Desde marzo hasta septiembre de este año, un equipo multidisciplinario liderado por el Dr. Dante Elías, docente de la Sección Ingeniería Mecánica, desarrolló la primera etapa de un proyecto de ventilador mecánico pulmonar con funcionalidades de alta gama para pacientes adultos de COVID-19. A fin de llevarlo a cabo, contó con el respaldo institucional y un estímulo económico inicial de nuestra Universidad, así como un fondo de S/ 200,000, otorgado por Fondecyt, debido a que fue uno de los ganadores del concurso Proyectos especiales: respuesta al COVID-19.

Ambas soluciones cuentan con una batería que proporciona una autonomía de hasta 3 horas. De este modo, los ventiladores mecánicos seguirán funcionando en caso haya un corte de energía eléctrica.

De este proyecto surgieron dos prototipos: un ventilador pulmonar inteligente, realizado por un equipo que lidera el Mag. Bruno Castillón; y un ventilador mecánico para pacientes de UCI, del cual el Mag. Allan Flores es el responsable. La diferencia principal entre ambos radica en que en el primero la compresora siempre está funcionando, mientras que en la solución de Flores se puede usar según se requiera.

Hay que tomar en cuenta que no se trata solo de hacer un producto, sino también de aprender cómo se realiza este tipo de tecnologías. En ese sentido, estamos desarrollando capacidades humanas».

“Tuvimos estas dos ideas conceptuales, las investigamos y buscamos que encuentren sus potenciales usuarios. Hay que tomar en cuenta que no se trata solo de hacer un producto, sino también de aprender cómo se realizan este tipo de tecnologías. En ese sentido, estamos desarrollando capacidades humanas”, manifiesta el docente Dante Elías.

Tecnología accesible 

La solución que el equipo liderado por Bruno Castillón, director del Grupo de Investigación y Desarrollo de Equipos Médicos y Sistemas (Gidems), se encuentra realizando busca ser simple, de bajo costo y toma en cuenta la realidad nacional. “Se ajusta muy bien a los establecimientos donde no se disponga de línea de aire a presión. Por ende, necesitas un equipo cuya compresora esté funcionando permanentemente”, enfatiza Elías. “Nos propusimos desarrollar un ventilador que lo pueda manejar incluso un profesional con una capacitación media, pues uno de los problemas del país es la escasez de médicos intensivistas”, añade Castillón.

Para realizarlo, se tomó como base un ventilador pulmonar de neonatos que desarrolló el Grupo Gidems. “En el caso actual, se trata de un compresor lineal que puede mezclar aire del ambiente con oxígeno, dosificar aire, y generar presión, volumen y flujo. Todo esto lo trabaja complementariamente con el circuito electrónico que nosotros mismos desarrollamos”, menciona Castillón.

El equipo de este prototipo estuvo compuesto por las integrantes de la Sala de Manufactura Digital VEO 3D: Mag. Jennifer Wong y Mag. Midori Sánchez; los integrantes del Grupo Gidems, Mag. Luis Enciso, Hebert Román y el Ing. Percy Panduro; así como el ingeniero mecánico Antonio Moll. También contó con el apoyo técnico de los alumnos de Ingeniería Informática Diego Lozano y José Carlos Murillo. Todos ellos liderados por Castillón.

Ventilador versátil 

La solución desarrollada por el equipo del Ing. Allan Flores, docente de la Sección Ingeniería Mecánica, consiste en una línea de aire a presión -que debe estar disponible en el centro de salud- y una línea de oxígeno a presión -que puede provenir del establecimiento de salud o de un balón-, las cuales se mezclan en una cámara y se envía al paciente.

También cuenta con una compresora. “Si el centro de salud posee instalaciones que aseguran tener aire a presión continuamente por varios días, entonces la compresora se podría utilizar a discreción del médico y ante situaciones de emergencia. En caso no cumpla esa condición, también puede usarse este ventilador mecánico, solo bastaría con hacer funcionar la compresora permanentemente”, señala el profesor Elías.

“Sabemos exactamente cuánta mezcla de aire y oxígeno está entrando al pulmón del paciente, y adicionalmente cuánto aire expira”, menciona Flores. Para ello, el prototipo cuenta con diferentes sensores y una interfaz. De este modo, el médico intensivista podrá calibrar lo que necesita el paciente. Asimismo, se utiliza, en el aspecto electrónico, un PLC ya armado y listo para ser programado.

Es importante resaltar que ambas soluciones cuentan con una batería que proporciona una autonomía de hasta 3 horas. De este modo, los ventiladores mecánicos seguirán funcionando en caso haya un corte de energía eléctrica.

Los integrantes del equipo dirigido por Allan Flores son la Mag. Victoria Abarca, miembro del Grupo de Investigación en Biomecánica y Robótica Aplicada (Girab); el Ing. Juan Luna y el Ing. Henry Díaz. Al igual que en el prototipo de Castillón, los alumnos de Ingeniería Informática Diego Lozano y José Carlos Murillo apoyaron en la parte técnica, a quienes se sumaron los alumnos de la Especialidad de Ingeniería Mecatrónica y practicantes del Laboratorio de Investigación en Biomecánica y Robótica Aplicada (Libra) Kendy Broncano y Jhon Chávez.

Cabe destacar la enorme contribución de Victoria Abarca, quien se encargó de la gestión operativa y el apoyo logístico de todo el proyecto. Asimismo, Tiana León fue la coordinadora administrativa. En el campo de la asesoría médica, se contó con el aporte de los doctores Enrique Durand y Josef Vallejo. Por su parte, la validación médica tuvo el apoyo de los docentes del Departamento de Ingeniería Dra. Sandra Pérez y Dr. Julio Cuisano, mientras que la Dra. Fanny Casado y el Mag. Herbert Yépez brindaron asesorías especializadas.

El trabajo se realizó en tres ambientes, dos pertenecientes al Laboratorio Libra y uno al Laboratorio de Electrónica. “Debido a la pandemia, el aforo máximo de cada espacio era de 4 personas. Hicimos énfasis en respetar la distancia social requerida”, señala Abarca.

Próximos pasos

La primera fase concluyó a fines de septiembre de este año, el siguiente paso para ambas soluciones será pasar por la validación técnica funcional en nuestro Laboratorio de Certificación. Luego de realizar los ajustes que allí se indiquen empezaría la fase de evaluación preclínica con las indicaciones de Digemid.

“En poco tiempo hemos podido acortar la brecha tecnológica. Ahora estamos más cerca de tener un producto que por fin sea competitivo con la tecnología que proviene de afuera. Eso nos debe hacer sentir muy contentos, orgullosos y satisfechos”, señala el profesor Elías sobre el camino avanzado en este proyecto y las dos soluciones obtenidas. “Debemos dejar escuela para que, en el futuro, no nos sorprenda otra pandemia sin tecnología. Hay que crear una propia que pueda competir con las marcas internacionales”, enfatiza Castillón.