respiratorio del paciente, puede interaccionar de forma muy ergonómica con el respirador, controlando y seleccionando parámetros como la presión IPAP (cm H2O); la presión EPAP (cm H2O); la relación I.E.: relación entre el tiempo de inspiración y expiración; el valor de disparo para ciclado por flujo de expiración a inspiración (l/min); y el valor de disparo para ciclado por tiempo, o sea, el tiempo máximo de seguridad para que el dispositivo entre en modo de controlador automático de la respiración. El ciclado por tiempo puede ser utilizado, por ejemplo, cuando el paciente esté sedado o cuando no pueda respirar por sí mismo. De hecho, una vez seleccionado por el especialista los valores de disparo, el respirador lleva a cabo el control de la respiración de forma automática, garantizando con ello la ventilación del paciente.

Junto a los mandos de control, la pantalla táctil también muestra al médico otros datos de gran utilidad, como las IPAP y EPAP seleccionadas; la frecuencia respiratoria (FR) o número de respiraciones por minuto del paciente; la relación I:E seleccionada; el volumen corriente o volumen inspirado en cada inspiración (en mililitros); el volumen de aire inspirado en litros/min; el porcentaje de oxígeno suministrado al paciente, desde 21% en atmósfera normal hasta el prescrito por el médico; la gráfica en tiempo real de la presión respiratoria (cm H2O); el flujo respiratorio en litros/min; y el volumen respiratorio en litros.

El equipo desarrollado dispone también de alarmas para advertir sobre la presión máxima y mínima, el flujo de respiración mínimo (litros/m), la FR máxima o si el enfermo presenta apnea, es decir, detecta si no hay respiración en un intervalo de tiempo definido por el médico.

En la práctica, el dispositivo desarrollado dispone de dos modos de funcionamiento: asistido al paciente, siendo éste el que determina el ciclo respiratorio completo; y controlado por el propio respirador, cuando el paciente no es capaz de soportar por sí mismo la respiración.

Por último, otra de las ventajas que ofrece este diseño es que el respirador puede estar conectado a una red de datos vía cable o wifi, o incluso generar su propia red wifi, en caso de que no haya conexión disponible allí donde se instale. “Esta característica permite, por ejemplo, que pacientes en aislamiento puedan ser monitorizados sin necesidad de estar entrando y saliendo de la habitación”, puntualiza José Manuel Andújar.

El prototipo inicia, en estos momentos, su andadura hacia la certificación y validación.

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