{"id":2769,"date":"2022-12-07T15:56:51","date_gmt":"2022-12-07T15:56:51","guid":{"rendered":"https:\/\/linmot.com\/es\/?p=2769"},"modified":"2023-08-07T14:59:16","modified_gmt":"2023-08-07T14:59:16","slug":"covid-19-motor-lineal-como-pulmon-artificial-para-pruebas-con-mascarilla","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/linmot.com\/es\/blog\/covid-19-motor-lineal-como-pulmon-artificial-para-pruebas-con-mascarilla\/","title":{"rendered":"COVID-19: Motor lineal como pulm\u00f3n artificial para pruebas con mascarilla"},"content":{"rendered":"

Investigadores de Biofluid prueban el efecto protector de las mascarillas: las mascarillas m\u00e9dico-bucales pueden ayudar a reducir la propagaci\u00f3n del virus COVID-19. Unas sencillas medidas adicionales aumentan significativamente el efecto protector. As\u00ed lo confirman las pruebas sistem\u00e1ticas y reproducibles realizadas por la OTH Regensburg con ayuda de un simulador pulmonar que funciona con motores lineales de LinMot<\/a>. Esto \u00faltimo contribuy\u00f3 a que los investigadores pudieran crear el montaje de la prueba en pocos d\u00edas y empezar con las series de pruebas.<\/strong><\/p>\n

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M\u00e1s informaci\u00f3n<\/a> <\/div>\n<\/div>\n

V\u00eddeo de una respiraci\u00f3n. Primero sin m\u00e1scara, luego con m\u00e1scara (V\u00eddeo: OTH Regensburg)<\/p>\n

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La luz lo saca a la luz: el l\u00e1ser en abanico del laboratorio del Prof. Dr.-Ing. Lars Krenkel hace claramente visible el humo que escapa por debajo de los bordes de una mascarilla m\u00e9dico-bucal-nariz. Est\u00e1 formado por part\u00edculas de 200 nm a 2 \u03bcm y, por tanto, es adecuado para modelizar los aerosoles que exhalan las personas. En la prueba, el humo sale con especial intensidad por encima de las mejillas y hacia el lado de los pliegues nasolabiales del maniqu\u00ed utilizado. Esto sugiere que el personal m\u00e9dico, como param\u00e9dicos o anestesistas, que pasa largos periodos de tiempo encima o directamente junto a la cabeza de un paciente enfermo se expone al riesgo de infecci\u00f3n, incluso si el paciente lleva una mascarilla de este tipo. \u00abEn principio, las m\u00e1scaras no pueden ofrecer una protecci\u00f3n del 100%, aunque s\u00f3lo sea por los posibles errores de aplicaci\u00f3n. No obstante, ser\u00eda un error negarles por completo un efecto protector\u00bb, afirma el profesor Krenkel, que dirige el \u00e1rea de ense\u00f1anza e investigaci\u00f3n de mec\u00e1nica de biofluidos en la Facultad de Ingenier\u00eda Mec\u00e1nica de la OTH de Ratisbona. \u00abCon sencillas medidas de optimizaci\u00f3n, es posible lograr un \u00edndice de retenci\u00f3n de hasta el 85 % para los aerosoles y de aproximadamente el 95 % para las gotas en el caso de las mascarillas m\u00e9dico-bucales, aumentando as\u00ed significativamente el efecto protector.\u00bb<\/p>\n

Aerosoles contaminados de sustancias potencialmente peligrosas<\/strong>
\nLas epidemiolog\u00edas prestan especial atenci\u00f3n a los aerosoles cuando consideran las v\u00edas de infecci\u00f3n porque son respirables y pueden permanecer en el aire durante mucho tiempo por convecci\u00f3n. Se entiende por aerosoles las part\u00edculas cuyo tama\u00f1o oscila entre unos 100 nm y 5 \u03bcm. Penetran en los bronquios y pueden causar neumon\u00eda si est\u00e1n contaminados con virus. En cambio, las part\u00edculas de 5 a 10 \u03bcm llegan como m\u00e1ximo hasta la glotis. Las gotitas m\u00e1s grandes, de hasta unos 100 \u03bcm, se depositan incluso en la nariz o la garganta, por lo que normalmente s\u00f3lo causan cursos leves de la enfermedad. Est\u00e1n sujetos a las leyes de la bal\u00edstica y no pueden permanecer en el aire a grandes distancias (aproximadamente s\u00f3lo 1,5 m). Por lo tanto, se considera que el peligro global que suponen las gotitas contaminadas es bajo o m\u00e1s f\u00e1cil de controlar. Las part\u00edculas mayores de 100 \u03bcm ni siquiera pueden inhalarse en circunstancias normales. Para cubrir todas las v\u00edas de transmisi\u00f3n de part\u00edculas relevantes, el equipo del Prof. Krenkel est\u00e1 investigando los mecanismos de dispersi\u00f3n tanto de aerosoles como de gotas en condiciones lo m\u00e1s realistas posible: \u00abEl objetivo de nuestro trabajo de investigaci\u00f3n en colaboraci\u00f3n con los hospitales universitarios de Hamburgo Eppendorf y Ratisbona es investigar la funci\u00f3n protectora de las mascarillas en una amplia gama de condiciones l\u00edmite, as\u00ed como identificar medidas de optimizaci\u00f3n y cuantificarlas.\u00bb<\/p>\n

