Ventilador de fuente abierta - Open-source ventilator

Este artículo trata sobre máquinas en situaciones de desastre que ayudan a respirar. Para ventiladores estándar utilizados en la industria médica, consulte ventilador .
El proyecto OpenLung del Ventilador de código abierto, un diseño de ventilador mecánico de despliegue rápido, de código abierto y de bajos recursos, utiliza una máscara de válvula de bolsa (BVM o Ambu-bag) como componente central.
Mecánica del ventilador OpenLung

Un ventilador de código abierto es un ventilador para situaciones de desastre fabricado con un diseño con licencia gratuita ( código abierto ) e, idealmente, componentes y piezas disponibles gratuitamente ( hardware de código abierto ). Los diseños, componentes y piezas pueden ser desde creaciones completamente nuevas o de ingeniería inversa , los componentes pueden ser adaptaciones de varios productos existentes económicos, y las piezas especiales difíciles de encontrar y / o costosas pueden imprimirse en 3D en lugar de comprarse. A principios de 2020, los niveles de documentación y pruebas de los ventiladores de código abierto estaban muy por debajo de los estándares de grado médico y científico.

Un pequeño prototipo inicial fue el ventilador pandémico creado en 2008 durante el resurgimiento de la influenza aviar H5N1 que comenzó en 2003, llamado así "porque está destinado a ser utilizado como un ventilador de último recurso durante una posible pandemia de gripe aviar (aviar) . "

Evaluación de la calidad

La política de usar software tanto de código abierto como gratuito (FOSS) y hardware de código abierto teóricamente permite la revisión por pares de toda la comunidad y la corrección de errores y fallas en ventiladores de código abierto, que no está disponible en el desarrollo de hardware de código cerrado. A principios de 2020, durante la pandemia de COVID-19 , una revisión de los ventiladores de código abierto declaró que "los sistemas probados y revisados ​​por pares carecían de documentación completa y los sistemas abiertos que se documentaron estaban en las primeras etapas de diseño ... y fueron esencialmente solo básicamente probados ... "El autor especuló que la pandemia motivaría el desarrollo que mejoraría significativamente los ventiladores de código abierto, y que se necesitaría mucho trabajo, políticas, regulaciones y fondos para que los ventiladores de código abierto lograran estándares de grado médico.

Requerimientos de diseño

Ver también: lesión pulmonar asociada a ventilador

Se requieren varias funciones para que un ventilador mecánico invasivo se utilice de forma segura en un paciente:

  • una forma de medir y controlar el volumen bombeado y la frecuencia respiratoria para evitar el volutrauma ;
  • Monitoreo de la presión inspiratoria , frecuencia respiratoria (lpm) y relación entre tiempo inspiratorio y espiratorio (I / E).
  • para los pacientes no sedados, un modo de "asistencia" que, en lugar de forzar la entrada de aire a una frecuencia fija, solo aumenta la presión cuando el paciente inhala;
  • para el SDRA, soporte para establecer la presión positiva al final de la espiración (PEEP) para evitar el colapso de los alvéolos;
  • humidificación para evitar secar y enfriar los alvéolos.

Los requisitos para la ventilación no invasiva son menos estrictos.

Pandemia de COVID-19

El proyecto OpenVentilator.io de la Iniciativa FOSS comenzó el 19 de marzo, después de dos semanas de investigación. Jeremias Almadas había publicado algunos borradores que hizo en el foro de suministros médicos de código abierto COVID-19. Marcos Méndez se puso en contacto con él para unir esfuerzos para desarrollar una solución que pudiera reproducirse a muy alta escala. Este proyecto se convirtió más tarde en el "Modelo Spartan de OpenVentilator".

Con la pandemia COVID-19 acababa de surgir un nuevo desafío, este ya no era fabricar ventiladores, al fin y al cabo, estos se fabrican desde tiempos bíblicos, incluso desde la década de 1960 modelos como el Bird MK VII ya estaban consolidados con una ingeniería envidiable que es muy simple.

El desafío ahora era diseñar un artículo que solucionara un problema a escala global. Fabricado a gran escala y con piezas que se encuentran en pequeños pueblos y aldeas. Estas fueron las premisas asumidas por algunos proyectos como OpenVentilator.io.

El 18 de marzo, Medtronics había abierto su código y archivos para la fabricación de su principal equipo de ventilación pulmonar.] El problema estaba en una escala que Medtronics no podría cumplir a nivel mundial, ni a nivel regional. Lo mismo ya estaba pasando con Philips y G&E y Draguer, líderes mundiales en la fabricación de este tipo de equipos. No tendría sentido reinventar algo que ya lleva 100 años estudiando. El problema tampoco era un problema de ingeniería, sino un problema logístico y de escala para que estos proyectos que iban a surgir fueran aplicables y realizables. La manufactura debe estar descentralizada, enfocada en los recursos regionales de cada individuo en el planeta tierra. Nueve de cada diez ciudades brasileñas ni siquiera tienen una cama de UCI, y mucho menos una tienda de electrónica o una fábrica de Ambu. La situación africana ya se había proclamado una catástrofe.

Varios proyectos están comenzando a surgir en esta área, muchos de ellos con un enfoque de ingeniería, muchos otros siguiendo estrictas validaciones con la normativa.

Son pocos los proyectos que tienen un [análisis del pensamiento complejo dentro del estancamiento económico-político global.

Un importante esfuerzo de diseño mundial comenzó durante la pandemia de COVID-19 después de que se inició un proyecto de Hackaday , para responder a la escasez esperada de ventiladores que causa una mayor mortalidad entre los pacientes graves. Este proyecto tiene como objetivo construir un dispositivo de presión positiva continua en las vías respiratorias .

