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La industria catalana contra el COVID-19

1. La industria catalana contra el COVID-19

La lucha que vivimos en nuestro país y en todo el mundo contra el COVID-19 llenará muchas páginas de los libros de historia. Muchas de ellas explicarán qué personas se significaron, empezando por el personal sanitario, que no en pocos casos lo han pagado con la vida.

Este documento quiere que también los ingenieros y empresas que pusieron su esfuerzo sean recordados: usando la tecnología como herramienta han colaborado, en muchos casos desinteresadamente, para crear soluciones contra el contagio o para curar a los enfermos, aunque muchos de ellos se encontrasen en situaciones difíciles de parada de actividades y, por lo tanto, de ingresos. Su reacción ha sido volcarse, con sus conocimientos y habilidades, a ayudar al prójimo.

Nuestro agradecimiento empieza por mostrar qué han hecho. Y han hecho mucho. No podemos poner toda la actividad hecha en este documento. Sabemos también que, lo último que han buscado es el reconocimiento. Pero se lo merecen, se lo queremos dar, y pedimos disculpas a todos esos a quien no citaremos. Detrás de esta circunstancia hay el hecho de la extraordinaria humanidad de las personas que forman el colectivo de los ingenieros: muchos han hecho mucho para todos.

Con motivo del Fòrum Indústria 4.0 virtual del 12 de junio (FÒRUM INDÚSTRIA), presentamos una breve recopilación de soluciones de éxito del ecosistema catalán industrial y fabricante (maker) contra el COVID-19. El capítulo más significativo es el de los respiradores de emergencia. Pero también se han fabricado otros materiales médicos para pacientes, y sobre todo en el entorno del mundo de los fabricantes se han imprimido en 3D miles de elementos de protección personal y contra el contagio: nadie sabe ya la cifra de impresoras 3D de sobremesa activas en Catalunya. Y esta ha sido otra de las lecciones de la crisis: la fabricación aditiva, una tecnología Industria 4.0, ha alcanzado su mayoría de edad.

Finalmente, diferentes iniciativas de coordinación han hecho posible que el trabajo en equipo se hiciese con la máxima eficiencia, en estrecha colaboración entre profesionales y voluntarios, ordenando oferta (industria) y demanda (hospitales, residencias de mayores, servicios básicos,...). Sin una buena logística, muchos esfuerzos productivos hubieran sido inútiles.

Para finalizar, un agradecimiento muy especial a todas las ingenieras e ingenieros que han dado lo mejor de ellos mismos en esta crisis y que nos hacen sentir orgullosos de nuestra profesión. No solo podemos vencer un virus, sino que nos demuestran que está en nuestras manos hacer posible en Catalunya el paradigma Industria 4.0.

2. Iniciativas incluidas en el documento

Respiradores de emergencia: AER-0, AIRE v5, DAR, GARROTXA, LEITAT1, MAR, OxyGEN, Q-VENT, RESPIRA, respiradores de código abierto.

Otros materiales hospitalarios: derivadores de dos y más vías multiviento, válvulas de venturi y adaptadores para respiradores de máscaras de buceo.

Elementos contra el contagio: Arm door opener, mascarilla ALEU, viseras de protección, salvaorejas, cajas de protección contra contagio en intubaciones, desinfectadores UV de mascarillas y otros elementos.

Iniciativas de coordinación y de información: el repositorio de material médico Parc Taulí, iniciativas de ámbito local y comarcal, los Voluntaris 3D Garrotxa, el Espai Malla en la Conca d’Òdena y la Red de Ateneus de Fabricació de Barcelona.

3. Respiradores de emergencia

Ha sido uno de los capítulos más emblemáticos de esta crisis, el símbolo de la respuesta solidaria del tejido industrial. Cuando la curva de contagios subía de manera dramática y las UCI estaban a punto de entrar en colapso, muchas iniciativas particulares, empresariales e institucionales, se ponían en marcha para que ningún enfermo muriera por culpa de no disponer de un respirador, un elemento clave en casos extremos por las características del proceso de enfermedad que genera el COVID-19.

Catalunya se ha movilizado, y se puede decir que ningún otro territorio ha generado tantas iniciativas, y de éxito, como el nuestro. No estamos seguros de haberlas contabilizado todas. Además, hay de diferentes clases, siendo la mayoría de tipo simple para ser aplicados en circunstancias de emergencia. Pero también se han desarrollado de más complejos que llegan al nivel tecnológico de respiradores de mercado de marcas consolidadas, con prestaciones aptas para ir más allá de la emergencia. Todos tienen en común la voluntad altruista de servicio público, poniendo de relieve los valores cívicos y solidarios que comparte mucha gente de nuestras empresas.

Todos ellos han tenido que enfrentarse, cada uno a su manera, a las pruebas de homologación para aprobar su uso. El equilibrio entre unas normas rígidas (teóricamente para proteger a los pacientes), y cierta laxitud (para ir más deprisa a salvar vidas) se ha decantado hacia el primero. Sobre este tema ha habido mucho debate en los medios, y cada uno se ha formado una opinión. La AEMPS (Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios), centralizada en Madrid, es quien ha fijado el camino para que estos respiradores puedan acabar estando disponible al lado de los pacientes. Conocemos de primera mano la frustración de técnicos muy competentes delante de sus ojos, parecía la renuncia de la administración a hacer esfuerzos para simplificar trámites sin poner en peligro vidas. Lo dejamos aquí, y animamos a debatir la cuestión en otros foros, y que busquéis de escuchar de primera mano las historias que, tarde o temprano, como todo, se sabrán.