Los motores lineales ayudan a los investigadores <\/strong>
\nDesde la inauguraci\u00f3n del laboratorio de flujos biom\u00e9dicos y biol\u00f3gicos a principios de 2014, el equipo del profesor Krenkel ya ha adquirido una amplia experiencia en la creaci\u00f3n de dispositivos de ensayo para la investigaci\u00f3n experimental y num\u00e9rica de flujos en sistemas biol\u00f3gicos\/m\u00e9dicos, pero tambi\u00e9n t\u00e9cnicos. Por ejemplo, los investigadores han simulado y analizado procesos en la circulaci\u00f3n sangu\u00ednea humana, as\u00ed como en las v\u00edas respiratorias. Para investigar los procesos respiratorios, los investigadores necesitaban, entre otras cosas, un \u00abpulm\u00f3n pasivo\u00bb con el que pudieran simular el comportamiento presi\u00f3n-volumen del \u00f3rgano respiratorio humano. Dado que la curva presi\u00f3n-volumen no es lineal debido a la distensibilidad del tejido pulmonar, sino que tiene forma de S (sigmoidal), y difiere durante la inhalaci\u00f3n y la exhalaci\u00f3n, los dispositivos simples como un recipiente de aire o similar estaban fuera de lugar. Esto tambi\u00e9n se aplica a la simulaci\u00f3n del coraz\u00f3n. Tambi\u00e9n en este caso, los sistemas sencillos alcanzan r\u00e1pidamente sus l\u00edmites. Las bombas exc\u00e9ntricas accionadas por motor paso a paso, por ejemplo, s\u00f3lo permiten la asignaci\u00f3n de dependencias lineales y tambi\u00e9n ofrecen a los investigadores s\u00f3lo algunas otras libertades. \u00abPor eso necesit\u00e1bamos algo que fuera r\u00e1pido y, al mismo tiempo, controlable con precisi\u00f3n\u00bb, explica el profesor Krenkel, resumiendo los requisitos de la soluci\u00f3n que buscaban.<\/p>\n

\n\"Linearmotoren\n

Los investigadores de la OTH Regenburg est\u00e1n utilizando un entrenador respiratorio para investigar el efecto protector de las mascarillas buconasales en la lucha contra la propagaci\u00f3n del virus COVID-19. (Foto: Rossmann)<\/p>\n

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Sistema motor-bomba universal <\/strong>
\nLos investigadores utilizaron finalmente dos motores lineales LinMot<\/a> del tipo PS01-48x240F-C con protecci\u00f3n IP67, cada uno de los cuales acciona el pist\u00f3n de un sistema de bomba lineal cil\u00edndrica. Un sistema de v\u00e1lvulas permite controlar la presi\u00f3n e introducir medios (aire, sustituto de la sangre) por cilindro. Los motores lineales se alimentan a trav\u00e9s de controladores LinMot y se controlan y coordinan mediante un controlador industrial que se suele utilizar en m\u00e1quinas. En su trabajo, los investigadores se benefician de la flexibilidad que ofrecen los motores lineales. Por ejemplo, el sistema puede utilizarse para simular de forma realista y reproducible el comportamiento de presi\u00f3n-volumen puls\u00e1til continuo de un coraz\u00f3n sano, pero tambi\u00e9n enfermo, en la configuraci\u00f3n de prueba. Los investigadores han utilizado el mismo sistema para simular un pulm\u00f3n pasivo capaz de reproducir incluso las consecuencias de cambios patol\u00f3gicos. Esto incluye, por ejemplo, las redistribuciones de aire entre los l\u00f3bulos pulmonares.<\/p>\n

