Pesquisadores da UFRJ desenvolvem protótipo de ventilador pulmonar emergencial

Protótipo já está pronto, aguardando aprovação para testes; produção pode ter início nas próximas semanas (Foto: Divulgação)

Conteúdo: Planeta COPPE Notícias

Pesquisadores do Programa de Engenharia Biomédica da Coppe/UFRJ estão desenvolvendo um protótipo de ventilador pulmonar mecânico para ser reproduzido em massa, de forma simples, rápida e barata, com recursos disponíveis no mercado nacional. Desenvolvido no Laboratório de Engenharia Pulmonar e Cardiovascular da Coppe, o equipamento poderá contribuir para suprir,emergencialmente,a crescente demanda dos hospitais por esses aparelhos, em decorrência da pandemia causada pelo novo Coronavírus.

A estimativa é que o Brasil necessitará, nas próximas semanas, de mais de 20 mil ventiladores pulmonares mecânicos para atender as pessoas que chegarão aos hospitais, principalmente os casos mais graves de falta de ar e dificuldades respiratórias. A produção atual de ventiladores por empresas brasileiras é da ordem de dois mil por mês, e mesmo com a produção acelerada,ao máximo, tais empresas não conseguirão atender à demanda.

No intuito de reduzir essa lacuna, pesquisadores do laboratório da Coppe iniciaram uma campanha para obter financiamento e parcerias com empresas, instituições privadas e públicas. O objetivo é viabilizar a produção do protótipo, com rapidez e em larga escala. A iniciativa conta agora com a colaboração de pesquisadores de cinco programas de pós-graduação da Coppe, além de outras unidades da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), e outras instituições de pesquisa do país. Várias empresas de grande porte têm se prontificado a ajudar no desenvolvimento, na distribuição e no financiamento dessa iniciativa.

Segundo o professor Jurandir Nadal, chefe do Laboratório de Engenharia Pulmonar e Cardiovascular da Coppe, a proposta é possibilitar a ventilação mecânica com diferentes concentrações de oxigênio e pressões compatíveis com pacientes com angústia respiratória. Ao mesmo tempo, válvulas de segurança protegem o paciente de pressão excessiva e filtros especiais evitam que o ar expirado espalhe corona vírus no ambiente e possa contaminar os profissionais de assistência intensiva.

Uma versão preliminar do ventilador foi realizada com recursos disponíveis no laboratório, envolvendo o emprego de válvulas solenoides e outras, apresentou um bom resultado em um modelo físico de pulmão configurado em condições semelhantes aos pacientes com insuficiência respiratória. No momento, adaptações vêm sendo feitas para a construção de um protótipo mais adequado à produção em escala industrial, o qual deverá ser testado em pacientes, até a próxima semana, de acordo com a aprovação prévia de um comitê de ética em pesquisa com seres humanos.

“A exemplo do Reino Unido, que lançou um edital mundial para a submissão de propostas de ventiladores já existentes e aprovados para uso clínico em pelo menos um país, que seja factível na Inglaterra, considero oportuno adotarmos um esforço coletivo semelhante, visando salvar vidas.”

professor Jurandir Nadal, chefe doLaboratório de Engenharia Pulmonar e Cardiovascular da Coppe

Como funciona o ventilador

A ventilação mecânica é aplicada a pacientes em UTI, sedados ou em coma induzido, por meio de um tubo inserido na traqueia. O ventilador proposto, classificado como ventilador de pressão, fornece a mistura de ar rico em oxigênio com pressão suficiente para vencer a resistência do pulmão doente. As válvulas oferecem ao paciente uma mistura de ar e oxigênio medicinais,durante a inspiração, e são fechadas na expiração.  O ventilador não deixa a pressão cair abaixo de um valor mínimo para evitar que as partes do pulmão que absorvem o oxigênio se colapsem,prevenindo lesões provocadas pela ventilação artificial. O ar expirado passa, então, por um filtro especial que retém as gotículas de água com vírus, mantendo a umidade do sistema respiratório.

“O ventilador pulmonar em desenvolvimento não pretende ser mais completo e versátil que os ventiladores de última geração disponíveis nas UTIs. Pelo contrário, é um recurso simples e seguro, porém emergencial, que deve ser utilizado somente quando não houver um equipamento padrão disponível, como pode acontecer em alguns locais durante a pandemia global”, explica o professor Nadal.

