Los ventiladores mecánicos se utilizan para ventilar artificialmente los pulmones de pacientes que no pueden respirar de forma natural. Los ventiladores mecánicos utilizan una variedad de componentes sofisticados, como microprocesadores, válvulas servo controladas de respuesta rápida y transductores de precisión, para llevar a cabo la tarea de ventilar los pulmones. Se pueden clasificar a los ventiladores en dos grandes grupos. El primer grupo abarca los ventiladores de cuidados intensivos utilizados principalmente en hospitales para apoyar a pacientes después de ciertos procedimientos quirúrgicos o para ayudar a pacientes con trastornos respiratorios agudos. El segundo grupo incluye máquinas menos complicadas que se utilizan principalmente en el hogar para tratar a pacientes con trastornos respiratorios crónicos.

El nivel de diseño y sofisticación de los ventiladores de cuidados intensivos es mayor que el de los ventiladores utilizados para el tratamiento crónico. Muchos de los conceptos de ingeniería empleados en el diseño de ventiladores de cuidados intensivos también pueden aplicarse en las unidades de tratamiento crónico más simples.

Durante la epidemia de polio en la década de 1950, los investigadores de Harvard, Philip Drinker y Louis Agassiz Shaw, desarrollaron el primer pulmón de acero para ayudar a pacientes con parálisis respiratoria. El pulmón de acero es específicamente un ventilador de presión negativa. En este diseño de ventilador, el flujo de aire hacia los pulmones se crea generando una presión negativa alrededor de la caja torácica del paciente. La presión negativa hace que las paredes torácicas se expandan hacia afuera, aumentando el volumen intratorácico y reduciendo la presión dentro de los pulmones.

En 1931, John Haven Emerson mejoró el diseño del 'Drinker' y surgieron disputas legales sobre las patentes del pulmón entre Emerson, Drinker y Harvard. Emerson gano el caso, y declaró que las tecnologías que salvan vidas deberían ser para todos.

Cuando una epidemia de polio golpeó Australia en 1937, el ingeniero biomédico Edward Both creó un respirador económico de contrachapado como alternativa a los costosos respiradores Drinker. Tras el desarrollo de la vacuna contra la polio en la década de 1950, la necesidad de los pulmones de acero disminuyó, siendo reemplazados por modernos ventiladores en entornos médicos.

Fig. 1: Pulmón de acero tipo Drinker en Londres, 1930s. Atribuciones a Science Museum Group Collection. Fig. 2: Pulmón de acero tipo Emerson, 1960. Atribuciones a CDC Public Health Image Gallery. Fig. 3: Pulmón de acero tipo Both, 1950-1955. Atribuciones a Science Museum Group Collection.

Estos ventiladores modernos, conocidos como Sistemas de Ventilación de Presión Positiva (PPVS), se utilizan en unidades de cuidados intensivos y salas de emergencia. Curiosamente, las raíces del sistema moderno de ventilación se remontan a las epidemias de polio. El primer dispositivo PPVS fue creado en Copenhague, Dinamarca, por el físico e ingeniero Carl-Gunnar Engström en respuesta a un brote de polio en Copenhague, 1952.

Fig. 4: Respirador Engstrom Modelo 150, el primer sistema de ventilación a presión positiva. Atribuciones a Science Museum Group Collection.