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Ventilador de bajo costo de Home Depot Components: Entrevista con Glen Meyerowitz, becario de biodiseño de la UCLA

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La actual escasez de respiradores durante la pandemia COVID-19 ha dado lugar a importantes innovaciones, entre las que cabe destacar los novedosos diseños para dividir un respirador en dos, la reutilización de los dispositivos existentes para que funcionen como respiradores y las nuevas soluciones para reducir la necesidad de respiradores.

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Sin embargo, tal vez todas estas innovaciones, y otras más, sean necesarias para explicar el déficit de ventiladores, especialmente dada la velocidad a la que está progresando la pandemia.

Este último desarrollo ve a Glen Meyerowitz, becario de biodiseño de la UCLA, diseñar un prototipo de ventilador de bajo costo usando componentes de Home Depot, una cadena de ferreterías de EE.UU. Sorprendentemente, Glen desarrolló y ensambló el ventilador en menos de una semana, y se basó en su experiencia trabajando en SpaceX para desarrollar el dispositivo funcional, a pesar de no tener experiencia directa en la fabricación de dispositivos médicos.

A diferencia de los ventiladores convencionales, que pueden costar hasta 50.000 dólares, el nuevo ventilador es económico y, lo que es más importante, puede proporcionar suficiente funcionalidad para tratar a los pacientes con COVID-19, incluido el control de la frecuencia respiratoria y el volumen corriente. Aunque todavía no se conoce el costo final del ventilador, con la producción en masa los investigadores que colaboran con Glen esperan que pueda costar alrededor de 1.000 dólares por unidad.

Medgadget tuvo la oportunidad de hablar con Glen sobre su tecnología.

Conn Hastings, Medgadget: Por favor, danos una visión general de la actual escasez de ventiladores durante la pandemia COVID-19, y la necesidad de alternativas de bajo costo.

Glen Meyerowitz: La pandemia COVID-19 ha devastado los frágiles sistemas de salud en todo el mundo durante meses. He visto como los sistemas que están diseñados para tratar a decenas de pacientes se ven obligados a proporcionar atención a cientos de pacientes o más a la vez. Desde China a Italia, y ahora dentro de los EE.UU., nuestra infraestructura de atención médica está luchando para apoyar este repentino aumento. Esta oleada presenta muchos problemas, incluyendo la escasez de PPE y de personal capacitado, pero una cuestión que es particularmente relevante para COVID-19 es la falta de ventiladores mecánicos porque COVID-19 es principalmente una enfermedad respiratoria que a menudo requiere ventilación mecánica para cuidar adecuadamente a un paciente.

Los modernos ventiladores mecánicos son dispositivos muy complicados y costosos. Utilizan válvulas y sensores avanzados para proporcionar un flujo variable de gas a los pulmones del paciente. Esta complejidad significa que son difíciles de producir en grandes cantidades en un corto período de tiempo, incluso para un diseño existente. Mi esperanza es que podamos desarrollar un diseño de ventilador novedoso que sea dramáticamente más simple, y que se manifieste en un menor costo, facilidad de fabricación y operación, y menor mantenimiento para el personal que utiliza estos dispositivos.

Medgadget: ¿Qué te inspiró a desarrollar el ventilador? ¿Ha tenido experiencia en la fabricación de equipos similares antes?

Glen Meyerowitz: Mi hermano es un compañero de enfermedades infecciosas en Boston y él y yo estuvimos charlando durante las últimas semanas sobre el impacto que la escasez de ventiladores tendrá en los hospitales de los EE.UU. Después de que hablamos a principios de marzo, comencé a analizar los principios de funcionamiento de los respiradores y los requisitos clínicos para tratar a los pacientes con COVID-19. Desde el principio me resultó obvio que los ventiladores mecánicos tradicionales son mucho más complicados de lo necesario para tratar a los pacientes con COVID-19, ya que esos dispositivos están diseñados para tratar una gama mucho más amplia de problemas respiratorios para cualquier paciente que pueda ingresar en una UCI.

