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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. [1]
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. [2] [3] 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. [4]

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) . " [5]

Evaluación de la calidad [ editar ]

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 el COVID-19pandemia, una revisión de ventiladores de código abierto declaró que "los sistemas probados y revisados ​​por pares carecían de documentación completa y los sistemas abiertos que estaban documentados estaban en las primeras etapas de diseño ... y esencialmente solo se probaron básicamente ... "El autor especuló que la pandemia motivaría el desarrollo que mejoraría significativamente los ventiladores de fuente abierta, y que se necesitaría mucho trabajo, políticas, regulaciones y fondos para que los ventiladores de fuente abierta alcanzaran los estándares de grado médico. [4]

Requisitos de diseño [ editar ]

Ver también: lesión pulmonar asociada al ventilador

Se requieren varias características para que un ventilador mecánico invasivo se use de manera segura en un paciente: [6]

  • 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; [7] [8]
  • humidificación para evitar secar y enfriar los alvéolos. [9]

Los requisitos para la ventilación no invasiva son menos estrictos.

Pandemia de COVID-19 [ editar ]

El proyecto OpenVentilator.io de la Iniciativa FOSS comenzó el 19 de marzo, después de 2 semanas de investigación. [10] Jeremias Almadas [11] había publicado algunos borradores que hizo en el foro de suministros médicos de código abierto COVID-19. [12] [13] Marcos Méndez se puso en contacto con él para unir esfuerzos para desarrollar una solución que pudiera reproducirse a muy alta escala. [14] Este proyecto se convirtió más tarde en el "Modelo Spartan de OpenVentilator". [ cita requerida ]

Con la pandemia COVID-19 acababa de surgir un nuevo desafío, esto ya no era fabricar ventiladores, al fin y al cabo, estos se fabrican desde tiempos bíblicos, [15] incluso desde que los modelos de los 60 como el Bird MK VII [16] ya estaban consolidados una ingeniería envidiable que es tan 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 [10]

El 18 de marzo, Medtronics había abierto su código y archivos para fabricar su principal equipo de ventilación pulmonar [17].]. El problema estaba en una escala que Medtronics no podría cumplir a nivel mundial ni a nivel regional. Lo mismo ya sucedía 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. 9/10 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 ha anunciado una catástrofe [18]

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. [ cita requerida ]

Son pocos los proyectos que tienen un [análisis del pensamiento complejo [19] [ referencia circular ] dentro del [estancamiento económico-político global [20]

Un importante esfuerzo de diseño a nivel 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 . [21] [se necesita fuente no primaria ]

El 19 de marzo, un equipo de ingenieros de software en Francia inició el proyecto de ventiladores de código abierto MakAir [22] , 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 acercándose a 2.000 euros. El equipo construyó un prototipo funcional en 1 mes, [23] al final del cual se realizó una prueba de ventilación exitosa de 12 horas en un cerdo. El proyecto recibió el apoyo oficial [24] de la rama de inversión del ejército francés Agence Innovation Défense of Direction générale de l'armement , otorgando al proyecto 426.000 EUR para ayudar a financiar ensayos clínicos. Groupe SEB estuvo de acuerdo [25]para fabricar el ventilador MakAir en sus instalaciones de Vernon, Francia. En diciembre de 2020, el proyecto de ventilador MakAir todavía está activo en el lado de la ingeniería, con soporte total para los modos de ventilación controlados por presión y volumen, y en el lado médico con ensayos clínicos en curso en CHU Nantes [26] en pacientes humanos.