Un punto esencial de entrada ha sido encontrar el apoyo de los hospitales, tanto para guiar la corrección del diseño como para poder ejecutar la validación técnica. Un primer reconocimiento se dirige, pues, al personal médico, que veía con desesperación que no hubiera medios para enfrentarse a la crisis. Han sabido dialogar con ingenieros, y han traccionado los proyectos que, con voluntarismo, iniciaban las empresas.

Como si estos médicos no tuvieran suficiente trabajo, han acompañado a los ingenieros en el proceso de disponer de aparatos válidos, ayudándolos a hacer el equivalente a un máster en electromedicina y función pulmonar en semanas con noches en vela porque había vidas en juego. Estos han aprendido lo que era la FiO2 (porcentaje de oxígeno en el aire suministrado), la relación I/E (tiempo de inspiración/tiempo de expiración), la PEEP (presión positiva después de la expiración), el control de la presión de inspiración para no superar nunca un valor máximo que ocasione un barotrauma, la compliancia pulmonar… y muchos otros conceptos que han sido la base para poner la tecnología al servicio de la medicina.

Los diseños se han transformado en prototipos hechos con todas las tecnologías al alcance, desde el corte y el doblado de chapa, el conexionado de racorería, sensores y elementos de automatización industrial, incluyendo la impresora 3D, ya fuese con impresoras de sobremesa o industriales. Una multitud de empresas del sector metalmecánico de nuestro país, muchas de ellas pequeñas, han dejado de hacer su actividad para, primero hacer los prototipos y, luego, serializar fabricaciones y montajes. Se han elaborado memorias técnicas, revisiones, nuevos prototipos, pruebas funcionales con simuladores de pulmones y en los hospitales, pruebas porcinas al CMCiB del IGTP (Institut de Recerca Germans Trias i Pujol, Hospital de Can Ruti), pruebas de validación de normativas en los laboratorios de ensayo de APPLUS como equipamiento médico,... La superación de todo ello culminaba con la entrega de toda la documentación solicitada por la AEMPS. A partir de aquí, la AEMPS concedía, a quien llegaba hasta aquí y acreditaba que tenía un médico investigador de referencia, una autorización para iniciar lo que se llama la fase clínica.

Esta fase supone, a la práctica, un permiso para poder utilizar el respirador en casos de emergencia. Más formalmente, esta fase consta de dos etapas:

  • Un primer estudio clínico autorizado con una cohorte de pacientes pequeña (4 - 10) con el objetivo de probar la seguridad del dispositivo, riesgos y eventos adversos. Aquí la AEMPS permitió pruebas de mínimo 4 horas con 4 pacientes COVID-19.
  • Una vez superado, se tuvieron que presentar los resultados a la agencia y volver a presentar protocolos y papeles a los comités de ética y a la AEMPS para pasar a la fase 2, evidencia de la eficacia del dispositivo. Un estudio ya con una cohorte mayor, muchas veces no limitada por la situación, y que permite el uso de los dispositivos en los centros que se quieran adherir, post-aprobación de su comité de ética.

Como se puede constatar, el entorno de las regulaciones de estos equipos es complejo e implica unos tiempos largos. Unos respiradores están dentro de la fase clínica, otros en camino de alcanzarla, y los últimos, con prototipo completado, tienen que decidir continuar o dejar sus prototipos para los hospitales que, bajo su responsabilidad, los quieran usar para un uso compasivo.

En el momento de elaborar este documento, siete iniciativas han superado las pruebas con animales previas a la fase clínica, y la mayoría están dentro de ella. Cinco respiradores (AIRE v5, LEITAT1, OxyGEN, Q-Vent, RESPIRA) son ventiladores mecánicos de control de presión, en el que la bolsa de aire AMBU (Airway Mask Bag Unit) recibe la presión de una mancha motorizada en sustitución de las manos de una persona, añadiendo los controles y seguridades necesarias. Los otros dos, más complejos, DAR y GARROTXA trabajan con control de volumen, regulando el flujo y mezcla de aire y oxígeno que llega al paciente a partir del suministro de gases hospitalarios.

Finalmente, otras dos iniciativas (AER-0 y MAR) están en una fase previa a los ensayos con animales, si bien su validez tecnológica la damos por contrastada.

Hay que añadir otras iniciativas de código abierto con grados de maduración distintos: en el mundo fabricante, industrial y educativo, se registran numerosas iniciativas.

A continuación, tanto para reconocer como para aportar un poco más de información, se detallan las principales iniciativas en este campo. Detrás de cada una hay una historia humana, a menudo conmovedora, del motivo por el cual se lanzaron a diseñar y fabricar un producto del que no sabían nada, excepto que podía salvar vidas y que, en los hospitales, no había suficientes para la situación que se estaba produciendo.

AER-0

Respirador de construcción en chapa de acero inoxidable y componentes mecanizados. Es un ventilador mecánico de presión sobre bolsa AMBU. Permite regular la frecuencia de la respiración (entre 8 y 30 rpm) y el nivel de cantidad de aire a introducir al paciente. Se monitoriza el volumen de aire y la presión en todo el ciclo de respiración, en caso de comportamiento anómalo el sistema genera un aviso. En caso de fallada en la alimentación de la red eléctrica el sistema tiene una batería que alimenta el PLC y permite informar de esta anomalía. El movimiento se realiza mediante un mecanismo y un servomotor. Se ha construido un modelo matemático del mecanismo para realizar el control preciso del motor para seguir las curvas de respiración humana.

