Respirador Aliento de Esperanza - T1 #HackTechCOVID

Respirador para 2 personas, fácil uso y construcción, emplea material existente en cualquier hospital.

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Inspiration

Ante el crecimiento exponencial que ha tenido la pandemia de COVID-19, una gran cantidad de países no cuentan con un sistema de salud adecuado con personal y equipo suficiente para atender a él gran número de pacientes que se presentan. El equipo más importante dentro de los sistemas de salud para la atención del COVID-19 son los respiradores artificiales, tal es el caso que en algunos países dada los escases de estos se han perdido una gran cantidad de vidas. Un resucitador AMBU es empleado cuando un paciente requiere una reanimación pulmonar o en caso de caer en paro cardiaco una reanimación cardio-pulmonar, este proceso normalmente se lleva a cabo antes de que el paciente se conecte a un ventilador (respirador artificial) que le suministre oxígeno. La resucitación pulmonar implica que un médico, paramédico o enfermero atienda personalmente al paciente. Ante un posible sobrecupo en los hospitales el trato personal para una reanimación pulmonar reduce el personal que podría estar atendiendo alguna otra situación de emergencia.

What it does

Tomando a consideración los costos de los respiradores en el mercado, un grupo de estudiantes y profesores del centro universitario de Tonalá (CUT) de la Universidad de Guadalajara (UDG) y miembros de la rama estudiantil de IEEE en el centro universitario, propone un diseño de respirador automático de bajo costo que pueda suministrar ayuda a dos pacientes de las mismas condiciones a la vez. Un Aliento de Esperanza (ADE-01), es prototipo de respirador automático que plantea aumentar la eficiencia del personal de salud y reducir las horas-hombre que se emplea para tratar a cada paciente con un reanimador AMBU manual. Como ya se mencionó anteriormente, algunos de los valores agregados de este diseño son: El fácil acceso a los AMBU, el abastecimiento de aire a dos pacientes a la vez, un sensor de ritmo cardiaco, facilidad de uso, bajo costo de fabricación, etc. El desarrollo de este diseño tuvo asesoría y orientación directa de doctores, enfermeros y especialistas en la materia de los cuales se obtuvieron datos esenciales para la construcción y funcionamiento del prototipo.

How we built it

El trabajo realizado hasta el momento sobre el prototipo ADE-01 nos sitúa dentro del nivel TRL 3 (Technology Readiness Levels). A continuación, se describen los logros alcanzados para cada nivel TRL alcanzado.

•TRL 1: Se identificaron principios básicos de funcionamiento sobre resucitadores AMBU manuales, así como la identificación de las principales problemáticas asociadas a la crisis sanitarios por el COVID-19: oFalta de personal sanitario para aplicación de AMBU manual a pacientes con dificultad respiratoria causada por COVID-19. oLos pacientes que necesitan de respiración mecanizada por AMBU requieren del soporte por horas, lo que dificulta que una persona realice el trabajo del AMBU manualmente. oSe realizaron entrevistas con personal sanitario experto en el uso de AMBU manuales.

•TRL 2: Concepto y aplicación de tecnología formulada. En este nivel, se realizó una investigación sobre las diferentes propuestas tecnológicas para respiradores y AMBU automáticos de bajo coste que otros países se han visto en la necesidad de desarrollar antes la crisis por el COVID-19. De las propuestas comparadas se llegó a la conclusión de que el prototipo ADE-01 debe tener las siguientes características: oSer de fácil fabricación. Se ha optado por materiales económicos y que puedan ser encontrados fácilmente: impresión 3D para algunas piezas, cuerpo de acrílico y tornillería común. oComponentes de control y medición de bajo coste: el control será realizado por un microcontrolador ATMEGA2560 en tarjeta de desarrollo Arduino, medición de pulso cardiaco por medio de sensor par Arduino, motores paso a paso, display LCD y fuente de voltaje switcheada.

•TRL3: Función crítica analítica y experimental y/o prueba de concepto característica. En esta etapa se tienen los siguientes logros: oDiseño CAD del prototipo ADE-01 y simulación de funcionalidad mecánica (Ver sección de Anexos 1.1 Diseño del prototipo) oCálculo de torque necesario para el motor eléctrico requerido para suministrar la respiración mecánica a través del AMBU para dos pacientes al mismo tiempo (Ver sección de Anexos 1.2 Cálculo de motor) oProgramación y simulación del control de velocidad para el motor eléctrico (Ver sección Anexos 1.3 Programación del control del motor)

Anexos, Documento ADE-01.docx https://drive.google.com/open?id=1Pe6tX5dVk-GF1OB7O21fvaRrmDI69NKK

Challenges we ran into

El prototipo propuesto tiene los siguientes retos: • Construcción del prototipo para pruebas de funcionalidad en laboratorio. Se requiere la impresión en 3D de las piezas diseñadas en SolidWorks, el corte del cuerpo de acrílico y la integración de componentes mecánicos y eléctricos en un prototipo físico para las primeras pruebas de funcionalidad. Luego de las primeras pruebas de funcionalidad se harán las modificaciones necesarias en diseño y programación. • Construcción del prototipo final. En esta fase el prototipo será armado y acondicionado de forma que su configuración sea lo más parecida al prototipo para aplicación en un entorno real. Se deberán hacer pruebas de funcionamiento para validar su funcionamiento continuo en un entorno simulado, bajo condiciones similares (tiempo y carga) a las que el prototipo se enfrentará en el centro de atención a pacientes afectados por el COVID-19. • Validación del prototipo en entorno real. En esa fase se deberá replicar el prototipo para contar con más de dos unidades puestas a prueba en algún centro de pacientes afectados por COVID-19, bajo supervisión de personal sanitario. Se recabará información y validarán los cambios requeridos al prototipo según la retroalimentación recibida por el personal sanitario.

Accomplishments that we're proud of

What we learned

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