El 19 de marzo, un equipo de ingenieros de software en Francia inició el proyecto de ventilador de código abierto MakAir, utilizando la impresión 3D para iterar rápidamente en un prototipo, con el objetivo de permitir que un fabricante establecido produzca los ventiladores finales por un costo cercano a los 2.000 € . El equipo construyó un prototipo funcional en un mes, al final del cual se realizó con éxito una prueba de ventilación de 12 horas en un cerdo. El proyecto recibió el apoyo oficial de la rama de inversión del ejército francés , Agence Innovation Défense of Direction générale de l'armement , otorgando al proyecto 426.000 € para ayudar a financiar ensayos clínicos. Groupe SEB acordó fabricar el ventilador MakAir en sus instalaciones de Vernon, Francia. A diciembre de 2020, el proyecto de ventilador MakAir todavía está activo en el lado de la ingeniería, con soporte completo para los modos de ventilación controlados por presión y volumen, y en el lado médico con ensayos clínicos en curso en CHU Nantes en pacientes humanos.

El 20 de marzo de 2020, Irish Health Services comenzó a revisar los diseños. En Colombia se está diseñando y probando un prototipo.

Configuración de la unidad E-Vent 002 del MIT, diseño de MIT

El Centro de Dispositivos Médicos Bakken de la Universidad de Minnesota inició una colaboración con varias compañías para traer al mercado una alternativa de ventilador que funciona como un robot de un solo brazo y reemplaza la necesidad de ventilación manual en situaciones de emergencia. El dispositivo Coventor fue desarrollado en muy poco tiempo y aprobado el 15 de abril de 2020 por la FDA , solo 30 días después de la concepción. El ventilador mecánico está diseñado para ser utilizado por profesionales médicos capacitados en unidades de cuidados intensivos y es fácil de operar. Tiene un diseño compacto y es relativamente económico de fabricar y distribuir. El costo es solo alrededor del 4% de un ventilador normal. Además, este dispositivo no requiere suministro de aire o oxígeno presurizado, como suele ser el caso. Boston Scientific fabrica una primera serie . Los planes estarán disponibles gratuitamente en línea para el público en general sin regalías.

La empresa polaca Urbicum informa de las pruebas exitosas de un prototipo de dispositivo de código abierto impreso en 3D llamado VentilAid. Los fabricantes lo describen como un dispositivo de último recurso cuando falta equipo profesional. El diseño está disponible públicamente. El primer prototipo de Ventilaid requiere aire comprimido para funcionar.

El 21 de marzo de 2020, el Instituto de Sistemas Complejos de Nueva Inglaterra (NECSI) comenzó a mantener una lista estratégica de diseños de código abierto en los que se está trabajando. El proyecto NECSI considera la capacidad de fabricación, la seguridad médica y la necesidad de tratar a los pacientes en diversas condiciones, la rapidez en el tratamiento de los problemas legales y políticos, la logística y el suministro. NECSI cuenta con científicos de Harvard, MIT y otros que tienen conocimientos sobre pandemias, medicina, sistemas, riesgos y recopilación de datos.

El Instituto de Tecnología de Massachusetts inició un proyecto de emergencia para diseñar un ventilador de bajo costo que utiliza una máscara con válvula de bolsa como componente principal. Otros grupos y empresas, como Monolithic Power Systems , también desarrollaron diseños basados ​​en este concepto.

El proyecto Oxysphere desarrolla planos abiertos para una campana de ventilación de presión positiva.

El 23 de abril de 2020, la NASA informó la construcción, en 37 días, de un ventilador COVID-19 exitoso (llamado VITAL ("Tecnología de intervención del ventilador accesible localmente") que actualmente se está sometiendo a más pruebas. La NASA está buscando la aprobación de la vía rápida por parte de los Estados Unidos Administración de Alimentos y Medicamentos para el nuevo ventilador.

El 29 de mayo de 2020, la NASA reveló los "Ocho fabricantes estadounidenses seleccionados para fabricar el ventilador COVID-19 de la NASA".

Las empresas estadounidenses seleccionadas para las licencias son:

  • Vacumed, una división de Vacumetrics, Inc. en Ventura, California
  • Stark Industries, LLC en Columbus, Ohio
  • MVent, LLC, una división de Minnetronix Medical, en St. Paul, Minnesota
  • iButtonLink , LLC en Whitewater, Wisconsin
  • Evo Design, LLC en Watertown, Connecticut
  • DesignPlex Biomedical, LLC en Fort Worth, Texas
  • ATRON Group LLC en Dallas
  • Pro-Dex, Inc. en Irvine, California

Los ingenieros israelíes crearon un ventilador de código abierto

Ventilador VITAL de la NASA
Equipo de ingeniería
Vista frontal
Vista lateral

Disposiciones de socorro en casos de desastre

El 24 de marzo de 2020, el Secretario de Salud y Servicios Humanos (HHS) de EE. UU . Promulgó Autorizaciones de uso de emergencia para permitir el uso de dispositivos adicionales, que incluyen: "Ventiladores, dispositivos de respiración de presión positiva modificados para su uso como ventiladores (denominados colectivamente 'ventiladores '), conectores de los tubos del ventilador y accesorios del ventilador ". Esto se hizo de acuerdo con su declaración del 4 de febrero para contramedidas médicas contra la enfermedad del coronavirus 2019 , y el equipo está sujeto a los "criterios de seguridad, rendimiento y etiquetado" de la FDA .

Ver también

Referencias

enlaces externos