Carles Domènech, del CDEI-UPC, y Luís Privat de Mecanitzats Privat han liderado el proyecto, que ha sido desarrollado con la colaboración de Tecnicum asesorando en temas de seguridad, Metallogic y Oxiter, en la fabricación de piezas de chapa. El proyecto ha tenido el apoyo del Hospital Trueta de Girona.

Más información: Desarrollo de respiradores artificiales

AIRE V5

Es un ventilador mecánico de presión con bolsa AMBU. Es una iniciativa de trabajadores de la empresa de componentes de automoción DOGA de Abrera, con la colaboración del Hospital de Bellvitge. De bajo coste, fácil de utilizar y reproducir en cualquier parte del mundo, con piezas hechas por impresión 3D, parte electrónica de código abierto - Arduino y Raspberry - y motor eléctrico DOGA. Las características principales son la supervisión de la presión y alarmas, pantalla táctil de visualización y parametrización, regulación fácil y rápida del volumen de aire, transportable y con batería para dar funcionalidad móvil de transporte de enfermos con el equipo. Ha superado los ensayos con animales.

Alfons Maldonado y Leo Espejo han sido los técnicos clave del AIRE v5, así como Alberto Muñoz, Javier de Manuel, Luis Serrano, Raul Granado, Juanjo García, José Maria Falcón, Marc Palau, Dani Cano, Gerard Farré, Albert Sanz y el equipo de Prototipos y Mantenimiento de DOGA.

En colaboración con el Hospital de Bellvitge, el personal médico clave han sido el Dr. Jordi Dorca (jefe del servicio de pneumología), el Dr. Joan Sabater (Servicio de Intensivos) y Gemma Via (Enfermería)

Más información: Aire Respiradores

DAR

La empresa GasN2 de Sentmenat es la impulsora del DAR, Dispositivo Autónomo de Respiración. Se trata de un respirador más complejo que los anteriores: es un ventilador mecánico invasivo (VMI) que proporciona la dosificación de gases medicinales imitando la fisiología respiratoria normal mediante un conjunto de válvulas y la CPU que las controla. Todo el equipo ha sido desarrollado con componentes industriales para poder asegurar el suministro durante la pandemia. El equipo tiene varias ventilaciones de volumen control y también gestiona un control de presión máxima. El sistema de respiración regula las condiciones de proceso del gas para dosificarlas correctamente al paciente, a partir de las presas de aire y oxígeno comprimido, en las fases críticas y en el despertar en su versión de software posterior.

GasN2 como empresa, liderada por su Consejero Delegado y Presidente de la Comisión de Ingeniería Química de Ingenieros Industriales de Catalunya, y muy especialmente su departamento de investigación e innovación han sido claves en su desarrollo.

El apoyo médico en el desarrollo ha ido a cargo del Dr. Josep M. Nicolás, especialista en medicina intensiva del Hospital Clínic y profesor de la UB, el Dr. Ramón Farré, Catedrático de Fisiología de la UB y jefe del grupo Biofísica respiratoria y bioingeniería del IDIBAPS, el Dr. Manel Puig del IGTP y el Dr. Martí Pons del Hospital Sant Joan de Déu, que lideró las pruebas porcinas en el IGTP.

Más información: El ministerio de Sanidad homologa el DAR - EIC

GARROTXA

El respirador GARROTXA es una iniciativa de la empresa de embutidos NOEL Alimentària, Autolot y el Hospital de Olot, donde se ha hecho el desarrollo clínico.

Es un respirador que se sitúa en un nivel superior, siendo apto para todas las fases de la intubación: su control electrónico detecta y reacciona si el paciente recupera la respiración… tiene frecuencia respiratoria, volumen corriente, limitación de presión, alarma de presión máxima, mínima, alarma de volumen corriente máximo y mínimo. Como en muchos otros casos, el IGTP también ha colaborado en las pruebas de validación médica.

El ingeniero responsable del proyecto ha sido Guillem Viver, bajo la dirección del Director Industrial de NOEL, Jordi Duch.

Con respecto a la parte médica, la persona clave ha sido el Dr. Josep Maria Corominas del Hospital de Olot.

LEITAT1

Desarrollado por el Centro Tecnológico LEITAT de Terrassa, con el apoyo de HP y el Consorci de la Zona Franca de Barcelona. Más de cuarenta de sus piezas son fabricadas en impresión 3D con la tecnología de fusión en cama de polvo de HP (Multi Jet Fusion), y su diseño ha estado optimizado para sacarle el máximo partido a las ventajas de la fabricación aditiva. El desarrollo clínico se ha hecho con el apoyo del Hospital Parc Taulí y el Consorci de Salut de Terrassa. La fabricación se hace en la Fundación Cares.

Algunas de sus características funcionales son que dispone de regulación completa, con alarmas y visualización de todos los parámetros; controla el volumen suministrado y la presión máxima (conmutando de control de volumen a presión si se llega a esta); y el volumen muerto no anatómico es menor de 17 ml.

