Diseño y evaluación de un ventilador mecánico

Resumen

En respuesta al actual déficit a escala mundial de ventiladores mecánicos causado por el COVID-19, se ha desarrollado un prototipo de ventilador mecánico de bajo costo (aproximadamente 2500 USD) y alta precisión (error menor a 5%). Este equipo permite realizar ventilación mandatoria continua (CMV) controlada por volumen (V-CMV), por presión (P-CMV) y ventilación con presión soporte (PSV). Bajo la CMV se puede trabajar con disparo asistido y controlado; lo que, en combinación, suma un total de cinco modos de ventilación. Su construcción se basa en el uso de componentes comerciales de gama industrial, piezas mecanizadas con alta precisión y elementos de circuitos de ventilación clínica estándar.
El mecanismo del prototipo consta de un cilindro dentro del cual se desplaza un émbolo accionado por un motor paso a paso. Esto se logra a través de un sistema de transmisión compuesto por un tornillo sin fin y una tuerca. Dependiendo de la cantidad y frecuencia de los pulsos eléctricos emitidos por el sistema de control, se define el avance y velocidad del émbolo. De este modo, el émbolo desplaza la mezcla de aire y oxígeno hacia el paciente.
El prototipo fue evaluado en modo V-CMV mediante pruebas de laboratorio con un pulmón electrónico, que simula las condiciones de operación típicas. Como resultado se obtuvo un error promedio del 3% de las variables de funcionamiento del equipo.