Pesquisadores do Programa de Engenharia Biomédica da Coppe/UFRJ estão desenvolvendo um protótipo de ventilador pulmonar mecânicopara 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. Aprodução 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 doLaboratório 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.”, ressaltou o professor Nadal.

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 fechadasna 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 versátilque 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.


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.

 

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