Con respecto a las personas claves que han intervenido, cabe mencionar a Magí Galindo, uno de los ingenieros pioneros en Catalunya y Director científico y técnico del AM3DHub y al Dr. Esteve Trias, así como al Dr. Manel Balcells, comisionado de Salut a LEITAT y al Dr. Lluís Blanch, Director del I3PT al C. S. Parc Taulí.

El proyecto ha contado con la colaboración de un grupo de 16 ingenieros e ingenieras industriales voluntarios coordinados por su Colegio profesional para acompañar el desarrollo de los respiradores a las diferentes UCI de los hospitales de Catalunya.

Los siguientes vídeos recogen el esfuerzo tanto de desarrollo como de producción seriada del respirador:

MAR

Hecho por la empresa barcelonesa MOSE de Servicios de Ingeniería, es un respirador de flujo continuo, diseñado para utilizar material industrial fácil de encontrar y montar, y ser económico. Dispone de una completa regulación, control y visualización de todos los parámetros (con PLC de Schneider y programación desarrollada por el CIM UPC).

Algunas características que lo hacen atractivo para el personal sanitario son: pantalla táctil resistiva apta para guantes, regulación de la frecuencia de la respiración (entre 10 y 30 rpm), relación I/E: desde 1/1 a ¼. Estos parámetros se introducen ya sea imponiendo la relación I/E y rpm; o las rpm y el tiempo de inspiración. Por otro lado, la presión de PEEP se regula electrónicamente en una pantalla independiente.

Las personas clave implicadas han sido el Director de MOSE, Agustí Moseguí, junto con David Antón Vázquez, técnico de la empresa. La parte de programación la ha exacutado Francesc Sabaté, Director del Máster de Automatización y Robótica del CIM UPC.

Respecto a la parte médica, el Dr. Francisco Parrilla, médico intensivista, y el Dr. Miquel Pessarrodona, especialista en electromedicina, del Hospital del Mar, son quienes han guiado el desarrollo del respirador.

OXYGEN

Este respirador se inició como una de las distintas iniciativas como conexiones internacionales del movimiento open source. La startup del Poblenou Protofy es quien ha impulsado el proyecto OxyGEN, los responsables del cual son Lluís Rovira e Ignasi Plaza. Actualmente ayudan a llevarlo a más de 30 países.

Se trata de un respirador mecánico basado en una bolsa AMBU que es presionado gracias a unas levas. En ser de las primeras iniciativas que se hizo pública, se han hecho distintas versiones del mismo:

Una versión fabricante (no homologada), de la cual como mínimo se han derivado dos iniciativas: una impulsada por ingenieros de la Anoia, y otra (respirador RESPIREM) a cargo del Clúster de Il·luminació de Catalunya (CICAT) gestionado por Secartys con la implicación de muchas de las entidades y empresas que lo forman. Esta versión, industrialmente a punto, dispone de una página web con vídeo explicativo: Respirem

Una versión industrial homologada que ha liderado y producido SEAT, y de la cual se han producido numerosas unidades distribuidas en distintos hospitales. Se puede consultar en el siguiente vídeo como ha sido el proceso de fabricación en una planta que pasó de un día para otro de montar coches a respiradores: Los primeros respiradores de la fábrica SEAT

En alguno de los tres modelos o en los tres, la participación de empresas del país ha sido esencial. Algunas de ellas son DOGA, IDNEO, RECAM Làser, FRAMUN, Waterologies, JVV Group, Novolux Lighting, RM Electronics, la asociación Secartys,...

En el caso de la versión impulsada por SEAT, el desarrollo clínico se ha hecho con el apoyo del Hospital Clínic y el IGTP (Dr. David Priego). Las personas clave de SEAT han sido Alicia Molina, responsable de Ingeniería de Procesos, y David Garcia Castaño, Mánager de Mantenimiento.

Q-VENT

Desarrollado por la ingeniería QEV Technologies de Montmeló y el Institut de Recerca del Hospital de Sant Pau, con el apoyo en fabricación y pruebas de EURECAT, y que produce Nissan en su planta de la Zona Franca, adaptada para hacer 180 unidades/día. La Fundación Althaia participa en su estudio clínico.

Es un ventilador mecánico con bolsa AMBU configurado como a equipo ligero portátil de 22 kg, incluyendo una batería de 30 minutos de autonomía. El control lo hace el programario de código abierto “COVID Patient Tracker”, monitorizando los valores de frecuencia, presión y volumen de oxígeno aportado al paciente, así como un sistema de seguridad con alarmas sonoras. Se tiene que destacar esta capa de software para gestión/monitorización centralizados desde un único PC (estilo plug-n-play).

Las personas clave de QEV TECHNOLOGIES han sido Joan Orús (COO), y Miguel Valldecabres (CEO). También citar los técnicos de EURECAT Juanjo Martín y Miquel Rey, así como a Marc Herrera y Santi Martínez de Nissan. Por el lado médico, la persona clave ha sido el Dr. José M. Guerra, de la Unidad de arritmias del Hospital de Sant Pau.

Se puede encontrar más información sobre el respirador Q-Vent en: Respirador para ayudar al abastecimiento de los países emergentes

RESPIRA

El proyecto RESPIRA nace de la mano de la empresa GPAINNOVA, dedicada principalmente al desarrollo de máquinas de electròlit seco con su tecnología patentada DLyte. RESPIRA automatizada los resucitadores manuales tipo MVB o AMBU. De la idea inicial a la entrega de 100 unidades seriadas al SEM (Servei d’Emergències Mèdiques) de Catalunya tardó 26 días, consiguiendo entre otros, la validación de la AEMPS para el uso en ensayos clínicos en pacientes y mitigar así la saturación de las UCI. El dispositivo está co-desarrollado con SIEMENS, que pone la electrónica de control y el Software, SMC, que pone el servo-pistón, juntamente con la colaboración de MAM en el montaje mecánico y TEG en el eléctrico.

