Engenheiros da USP criam ventilador pulmonar 15 vezes mais barato

Ventilador pulmonar criado por engenheiros da USP é aprovado nos testes.

O Inspire foi desenvolvido pela equipe do professor da Poli, Raul González Lima. Além da rapidez de produção, o equipamento tem como principal vantagem o custo: enquanto os ventiladores convencionais custam, em média, R$ 15 mil, o valor do Inspire é de R$ 1 mil.

Jornal USP - O ventilador pulmonar emergencial Inspire, protótipo econômico para produção em até duas horas criado por um grupo de engenheiros da Escola Politécnica (Poli) da USP, passou pelas etapas finais de testes. Como próximos passos, os documentos relativos ao projeto serão enviados aos órgãos competentes, inclusive à Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa).

O Inspire foi desenvolvido pela equipe do professor da Poli, Raul González Lima. Além da rapidez de produção, o equipamento tem como principal vantagem o custo: enquanto os ventiladores convencionais custam, em média, R$ 15 mil, o valor do Inspire é de R$ 1 mil.

Animais e seres humanos

A Poli informou que nos últimos dias dias 17, 18 e 19 de abril foram realizados estudos com pacientes humanos, seguindo os trâmites da Comissão Nacional de Ética em Pesquisa. O ensaio, sob a coordenação do professor José Otávio Auler Junior, teve também a colaboração da professora Filomena  Galas, da Faculdade de Medicina da USP (FMUSP), e do fisioterapeuta Alcino Costa Leme. Os testes foram realizados com quatro pacientes, nas dependências do Instituto do Coração (Incor) do Hospital das Clínicas (HC) da FMUSP, e o respirador foi considerado aprovado em todos os modos de uso. Não houve nenhum problema com os pacientes ventilados.

Antes disso, em 13 e 14 de abril, também havia sido realizado um estudo com animais, coordenado pela professora Denise Fantoni e com auxílio da professora Aline Ambrósio, ambas da Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia (FMVZ) da USP. Os ensaios foram realizados no Laboratório de Investigações Médicas 8 (LIM8), da FMUSP. O equipamento foi testado em dois animais e considerado aprovado.

O aparelho desenvolvido pelos pesquisadores da Poli foi registrado com uma licença open source, que permite a qualquer pessoa ou empresa acessar o protocolo de manufatura e fabricá-lo, bastando, para tanto, obter uma autorização da Anvisa. Para mais informações sobre a licença, clique aqui.

Provas técnicas

Uma das avaliações técnicas que antecederam os ensaios clínicos foi realizada no último dia 12 de abril, com a colaboração do Laboratório de Diagnóstico Avançado de Combustão do Fapesp Shell Research Centre for Gas Innovation (RCGI), sediado na Poli. O laboratório coordenado pelo professor Guenther Krieger Filho tem como objetivo original analisar reações de combustão com técnicas a laser, mas se juntou aos pesquisadores nos esforços para conter a pandemia.

“Era necessário testar o protótipo para conhecer as vazões e as concentrações de oxigênio que o equipamento consegue oferecer aos pacientes, nas diferentes frequências que simulam o processo de respiração pelo pulmão humano”, explica Krieger Filho. “O laboratório tem um analisador de gases e um medidor de vazão de gases, e por isso ofereceu ajuda, já que havia urgência em fazer esses testes.”

Segundo Krieger Filho, na corrida contra o tempo que caracteriza esse período de pandemia, o mais importante é conseguir prover ajuda real em tempo hábil. “A equipe do Inspire tinha pressa e o laboratório estava lá para ajudá-los”, ressalta. “Neste caso, provavelmente não haveria a opção de esperar a situação ideal para testar em outro laboratório, também ideal – no sentido de mais adaptado ao projeto. Ficamos felizes de poder ajudar. É uma contribuição valiosa do RCGI nesses tempos difíceis que atravessamos.”

As linhas de gases (oxigênio, nitrogênio e dióxido de carbono), bem como medidores e analisadores de gases do laboratório para desenhar um teste que conseguisse indicar o teor de oxigênio entregue pelos respiradores. Segundo o professor Krieger Filho, como os medidores do laboratório são voltados para a análise de processos de combustão em motores veiculares e queimadores industriais, foi preciso usar a criatividade para adaptar às condições da estrutura aos testes do Inspire no prazo exíguo que a tarefa exigia.

“Por exemplo, o medidor de gases de que dispomos só mede a presença de oxigênio na mistura gasosa até 31%; é o que ele permite. Mas, neste caso, era preciso saber o máximo de oxigênio que o respirador conseguiria entregar ao paciente”, relata. “Sabia-se que era necessário ser mais de 31%, então foi colocando dióxido de carbono ou nitrogênio em lugar do oxigênio. À medida em que eram colocados, proporcionalmente, era possível determinar o quanto de O2 estaria sendo entregue”.

Criatividade

Segundo Krieger Filho, tal procedimento não se presta a uma análise para uma certificação do equipamento, por exemplo, mas mostrou-se útil para que a equipe responsável pelo ventilador pulmonar conseguisse ter uma estimativa laboratorial do teor de oxigênio presente na mistura de gases que sai do aparelho para o paciente. Busca-se um equipamento que consiga entregar algo próximo a 100% de oxigênio. “O mais importante é que, ao final do dia, conseguimos ser úteis e prover uma medição que se mostrou muito próxima das estimativas teóricas acerca do equipamento”, aponta. “Se houvesse um aparelho que conseguisse medir a presença de oxigênio em até 100%, teria sido perfeito, mas não existia e o tempo era curto. Então, improvisou-se com criatividade.”

Os testes incluíram a simulação de um reservatório para conectar a saída do respirador ao analisador de gases. Aqui também a criatividade contou positivamente. “Foi utilizado um balão de festa de aniversário, uma bexiga. A ponta do medidor de vazão de oxigênio era mais ou menos do diâmetro de um lápis, e encaixava na boca da bexiga. Na parte de baixo do balão, fizemos um outro orifício, e então fomos aumentando o volume do balão, enchendo de ar”, descreve Krieger Filho. “Neste caso, o objetivo era ter medidas na frequência da respiração do paciente, para permitir a sincronização do fornecimento de oxigênio do aparelho com a frequência respiratória. Foram testadas várias frequências respiratórias, porque havia controle das variáveis, tais como pressão e vazão”.

Respirador foi aprovado em testes com humanos

O respirador foi aprovado em testes com humanos. O equipamento tem custo 15 vezes mais baixo que média de preços no mercado e pode ficar pronto em menos de duas horas. Testes já foram feitos com quatro pacientes do Instituto do Coração do Hospital das Clínicas, em São Paulo.

"Não houve nenhuma intercorrência com os pacientes ventilados com o Inspire [nome dado ao equipamento]". Os documentos referentes aos testes realizados foram encaminhados à Anvisa (Agência Nacional de Vigilância Sanitária) e outros órgãos para que seja liberado.

Fonte: Jornal da USP