El 20 de marzo de 2020, Irish Health Services [27] comenzó a revisar los diseños. [28] Se está diseñando y probando un prototipo en Colombia. [29]

MIT E-Vent Unit 002 Configuración, diseño de MIT [30]

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 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. [31] [32]

La empresa polaca Urbicum informa sobre las pruebas exitosas [33] 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. [34] El primer prototipo de Ventilaid requiere aire comprimido para funcionar. [ cita requerida ]

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. [35] [36] 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. [37] NECSI cuenta con científicos de Harvard, MIT y otros que tienen conocimientos sobre pandemias, medicina, sistemas, riesgos y recopilación de datos. [37]

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. [30] Otros grupos y empresas, como Monolithic Power Systems , también desarrollaron diseños basados ​​en este concepto. [38]

El proyecto Oxysphere desarrolla planos abiertos para una campana de ventilación de presión positiva. [39]

El 23 de abril de 2020, la NASA informó la construcción, en 37 días, de un exitoso ventilador COVID-19 [40] (llamado VITAL ("Tecnología de intervención del ventilador accesible localmente") que actualmente está siendo sometido a más pruebas. La NASA está buscando la aprobación de la vía rápida por la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos para el nuevo ventilador. [41] [42]

El 29 de mayo de 2020, la NASA reveló los "ocho fabricantes estadounidenses seleccionados para fabricar el ventilador COVID-19 de la NASA". [43]

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 [44]

Ventilador VITAL de la NASA
Vista frontal
Vista lateral

Disposiciones de socorro en casos de desastre [ editar ]

El 24 de marzo de 2020, el Secretario de Salud y Servicios Humanos (HHS) de EE. UU . Promulgó Autorizaciones de uso de emergencia [45] para permitir el uso de dispositivos adicionales, que incluyen: "Ventiladores, dispositivos de respiración de presión positiva modificados para su uso como ventiladores (denominados colectivamente como 'ventiladores'), conectores de tubos de ventiladores y accesorios de ventiladores ". Esto se hizo de acuerdo con su declaración del 4 de febrero [46] 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 [ editar ]

  • Escasez relacionada con la pandemia COVID-19 § Ventiladores improvisados

Referencias [ editar ]