El desarrollo clínico se ha hecho conjuntamente con el Hospital Clínic de Barcelona, la Facultat de Medicina de la UB y el Hospital Germans Trias i Pujol, juntamente con el apoyo del Hospital Sant Joan de Déu.

RESPIRA consigue diferentes perfiles de ventilación siendo uno de los dispositivos más potentes respecto al control y monitorización basado en AMBU.

Adicionalmente la solución RESPIRA consta de la monitorización a tiempo real de hasta a 16 dispositivos, mediante una red wifi propia.

Puede encontrarse información complementaria en:

RESPIRADORES DE CÓDIGO ABIERTO

De entre las numerosas iniciativas de código abierto, con grados de maduración distintos, destacamos:

4. Otros materiales hospitalarios

Complementariamente al desarrollo de equipos respiradores completos, otras formas de apoyo respiratorio a pacientes han estado desarrolladas y testeadas por la falta de stock en un momento muy necesarias para su función de apoyo a la oxigenación de pacientes críticos: sistemas de respiración CPAP (Continuous Positive Airway Pressure) para oxigenar los pacientes, válvulas de PEEP o Boussignac, válvulas de venturi, etc.

También cabe destacar todos aquellos sistemas vinculados a la desinfección (kits descontaminación UV) y al diagnóstico de la enfermedad (hisops, kits de diagnóstico).

DERIVADORES DE DOS y MÁS VÍAS MULTIVIENTO

Felip Fenollosa (CIM UPC) lliurant a Borja Batlle (Leitat) bifurcadors impresos en 3D en Fabricació Additiva SLS

Felip Fenollosa (CIM UPC) entregando a Borja Batlle (Leitat) bifurcadores impresos en 3D en Fabricación Aditiva SLS

Son dispositivos que sirven para conectar más de un paciente a un respirador. Delante de la falta de componentes, se han diseñado en un consorcio liderado por la Vall d’Hebron, LEITAT y CZFB. Materializados en Poliamida 11 en tecnología industrial de Impresión 3D de tipo fusión en cama de polvo (SLS y MJF). Han sido fabricados en centenares por las empresas y centros tecnológicos de Catalunya: 3DSix, Avinent-Corus, Barel, EURECAT, CIM UPC, Hipra, HP, Ineo, Pantur y Prometal3D.

Más información: La impresión 3D permite multiplicar el acceso a los respiradores

VÁLVULAS DE VENTURI

Válvulas de venturi impresas en 3D (SLS) en la planta
piloto del CIM UPC

Son válvulas para oxigenoterapia para mejorar la FiO2 (porcentaje de oxígeno en la sangre). Esto se hace aumentando la proporción de oxígeno que llega al paciente, que en el aire es del 21%. Estas válvulas permiten regular esta proporción entre este valor y el 100%. Son componentes que quedaron sin aprovisionamiento en muchos hospitales. Se hizo conocido el caso en Brescia (Italia) donde las piezas fueron copiadas e impresas en 3D en una rápida reacción, iniciándose el debate del open-source en un contexto de crisis sanitaria y desabastecimiento.

El Hospital Sant Joan de Déu ha liderado una investigación para su mejora, diseñando, desarrollando y testeando en laboratorios certificados nuevas válvulas de venturi para conseguir las FiO2 y flujos idóneos para la población afectada por la COVID-19. Las venturis han sido fabricadas con la colaboración de HP, CIM UPC e Ineo. El modelo final ha sido validado en un laboratorio certificado y aprobado por la AEMPS como parte de un conjunto de CPAP, actualmente en fase de estudio clínico.

ADAPTADORES PARA RESPIRADORES DE MÁSCARAS DE BUCEO

Caso con mucha difusión a partir del bloqueo de las ventas de máscaras deportivas de una conocida cadena de material deportivo, que las reservó para darlas a los hospitales. En Barcelona, la empresa MOS ha diseñado y fabricado estos adaptadores. Más de 100 máscaras de buceo adaptadas han sido donadas al Hospital de Sant Pau y al Hospital de Igualada. Se puede consultar más información en: Un miembro de la familia Grifols adapta máscaras de buceo para médicos

También en el hospital Sant Joan de Déu y en el Hospital Parc Taulí se han fabricado y testeado válvulas de Charlotte o adaptador a máscaras de buceo de Decathlon y Cressi para sistemas de EPI o CPAP con el apoyo de empresas como HP y 3DIGITAL FACTORY.

David Grifols (MOS), montando el adaptador con filtro a una máscara

Tres diseños de válvula de Charlotte desarrollados y testeados en el Hospital Sant Joan de Déu con dos tecnologías de fabricación aditiva: MJF de HP y SLA de 3DIGITALFACTORY

5. Elementos contra el contagio

En este apartado se engloban las iniciativas del mundo de los fabricantes que usando impresión 3D de sobremesa o equipos de corte láser han hecho una gran movilización para poner freno a la expansión del virus. Un gran abanico de piezas diferentes, desde elementos para evitar tocar superficies a mascarillas y viseras, pantallas, guantes, gafas, salva-orejas, cascos ventilados,... incluso aparatos especiales de luz UV para desinfectar mascarillas. 

