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Desenvolvimento de Válvula Exalatória Alternativa por Prototipagem Rápida

Resumo do projeto

Segundo a Fundação Oswaldo Cruz, nos últimos 10 anos houve um aumento de mais de 758% de casos de internação por Síndrome Respiratória Aguda Grave (SRAG) no Brasil, essa síndrome obriga o paciente a ser internado e intubado com urgência. Além disso, no ano de 2020, o Conselho Federal de Medicina (CFM) recebeu uma denúncia a cada 2,5 h sobre problemas na assistência à Covid-19 no Brasil. Em 2022, a Fiocruz analisou aumento de 135% nos casos de SRAG somente nas três primeiras semanas do ano. Diante de um cenário alarmante de infecções respiratórias crescendo exponencialmente alavancadas pela pandemia, mais a urgência da escassez de recursos, o objetivo do projeto é desenvolver uma alternativa da válvula exalatória, uma peça fundamental (porém escassa) do respirador mecânico, através de impressão 3D e utilizando um material seguro e esterilizável, assim diminuindo custos e tempo de produção para reposição em contexto emergencial. A fim de conhecer as necessidades de fabricação da peça, foi realizado o seu estudo com uma peça original da fabricante Leistung. O polipropileno (PP) utilizado atualmente tem um tempo de vida útil limitado e partes sensíveis que vem sendo danificadas no processo de esterilização, causando o descarte desnecessário. Na seleção de alternativas na fase de revisão literária, foi importante considerar materiais com as mesmas propriedades do PP em questão de biocompatibilidade e segurança, selecionando o PLA (Poliácido Lático) e o HIPS (Poliestireno de Alto Impacto ou PSAI) como alternativas nos métodos de impressão FDM (Modelagem por Deposição Fundida) e SLA (Estereolitografia), respectivamente. No estudo do PLA houve a necessidade de busca por um método de esterilização compatível com sua baixa resistência térmica, portanto, se investigou a esterilização com gás plasma de peróxido de hidrogênio, ou em solução aquosa, água oxigenada. Já o HIPS teve de passar por uma análise de resultados dos seus ensaios térmicos, como ensaio HDT (Temperatura de Deflexão Térmica), CUT (Temperatura de Uso Contínuo) e Tg (Temperatura de Transição Vítrea) a fim de determinar o método de esterilização e o tempo de vida útil da alternativa. Neste processo descobriu-se sua semelhança ao PP, e se concluiu que ele pode ser utilizado de forma segura por vários ciclos de esterilização em óxido de etileno, sem comprometer as propriedades físicas da peça. Nessa fase do projeto, foram impressos protótipos 3D dos materiais analisados para testagem da viabilidade do processo de impressão. Também foram feitos testes de dimensionamento para comprovar a eficácia da produção, analisando a precisão do resultado, que atendeu a precisão de impressão de 2,2% ± 1,8 mm, determinada por estudos. Considerando um preço médio de 500 reais, o protótipo em PLA reduziu o custo da peça em 92%, custando apenas 40 reais e sendo produzido em 14 horas, já o HIPS reduziu em 74% sendo produzido com aproximadamente 50 reais e em no máximo 2 dias, devido ao complexo processo de banho químico após a impressão. Porém, se conclui que ambos atenderam o objetivo inicial de desenvolvimento de alternativa de reposição em contexto de emergência, de forma segura e muito mais acessível para aplicação em hospitais públicos. As próximas etapas da pesquisa devem seguir comparando as alternativas e escolhendo a mais eficaz para a sua proposta, após essa determinação deverão começar os testes mais fiéis à aplicação real da peça em respirador mecânico. Palavras-chave: Respirador mecânico. Impressão 3D. Covid-19.

Alunos

Sofia Nascimento Mazin Santos
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Orientadores

Sandro Heleno Auler

Instituição

fundacao escola tecnica libereato salzano vieira da cunha
Novo Hamburgo /
  Novo Hamburgo –  
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  Brasil

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Giu
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