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Parceria entre Poli-USP e IPT preenche lacuna tecnológica exposta durante a pandemia e desenvolve dispositivos que garantem a segurança de ventilação mecânica em recém-nascidos.
Os ventiladores pulmonares são a linha de frente no suporte à vida de pacientes com insuficiência respiratória. No entanto, para que operem com total segurança, esses equipamentos precisam passar por testes rigorosos em simuladores que replicam fielmente a dinâmica do pulmão humano. Durante o auge da pandemia de Covid-19, cientistas brasileiros acenderam um alerta: os simuladores comerciais disponíveis para a categoria neonatal simplesmente não atendiam aos rigorosos padrões exigidos pela indústria e pelas normas regulatórias.
Para solucionar esse problema, pesquisadores do Laboratório de Engenharia Biomédica (LEB) da Escola Politécnica (Poli) da USP, em parceria com o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), desenvolveram seis propostas de simuladores de pulmão neonatal. Os dispositivos se destacam por simular um órgão rígido de baixo volume, alta precisão e baixo custo de produção. Uma das versões já recebeu a aprovação do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro).
O gargalo descoberto na pandemia
A demanda surgiu de uma necessidade real de enfrentamento à crise sanitária. Convocado pelo Ministério da Saúde para realizar a manutenção e testar os lotes de respiradores que seriam distribuídos para o SUS, o LEB se deparou com um obstáculo técnico. Se o foco inicial era garantir o atendimento aos adultos, o processo evidenciou uma defasagem histórica na engenharia voltada para os recém-nascidos.
“Durante esses testes na pandemia, nós não tínhamos [esse equipamento] na instrumentação de bancada e também tivemos dificuldade para encontrar comercialmente”, relembra a engenheira biomédica Sara Mello, autora do estudo.
Ao contrário do pulmão adulto, que possui alta elasticidade e complacência (capacidade de expansão), o órgão de um recém-nascido exige uma abordagem extremamente delicada e crítica.
Engenharia de precisão com materiais acessíveis
Os simuladores existentes no mercado atendem bem às faixas adulta e pediátrica, mas falham em reproduzir os valores reduzidos de complacência de um neonato. Para atingir os critérios exigidos pela norma regulatória ABNT NBR IEC 80601-2-12:2025, a equipe de cientistas precisou “ajustar” componentes comuns de mercado:
- O desafio do volume: Os foles de silicone comerciais tinham volumes entre 20 ml e 50 ml, mas a norma exige um volume ideal de apenas 5 ml.
- O desafio da pressão: A complacência original era de 1 ml por hectopascal (hPa), o dobro do padrão normativo de 0,5 ml/hPa.
A solução da equipe foi prender os foles de silicone em arranjos de contenção compostos por placas de acrílico e molas. A parte superior desse sistema se move quando o ar entra, mas o movimento é mecanicamente restringido pelas molas. Esse ajuste fino permitiu alcançar a complacência drasticamente baixa exigida para testes neonatais seguros.
Diferenças de Métricas nos Testes
Para validar a eficácia, a pesquisa testou os protótipos sob duas óticas:
| Tipo de Complacência | O que avalia | Como foi medida |
| Estática | Comportamento do pulmão sem fluxo de ar | Injeção de ar via seringa para medir variações de volume e pressão. |
| Dinâmica | Comportamento do pulmão com fluxo de ar | Simulação de ciclos respiratórios em bancada nas frequências de 30 e 60 ciclos por minuto. |
Próximos passos e soberania tecnológica
Embora os simuladores comerciais do mercado atual sirvam para ajustes rotineiros de parâmetros ou pós-manutenção, eles carecem do rigor metrológico exigido pela norma para garantir a confiabilidade total. A inovação da USP resolve essa questão e abre portas para que outros laboratórios repliquem a tecnologia de forma acessível.
Segundo Henrique Moriya, coordenador do LEB e orientador da pesquisa, o projeto é uma resposta direta e prática da comunidade acadêmica à sociedade. O próximo passo do grupo envolve testar os simuladores diretamente em ventiladores neonatais comerciais disponíveis no mercado. Mais do que suprir uma demanda da indústria, a pesquisa prepara e fortalece o sistema de saúde do país para responder com rapidez e qualidade científica a futuras crises sanitárias.