El detalle que sigue recopila las iniciativas más significativas, tanto de creación y difusión de elementos como de agrupaciones de voluntarios que las han materializado y puesto a disposición de colectivos de riesgo, ya fuesen sanitarios u otras ocupaciones esenciales. La suma de toda esta actividad desarrollada ha sido posiblemente un factor relevante para reducir contagios, asumiendo un papel clave que nos hace pensar cuestiones como:

  • ¿Hace falta organizar toda esta estructura de respuesta rápida de la ciudadanía, preparando tanto los catálogos digitales de elementos certificados como la logística asociada, para una futura crisis?
  • ¿Cómo se evita un nuevo fallo del sistema “regular” de aprovisionamiento de elementos industriales certificados, que está detrás de la necesidad de la movilización de todo este colectivo de voluntariado?

En cualquier caso, hay un primer paso, que es el reconocimiento de todo este esfuerzo que se ha desplegado en las últimas semanas.

ARM DOOR OPENER

El CIM UPC, centro tecnológico especializado en fabricación aditiva, ha desarrollado a partir del estudio de iniciativas en marcha en todo el mundo, una pieza para facilitar la apertura de puertas sin usar la mano. Es funcional, simple y universal para todo tipo de manijas. El fichero de su diseño se ha liberado y se ha viralizado, y solo en Catalunya hay distintas modificaciones (SEAT, Espai Malla en la Conca d’Òdena, Hope’n Door,...)

Se ha puesto en marcha una producción regular para atender todas las peticiones que llegan. Estas, de momento, se hacen en impresoras de sobremesa como las Sigma de BCN3D en la Planta Piloto del CIM UPC. En paralelo, se está fabricando en tecnología CAD/CAM un molde de inyección para escalar la producción. Puertas de edificios como los del IBEC ya las incorporan así como la de algunos hospitales.

El fichero 3D de la manija y las instrucciones de montaje se encuentran en: El CIM UPC diseña un abridor de puertas para luchar contra la propagación del COVID-19

Abriendo las puertas con el antebrazo con elArm Door Opener del CIM UPC

Instalado en el Hospital de Vielha (fabricación 3D y foto Marc Ferrer Alemany)

MASCARETA ALEU

Proyecto liderado por EURECAT con la contribución de empresas catalanas: Prometal 3D/Aira Robotics, Packaging Alzamora, LC Paper, Ventifilter, Soler Palau, Impremta Pagès, Artein Gaskets, Stimulo, BTWICE, Tallers Jaume, RQ y HP.

Admite filtros FFP1, FFP2 y FFP3 (son recambiables), y se ha ensayado a filtraciones, fugas, resistencia a la respiración y homologada según EN-149. El asesoramiento médico y clínico se ha realizado desde el Colegio Oficial de Médicos de Girona.

Impresas en 3D, se empezó en paralelo el proyecto de producción por inyección de plástico, posibilitando la producción de miles de estas. Para el desarrollo del molde se han usado tecnologías de diseño y manufactura avanzada, incluyendo fabricación aditiva e inteligencia artificial.

Dos modelos diferentes de la mascarilla ALEU

Mascarillas ALEU impresas en 3D en Prometal3D y AIRA Robotics

VISERAS DE PROTECCIÓN

Las viseras de protección han sido uno de los elementos más reproducidos en impresoras 3D de sobremesa en la presente crisis. Los motivos han sido:

  • Su baja peligrosidad (siempre se ponen encima de mascarillas certificadas FFP2-3 en caso necesario)
  • Su alta demanda y relativa facilidad de producción.

Por lo tanto, han sido uno de los productos perfectos para la comunidad 3D y de fabricantes a la hora de ayudar a prevenir nuevos contagios. 

Como ejemplo, en Catalunya tenemos el privilegio de contar con BCN3D, uno de los fabricantes líderes mundiales de impresoras 3D de sobremesa. En su sede de Castelldefels produjeron viseras de protección toda su “granja” de 63 impresoras 3D de BCN3D, que se dedican normalmente a producir piezas para nuevas impresoras 3D.

El profundo conocimiento en materiales y medios ha hecho de este un caso paradigmático, que han documentado en forma de caso, consultable en los enlaces siguientes:

Como BCN3D, otros hospitales y empresas (HP, Ineo,...) fabricantes (Coronavirus makers) o centros tecnológicos se han volcado en el desarrollo de mascarillas de protección.

Datos sobre las viseras de protección de BCN3D

Diseño de las pantallas de los Coronavirus makers

Toni Aranzana e Ignacio López (BCN3D) entregando las viseras de protección a Arnau Valls (Hospital Sant Joan de Déu)

Tècniques de radiologies i infermeres de l’Hospital Sant Joan de Déu agraint les viseres rebudes

SALVAOREJAS

Se trata de otro producto que ha tenido una amplia resonancia. Como muchas cosas de éxito, es simple pero ingenioso. Son piezas nacidas para reducir la incomodidad de las mascarillas que se aguantan por detrás de las orejas, un problema de diseño de este producto que, hasta el momento, no había sido utilizado con tanta intensidad.

El salvaorejas permite que las gomas elástica de cada oreja se unan en una pieza plana detrás de la nuca, con dentados para poder regular la tensión.

