El efecto Venturi, materiales biodegradables y tecnologías de impresión 3D combinados en un dispositivo para salvar vidas entre los enfermos del COVID-19

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Ponzoni, L. M. E. (2020). El efecto Venturi, materiales biodegradables y tecnologías de impresión 3D combinados en un dispositivo para salvar vidas entre los enfermos del COVID-19. INNOVA UNTREF, (5). Recuperado a partir de http://revistas.untref.edu.ar/index.php/innova/article/view/603

La infección por coronavirus COVID-19 es una enfermedad respiratoria aguda, el número de casos en el mundo asciende progresivamente, con más de 6.150.000 pacientes diagnosticados y 372.000 muertes. Aproximadamente el 15% de los pacientes infectados con COVID-19 presenta formas de mayor gravedad que requieren manejo intensivo y un 5% presenta cuadros de insuficiencia respiratoria con manejo crítico. Entre los elementos esenciales de asistencia respiratoria para los infectados del COVID-19, se encuentra la máscara de oxígeno que permite suministrar oxígeno al paciente con fracciones mayores al 21% oxigenación.

La válvula Venturi se encarga de suministrar la mezcla adecuada de aire-oxígeno para el paciente pudiendo variar el oxígeno del 24% al 60%. El principio de funcionamiento se basa en el efecto de depresión generado en la vena contracta de la válvula, sumado a un efecto de arrastre del flujo, que permite regular la fracción de mezcla aire oxigeno que le llega al paciente, conocido como FiO2. En este sentido hay dos tipos de válvulas Venturi, de Flujo Fijo y de Flujo Variable. Las primeras requieren usar un Venturi para cada mezcla de aire oxígeno requerido por el paciente, mientras que las segundas (más complejas) permiten que la variación de la mezcla aire oxígeno se pueda hacer en la misma válvula.

La falta de válvulas en el último tiempo debido a la pandemia, considerada en la lista de Dispositivos Médicos Prioritarios en el contexto del COVID-19 por la Organización Mundial de la Salud y Organización Panamericana de la Salud, ha hecho que la válvula Venturi se haya transformado en un elemento crítico para el tratamiento de los enfermos del COVID-19 en los hospitales y centros de salud a nivel mundial.  Desde el grupo de Perfil Alar  de la Comisión Nacional de Energía Atómica, en conjunto con la Universidad Nacional de Tres de Febrero y la colaboración de varias sociedades científicas médicas (Sociedad Argentina de Cardiología, Asociación de Anestesia, Analgesia y Reanimación de Buenos Aires y el Colegio Argentino de Cardiólogos Intervencionistas) , se ha conformado un grupo multidisciplinario, con el fin de desarrollar una válvula Venturi de flujo variable, a fin de abastecer las necesidades de los hospitales y centros de salud ante la situación de la pandemia COVID- 19.

El trabajo intenso de este grupo interdisciplinario de investigación, dio como resultado un modelo de válvula Venturi que permite variar el flujo de forma manual de modo simple y preciso (figura 1). Si bien existen en el mundo modelos de flujo variable, el diseño fue pensado para ser fabricado mediante tecnologías de impresión 3D, usando materiales biodegradables como el plástico PLA (ácido Poliláctico) aprobado por la FDA de EEUU.

Figura 1, Modelo del prototipo de válvula Venturi de flujo variable, fabricado en el laboratorio de Perfil Alar- Gerencia de Materiales-Comisión Nacional de Energía Atómica-Universidad Nacional de Tres de Febrero.

Para el desarrollo de la válvula, se emplearon modelos computacionales y ensayos de estudios del flujo en un túnel de viento, a fin de obtener un modelo que cumpla con los requerimientos de FiO2 establecidos por las normas medicas de la Argentina e internacionales.

La fabricación de esta válvula mediante impresión 3D, permitirá la fabricación de un insumo faltante y de gran necesidad para el funcionamiento de las máscaras de oxígeno en los enfermos del COVID-19 con un material amigable con el medio ambiente. Las mismas, luego de completar los ensayos de calidad y verificaciones impuestas por ANMAT (Administración Nacional de Medicamentos, Alimentos y Tecnología Médica), podrán ser distribuidas a los centros de salud como insumo esencial de las máscaras de oxígeno. En forma paralela, se prevé la elaboración de un manual/guía de fabricación, de modo que en caso de que se requiera fabricar en otros puntos de la Argentina, se pueda hacer a partir del empleo del plano 3D (STL) y una impresora 3D, evitando de esa forma los tiempos asociados al transporte y distribución de las válvulas tan urgentes en la pandemia.