Resultados iniciales m\u00e1s r\u00e1pidos<\/strong>
\nLa flexibilidad del sistema volvi\u00f3 a resultar \u00fatil a los investigadores recientemente cuando, debido a la pandemia aguda de COVID 19, se busc\u00f3 respuesta a corto plazo a la pregunta urgente de hasta qu\u00e9 punto las mascarillas m\u00e9dico-bucales son adecuadas para proteger al personal m\u00e9dico. Cuando los hospitales plantearon esta cuesti\u00f3n a los investigadores dirigidos por el profesor Krenkel a principios de marzo de 2020, \u00e9stos desarrollaron en pocos d\u00edas el correspondiente montaje de prueba, en el que los motores lineales tambi\u00e9n desempe\u00f1an un papel importante. En el montaje de prueba, forman el coraz\u00f3n de un sistema respiratorio artificial y generan un flujo respiratorio variable. Gracias a la programabilidad de los par\u00e1metros \u00abaceleraci\u00f3n\u00bb, \u00abvelocidad de desplazamiento\u00bb y \u00abcarrera\u00bb, los investigadores pudieron implementar con poco esfuerzo distintos escenarios de respiraci\u00f3n, como la respiraci\u00f3n normal, la tos o la respiraci\u00f3n hip\u00f3xica. Para ello, crearon varios perfiles de movimiento con la herramienta de ingenier\u00eda y configuraci\u00f3n LinMot Talk. Los investigadores pueden guardar estos perfiles y llamarlos en cualquier momento directamente desde el programa de control, en cualquier orden y, si es necesario, tambi\u00e9n durante la ejecuci\u00f3n del programa a trav\u00e9s de la interfaz de usuario del controlador industrial. Al crear los perfiles, los investigadores se beneficiaron del hecho de que la relaci\u00f3n carrera-volumen para la combinaci\u00f3n motor lineal-bomba lineal es proporcional, de modo que las curvas que suelen encontrarse en la bibliograf\u00eda, en las que el volumen se representa a lo largo del tiempo, pueden transferirse f\u00e1cilmente.<\/p>\n

Automatizaci\u00f3n de pruebas con componentes industriales<\/strong>
\n\u00abDesde nuestro punto de vista, tambi\u00e9n es ventajoso que podamos combinar los motores LinMot con sistemas muy universales y maduros, como los controladores de Beckhoff o B&R; empresas, en otras palabras, que a su vez tienen en su programa una amplia gama de diferentes m\u00f3dulos de E\/S e interfaces\u00bb, explica el profesor Krenkel. \u00abDe este modo, podemos automatizar completamente toda la secuencia de pruebas, sincronizar los sistemas y garantizar as\u00ed una alta reproducibilidad\u00bb. Por ejemplo, el generador de aerosol y la v\u00e1lvula que controla el acceso a la bomba lineal est\u00e1n conectados a un terminal de salida de 24 V para que el pist\u00f3n de la bomba aspire las part\u00edculas en el momento exacto.<\/p>\n

Conclusi\u00f3n<\/strong>
\n\u00abA mediados de mayo de 2020, la situaci\u00f3n de los datos es que las mascarillas m\u00e9dicas pueden retener entre el 65 y el 75% de los aerosoles en el plano principal, dependiendo del dise\u00f1o. En el plano secundario, el efecto de filtrado depende mucho de lo bien ajustada que est\u00e9 la mascarilla y de la constituci\u00f3n corporal del usuario\u00bb, resume el Prof. Krenkel los resultados de la serie de pruebas realizadas durante seis semanas. \u00abCon medidas sencillas, como fijar o pegar los laterales de las mascarillas con cinta adhesiva, se puede retener el 85% de los aerosoles y evitar por completo la salida de aire no filtrado por los laterales\u00bb. El hecho de que el investigador pudiera presentar los primeros resultados reproducibles de las pruebas en pocos d\u00edas se debi\u00f3 tambi\u00e9n al uso del sistema de motor lineal altamente flexible de LinMot, que puede utilizarse en muchos campos de trabajo de la mec\u00e1nica de biofluidos, donde reduce el tiempo y el esfuerzo necesarios para configurar escenarios de pruebas complejos. Por ello, el profesor Krenkel tiene la intenci\u00f3n de hacer un mayor uso del sistema de motor lineal en futuros proyectos de investigaci\u00f3n.<\/p>\n

M\u00e1s informaci\u00f3n sobre los motores lineales de LinMot<\/a><\/p>\n\"\"\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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