Desarrollo de un sistema de control para un ventilador mecánico Hamilton Galileo (respiradores COVID-19) aplicando ingeniería inversa

Abstract

La ventilación mecánica es un procedimiento que simula la respiración humana y es la encargada de suministrar los gases necesarios cuando la respiración de una persona es insuficiente. Frente a la emergencia sanitaria a nivel mundial suscitada en diciembre de 2019 por la llegada de la enfermedad COVID – 19, surge la necesidad de adquirir ventiladores mecánicos empleados en las unidades de cuidados intensivos. Para dar inicio a la línea de investigación de equipo médico de asistencia respiratoria, se realiza el análisis de los principales subsistemas de un ventilador mecánico Hamilton Galileo dado de baja por el hospital militar, para posteriormente realizar un nuevo diseño de un sistema de control que sea capaz de reutilizar los componentes neumáticos y sensores principales del equipo para replicar el modo de ventilación mecánica SCMV (Ventilación asistida controlada mandatoria). Se realiza el estudio de la válvula inspiratoria del equipo, que es capaz de mantener los parámetros requeridos de la ventilación mecánica, a través de la utilización de lazos de control de electrónica analógica, cuyos sensores de presión y de posición son los encargados de enviar la señal de retroalimentación y lograr el sistema de control deseado. Se implementa un sistema de control de secuencia para que la válvula inspiratoria y la válvula espiratoria actúen de forma sincronizada, para lograr el alcance de los valores de volumen, presión y flujo requeridos por el paciente. Para el control de mezcla se diseña un algoritmo de mezcla de gases basado en el número de moles y en la presión parcial de cada elemento.