Muchos fabricantes y empresas con equipos de fabricación digital han contribuido también a la fabricación de estas piezas, que adoptan diversas formas, ya sea por fabricación aditiva mediante fabricación por fusión de hilo (FFF, la habitual en impresoras 3D de sobremesa) o para cortadora láser, solicitadas por miles en los hospitales catalanes.

Los Makers del Baix Montseny han repartido más de 5.000 de estas
piezas por hospitales com Sant Joan de Déu, Clínic, y otros.

Imagen renderizada del derecho y reverso de un diseño de “salvaorejas”, extraída del Repositorio de material médico impulsado por el Hospital Parc Taulí

CAJAS DE PROTECCIÓN CONTRA CONTAGIO EN INTUBACIONES

Las cajas de protección evitan la contaminación por aerosoles del personal clínico de las UCI en la intubación del paciente crítico.

El Hospital Sant Joan de Déu ha desarrollado este producto desde el departamento de simulación. Se fabrican en metacrilato mediante corte láser.

DESINFECTADORES UV DE MASCARILLAS

Realización de E. Vila Projects de Sant Fruitós del Bages. Esta empresa, experta en equipos de luz infrarroja y ultravioleta, fue contactada en el inicio de la crisis cuando se buscaban soluciones para esterilizar, en los mismos centros sanitarios, las escasas mascarillas de las que se disponía, haciendo viable una reutilización segura.

Combinando en un equipo que primero aplica la luz infraroja (que primero completa ciclos térmicos de temperatura mantenida en el tiempo que, de hecho, ya serían suficientes) y a continuación luz ultravioleta de rayos tipo C, se hace viable la desinfección de 5.000 mascarillas FFP2 o FFP3.

Los ensayos de validación, hechos por Eurecat junto con Aigües de Manresa, fueron exitosos, y han dado como resultado un producto validado que está siendo comercializado con éxito.

Se puede encontrar más información en la web de la empresa: Desinfección de mascarillas médicas.

OTROS ELEMENTOS

La imaginación y la creatividad de nuestro entorno se ha desbordado con respecto a elementos para evitar contagios. Más allá de los comentados anteriormente, ha habido muchas iniciativas que la voluntad de síntesis del presente documento impide de mostrar. Algunos de los elementos más relevantes son los siguientes:

6. Iniciativas de coordinación y de información

Una vez se comenzaron a determinar qué componentes esenciales eran necesarios en la lucha contra el virus, las iniciativas que iban apareciendo se fueron coordinando para que en los hospitales y al personal sanitario no les faltaran piezas: desde recambios de conectores a los respiradores de los cuales no quedaba stock, a piezas que podía imprimir la comunidad de fabricantes de manera voluntaria a partir de ficheros 3D que circulaban por las redes.

Un aspecto esencial ha sido la tarea informativa desarrollada desde la Generalitat de catalunyam en concreto desde TIC Salut Social y la Agencia de Qualitat de Salut de Catalunya (AQuAS): por delegación del Servei Català de la Salut, AQuAS ha acompañado la mayor parte de estos proyectos en sus distintas etapas, y ha recogido las iniciativas alrededor de la impresión 3D y el movimiento de fabricantes.

En el siguiente enlace, se puede consultar un documento del AQuAS en que, en fecha del 7 de abril de 2020 recogía tanto las iniciativas en marcha sobre respiradores como el marco normativo a tener presente: Ventiladores mecánicos y otros dispositivos sanitarios para la crisis del COVID-19

Como se ha dicho, varias entidades e iniciativas que agrupaban empresas se coordinaron, entre ellas:

  • Iniciativa “Coronavirus makers” (COVID Makers) ya citada, de voluntarios fabricantes, agrupando la capacidad de muchos particulares y espacios de fabricación digital por todo el territorio. 
  • Iniciativa “3DCOVID19.tech” (3dCOVID19), agrupando empresas del ámbito de la fabricación digital con medios de diseño o impresión 3D industriales.
  • Colegio Oficial de Médicos de Barcelona (COMB), para ayudar a recoger las necesidades de los centros sanitarios y profesionales de la sanidad. 
  • Colegio Oficial de Ingenieros Catalunya (EIC), para recoger y coordinar la disponibilidad de empresas y profesionales asociados para materializar las piezas.
  • Marketplace empresarial Covid-19 digital de ACCIÓ
  • Comunidades de los clústers catalanes impulsados por ACCIÓ, como por ejemplo el Clúster de Materiales Avanzados (Comunitat MAV Covid).
  • Plataforma del CIT UPC, para poner en contacto demandantes de tecnología, con las soluciones y capacidades tecnológicas de los centros de investigación de la UPC (Tecnología para salvar vidas).
  • Cambra de Comerç de Barcelona (Fondo de solidaridad financiando alguna de las iniciativas aquí recogidas,...)

A continuación, algunas de estas iniciativas:

REPOSITORIO DE MATERIAL MÉDICO PARC TAULÍ

Iniciativa impulsada por el Laboratori 3D del Hospital Parc Taulí, dirigido por el Dr. Ferran Fillat. En este repositorio se encuentran muchos de los productos sanitarios que han sido clave estos días.

