Diseño de un dispositivo médico de asistencia respiratoria no invasiva en humanos para el tratamiento de afecciones causadas por la Covid 19
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Date
2023-09
Journal Title
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Volume Title
Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
The Covid-19 pandemic has had a significant impact on the healthcare system
worldwide, resulting in a high number of mortalities due to the lack of adequate
resources to treat this disease. Although the pandemic has been considered to be over,
many people have been left with sequelae and respiratory ailments following COVID-
19, which include pneumonia, chronic lung disease, pulmonary thromboembolism,
among others.
In order to improve the original device, a prototype has been developed based on the
UCL Ventura CPAP model, designed in London. To achieve this, the internal
geometry of the device was obtained and various simulations were carried out using
specialized CFD analysis software, as well as corresponding functional tests. As a
result, the original UCL Ventura device has been optimized, reducing its weight by 45
percent and obtaining a maximum value of 96.3 percent oxygen concentration at the
outlet.
As for the construction of the prototype, it was made by 3D printing with liquid resin
model Tough 2000 used in engineering applications for its excellent physical and
mechanical properties. The idea of creating the prototype in 3D printing is due to the
ease of making different changes in the model and thus determine an optimal design
that meets the respiratory requirements of the patient, however, due to the chemical
components of the resin with which the prototype was printed, a medical grade resin
should be used for the construction and use in patients with respiratory problems.
Description
La pandemia de la COVID-19 ha generado un impacto significativo en el sistema de
salud a nivel mundial, resultando en un elevado número de mortalidades debido a la
falta de recursos adecuados para tratar esta enfermedad. Aunque la pandemia se ha
considerado como finalizada, muchas personas han quedado con secuelas y
padecimientos respiratorios posteriores, los cuales incluyen neumonía, enfermedad
pulmonar crónica, tromboembolismo pulmonar, entre otras.
Con el objetivo de mejorar el dispositivo original, se ha desarrollado un prototipo
basado en el modelo CPAP UCL Ventura, diseñado en Londres. Para lograr esto, se
obtuvo la geometría interna del dispositivo y se realizó diversas simulaciones
utilizando un software especializado en análisis CFD, así como pruebas de
funcionamiento correspondientes. Como resultado, se ha logrado optimizar el
dispositivo original UCL Ventura, reduciendo su peso en un 45 por ciento y obteniendo
un valor máximo del 96,3 por ciento de concentración de oxígeno a la salida.
En cuanto a la construcción del prototipo, se lo realizó mediante impresión 3D con
resina líquida modelo Tough 2000 usada en aplicaciones ingenieriles por sus
excelentes propiedades físicas y mecánicas. La idea de crear el prototipo en impresión
3D es debido a la facilidad de realizar diferentes cambios en el modelo y así determinar
un diseño óptimo que cumpla con los requerimientos respiratorios del paciente, sin
embargo, debido a los componentes químicos de la resina con la que se imprimió el
prototipo, se debe hacer uso de una resina de grado médico para la construcción y uso
en pacientes con problemas respiratorios.
Keywords
UCL VENTURA,, CPAP, IMPRESIÓN 3D, PADECIMIENTOS RESPIRATORIOS, CFD, ANSYS FLUENT, RESINA LÍQUIDA