Grupo da UFMG concebe respirador mecânico de baixo custo para uso contra a covid-19

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Equipamento não tem componentes eletrônicos e é menos sensível a condições desfavoráveis como oscilações de energia e altas temperaturas.

 

Está em fase de ajustes finais o protótipo de um respirador hospitalar mecânico concebido e construído na UFMG, acessível e próprio para uso em condições menos favoráveis – ele é menos sensível a temperaturas mais altas, partículas suspensas no ar e oscilações na corrente elétrica, por exemplo. Composto de 15 peças e pesando apenas cerca de 10 quilos, o equipamento pode ser construído com menos de R$ 7 mil, custo que tende a baixar com a produção em escala. O valor já inclui componentes periféricos, como mangueiras e misturador de ar com oxigênio.

O empreendimento reúne pesquisadores e técnicos da Universidade e de fora dela, sob coordenação do professor da Faculdade de Educação, Geraldo Márcio Alves dos Santos. Iniciado em maio, com recursos de integrantes do grupo, o projeto foi um dos três escolhidos por acordo em que a Assembleia Legislativa de Minas Gerais destinou à UFMG R$ 1.547.388,00 para iniciativas de combate à pandemia do novo coronavírus. Os outros projetos estão relacionados à produção de escudos faciais e ao atendimento em telessaúde. Ao respirador mecânico foram destinados, a princípio, R$ 53 mil.

“Nosso objetivo, desde o início, foi criar um modelo alternativo aos modernos respiradores eletrônicos, rápido e fácil de reproduzir, com nenhum (ou muito poucos) componentes importados”, diz Geraldo Márcio. “Não entendia, e talvez ainda não entenda, por que, diante da urgência da pandemia, mesmo países muito industrializados não investiram numa solução que lançasse mão de instrumentos analógicos. Essa foi a senha para a nossa alternativa, que seguiu quase a lógica de um esforço de guerra, de buscar uma manufatura acessível.” Geraldo Alves dos Santos ressalta que o projeto é original e se apoiou exclusivamente em know-how nacional. O processo de pedido de depósito já foi iniciado pela Coordenadoria de Transferência e Inovação Tecnológica (CTIT) da UFMG.

Estável e atóxico

O funcionamento do respirador é pneumático e mecânico, de acordo com Alves dos Santos. O ar é succionado e comprimido por uma bomba e se mistura ao oxigênio hospitalar. O movimento, a distância e a velocidade são regulados por válvulas pneumáticas e por conjuntos mecânicos desenvolvidos pela equipe, por meio dos quais se obtêm controle de volume, vazão e pressão.

O ar fornecido pela canalização do hospital serve apenas à alimentação de um circuito pneumático – chamado de primeiro estágio – que gera uma força motriz de sentido linear. “Portanto, e isso é muito importante, o ar do primeiro estágio não entra, em hipótese alguma, em contato com o paciente. Esse circuito é acoplado à bomba de sucção e compressão que, com filtros específicos para respiradores, retira o ar do meio ambiente e mistura com o oxigênio (21% a 100%)”, explica o coordenador do projeto.

Geraldo Márcio lembra que os equipamentos eletrônicos são muito sensíveis e demandam cuidado excessivo para manutenção das calibragens de volume e pressão. “O protótipo de respirador que trabalhamos prevê menos operação e pode vir a ser mais estável. Também pode ser capaz de seguir funcionando por 30 ou 40 minutos após uma queda de energia, porque o ar comprimido continua reservado no pulmão do compressor. Esse tempo depende de fatores como o tamanho do compressor e a distância entre ele e o paciente”, diz o professor da FaE, que é graduado em História, doutor em Educação e tem formação técnica (torneiro e fresador mecânico) pelo Senai e pelo Cefet-MG.

Outros profissionais estiveram envolvidos diretamente com a concepção e a construção do respirador: o engenheiro Vladimir Damasceno, os professores Eliezer Borges, da Uemg, e Geovani Azevedo, do Colégio Técnico da UFMG, além do bolsista Cláudio Brandão.

O professor da FaE informa que o respirador é composto exclusivamente de peças feitas de materiais 100% atóxicos – como aço inoxidável, polipropileno e poliuretano –, que não oferecem risco de contaminação. Condições como preços altos e prazos longos para entrega estimularam o grupo a produzir algumas peças, como válvulas periféricas – uma delas com custo oito vezes menor que o de mercado.

Os engenheiros clínicos do Hospital das Clínicas (HC) da UFMG, Ebserh Alexandre Maia e Robespierre de Carvalho, apoiaram o projeto por meio de medições de pressão e volume. Eles apontaram falhas nas primeiras versões do equipamento, e ajustes foram feitos. “Para evitar idas repetidas ao HC, acabamos produzindo também um instrumento de medição”, conta Geraldo Márcio.

Das válvulas ao carrinho

Segundo ele, a parte mais complexa do respirador é o conjunto que garante o limite de segurança da pressão, composto de válvula expiratória Peep, responsável pela regulação de baixa pressão e o misturador de oxigênio que, embora esteja disponível no mercado, está sendo desenvolvido. A parte mais simples é formada por carenagem e carrinho para transporte do equipamento, que o projeto também contempla, embora, como diz o coordenador, seja possível levar o respirador “debaixo do braço”.

As próximas fases do projeto incluem produção de unidades para testes em hospitais, avaliações da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) e produção de laudos jurídicos.

O projeto conta com a colaboração dos professores Francisco de Paula Lima, da Engenharia de Produção, e Rudolf Huebner, da Engenharia Mecânica, ambos da Escola de Engenharia, de Rafael Antunes, graduando em Engenharia da Computação no Cefet-MG e do técnico de enfermagem, Washington Silva de Oliveira, do HC da UFMG.

(Com informações de Itamar Rigueira Jr)

Foto: Geraldo Márcio dos Santos/UFMG

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