Fabrican la UAZ e ICMA prototipo de ventilador mecánico

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Redacción

Con el creciente número de casos por coronavirus, algunas instituciones a nivel nacional han volcado sus recursos económicos y científicos, entre ellas la academia de la Universidad Autónoma de Zacatecas (UAZ), esfuerzo en el cual el programa de Ingeniería Electrónica Industrial con orientación Biomédica ha jugado un papel fundamental, ya que dicha comunidad ha realizado importantes contribuciones como la producción de mascarillas, las cápsulas y las cajas de aislamiento.

 

   Bajo esta perspectiva, la necesidad de crear desarrollos tecnológicos que ayuden a los hospitales para la atención de los pacientes, se ha vuelto todo un desafío. Por ello, docentes investigadores del programa referido, pensando no  sólo en la escasez de insumos médicos, sino también en la falta de equipamiento, común denominador en el mundo, continuaron con su labor y contrarreloj, trabajaron en el diseño de un ventilador mecánico. 

    El coordinador del programa académico de Ingeniería Electrónica Industrial y responsable de cada uno de los proyectos efectuados durante esta contingencia, Jorge Isaac Galván Tejada, señaló que este prototipo de ventilador mecánico, en el cual colaboró un importante grupo multidisciplinario de ingenieros de la universidad y también de la empresa ICMA Automation de Aguascalientes, se realizó pensando en que estos aparatos son uno de los elementos más relevantes para la atención de los pacientes que presentan un cuadro grave de COVID-19. 

  “Estas máquinas ayudan a las personas a tener una mejor respiración, su escasez, producto de la pandemia, ha llevado algunos países a tener que priorizarlos en pacientes con mayores probabilidades de recuperación”. En ese sentido, el ingeniero especialista, explicó cómo el diseño del ventilador fue creado a partir de asegurar, en primer lugar, las líneas de suministro, dado el impacto comercial generado a nivel mundial por el virus. 

    “Se logró un prototipo escalable, que si bien funciona con una bolsa ambu o resucitador manual- lo cual no es lo ideal porque es desechable-, también tiene la escalabilidad de hacerlo con un pistón automático, o mejor aún, con una turbina, que es lo normalmente se usa en estos aparatos. El sistema es  capaz de mezclar el gas hospitalario con el aire que entra al sistema del cuerpo, contiene todos los elementos de seguridad que pide un ventilador de grado médico, como lo es un filtro de intercambio de temperatura y humedad que lo hace muy necesario en COVID, los gases que salen de la exhalación del cuerpo contienen mucho aerosol y ahí se concentran  los virus, por lo que es primordial, filtrar el aire de los pulmones para que ese aire contaminado, no se introduzca en el sistema de respiración y no afecte también al personal que se encuentra alrededor”.  

   Galván Tejada añadió que el sistema depende de ciertas variables en las que se encuentran cuatro tipos de respiración: la ventilación controlada por presión, refiriéndose a la presión interna de los pulmones; la ventilación controlada por el volumen, o dicho de otra manera, el flujo que controla el ciclo respiratorio;  y dos funciones más llamadas CPAP y BiPAP, que son sistemas de presión positiva, es decir, un modo ventilatorio espontáneo continuo que libera las vías respiratorias. 

   En este grado, el modelo se encuentra según la escala que usa la NASA para medir el nivel de madurez tecnológica, en TLR4, designada así, a la tecnología validada en el laboratorio, aquí-subrayó el investigador universitario-, con la prueba que se realizará en el Hospital de la Mujer Zacatecana (HMZ), se pasaría a un nivel TLR5, que sería validar la tecnología en el entorno a usarse, “con este nivel de madurez tecnológica se solicitaría la revisión de COFEPRIS, esperando que el prototipo se convierta en un producto final, y así se pueda fabricar de manera comercial”.  

 

  • La parte mecánica y el desarrollo electrónico del ventilador

 

    En cuanto a la parte mecánica y electrónica del ventilador, la empresa ICMA Automation de Aguascalientes, dedicada a la producción de grandes volúmenes de maquinaria, fungió como parte esencial para la construcción del modelo. En este caso, el CEO de ICMA, Jorge Adrián Mendoza Jáquez, con experiencia en la industria automotriz, médica, aeroespacial y agro alimentaria, contribuyó junto a su equipo de especialistas a identificar las partes y las características que llevarían el prototipo.  

   Para conseguir que el ventilador fuera de calidad, se dedicó un tiempo especial para la adquisición de sus piezas que ofrecen durar varios ciclos, la parte mecánica en ese aspecto, está diseñada para persistir mucho tiempo sin mantenimiento. Con eso solucionado, se dio paso a efectuar el diseño mecánico y electrónico, “la experiencia que tenemos en el desarrollo de software, en corto plazo nos permitió integrar muchas de las funcionalidades que requieren este tipo de aparatos que son delicados”, manifestó Mendoza Jáquez. 

   Este equipo –destacó-, a diferencia de los que hay en el mercado, tiene la posibilidad de conectarse vía internet  para que desde un centro de monitoreo los médicos u enfermeras puedan observar el estatus de los ventiladores en tiempo real. “Se podrán registrar los tratamientos que se están aplicando, y con ello, además, compartirse la información entre los especialistas a fin de lograr mejores prácticas. La idea es que sea un aparato al que se le pueda ir incorporando otras tecnologías conforme su uso y requerimientos”. 

   El ingeniero industrial, Jorge Adrián Mendoza Jáquez, expresó que a través de una tablilla electrónica con varios componentes, se buscó que el ventilador mecánico tuviera un sistema único entre muchos prototipos existentes, es decir, “un sistema redundante que contiene dos motores, y puede detectar la falla del funcionamiento de alguno de ellos, permitiendo que el otro inmediatamente entre a suplir la función para garantizar que el paciente no sufra en lo que se reacciona para solucionar el problema”. En la parte electrónica se tiene un sistema similar con microprocesadores y componentes, “si alguno falla el otro entra a sustituirlo”. Aunado, se tiene pensado, incluir un sistema que usan los marcapasos para detectar la actividad pulmonar del paciente. 

   Con el proceso implementado,  Mendoza Jáquez afirmó que el hecho de que el equipo de la UAZ, que dirige Jorge Isaac Galván Tejada, haya estado a diario trabajando estrechamente con ICMA, en decir qué ponerle, cómo ponerle, cómo cumplir las especificaciones “da garantía de que se cubran todas las normativas requeridas”. 

   En la construcción del diseño estuvieron involucrados varios docentes investigadores de la UAZ y el equipo de Biomédica; Jorge Isaac Galván Tejada, Carlos Eric Galván Tejada, Hamurabi Gamboa Rosales, Huitzilopostli Luna García, José María Celaya Padilla, Arturo Moreno Báez, Carlos Bautista Capetillo, Valeria Maeda, Olegario Castillo y Antonio Baltazar Raigosa. Por parte de la empresa de ICMA Automation colaboraron diseñadores mecánicos, ingenieros mecatrónicos, así como alumnos practicantes del área de ingeniería de la Universidad de Aguascalientes. 

   La UAZ en este proyecto hizo una vinculación con la empresa, donde aportó toda la parte biomédica y la parte de validación. ICMA de pasar la revisión con la COFEPRIS, podría producir hasta 200 ventiladores por semana. Es importante mencionar que este prototipo inicial, está siendo financiado por parte del Consejo Zacatecano de Ciencia, Tecnología e Innovación (Cozcyt).