Ante el escaso tiempo que brinda la lucha contra la COVID-19, desarrollar un ventilador mecánico de alta gama equivalente a uno comercial es muy complicado. Sin embargo, el Dr. Dante Elías, docente de nuestra sección de Ingeniería Mecánica, menciona que sí es factible conseguir algunas funcionalidades de este tipo de ventiladores centrándose en las especificaciones técnicas mínimas que la OMS ha indicado para los pacientes de coronavirus.

Por ello, el Dr. Elías, en el rol de investigador principal, junto con un equipo multidisciplinario de investigadores y el apoyo de docentes, egresados, alumnos, técnicos de laboratorio y administrativos han propuesto un proyecto de ventilador mecánico pulmonar con funcionalidades de alta gama para pacientes adultos de COVID-19, llamado provisionalmente VAG-PUCP. Este equipo reúne a participantes de distintos grupos de investigación, como el Grupo de Investigación y Desarrollo de Equipos Médicos y Sistemas (Gidems), el Grupo de Investigación en Robótica Aplicada y Biomecánica (Girab), el Grupo de Innovación en Tecnología Energética y Ambiental (Gi-TEAM), y la Sala de Manufactura Digital VEO 3D.

Apuntamos a que pueda ser utilizado en la Unidad de Cuidados Intensivos, es decir, en aquellos pacientes que desarrollen un problema respiratorio agudo grave”.

La propuesta ganó el concurso Proyectos especiales: respuesta al COVID-19, de Fondecyt, y obtuvo un presupuesto de S/200,000. “Apuntamos a que pueda ser utilizado en la Unidad de Cuidados Intensivos, es decir, en aquellos pacientes que desarrollen un problema respiratorio agudo grave”, manifiesta Elías.

Diversos caminos, un mismo objetivo

De un lado, el Dr. Dante Elías y un grupo de amigos egresados de Ingeniería Mecánica de nuestra Universidad pensaban cómo crear un ventilador mecánico a través de la ingeniería inversa. Por su parte, el Grupo Gidems, dirigido por el Mag. Bruno Castillón, había desarrollado un ventilador pulmonar para neonatos que aún faltaba validar preclínica y clínicamente. Ambos grupos coincidieron en unir esfuerzos.

“Nos pusimos de acuerdo en fabricar un ventilador mecánico con funcionalidades de alta gama para pacientes adultos de COVID-19 usando como referencia el que Bruno Castillón y su equipo habían desarrollado como prototipo”, refiere Elías.

Trabajo en equipo

En el proceso de diseño se tomó en cuenta la información disponible sobre el desarrollo de ventiladores pulmonares. “Por ejemplo, los estándares internacionales de fabricación de ventiladores pulmonares de alta gama, las necesidades mínimas de ventilación mecánica para pacientes de COVID-19 establecidas por la OMS y las características técnicas de un ventilador mecánico de este tipo adquirido por EsSalud”, acota Elías.

El corazón de este sistema es un compresor lineal que impulsa un flujo controlado de mezcla de aire con oxígeno».

Otras variables importantes fueron los requerimientos de los médicos intensivistas. En ese aspecto, la experiencia de más de 20 años del Grupo Gidems ha sido determinante. Su coordinador, Bruno Castillón, afirma que los conceptos que él y su equipo han desarrollado –y que se aplican en este proyecto– se sustentan en las sugerencias brindadas por los más de cien médicos que han realizado su pasantía en Gidems durante la última década. “El corazón de este sistema es un compresor lineal que comprime e impulsa un flujo controlado de mezcla de aire con oxígeno”, señala Castillón. De esta manera, se dosifica el aire que el paciente necesita.

Por su parte, los miembros de la Sala de Manufactura Digital VEO 3D están a cargo del diseño industrial. “Esto implica el diseño y supervisión de la fabricación de la estructura y carcasa del equipo, la interfaz gráfica y el análisis de la interacción del usuario con la máquina”, comenta su coordinadora, la Mag. Jennifer Wong.

Además de Castillón y Wong, el equipo de investigadores participantes también está conformado por el Dr. Enrique Durand, médico intensivista con amplia experiencia en ventilación mecánica perteneciente al Servicio de Salud de la PUCP; el Ing. Allan Flores, especialista en diseño e instrumentación de sistemas con aplicaciones en mecánica de fluidos; el Dr. Julio Cuisano, experto en mecánica de fluidos con experiencia en termofluidos; la Mag. Victoria Abarca, especialista en diseño mecánico en tecnologías para la salud; el M.Sc. Luis Enciso, conocedor del desarrollo de software, y diseño de sistemas de control y automatización; y el Ing. Percy Panduro, especialista en electrónica.

La Sala VEO 3D está a cargo del diseño y supervisión de la fabricación de la estructura y carcasa del equipo, la interfaz gráfica y el análisis de la interacción del usuario con la máquina».

Pasos a seguir

El Dr. Elías comenta que en esta primera etapa han tenido un rol importante Flores, Abarca y Panduro, lo que ha permitido que se inicien las primera pruebas de funcionamiento del sistema. Próximamente comenzarán a trabajar en los laboratorios de Ingeniería Electrónica y de Ingeniería Mecánica, y en la Sala de Manufactura Digital VEO 3D de nuestra Universidad.

A partir de ahí esperan desarrollar un prototipo que incluya la validación técnica funcional en, aproximadamente, 45 días. Este plazo puede variar debido a la alta demanda, a nivel mundial, de componentes para sistemas de ventilación mecánica. Posteriormente, se realizarán pruebas de laboratorio que garanticen la operatividad del equipo por periodos prolongados.

Luego de esta validación técnica funcional del ventilador mecánico, Elías afirma que se seguirán, ante el INS, el Minsa y la Digemid, los pasos correspondientes a fin de obtener la autorización para la fabricación y uso como dispositivo médico en el Perú.

En ese momento se podrá definir la estrategia de producción. “Considerando una fabricación unitaria a cargo del equipo que desarrolló el ventilador mecánico, y con el apoyo logístico que garantice la disposición de los componentes del equipo, se estima que podría realizarse una unidad cada siete a diez días. Esto varía si se establece una estrategia de fabricación a mayor escala, para lo cual se requerirá el apoyo de empresas locales”, señala el investigador.

Este proyecto sería la tercera iniciativa de la PUCP financiada por Fondecyt que, en abril pasado, ya había otorgado fondos a las iniciativas de los investigadores y docentes de nuestra Universidad Layla Hirsh y Juan José Jiménez de Cisneros.

Enlace de Interés PUEDES VER: Dos proyectos PUCP contra el coronavirus obtienen S/ 250,000 de Fondecyt