O Michigan Tech's Open Sustainability Technology (MOST) Lab desenvolveu três novas ferramentas open-source (código aberto) para auxiliar no combate à COVID-19: uma impressora 3D de alta temperatura, uma máscara PAPR e um respirador para uso emergencial.

Quando a equipe começou a pesquisa, os equipamentos de proteção individual (EPIs) eram escassos, descartáveis e a demanda era grande. Por isso, eles se concentraram em fazer máscaras reutilizáveis, e um respirador com baixo custo usando uma impressora 3D.

Os líderes da pesquisa, Joshua Pierce, do MOST e também professor de Ciência e Engenharia de Materiais, e Richard Witte, professor de Engenharia Elétrica e de Computação, fazem projetos de código aberto de forma intencional. O material foi publicado em uma edição especial da HardwareX dedicada à COVID-19. Clique aqui para acessar.

Se você imagina que esses equipamentos não são mais necessários, não é bem assim. Pearce afirmou que “Nossa esperança é que tais dispositivos possam ser construídos por outros para obter a aprovação regulatória total em todos os países para garantir que a humanidade esteja preparada para a próxima pandemia.”

Confira a seguir as especificações de cada equipamento desenvolvido no MOST

Impressora 3D de alta temperatura:

• Prototipador rápido auto-replicante de três cabeças (RepRap)
• Open-source e pode ser construído por menos de US $ 1.000
• Cama aquecida com capacidade de 200 graus Celsius
• Extremidade quente com capacidade de 500 graus Celsius
• Câmara aquecida isolada com núcleo de aquecedor de ambiente de 1 quilowatt com câmara de tensão de rede e aquecimento de leito para início rápido
• Imprime polieter-cetona-cetona (PEKK) e polieterimida (PEI, ULTEM) com resistências à tração de 77,5 e 80,5 MPa, respectivamente.

Máscara PAPR:

• Open-source e pode ser impressa em 3D e montada com componentes amplamente disponíveis por menos de U $150, substituindo kits de conversão comerciais (economia de 85%) ou PAPRs proprietários (economia de mais de 90%)
• Projetos paramétricos permitem a adaptação a outros componentes principais e podem ser ajustados especificamente para equipamentos de bombeiros, incluindo seus suspensórios
• Fluxo de ar controlável e seu design permite a respiração mesmo se o ventilador for desconectado ou se a bateria morrer
• Atende aos requisitos de fluxo de ar do National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) por quatro horas, o que é 300% acima do uso regular esperado.

Respirador emergencial:

• Open-source e pode ser impresso em 3D por menos de US$170
• Sistema de ressuscitação baseado em controlador Arduino de código aberto e estrutura baseada em componente paramétrico 3-D-printable
• Modo respiratório controlado com volumes correntes de 100 a 800 mililitros, taxas de respiração de 5 a 40 respirações / minuto e relação inspiratório - expiratório de 1:1 a 1:4
• O sistema é projetado para confiabilidade e escalabilidade de circuitos de medição através do uso da interface periférica serial e tem a capacidade de conectar hardware adicional devido à abordagem algorítmica orientada a objetos.
• Os resultados experimentais após o teste em um pulmão artificial para pressão inspiratória de pico, frequência respiratória, pressão expiratória final positiva, volume corrente, pressão proximal e pressão pulmonar demonstram repetibilidade e precisão excedendo as capacidades humanas em ventilação manual baseada.

Referências: Michigan Tech.

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Larissa Fereguetti

Cientista e Engenheira de Saúde Pública, com mestrado, também doutorado em Modelagem Matemática e Computacional; com conhecimento em Sistemas Complexos, Redes e Epidemiologia; fascinada por tecnologia.