Publicación: Unidad diafragmática del simulador físico de la biomecánica respiratoria
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Resumen en español
RESUMEN: El sistema respiratorio humano, debido a sus condiciones fisiológicas, es difícilmente accesible y, por ende, presenta gran dificultad para su estudio y comprensión. Por esta razón, herramientas como los simuladores se presentan como una alternativa que permite no sólo mejorar el entendimiento del sistema, sino facilitar la investigación y los nuevos desarrollos en el área, así como asistir en la capacitación del personal clínico y de otras áreas dela salud. En este trabajo se detalla el desarrollo de la unidad diafragmática para un simulador físico de la biomecánica respiratoria, con el objetivo de permitir en este último la simulación de diversas funciones propias de la biomecánica respiratoria humana, así como solucionar algunas de las problemáticas encontradas en el simulador previamente desarrollado en la Universidad EIA. Para esto se desarrolló en primer lugar el diseño de concepto de un nuevo simulador, identificando los requerimientos y necesidades para todo el sistema. Posteriormente, se realizó el diseño de detalle de la unidad diafragmática del simulador, tomando como base el concepto desarrollado y partiendo de una revisión extensiva de antecedentes en el área. El diseño abarca los aspectos mecánico, electrónico y funcional de la unidad diafragmática. El diseño del dispositivo permite cumplir las funciones básicas de un diafragma, posibilitando la generación de vacío en la cavidad torácica de un simulador con el fin de reproducir patrones inspiratorios propios de un adulto que respira espontáneamente. Además, cumple con la función de los músculos espiratorios al permitir la realización de espiraciones activas, lo cual representa una gran ventaja para los diferentes casos de estudio en diversas enfermedades del sistema respiratorio. El fin de esta unidad diafragmática es aportar a un simulador físico las herramientas necesarias para reproducir los comportamientos activos del sistema respiratorio humano. Esto con el objetivo de brindar un mejor entendimiento de la biomecánica asociada a dicho sistema. Con esto se espera mejorar el conocimiento del sistema respiratorio, generando una herramienta que, potencialmente, facilitará la investigación, enseñanza, desarrollo y validación de nuevas tecnologías y futuros trabajos en el área.
Resumen en inglés
ABSTRACT: The human respiratory system is hardly accessible due to its physiological conditions, and therefore, is very difficult to study and comprehend. For this reason, tools like simulation are presented as an alternative that not only allows to improve the understanding of the system, but also helps with investigation and new developments in this area, as well as assisting preparation for clinical personnel and other health professionals. This work relates the development of a diaphragmatic unit for a physical simulator of human respiratory biomechanics, whose objective is to allow the mentioned simulator to emulate different functions that are natural to human respiratory behavior, as well as correcting some of the problems found with the previously developed simulator in Universidad EIA. In order to accomplish this, a concept design was generated for a new simulator, identifying the different requirements for the system. Then, the detailed design for the diaphragmatic unit of the new simulator was executed, based on the previously made concept design and an exhaustive background check in this area. This design includes mechanical, electronic and functional aspects for the diaphragmatic unit. The device serves the main purpose of a diaphragm, generating negative pressure in the thoracic cavity of a simulator in order to reproduce inspiratory patterns corresponding to a spontaneously breathing adult. Also, it serves the functions of the expiratory muscles, letting the system perform forced expirations, which represents a great advantage for different lung related disease study cases. The aim of this diaphragmatic unit is to give a physical simulator the tools to reproduce the active behavior of the human respiratory system. This is meant to provide a better understanding of the biomechanics associated to this system. It is expected to improve knowledge about the respiratory system, serving as a tool that will potentially facilitate investigation, teaching, development and validation of new technologies and future production in this area