Diseño, realización y evaluación de un respirador basado en turbina para suplir totalmente la ventilación en pacientes con insuficiencia respiratoria

Abstract

[EN] Last year, the SARS COV-2 pandemic has revealed deficiencies in the hospital care due to limitations in the availability of mechanical ventilation equipment in intensive care. The impossibility of acquisition, by hospitals, of life support devices, lies in a deficit of funds available due to the price they support. This project arises with the objective of eradicating this shortage, designing a respirator of affordable cost and high performance, thus increasing the availability of this equipment. The respirator developed in this project is a medical device whose function is the complete replacement of respiratory function in intubated adult patients for the treatment of respiratory failure or dyspnoea. This device has a reduced size and weight in order to be a friendly use device and with the possibility to be transported in ambulances and emergency services. Its use is indicated for invasive mechanical ventilation and its performance is based on an adjustable pressure turbine that injects air into the lungs via several modes of ventilation (pressurecontrolled ventilation or volume-controlled ventilation). The interface between the user and the ventilator is a touch screen, where the different parameters monitored during ventilation are displayed, as well as the pressure, volume and flow graphs. Finally, the user can modify different parameters through the touch screen to provide personalized ventilation to each patient. The final goal achieved in this project has been the design, development and evaluation of the operation of a new portable, high-performance, low-cost, turbine-based mechanical fan

[CA] En aquest últim any, la pandèmia per SARS COV-2 ha revelat manques en el món hospitalari a causa de limitacions en la disponibilitat d'equips de ventilació mecànica en vigilància intensiva. La impossibilitat d'adquisició, per part dels hospitals, d'aquests aparells per al suport vital, radica en dèficit de fons disponibles a causa del preu que sustenten. Aquest projecte sorgeix amb l'objectiu d'erradicar aquesta escassetat, dissenyant un respirador de cost assequible i altes prestacions, augmentant així la disponibilitat d'aquest equip. El respirador desenvolupat és un dispositiu mèdic la funció del qual és la completa substitució de la funció respiratòria en pacients adults intubats per al tractament de la dispnea o insuficiència respiratòria. Aquest dispositiu és reduïda grandària i pes amb l'objectiu que siga un dispositiu fàcilment manipulable i amb la possibilitat que puga ser transportat en ambulàncies i serveis d'urgència. El seu ús està indicat per a la ventilació mecànica invasiva i, el seu funcionament, està basat en una turbina de pressió regulable que injecta l'aire als pulmons a través de diverses maneres de ventilació (ventilació controlada per pressió o ventilació controlada per volum). La interfície entre l'usuari i el ventilador és una pantalla tàctil, on es mostren els diferents paràmetres monitorats durant la ventilació, així com les gràfiques de pressió, volum i flux. Finalment, l'usuari pot modificar diferents paràmetres a través de la pantalla tàctil per a proporcionar una ventilació personalitzada a cada pacient. La meta final aconseguida en aquest projecte ha sigut el disseny, desenvolupament i avaluació el funcionament d'un nou ventilador mecànic basat en turbina, portàtil, amb altes prestacions i de baix cost.

[ES] En este último año, la pandemia por SARS COV-2 ha revelado carencias en el mundo hospitalario debido a limitaciones en la disponibilidad de equipos de ventilación mecánica en cuidados intensivos. La imposibilidad de adquisición, por parte de los hospitales, de estos aparatos para el soporte vital, radica en déficit de fondos disponibles debido al precio que sustentan. Este proyecto surge con el objetivo de erradicar esta escasez, diseñando un respirador de coste asequible y altas prestaciones, aumentando así la disponibilidad de este equipo. El respirador desarrollado es un dispositivo médico cuya función es la completa sustitución de la función respiratoria en pacientes adultos intubados para el tratamiento de la disnea o insuficiencia respiratoria. Dicho dispositivo es reducido tamaño y peso con el objetivo de que sea un dispositivo fácilmente manipulable y con la posibilidad de que pueda ser transportado en ambulancias y servicios de urgencia. Su uso está indicado para la ventilación mecánica invasiva y, su funcionamiento, está basado en una turbina de presión regulable que inyecta el aire a los pulmones a través de varios modos de ventilación (ventilación controlada por presión o ventilación controlada por volumen). La interfaz entre el usuario y el ventilador es una pantalla táctil, donde se muestran los diferentes parámetros monitorizados durante la ventilación, así como las gráficas de presión, volumen y flujo. Finalmente, el usuario puede modificar diferentes parámetros a través de la pantalla táctil para proporcionar una ventilación personalizada a cada paciente. La meta final alcanzada en este proyecto ha sido el diseño, desarrollo y evaluación el funcionamiento de un nuevo ventilador mecánico basado en turbina, portátil, con altas prestaciones y de bajo coste.