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La impresión 3D se postula como tecnología salvadora: Fabricación de respiradores artificiales y otros útiles

Seguro que la gran mayoría de vosotros ha oído hablar estos días de los famosos respiradores y del gran problema que puede suponer el no disponer de los necesarios en todos y cada uno de los hospitales, no solo de España, sino de todo el mundo, pero ¿y qué es realmente un respirador?

En esencia, un respirador artificial es una tecnología pensada para facilitar el proceso de respiración en aquellas personas que por su enfermedad o dolencia no pueden realizar este proceso vital con las suficientes garantías. Su uso se restringe a las unidades de cuidados intensivos (UCI’s), donde son trasladados aquellos pacientes que por su gravedad requieren de uno de estos aparatos.

Además de esta tecnología, las UCI’s están equipadas con otros muchos equipos, sumamente sofisticados y de elevado valor económico, para ser aplicados en su justa medida dependiendo de las necesidades del propio paciente. Por ello, el número de UCI’s no es muy elevado, aunque suficiente para cubrir las necesidades habituales de la población, incluso excepcionales, al menos en un país desarrollado como España.

Sin embargo, en el caso que nos ocupa, la excepcionalidad es muy singular y supera con creces las expectativas de sobredimensionado más optimistas que cualquier gestor de estos temas pudiera haberse planteado.

El respirador se ha convertido en una pieza clave en esta pandemia puesto que es requerido por aproximadamente el 3 % de los afectados por este virus. Si estas personas no disponen de dicho equipo, irremediablemente, su insuficiencia respiratoria terminará causándoles la muerte.

Estamos ante una pandemia de resultados difíciles todavía de predecir, que ha llevado a la sociedad a tomar medidas nunca vistas hasta ahora y en las cuales no es necesario extenderse por ser de sobra conocidas. Estas medidas no tienen otro objetivo que conseguir que la velocidad de contagio se ralentice y el número de afectados sea el menor posible para que, de esta forma, ese porcentaje del 10 % sea asumible y puedan ser tratados tal y como es necesario para su correcta recuperación.

Sin embargo, la realidad es que por desgracia ese porcentaje se está traduciendo en un número demasiado elevado, y que día a día va creciendo, sin saber con exactitud dónde estará el pico. Por ello, ante esta incógnita es necesario tener el máximo número de estos dispositivos para poder afrontar el peor de los escenarios con garantías.

Ello ha originado un enorme movimiento de preocupación y solidaridad, muy vinculado al colectivo “maker”. El movimiento maker se remonta a hace unos 6-8 años, y vincula la evolución de las tecnologías 3D, internet, programación, etc. con los orígenes más profundos del hombre, en los tiempos en que cada herramienta de caza o de cualquier otro tipo tenía que ser elaborada por ellos mismos (filosofía Do it yourself). Se puede ampliar información en este video.

Este colectivo disfruta además del apoyo y aliento de toda la sociedad, que ve en ellos una tabla de salvamento ante las incertidumbres que despierta la evolución de la pandemia y la capacidad de los gestores para adquirir en el mercado mundial estas tecnologías y sus correspondientes recambios necesarios para cada paciente (boquillas, válvulas, etc.).

Son múltiples las iniciativas que se han planteado para el desarrollo de diferentes elementos relacionados con el personal sanitario y los hospitales, siendo el más ambicioso de ellos la fabricación de respiradores que cumplan el mínimo necesario para que cubran la necesidad concreta que estos pacientes requieren. Estas propuestas que se están planteando, si bien muestran una calidad y precisión muy inferior a los que se dispone en las UCI’s procedentes de grandes empresas como Siemens, cumplirán su vital cometido con poder ser aplicados en esos picos de pacientes dónde los respiradores premium son insuficientes, proporcionando una esperanza de vida que en la actualidad no existe.

