Respirador inteligente de bajo costo es diseñado por Cinvestav Unidad Guadalajara

Al anunciar el decreto por el cual la Secretaría de Salud puede adquirir, con urgencia y con un nuevo procedimiento, equipo médico para hacer frente a la epidemia de Covid-19, la Presidencia de la República informó que el país contaba con 5 mil ventiladores y se negociaba la compra de otro tanto con el objetivo de atender enfermos graves.

Ante el aumento de los casos críticos de Covid-19 y la escasez de respiradores para su atención, un grupo de investigación del Cinvestav Unidad Guadalajara, encabezado por Eduardo Bayro Corrochano, adscrito al Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación, diseñó y desarrolló un nuevo respirador inteligente de bajo costos denominado Mex+Air.

“Desarrollamos un respirador o ventilador inteligente computarizado para ser usado en las unidades médicas de cuidado intensivo en los hospitales, que ofrece respiración artificial a los enfermos graves de Covid-19; esta es una manera de ayudar porque el 50 por ciento de los pacientes intubados para recibir aire y oxígeno se recuperan”, explicó Bayro Corrochano.

Los investigadores del Cinvestav analizaron proyectos open source del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), del Grupo Resistencia de Italia y del Consorcio Oxigene, que se encuentran en internet, para que con base en ellos diseñaran su propia versión mejorada integrando una computadora con programas de inteligencia artificial capaz de bombear aire y oxígeno a los pacientes de manera adecuada y sin causar algún daño.

El diseño del ventilador Mex+Air se integra por una caja de acrílico, de 40 por 35 por 45 centímetros de volumen que contiene una computadora Rasberry, pantalla táctil de siete pulgadas, fuente de poder, motor de 12 voltios, circuitos de control y sistema de bombeo (por medio de leva curvada); por medio de tubos y una mascarilla lleva oxígeno a los pulmones del paciente.

Además, cuenta con sensores de temperatura, ritmo cardíaco y porcentaje de oxígeno que se conectan directamente a la computadora para monitorear el estado del paciente y por medio de control adaptivo poder variar la intensidad, nivel y ritmo de bombeo de acuerdo a la evolución del paciente.

La computadora y la pantalla táctil permiten al médico o enfermera introducir los datos biomédicos y biomecánicos del paciente: frecuencia cardíaca, temperatura, respiraciones por minuto, relación inhalación/exhalación, tamaño del tórax, peso y edad, entre otros y con esa información, mediante algoritmos de inteligencia artificial, el equipo calcula cuál debería ser la velocidad, volumen y presión del aire que se ofrezca al paciente para evitarle un posible daño y regular el control adaptivo durante la atención al paciente. Además, con un oxímetro (sensor de temperatura y frecuencia cardíaca) indica si el paciente presenta cierta recuperación con lo cual se puede disminuir la presión, I/E  y la velocidad de bombeo de oxígeno.  

“La computadora del respirador puede conectarse a la ‘nube’ toda la información generada en el respirador, misma que también se puede compartir de manera inalámbrica al teléfono celular del médico o enfermera; mediante mensajes audibles presenta el estado del enfermo, indicando si hay algún avance o se presenta un problema y solicita  autorización al médico si se debe cambiar los parámetros que regulan la frecuencia e intensidad del bombeo”, señaló Eduardo Bayro, especialista en neurocomputación y robótica. 

Con la información que genera el respirador, los médicos pueden evaluar la evolución del paciente y decidir si disminuir o aumentar la velocidad y presión del bombeo de aire para el paciente. Además, todos los datos obtenidos en el equipo pueden servir a las autoridades hospitalarias para contar con un reporte exacto del estado del enfermo y hacer un monitoreo completo, obteniendo estadísticas de las personas que fueron atendidas con esta tecnología.

El equipo científico que desarrolla la propuesta tecnológica, integrado por 10 personas entre investigadores, estudiantes de doctorado y maestría y del Cinvestav, especializados en computación, control no lineal, diseño de circuitos, mecatrónica e ingeniería electrónica, ya cuenta con dos prototipos completos que se han sometido a diversas pruebas para su aprobación por la Cofepris y solicitud de patente ante el IMPI.
Antes de la pandemia los respiradores tradicionales tenían un costo de 20 a 35 mil dólares por unidad, pero ahora se cotizan en más de 40 mil dólares y no se encuentran disponibles en el mercado, por ello Estados Unidos y algunos países de Europa están solicitando a sus centros de investigación o universidades la construcción de estos equipos en corto tiempo y a bajo costo.

Para emprender el proyecto se presentó la propuesta a Conacyt, porque requiere de una inversión de seis millones 350 mil de pesos, para producir 400 equipos (con un costo de 800 dólares cada uno) que podrían ser entregados de seis a ocho semanas entregando el primer lote en junio; el control de calidad se realiza mediante una serie de pruebas con un simulador de respiración humana.

A diferencia de los ventiladores Gätsi, basados en el diseño del MIT, cuyo precio ronda en los 10 mil dólares, de los Carso cotizados hasta en 45 mil o de los AMBUBAG, algunos de los cuales ya fueron adquiridos en México, el MEX-Air ha sido desarrollado y construido en el país, a un costo menor, con mayores ventajas tecnológicas, porque establece una conexión entre el medico y el respirador (hombre-máquina).

Pensando en países en desarrollo como México o los de Sudamérica, se diseñó una tecnología útil durante la pandemia, para uso en hospitales, ambulancias o en lugares sin energía electricidad, y para después de ella, como una herramienta rutinaria en el sector salud porque su vida útil es de por lo menos de cinco años, además ofrece una oficina de soporte técnico.

“Queremos mostrar que los científicos mexicanos cuentan con propuestas tecnológicas para responder a los desafíos de esta pandemia. Trabajamos y respondemos con toda nuestra ciencia al desarrollo de equipo médico útil para la sociedad; resulta injusto no reconocer su importancia”, aseguró Eduardo Bayro Corrochano.

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