O ventilador pulmonar em desenvolvimento não pretende ser mais completo e versátil que os ventiladores de última geração disponíveis nas UTIs. Pelo contrário, é um recurso simples e seguro, porém emergencial

Prof. Nadal

Hoje, os principais desafios dos pesquisadores para conseguir produzir esses ventiladores são as peças envolvidas. “Pelo fato do ventilador ser usado continuamente por vários dias e invadir o corpo do paciente, essas peças precisam ser muito resistentes, esterilizáveis e feitas com material biocompatível, para não liberar gases tóxicos e atingir o paciente. Por isso, a confecção em plástico com impressoras 3D comuns não é uma solução viável. Imagine, por exemplo, uma pessoa que precisa ser ventilada por 23 dias, respirando 30 vezes por minuto. Nesse caso, todas as peças têm que suportar um milhão de ciclos respiratórios. Algumas partes móveis precisam ser substituídas, como os filtros, que são trocados diariamente. O monitor e os controles precisam de baterias, pois não podem falhar em casos de falta de energia elétrica e não necessariamente todas as UTIs contam com geradores de reserva”, relata o professor da Coppe.

Parcerias firmadas e em negociação: próximos passos

Uma rede de empresas está sendo montada para iniciar a produção imediata, após a aprovação dos testes com pacientes e adequação às normas de segurança. Uma empresa de grande porte, ou mais de uma, cuidará da produção do ventilador, mas algumas partes serão produzidaspor vários fornecedores de forma distribuída.

“Graças à extensa repercussão conseguida a partir das redes sociais, aliada à rede de contatos da direção da Coppe/UFRJ e voluntários, muitas empresas se apresentaram e algumas já vêm colaborando,” ressalta o professor da Coppe sinalizando que receberam muitas ofertas e jáestão em negociação com várias empresas e instituições.

Graças à extensa repercussão conseguida a partir das redes sociais, aliada à rede de contatos da direção da Coppe/UFRJ e voluntários, muitas empresas se apresentaram e algumas já vêm colaborando (…)

Prof. Jurandir Nadal

“Algumas estão entre as maiores empresas do país. A Petrobras vem ajudando no desenvolvimento do modelo experimental, com a participação presencial de engenheiros de seu Centro de Pesquisas, o Cenpes, na Ilha do Fundão. A Whirlpool (Brastemp/Consul) tem acompanhado dia a dia o desenvolvimento e teste de peças e prestado uma preciosa ajuda no contato e seleção de potenciais fornecedores. Vale e Firjan se dispuseram a apoiar financeiramente o projeto, assim como o BNDES, o Ministério da Saúde, o Ministério de Ciência e Tecnologia e o CNPq.A Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro já aprovou e liberou recursos para o projeto”, relata o professor.

Dentre as que se dispuseram a ajudar na fabricação, encontram-se grandes empresas nacionais de eletrodomésticos; indústrias automobilísticas do Estado do Rio de Janeiro; Embraer, Bosch, Weg e outras. As forças armadas também vêm se organizando com antecedência para apoiar na organização da fabricação, no transporte e entrega dos ventiladores, e mesmo na manutenção.

“Em relação a custos estimados, até o momento, o maior deles seria o pagamento de dezenas de pessoas por hora de trabalho, no entantoelas vêm trabalhando voluntariamente até o momento. As peças envolvidas são poucas e não é possível ainda avaliar com precisão o custo de cada uma na fase de produção em quantidade, mas espera-se ter um produto muito mais barato que um monitor médico comercial, cujo valor é cerca de 50 mil reais. Isso porque esse produto não pretende ter o mesmo nível de sofisticação dos demais. Além disso, seu custo final pode ainda ser reduzido se as intenções de apoio financeiro se concretizarem.

Como acompanhar e contribuir

Uma apresentação mais detalhada do projeto está disponível em um site especificamente desenvolvido para o projeto (http://sites.google.com/peb.ufrj.br/ventiladorcoppe), no qual é possívelsaber detalhes do projeto, necessidades futuras, colaboradores atuais e outras informações. O site disponibiliza também uma ficha de cadastro para potenciais colaboradores.

Nota do Editor: matéria publicada originalmente no site da COPPE/UFRJ

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