Respiradores para el Covid 19 90

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El virus Covid 19 está siendo una grave emergencia sanitaria que está demostrando muchas deficiencias en el sistema sanitario (a nivel mundial).

Uno de estos problemas han sido las medidas de protección de los sanitarios. Medida a la cual Frax3D ha contribuido a solucionar  imprimiendo máscaras de protección para donar gratuitamente a los hospitales.

Pero además de las mascaras de protección, hay una gran escasez de respiradores. Este virus provoca problemas respiratorios y muchos pacientes deben ser ingresados con respiración artificial.

Para solucionar este problema Frax3D ha diseñado un modelo de respirador totalmente impreso en 3D en menos de 12h y lowcost. Funciona con una pinza que presionará un Ambu o un respirador tipo Jackson Rees. A continuación podéis ver el funcionamiento:

Este modelo está publicado y documentado en la web Thingiverse para que cualquier persona pueda reproducirlo.

Pero este primer modelo, aunque funcionaba, no aprieta el Ambu como debería, causando unos pliegues que seguramente ocasionarían problemas en un futuro. Así que se descartó y se pasó a un modelo más eficiente.

La versión 2 de respirador automático también funciona con un sistema de husillo. Pero esta vez el apriete es más parecido al que obtendríamos presionando con la mano (y el Ambu se deforma mejor) y una gran ventaja respeto la mayoría de modelos que circulan por internet es que la bolsa de respiración Ambu queda accesible por arriba así que en caso de emergencia el medico puede acceder a ella sin problema ni tener que desmontar nada.

El diseño incluye un final de carrera para ir testeando el correcto funcionamiento y avisar en caso de fallo mecánico y al funcionar con un husillo es muy sencillo controlar la cantidad de respiraciones por minuto, el volumen de aire que enviamos al pulmón y el ratio entre inspiración y expiración (estos son unos de los parámetros más importantes en los respiradores manuales).

Además, tenemos la libertad para variar o mantener la presión en cualquier momento, así se puede controlar la presión de meseta y la presión Peep (parámetros también muy importantes en respiradores). A continuación tenéis unas imágenes y un vídeo del nuevo diseño.

 

Proyecto subido a Thingiverse para poder reproducirlo y colaborar. Este es un proyecto totalmente OpenSource y sin animo de lucro, por lo tanto cualquier ayuda, consejo o comentario es bienvenido 😉

Por petición popular subo los archivos en SolidWorks (Comprimidos en un zip). Acordaros de informarme de las mejoras para poder compartirlas con la comunidad 😉

 

Actualización (06/04/2020):

Realizando pruebas de presión, el modelo actual tiene problemas con presiones de funcionamiento superiores a 40 cmH2O. Esta es una presión bastante alta (es a la que están taradas la mayoría de válvulas limitadoras de presión de los Ambus, ya que si no podríamos dañar el pulmón). Pero como no queremos que el motor trabaje al límite, modificamos el diseño para que pueda usar también un motor Nema 23. Este motor tiene un par tres veces superior al actual. Os dejo las imágenes del nuevo modelo:

 

También hemos remplazado el final de carrera mecánico de la versión anterior por uno óptico. Como el sensor óptico no tiene movimiento no puede fallar por fatiga (el respirador tiene que poder trabajar 24h al día durante los días que sea necesario).

 

Actualización (08/04/2020):

Se han realizado las primeras pruebas de Software para controlar el respirador Frax3D. De momento es bastante sencillo y no están configuradas las alertas y paradas de emergencia. Como siempre, ideas y sugerencias son bienvenidas. Tenéis el vídeo explicativo a continuación y os comparto el código de Arduino. Si alguien quiere ayudar con la programación mandadme un mensaje 😉

También hemos realizado algunas pruebas con el circuito de respiración. Tenemos el Ambu para mandar el aire al paciente, un depósito de cal sodada (las bolitas que se ven). Esto sirve para eliminar el CO2 y que así podamos reutilizar parte del aire del paciente. La ventaja de hacer esto es que el aire mantiene la temperatura del paciente entre otras cosas. El depósito de cal sodada también lleva un filtro.

Y el resto son los tubos y válvulas. Tenemos 2 válvulas antirretorno para poder utilizar un tubo de inspiración y otro de expiración y una válvula APL (de seguridad) que se abre si pasamos la presión de 40 cmH2O (para no dañar los pulmones). La válvula APL se puede regular para controlar la presión en el sistema como podéis ver en el siguiente vídeo.

 

Actualización (11/04/2020):

Test con simulador de paciente humano. Los parámetros ya se pueden controlar por pantalla y el funcionamiento es correcto. Se puede apreciar cómo se hinchan los pulmones. Estamos a la espera de poder empezar con las pruebas con animales y humanos para poder ayudar a salvar vidas 😉

También queremos compartir el diagrama electrónico para montar el respirador. Tened en cuenta que por desgracia sigue siendo un prototipo en pruebas, no un modelo terminado …

 

Actualización (12/04/2020):

Nueva versión de Software. Se mejora la interfaz gráfica y se añade una alarma conectada al buzzer. Estamos preparando documentación requerida para empezar las pruebas de homologación.

 

Actualización (16/04/2020):

Ha tocado leer mucha normativa y documentación sobre respiradores, así que lógicamente nuestro diseño ha cambiado.

Ahora tiene un diseño más compacto, sujeta mejor el Ambu en posición en todo momento, el diseño está «cerrado» para evitar aplastamientos y atrapamientos y otros riesgos mecánicos, la electrónica va dentro de una caja cerrada, se conecta todo a la misma fuente de alimentación mediante conexión Jack estándard y el diseño se ha hecho un poco más robusto. Os dejo unas imágenes para que veáis el cambio. También aprovecho para dejaros los componentes del circuito de respiración (solo empujar aire no es suficiente para salvar vidas ;))

 

Actualización (19/04/2020):

Pruebas del modelo completo con las últimas actualizaciones. Se comprueba que tanto la válvula APL como la Peep funcionan correctamente y el sistema se comporta como esperamos. Os dejo un vídeo explicativo del ventilador y como funciona:

 

Actualización (01/05/2020):

Uno de los requisitos principales de los médicos que nos están ayudando con el proyecto fue que el respirador pueda trabajar a velocidades altas proporcionando valores de entre 20 y 30 respiraciones por minuto. Con el sistema actual eso era inviable porque el motor paso a paso no puede girar tan rápido. Para solucionar este problema se ha optado por pasar a un husillo de diámetro 10 con avance de 25 de la marca IGUS. El husillo que usábamos era de diámetro 8 y avance 8.

El segundo problema es que querían que se pudiese modificar los parámetros del sistema (desplazamiento, respiraciones por minuto y ratio I/E) mientras el respirador sigue funcionando. Para solucionar esto se han implementado interrupciones en el Arduino para poder controlar estas peticiones. También le hemos puesto un botón de paro de emergencia por si hubiese algún problema y el médico necesita reiniciar el respirador.

Otro cambio importante es que le hemos añadido un sensor de presión (referencia ABPLANT001PG2A5). De esta forma podemos ver los valores de presión máxima y presión Peep en todo momento.

Os dejo un nuevo vídeo para que veáis como va evolucionando:

 

Actualización (18/05/2020):

He creado un listado de piezas para poder hacer el respirador Frax3D. Esta lista sigue siendo provisional porque el proyecto no está terminado. También os subo un nuevo vídeo del respirador:

 

 

Ayúdanos con el proyecto:

 

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