Desarrollo de un ventilador mecánico con sello de la UFRO

Frente a la emergencia sanitaria que concierne al país, un grupo de investigadores del CFIM (Centro de Física e Ingeniería en Medicina) e Ingenieros Mecánicos, Eléctricos y Electrónicos de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Universidad de La Frontera (UFRO), han estado desarrollando un ventilador mecánico, con el fin de proveer una solución transitoria a aquellos pacientes que requieran ventilación asistida producto del COVID-19.

Dr. Renato Hunter Alarcón (1,3), Dr. Rodolfo Figueroa Saavedra (1,2)*, Jorge Leiva Muñoz (1,3), Mg. Jaime Guarda Chamorro (1,2), Macarena Rodríguez Camino (1,3), Waldo Merino Urrutia  (1,5,6), Bryan Casanelli Riveros (1,2), Pablo Andrade Contreras (3), Marcelo Faúndez Lobos (4),

*email rodolfo.figueroa@ufrontera.cl

(1) Centro de Física e Ingeniería en Medicina CFIM

(2) Departamento de Ciencias Físicas

(3)Departamento de Ingeniería Mecánica

(4)Departamento de Ingeniería Eléctrica

(5) Clínica Alemana

(6) Departamento de Cirugía, Traumatología y Anestesia,

Facultad de Medicina

Por aproximadamente 5 meses, un grupo de investigadores e ingenieros de nuestra Facultad, liderados por el Dr. Renato Hunter y Dr. Rodolfo Figueroa, han unido esfuerzos y conocimientos para llevar a cabo la construcción de un respirador de ventilación mecánica invasiva.

Con el fin de obtener un equipo funcional y eficiente, capaz de superar las pruebas de validación correctamente, se trabaja bajo los parámetros y requerimientos de instituciones tanto internacionales (OMS), como nacionales (SOCHIMI), sumado al asesoramiento del Dr. Waldo Merino. VEMEF (Ventilador Mecánico de la Frontera) es fabricado con piezas de elaboración propia, a través del diseño computacional e impresoras 3D, como también con la adquisición de distintas partes en el mercado nacional.

Si bien en una primera etapa se logró desarrollar un ventilador en base a una Ambu Bag (bolsa de aire auto inflable, para ventilación de primeros auxilios), que respondía de manera favorable y coincidente con el objetivo, este prototipo no resultó ser lo suficientemente robusto ni confiable en el tiempo, debido a que luego de unos días de uso colapsaba su capacidad de recuperación auto inflable, siendo más acorde para asistencias ambulatorias o de traslado.

Es por esto que, en el mes de mayo, el equipo de profesionales se reinventa y enfoca en desarrollar un respirador que funciona conectado directamente a las líneas de suministro de los centros de salud. A través de una electrónica sofisticada y un accionamiento sincronizado de electroválvulas, sin fuelles ni pistones, se controla su correcto funcionamiento.

Este respirador presenta numerosas innovaciones y queda definido por las siguientes características y componentes:

1. Llave de monomando de doble entrada, realiza la mezcla del aire con oxígeno desde un 21 a 100% de oxígeno.

2. Válvula de bola activada de manera electromecánica mediante pequeño motor, para el sello de la presión espiratoria positiva (PEEP).

3. Sensores de flujo de presión diferencial capaces de medir flujo y volumen, tanto inspiratorio, como espiratorio.

4. Software de control para todos los parámetros de operación del ventilador.

5. Microcomputador que permite el control y monitoreo de parámetros operacionales y funcionamiento.

6. Monitor digital, en donde se visualizan todos los parámetros asociados a la ventilación, tales como volumen, peep, presión máxima, frecuencia, etc.

7. Utiliza un único mando rotatorio para configurar y modificar los parámetros operacionales los que se despliegan en la pantalla monitora de modo sencillo.

8. Es capaz de detectar esfuerzos inspiratorios y realizar función de presión de soporte, para un retiro gradual del ventilador.

Luego de haber superado pruebas clínicas en el simulador Lucena de la Universidad de La Frontera y en la Unidad de Cuidados Intensivos de la Clínica Alemana, el VEMEF llega a su etapa final. Con la validación pendiente por parte de CERTEMED-UV y una eventual certificación, se espera que el respirador desarrollado pueda ser utilizado en caso que la situación país se vea más comprometida y, brindar así, una oportunidad a pacientes que requieran ser asistidos en ventilación gracias a esta tecnología.

Dadas las características de este ventilador, diseñado para conexión directa a las líneas de presión de aire y oxígeno, existentes en todos los hospitales y clínicas con salas intensivas y a que prácticamente todos los materiales y partes se consiguen en el mercado nacional, su costo está por debajo de los importados.

Cabe destacar que esta unidad, a pesar de que aún no está en los hospitales, tiene características que lo hacen único en su tipo, cumpliendo con todos los parámetros exigidos para ventiladores invasivos profesionales, incluyendo la detección de esfuerzos inspiratorios y poder ajustarse automáticamente a estos. Exitosas pruebas clínicas realizadas con un equipo de veterinarios de la Universidad Católica han sido llevados a cabo en animales (cerdos), juntos con la colaboración de un equipo de intensivistas de la Clínica Alemana de Temuco, un equipo del CFIM y la colaboración del Centro de Excelencia CEMyQ.