Como ya se ha comentado anteriormente, las diferentes iniciativas tienen como común denominador el uso de la tecnología de impresión 3D. Esta tecnología presenta una serie de singularidades que son las que la han convertido en protagonista de este movimiento. Quizás la principal de ellas es que se dispone de estos equipos en muchos casos a nivel doméstico, siendo muchas las personas que pueden colaborar incluso desde su propio hogar, alineados con el actual estado de alarma decretado. Este hecho, unido a diferentes circunstancias como la liberación de patentes o la colaboración de empresas que suministran materia prima para las impresoras 3D de forma gratuita, ha propiciado todo un movimiento a nivel privado para generar y suministrar a los hospitales todo este instrumental y accesorios necesarios que escasean o de los cuales ahora se carece.

Esta necesidad no es solo particular de nuestro país, sino que es común al resto de países, incluso en Estados Unidos, dónde su presidente Donald Trump retaba a las grandes empresas a demostrar su capacidad mediante el desarrollo de prototipos de respiradores que fueran válidos bajo las condiciones necesarias de la pandemia.

Por todo ello, se considera que estamos ante una situación sin precedentes que en el corto plazo tiene la peor de sus consecuencias, las vidas humanas que se están perdiendo. Pero en el medio y largo plazo tendrá consecuencias no tan lamentables, pero si muy nefastas para la economía mundial.

Sin embargo, es encomiable como algunas empresas y particulares se han enfrentado a este parón obligado de la actividad reenfocando su objetivo a colaborar en lo que sea posible para hacer más llevadera y comedida esta pandemia. A continuación, y sin ánimo de ser exhaustivo, se describe un conjunto de iniciativas que por su potencial impacto en el desarrollo de esta pandemia se considera merecen ser comentadas.

Viseras de protección

Esta iniciativa de desarrollo de viseras de protección parece que nace a partir de unos 30 trabajadores de Renault en Valladolid, los cuales disponen desde hace ya tiempo tecnología de impresión 3D en sus casas. El trabajo comenzó con el diseño y generación de los correspondientes archivos STL, base para poder dispersar el trabajo de impresión entre todos aquellos que dispongan de dicha máquina. Tras el correspondiente proceso de optimización han logrado reducir los tiempos de fabricación a 2 horas y media por visera. A este movimiento también se ha unido la propia empresa, que a partir de la semana que viene también pondrá a disposición de los trabajadores las máquinas de la fábrica.

Pero, lo más importante, es que este movimiento altruista y colaborador se ha extendido a través de las redes sociales, dando lugar a una comunidad de makers conocida como CoronaVirus makers, e integrada en el momento de la preparación de este texto por más de 2000 colaboradores. Está formada no únicamente por los propios makers, sino también por un conjunto de colaboradores auxiliares (suministradores de materia prima, transportistas, etc.) que se están organizando a través de Telegram. Si se desea, se puede acceder en tiempo real a todos los avances de esta comunidad entrando al correspondiente grupo de Telegram.

Válvulas Venturi

Las válvulas Venturi son uno de los consumibles de los respiradores que también, por desgracia, escasean. Ya hace unos días se daba la voz de alarma desde Italia, país donde el virus se ha extendido y al que España mantiene un cierto paralelismo en el desarrollo de los acontecimientos con una carencia de unos 7-10 días.

Los primeros prototipos fueron replicas exactas de las costosas válvulas originales utilizadas en los respiradores. Estas primeras réplicas fueron probadas y al parecer funcionaban correctamente, aunque su complejidad requiere de tiempo y un excelente acabado para poder ser realizadas mediante tecnología 3D.

En este video protagonizado por  Crisitian Fracassi, desarrollador de la pieza, explica el proceso seguido mediante impresora 3D y la emoción del resultado final cuando le comunican desde el hospital que su pieza funciona.

Las ultimas noticias hablan de una evolución de esta válvula junto a las modernas gafas de buceo de Decathlon, obteniendo de su combinación una creativa idea como sustituto de las famosas válvulas Venturi.

La empresa ISINOVA ya la comercializa y se habla de unas 500 personas que ya están utilizando este sistema incorporado a los respiradores que utilizan en el norte de Italia.

Prototipo de respirador español grupo Reesistencia

Otro ejemplo de respirador es el que está desarrollando el grupo Reesistencia (grupo integrado en Coronavirus makers) y para ello están trabajando día y noche para poder llegar al resultado final con la mayor celeridad. A continuación, puede verse un esquema del funcionamiento y una imagen de dicho respirador.