Después de terminar mis estudios universitarios, pasé unos cinco años trabajando como ingeniero en SpaceX, donde desarrollé sistemas para probar los sistemas de propulsión de cohetes y naves espaciales. Aunque mi tiempo en SpaceX puede no parecer directamente aplicable al desarrollo de dispositivos médicos, en realidad hay un gran número de similitudes. Ambas requieren un alto nivel de comprensión del sistema con el que se trabaja, la seguridad es una prioridad máxima, y es importante entender los sistemas de conexión y los entornos en los que se utilizarán. Mis experiencias y entrenamiento en mi carrera, junto con el apoyo proporcionado por el programa de Biodiseño de la UCLA, han sido tremendamente valiosas para permitir el rápido diseño y la creación de prototipos de este ventilador.

Medgadget: ¿Fue un reto hacer el ventilador usando componentes de bajo costo y fáciles de encontrar?

Glen Meyerowitz: Hacer el ventilador en sí fue una de las partes más fáciles de todo este proceso. Una vez que terminé el diseño, pude ir a Home Depot y comprar artículos de venta que cumplían con las necesidades del sistema. Aunque no tengo experiencia con dispositivos médicos, tengo una cantidad significativa de experiencia en el diseño de sistemas de fluidos y tuberías de mi tiempo en SpaceX y este trabajo es una extensión muy simple de esa experiencia.

Medgadget: ¿Qué tipo de asistencia respiratoria puede proporcionar este nuevo ventilador, en comparación con los costosos ventiladores hospitalarios preexistentes?

Glen Meyerowitz: Los clínicos han estado involucrados en el desarrollo de este novedoso ventilador desde el primer día. Debido a eso, he trabajado para asegurarme de que satisfaga las necesidades clínicas de los pacientes con COVID-19 y que tenga la flexibilidad de ser usado en un ambiente de UCI donde se necesite un ventilador con una amplia gama de características. El ventilador proporciona al usuario la capacidad de variar el volumen corriente, la frecuencia respiratoria, la fracción de oxígeno inspirado, las presiones y otros parámetros que son importantes para los ajustes de la UCI. Si bien no puede hacer todo lo que una unidad de 50 mil dólares puede hacer, la flexibilidad que le damos a los usuarios en este punto de precio y con una interfaz tan simple ha recibido una respuesta tremendamente positiva.

Medgadget: ¿Cuáles son los siguientes pasos para el ventilador? ¿Piensa realizar pruebas clínicas?

Glen Meyerowitz: Mi equipo ha lanzado una campaña de IndieGogo para ayudar a recaudar fondos para apoyar este proyecto. El dinero irá directamente a apoyar el desarrollo y las pruebas de este ventilador, y esperamos tenerlo listo para la producción a gran escala pronto.

He estado muy contento de recibir apoyo de la UCLA en el curso de este proyecto. Soy un estudiante graduado en Ingeniería Eléctrica y Computacional en la Escuela de Ingeniería Samueli de UCLA y a partir de este agosto, seré un becario en el programa de Biodiseño de UCLA. Estoy entusiasmado por seguir contando con el apoyo de UCLA Health y la Escuela de Ingeniería de UCLA para que este proyecto siga avanzando y se lleve a cabo en las pruebas clínicas. Espero hacer uso del Centro de Simulación de la UCLA en la Escuela de Medicina David Geffen de la UCLA y una vez que revise los datos preclínicos, el siguiente paso será analizar los requisitos para las pruebas clínicas de este dispositivo.

He recibido una enorme cantidad de apoyo de los médicos, incluyendo algunos médicos de UCLA Health y otros de todo el país, en este proyecto, y su continuo apoyo y perspicacia es fundamental para una exitosa y rápida campaña de pruebas clínicas.

Medgadget: ¿Tiene algún plan para desarrollar otras tecnologías médicas para ayudar con la pandemia de COVID-19, o más allá?

Glen Meyerowitz: Estoy totalmente consumido por el proyecto de desarrollar un simple y barato ventilador para ayudar en la respuesta de COVID-19. Durante las innumerables conversaciones que he tenido con médicos y personas que participan en la lucha contra COVID-19, he visto una serie de áreas en las que creo que se pueden hacer otras mejoras y desarrollar una tecnología novedosa para ayudar a los médicos a proporcionar un tratamiento de mayor calidad a los pacientes. Me encantaría seguir ampliando la red de médicos y profesionales de la salud con los que interactúo para comprender mejor los problemas a los que se enfrentan, de modo que una vez que hayamos superado la pandemia de COVID-19, podamos trabajar todos juntos para mejorar los cimientos sobre los que se construye nuestro sistema de atención sanitaria para asegurarnos de que estamos mejor capacitados para responder a futuras emergencias.