Grupo da UFMG concebe respirador mecânico de baixo custo

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", acrescentou.

Geraldo Alves dos Santos ressalta ainda 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.

Geraldo Marcio 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, e o bolsista Cláudio Brandão.

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 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, por isso 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 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, e de Rafael Antunes, graduando em Engenharia da Computação no Cefet-MG.

(Texto de Itamar Rigueira Jr., Cedecom/UFMG)