Diseño de un dispositivo de asistencia ventilatoria temporal de lazo cerrado basado en bolsa válvula-mascarilla / Design of a closed-loop temporary ventilation assistance device based on bag valve mask

RESUMEN

Desde inicios del 2020, el mundo se ha visto afectado por la COVID-19 causada por el SARS-CoV-2, que en agosto lo padecen más de 31 millones de pacientes, algunos de los cuales presentan el síndrome de distrés respiratorio, que requiere de ventilación mecánica. Por el alto número de contagios, la disponibilidad de ventiladores para el tratamiento es escasa. Se presenta la descripción de un prototipo de un dispositivo de asistencia ventilatoria temporal de lazo cerrado de bajo costo; el AR_CODEX, basado en una bolsa válvula-mascarilla (BVM), que contribuye al mantenimiento ventilatorio mínimo del paciente durante un tiempo corto en casos donde no hay disponibilidad de ventiladores mecánicos. Para esto, se diseñó y construyó un sistema mecánico ajustable que compresiona la bolsa de ventilación, el cual cuenta con sensores de flujo y presión. Además, se elaboró una interfaz gráfica para un adecuado monitoreo del paciente y un sistema de control para variables como volumen, presión máxima, frecuencia respiratoria y relación inspiración espiración. Por otro lado, existe un problema de sensibilidad en el sensor de flujo debido a varios factores, como la variación del voltaje en los motores. Adicionalmente, la implementación de un lazo cerrado es importante para compensar variaciones aleatorias en el funcionamiento del dispositivo. Es necesario realizar pruebas en animales para evaluar el correcto funcionamiento de AR_CODEX en seres vivos.

ABSTRACT

In early 2020, the world has been affected from Covid-19 caused by SARS-CoV-2. By August there were more than 31 million patients, some of them suffering from respiratory distress that requires mechanical ventilation. Due to the rise of infection rates there is no ventilator availability for the treatment. In this work we describe a reduced cost closed loop temporal assisted ventilation device prototype, AR_CODEX. It is based on mask valve bag (BVM from its Spanish initials), contributing to the minimum ventilation maintenance for the patient du-ring a short period of time when there is no mechanical ventilation availability. For this purpose an adjustable mechanical system was designed and built to pressurize the ventilation bag that is equipped with flux and pres-sure sensors. Additionally a graphical interface was developed to include adequate monitoring and controlling system for volume, maximum pressure, respiratory frequency and inhalation/exhalation rate. In addition there is a sensibility issue on the flux sensor due to engine voltage variation. A closed loop implementation is important to overcome aleatory variations during the device operation. It is needed to run AR_CODEX device performance test on animals to evaluate prior to use it directly on human patients.