  1. ^ "OpenLung - Ventilador de código abierto / Proyecto de ventilador médico de emergencia OpenLung / Ventilador OpenLung BVM" . GitLab .
  2. ↑ Bender, Maddie (17 de marzo de 2020). "La gente está tratando de hacer ventiladores de bricolaje para satisfacer la demanda de coronavirus" . Vice . Consultado el 21 de marzo de 2020 .
  3. ↑ Toussaint, Kristin (16 de marzo de 2020). "Estos buenos samaritanos con una impresora 3D están salvando vidas al hacer nuevas válvulas para respiradores de forma gratuita" . Empresa rápida . Consultado el 17 de marzo de 2020 .
  4. ↑ a b Pearce, Joshua M. (2020). "Una revisión de ventiladores de código abierto para COVID-19 y pandemias futuras [versión 1; revisión por pares: 1 aprobado]" . F1000Research . 9 : 218. doi : 10.12688 / f1000research.22942.1 . Archivado desde el original el 18 de abril de 2020 . Consultado el 18 de abril de 2020 .
  5. ^ "El ventilador pandémico" . Instructables.com . Consultado el 4 de diciembre de 2020 .
  6. ^ Real Engineering (4 de abril de 2020). "Una guía para diseñar ventiladores de bajo costo para COVID-19" .
  7. ^ Manzano, F; Fernández-Mondéjar, E; Colmenero, M; Poyatos, ME; et al. (2008). "La presión espiratoria final positiva reduce la incidencia de neumonía asociada al ventilador en pacientes no hipoxémicos". Crit Care Med . 36 (8): 2225–31. doi : 10.1097 / CCM.0b013e31817b8a92 . PMID 18664777 . S2CID 19906324 .  
  8. ^ Pfeilsticker, FJDA; Serpa Neto, A (agosto de 2017). " La ventilación 'protectora de los pulmones' en el síndrome de dificultad respiratoria aguda: ¿sigue siendo un desafío?" . Revista de enfermedad torácica . 9 (8): 2238–2241. doi : 10.21037 / jtd.2017.06.145 . PMC 5594148 . PMID 28932514 .  
  9. ^ Restrepo, RD; Walsh, BK (1 de mayo de 2012). "Humidificación durante ventilación mecánica invasiva y no invasiva: 2012" . Cuidado respiratorio . 57 (5): 782–788. doi : 10.4187 / respcare.01766 . PMID 22546299 . 
  10. ^ a b https://openventilator.io
  11. ^ https://www.facebook.com/jeremias.almada
  12. ^ https://www.facebook.com/groups/opensourcecovid19medicalsupplies/
  13. ^ ( https://www.facebook.com/search/top/?q=Open%20Source%20COVID19%20Medical%20Supplies%20jeremias%20almada&epa=SEARCH_BOX )
  14. ^ https://www.linkedin.com/in/marcos-m%C3%A9ndez-7987232b/?originalSubdomain=br
  15. ^ https://time.com/5815499/ventilator-history/
  16. ^ https://github.com/popsolutions/openventilator/blob/master/00_Documentation/Research/Cientific/Mark%20VII.pdf
  17. ^ https://www.medtronic.com/us-en/e/open-files.html
  18. ^ http://www.rfi.fr/en/africa/20200403-lack-of-covid-19-treatment-and-critical-care-could-be-catastrophic-for-Africa
  19. ^ pt: Edgar Morin
  20. ^ https://blogs.imf.org/2020/04/14/the-great-lockdown-worst-economic-downturn-since-the-great-depression
  21. ↑ Coetzee, Gerrit (12 de marzo de 2020). "Ultimate Medical Hackathon: ¿Qué tan rápido podemos diseñar e implementar un ventilador de código abierto?" . Hackaday . Consultado el 17 de marzo de 2020 .
  22. ^ "creadores de por vida / makair" . GitHub . Consultado el 18 de febrero de 2021 .
  23. ^ "El inicio de un proyecto de ventilador de código abierto" . Consultado el 18 de febrero de 2021 .
  24. ^ "Le ministère des Armées soutient le projet MakAir" . Ministère des Armées (en francés) . Consultado el 18 de febrero de 2021 .
  25. ^ "Juntos para enfrentar COVID-19" . Groupe SEB . Consultado el 18 de febrero de 2021 .
  26. ^ "Evaluación de la seguridad y eficacia del ventilador artificial MakAir" . ICH GCP . Consultado el 18 de febrero de 2021 .
  27. ^ Sternlicht, Alexandra. "Hay una escasez de ventiladores para los pacientes con coronavirus, por lo que este grupo internacional inventó una alternativa de código abierto que se probará la próxima semana" . Forbes . Consultado el 21 de marzo de 2020 .
  28. ↑ Rodrigo, Chris Mills (20 de marzo de 2020). "Funcionarios de salud irlandeses para revisar el ventilador impreso en 3D" . TheHill . Consultado el 21 de marzo de 2020 .
  29. ↑ colombiareports (21 de marzo de 2020). "Colombia cerca de tener el primer ventilador de código abierto y de bajo costo del mundo en 'vencer a Covid-19 ' " . Noticias de Colombia | Informes de Colombia . Consultado el 21 de marzo de 2020 .
  30. ^ a b "MIT E-VENT | Caja de herramientas de diseño de ventiladores de emergencia" . MIT E-Vent | Ventilador de emergencia MIT . Consultado el 29 de marzo de 2020 .
  31. ↑ Joe Carlson (16 de abril de 2020). "La FDA aprueba la producción de un dispositivo diseñado en la Universidad de Minnesota para ayudar a respirar a los pacientes con COVID-19" . startribune.com . Star Tribune.
  32. ↑ Darrell Etherington (16 de abril de 2020). "La FDA autoriza la producción de un nuevo ventilador que cuesta hasta 25 veces menos que los dispositivos existentes" . techcrunch.com . Verizon Media.
  33. ↑ urbicum (23 de marzo de 2020). "VentilAid -ventilador de fuente abierta, que se puede fabricar en cualquier lugar localmente" . VentilAid . Consultado el 23 de marzo de 2020 .
  34. ↑ urbicum (23 de marzo de 2020). "GitHub - VentilAid / VentilAid" . VentilAid . Consultado el 23 de marzo de 2020 .
  35. ^ Fenton, Bruce (21 de marzo de 2020). "Actualización del Proyecto Ventilador: 21 de marzo de 2020" . Medio . Consultado el 27 de marzo de 2020 .
  36. ^ "Una lista de proyectos para hacer ventiladores de emergencia en respuesta a COVID-19, centrándose en el código abierto libre" . GitHub . Consultado el 27 de marzo de 2020 .
  37. ↑ a b Fenton, Bruce (14 de marzo de 2020). "Necesitamos ventiladores, necesitamos que usted nos ayude a construirlos" . Medio . Consultado el 27 de marzo de 2020 .
  38. ^ "Ventilador de código abierto MPS" . monolithicpower.com . Consultado el 29 de abril de 2020 .
  39. ^ "Oxysphere - Proyecto de ventilación OpenHardware - Dejemos de Covid juntos" . Archivado desde el original el 13 de mayo de 2020 . Consultado el 31 de marzo de 2020 .
  40. ^ "La NASA desarrolló un súper ventilador para pacientes con Covid-19" . AllBlogThings.com - ¡Un blog de tecnología y negocios! . Consultado el 30 de abril de 2020 .
  41. ^ Bien, Andrew; Greicius, Tony (23 de abril de 2020). "La NASA desarrolla un ventilador prototipo COVID-19 en 37 días" . NASA . Consultado el 24 de abril de 2020 .
  42. ^ Wall, Mike (24 de abril de 2020). "Los ingenieros de la NASA construyen un nuevo ventilador COVID-19 en 37 días" . Space.com . Consultado el 24 de abril de 2020 .
  43. ^ "Ocho fabricantes estadounidenses seleccionados para hacer el ventilador COVID-19 de la NASA" . Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL) . Consultado el 2 de junio de 2020 .
  44. ^ https://qz.com/1836451/israeli-team-creates-open-source-hack-for-making-covid-19-ventilators/
  45. ^ Salud, Centro de dispositivos y radiología (6 de abril de 2020). "Autorizaciones de uso de emergencia" . FDA : a través de fda.gov.
  46. ^ "Aviso de declaración en virtud de la Ley de preparación pública y preparación para emergencias para contramedidas médicas contra COVID-19" . Departamento de Salud y Servicios Humanos Oficina de la Secretaría ".