La dirección en la red es: Catálogo de piezas

Se ha establecido una cadena virtual de suministro de componentes, mascarillas y otro material médico, que tiene origen en los requerimientos de las referencias de las que se han roto stocks durante la crisis que el sistema sanitario ha hecho en el Hospital Parc Taulí. en esta cadena, el Colegio de Ingenieros Industriales ha mantenido la relación con las empresas voluntarias que producen las diferentes referencias coordinadas por el grupo de fabricación de las plataformas 3DCovid19.tech.org surgidas de manera espontánea en la red. El material se ha distribuido en el sistema sanitario mediante el Colegio de Médicos de Barcelona. Hasta la fecha, se han fabricado y distribuido decenas de miles de las diferentes referencias del catálogo del Hospital Parc Taulí.

Clasificación i resumen del marco legal aplicable a las principales iniciativas/productos desarrollados en Catalunya contra el COVID-19

Página web del repositorio de piezas contra la COVID-19 del Laboratorio 3D del Parc Taulí i detalle de válvula PEEP descargable

INICIATIVAS DE ÁMBITO LOCAL Y COMARCAL

Estas iniciativas han hecho de agrupadores del voluntariado a lo largo de todo el territorio catalán. Muchos pueblos, ciudades, barrios y comarcas de Cataluña, ya sea animados por iniciativas de las administraciones y sobre todo por voluntariado, se han organizado para poder luchar contra el Covid-19 con los medios de la fabricación digital y artesanal accesible: impresoras 3D de sobremesa, corte láser de plásticos, máquinas de coser, etc. Las iniciativas son incontables, y entre ellas también ha habido coordinación a través de iniciativas ya mencionadas como la de Coronavirus makers o la plataforma 3DCOVID19.tech. Se citan sólo algunas de ellas a modo de ejemplo:

Se detallan dos de estas iniciativas: los Voluntarios3D Garrotxa por la dimensión que puede tener el voluntariado movilizado y el Espai Malla en la Conca d’Òdena por su simbolismo. La acumulación de todas estas da a entender el impacto positivo sobre la prevención del contagio en estas semanas críticas que hemos vivido.

VOLUNTARIOS 3D GARROTXA

Esta iniciativa nació del dinamismo de una de las entidades referentes en Catalunya del mundo fabricante, Innova Didàctic (entidad que organiza la competición educativa tecnológica Robolot). Con Toni Moreno al frente, bajo el hashtag #Voluntaris3DGarrotxa y grupos de Whatsapp, han hecho hasta 1.700 y 2.000 pantallas protectoras al día, unas 500 hechas en casa por fabricantes, y entre 1.200 y 1.500 de producción industrial aportadas por empresas de la comarca también movilizadas. Mascarillas, salvaorejas y adaptadores para máscaras de buceo también han sido objeto de su actividad ingente..

Toni Moreno (en la imagen anterior en la derecha, Innova Didàctics) y el voluntario Dani Planàs.

ESPAI MALLA A LA CONCA D’ÒDENA

Iniciativa interdisciplinar para colaborar con el sistema sanitario en lucha contra el COVID-19, en el que se coordinan 102 impresoras 3D en una única plataforma y que fue clave durante el difícil confinamiento que tuvo la Conca d’Òdena. Impulsada por el presidente de la Asociación de TICAnoia, Jordi Solà. Se puede encontrar más información en Voluntarios 3D

XARXA D’ATENEUS DE FABRICACIÓ DE BARCELONA

Son un recurso público del Ayuntamiento de Barcelona, con máquinas para la fabricación digital y personas que capacitan en su uso. Situados en los barrios, son espacios de divulgación de la fabricación digital, trabajando para la inclusión digital, en contacto con escuelas, entidades y personas emprendedoras. Estos días han dejado de lado sus proyectos habituales para adaptar la maquinaria y los esfuerzos de toda la gente a producir material de protección, escaso y necesario, para hacer frente a los contagios del COVID-19. Especialmente, estos dispositivos están dirigidos a los colectivos más vulnerables: profesionales sanitarios, personal de servicios sociales, de las residencias de gente mayor, de seguridad y de los comercios que están abiertos.

La Red de Ateneus de Fabricació de Barcelona está constituida actualmente por 5 centros (Fábrica del Sol, AF Ciutat Meridiana, AF Parc Tecnològic, AF Les Corts y AF Gràcia). La Red está haciendo una labor cabdal agrupando la potencialidad de la fabricación digital puesta en manos de la ciudadanía. Así, en una semana llega a fabricar y distribuir 2.280 viseras para montar, 40 viseras impresión 3D, 365 abrepuertas y 378 protectores de oreja. Esto se hace con 31 impresoras 3D de diferentes modelos, dos de ellas, donadas por el Espai Jove Casa Sagnier y 5 cortadoras láser de gran formato.

Cuentan con voluntarios que hacen el montaje de las pantallas faciales con las piezas de la viseras. Y con respecto a la logística, se cuenta con el apoyo del sector del taxi barcelonés a través del STAC (Sindicato del Taxi de Catalunya) el cual está ofreciendo sus servicios gratuitamente. También cabe mencionar a todos los particulares que siguen fabricando desde sus domicilios y a los que han hecho donaciones de materiales de impresión.

Todo el material fabricado en la ciudad de Barcelona se gestiona desde dos nodos diferentes. El primero es el Parque Tecnológico de Barcelona Activa desde donde se prepara y se envía todo el material fabricado. El segundo nodo es la sede de la Escola Superior de Diseño y Arte Llotja, donde se centraliza toda la producción de la comunidad fabricante del Barcelonès que se encarga del suministro en todo el Área Metropolitana.

Viseras para pantallas en los Ateneus de Fabricació de Barcelona