Diseño y prototipo de un dispositivo para automatizar la compresión de un resucitador bolsa-valvula-mascarilla

Abstract

Durante el traslado de pacientes con insuficiencia respiratoria, el personal de salud puede verse obligado a realizar ventilación manual continua mediante una bolsa-válvula-mascarilla (BVM), lo que limita su capacidad para efectuar otras intervenciones clínicas. Esta situación es especialmente crítica durante el traslado desde postas medicas rurales hacia hospitales. En respuesta a esta problemática, la presente tesis propone el diseño y prototipado de un dispositivo automatizado que registra el patrón de ventilación manual realizado inicialmente por un profesional de la salud y lo reproduce posteriormente de forma automática para asistir la ventilación durante la atención prehospitalaria. El desarrollo comprendió el diseño mecánico del sistema de compresión, la implementación electrónica, un controlador PID para el seguimiento de la trayectoria registrada y un sensor de presión para supervisar la presión de la vía aérea. La validación experimental demostró que el sistema reprodujo consistentemente el patrón registrado, con un error relativo de amplitud inferior al 5 %, diferencias de frecuencia respiratoria menores a 3 rpm y volúmenes corrientes entre 255 y 275 mL. Además, redujo la variabilidad de la ventilación manual y operó continuamente durante 30 minutos sin fallas mecánicas. Estos resultados evidencian el potencial del sistema como una alternativa portátil para asistir la ventilación manual en entornos de atención prehospitalaria.Patients with respiratory failure often require continuous manual ventilation using a bagvalve-mask (BVM) during transport, limiting healthcare providers’ ability to perform other simultaneous clinical interventions. This challenge is particularly critical when transferring patients from rural healthcare centers to hospitals. To address this problem, this thesis presents the design and prototyping of an automated device that records the manual ventilation pattern initially performed by a healthcare professional and subsequently reproduces it automatically to assist BVM ventilation during prehospital care. The development included the mechanical design of the compression system, the electronic implementation, a PID controller for trajectory tracking, and a pressure sensor to monitor airway pressure. Experimental validation demonstrated that the system consistently reproduced the recorded ventilation pattern, achieving a relative amplitude error below 5 %, respiratory rate differences of less than 3 breaths per minute (bpm), and tidal volumes ranging from 255 to 275 mL. Furthermore, the device reduced the variability associated with manual ventilation and operated continuously for 30 minutes without mechanical failures. These results demonstrate the potential of the proposed system as a portable solution for assisting manual ventilation in prehospital settings.