{{{sourceTextContent.title}}}

Nuovi prototipi di ventilatori si basano su attuatori lineari

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

La consegna sicura ed efficiente dell'ossigeno ai pazienti.

{{{sourceTextContent.description}}}

Le maschere con valvola a sacco, chiamate anche ambu (unità di respirazione manuale artificiale) sono utilizzate per fornire ossigeno ai pazienti che non respirano da soli. Ma mentre hanno salvato molte vite, non sono adatte al trattamento di pazienti con il coronavirus COVID-19.

Il difetto principale della maschera è che deve essere schiacciata manualmente per forzare l'ossigeno nei polmoni. Questo funziona per brevi periodi, ma non per la cura a lungo termine. Può anche inviare quantità variabili di ossigeno nei polmoni e il paziente deve essere stabilizzato prima di ricevere l'ossigeno.

Dopo aver esaminato i progetti open-source per i ventilatori di emergenza, un team di ingegneri della Tolomatic si è riunito e ha elaborato alcune nuove idee per costruire ventilatori a partire dai sacchi ambu. Nel giro di una settimana il team ha creato due progetti che utilizzano gli attuatori elettrici a vite dell'azienda. I progetti automatizzano il controllo del volume d'aria e la frequenza con cui viene fornita ai pazienti, un miglioramento significativo rispetto ai sacchi ambu azionati manualmente.

Il nostro approccio era quello di automatizzare un processo tradizionalmente manuale utilizzando attuatori lineari elettrici e garantire che i pazienti continuassero a ricevere aria per giorni o settimane. Gli attuatori controllano la velocità, la frequenza e la lunghezza della corsa del movimento verso il basso; quanto a lungo fare una pausa; e poi la velocità, la frequenza e la lunghezza della corsa del movimento di ritorno.

Gli attuatori danno a medici e infermieri il controllo completo sul flusso di ossigeno che entra nei polmoni del paziente, a differenza dei più tradizionali cilindri a camme o pneumatici che abbiamo visto su altri progetti open-source. Se il paziente è giovane, vecchio, grande o piccolo, possono regolare quanta aria e quanto frequentemente viene erogata al paziente.

Usiamo un attuatore elettrico ad asta o un attuatore elettrico senza asta. Entrambi sono attuatori lineari a vite che convertono la potenza rotatoria di un servomotore in movimento lineare. Gli attuatori ad asta hanno un'asta che si estende e si ritrae dal corpo principale dell'attuatore. Gli attuatori senza asta non hanno un'asta. Invece, la corsa è contenuta all'interno dell'attuatore. Per questa applicazione, l'attuatore ad asta ha bisogno di un alloggiamento per contenere la sacca ambu e l'attuatore si monta sull'alloggiamento. L'attuatore senza asta è più compatto e può contenere e comprimere la sacca ambu all'interno delle sue guide.

La lunghezza ottimale della corsa per entrambi i prototipi è di 2,5 pollici, con un minimo di 25 libbre di forza all'albero di uscita. Entrambi sono classificati per almeno 100 lb di forza. La configurazione del motore a trazione diretta (o in linea) semplifica il design e riduce i costi. L'aggiunta di ingranaggi al design permetterebbe di accogliere una più ampia varietà di motori.

Questi nuovi design sembrano essere un miglioramento rispetto alle modifiche dei sacchetti ambu che hanno automatizzato il processo usando una camma a direzione singola o un attuatore pneumatico. Questi non permettono agli operatori sanitari di regolare la lunghezza della corsa, solo la frequenza del respiro. Di conseguenza, lo stesso volume di viene erogato a tutti i pazienti e il profilo di movimento risultante non è come un tipico ciclo di respirazione.

Gli attuatori lineari, d'altra parte, possono accelerare rapidamente e mantenere la velocità su una distanza specifica, fornendo volumi più continui di aria per compressione e un ciclo di respirazione più tipico. Il controllo totale del movimento da parte di un attuatore lineare permette anche di regolare i volumi d'aria in base all'età, alle dimensioni o alle esigenze attuali del paziente.

Il design offre prestazioni affidabili a lungo termine e si adatta all'aggiunta di allarmi in caso di guasti al motore e di sensori per monitorare la quantità e la qualità del flusso d'aria.

Non siamo un produttore di dispositivi medici, e questo design non è stato approvato da nessun ente normativo. Tuttavia, questi concetti limitano il contatto con il paziente a quello della borsa ambu già approvata. Il nostro intento è quello di raggiungere altri partner, suscitare un certo interesse e discutere come possiamo collaborare su un design approvato che aiuterà il personale medico che cerca di salvare vite umane.

Ad oggi, abbiamo parlato con diverse aziende che perseguono altri design concettuali e sono interessate ai benefici aggiunti che l'attuazione elettrica fornirebbe. La nostra azienda è pronta a offrire la nostra esperienza di controllo del movimento per aiutare a risolvere queste sfide critiche. Le aziende dovrebbero contattarci per l'assistenza con le loro applicazioni.