 

Esquema del funcionamiento del prototipo de respirador español grupo Reesistencia

Detalle del prototipo de respirador español grupo Reesistencia

Si se quiere hacer un seguimiento en tiempo real de los avances en el prototipo y las pruebas que se están realizando les invitamos a visitar el correspondiente grupo de Telegram.

Prototipo de respirador Leiat 1 (1)

El protipo Leiat 1 es otro respirador de campaña que ha sido desarrollado por un consorcio de empresas catalanas y que espera fabricar entre 50 y 100 diarios la próxima semana (a partir de 30 de marzo) si las pruebas en hospital son positivas. Dicho consorcio ya está trabajando en el desarrollo de Leiat 2, mejorando la 1ª generación.

Detalle de Leiat 1 con piezas con tecnología 3D

Prototipo de respirador E-VENT del MIT

También existen iniciativas de este tipo fuera de España. Como ejemplo ilustramos este prototipo de respirador que está siendo desarrollado por el MIT, con nombre E-VENT, y que también se está testando para ver si su funcionamiento es adecuado. En el documento que acompaña a la descripción de este prototipo comentan que dependiendo de la intensidad de esta pandemia la carencia de estos respiradores puede moverse entre 300.000 y 700.000 unidades.

Detalle del prototipo de respirador E-VENT del MIT

Otros útiles de interés

Además de todos estos elementos directamente relacionados con el personal sanitario y los pacientes, el ingenio y la creatividad no tiene límites, apareciendo cada día útiles nuevos que ofrecen nuevas soluciones a las situaciones más cotidianas, tanto en hospitales como en el día a día de cualquier ciudadano.

Fíjense sino en el ejemplo de la imagen, donde puede verse el útil desarrollado por Materialise para romper la cadena de transmisión y reducir la posibilidad de contagio a través de nuestras propias manos.

Detalle del útil desarollado por Materialise

Iniciativas cercanas

Pero no es necesario irse tan lejos para poder encontrar iniciativas alineadas con lo comentado.

Por ejemplo, la empresa Graphenglass, de Castellon, ha comenzado a fabricar un dispositivo mediante tecnología 3D que puede duplicar la capacidad de los actuales respiradores optimizando la pérdida de carga del hecho de duplicar la salida del respirador artificial.

También el ITC de Castellón ha entrado a formar parte de esta comunidad y está colaborando en esta iniciativa de forma desinteresada mediante la fabricación en esta primera fase de estas viseras protectoras. Cabe destacar que el uso de estas viseras es prioritario para el uso sanitario, pero también es recomendable para otros sectores profesionales de riesgo como policía, personal de alimentación, farmacias, etc. Del mismo modo, tanto ITC como la UJI ponen a disposición de la sociedad tanto las tecnologías de las que disponen como los equipos humanos que las manejan para poder colaborar y ayudar en todo aquello que sea necesario.

Consideramos que la situación actual requiere del apoyo de sectores, e incluso de personas, que han demostrado durante los últimos años su enorme capacidad para resolver problemas tecnológicos nada triviales, para aprovechar un momento excepcional como el presente y demostrar desde el sector cerámico la capacidad creativa y de desarrollo que durante los últimos años ha posicionado al sector como, no solamente un líder en fabricación de cerámica, sino también en un líder en tecnología.

Ya, por último, quiero enfatizar que lo que si no es replicable ni por 3D ni por otra tecnología son esos profesionales que, tras dedicar media vida a estudiar medicina u otras disciplinas afines, y tras lograr superar los diferentes listones y etapas que el sistema les exige, dedican la otra mitad a mejorar la salud del resto de la sociedad, aplicando concienzudamente todo su conocimiento.

Muchos de ellos, por desgracia, están cayendo enfermos estos días por el único motivo de seguir ejerciendo su pasión hasta la última consecuencia, y por ello consideramos que no solo se merecen un aplauso diario sino que el más profundo respeto e infinito reconocimiento por el trabajo realizado.

 

Vicente Lázaro Magdalena

Responsable de la Unidad e Inteligencia Competitiva de ITC