Enlaces externos [ editar ]

  • Artículo de HackerNoon con cuatro proyectos de ventiladores de código abierto.
  • Una descripción general de las iniciativas de ventiladores de código abierto y los estándares regulatorios abiertos.
  • Comunidad de ventiladores de código abierto y otros suministros COVID, con más de 2000 miembros; Octava iteración de diseño a partir del 26 de marzo.
  • El modelo OpenVentilator.Io Spartan
  • Código abierto contra covid19.
  • Comparación de estado de desarrollo, concepto y características para proyectos de ventiladores de código abierto en una sola tabla .
  • Diseño de ventilador de código abierto , Vanderbilt University
  • 7 proyectos de hardware abiertos trabajando para resolver COVID-19.
  • Código abierto contra COVID-19
  • Suministros médicos COVID19 de código abierto
  • Proyecto OxyGEN (ed.). "Ventilador de emergencia para crisis COVID-19 aprobado por la agencia española de medicamentos" . Consultado el 13 de abril de 2020 .
  • Automatización de Bolsa-Válvula-Máscara (BVM) mediante brazos y servomotores.
  • Garmendia, Onintza; Rodríguez-Lázaro, Miguel A .; Otero, Jorge; Phan, Phuong; Stoyanova, Alexandrina; Dinh-Xuan, Anh Tuan; Gozal, David; Navajas, Daniel; Montserrat, Josep M .; Farré, Ramon (1 de enero de 2020). "Ventilador de soporte de presión no invasivo, fácil de construir y de bajo costo para regiones de escasos recursos: descripción de hardware de código abierto, pruebas de rendimiento y viabilidad" . Revista respiratoria europea . 55 (6): 2000846. doi : 10.1183 / 13993003.00846-2020 . ISSN  0903-1936 . PMC  7173672 . PMID  32312862 . Consultado el 21 de abril de 2020 .