À medida que o coronavírus se espalha globalmente, esses pesquisadores estão projetando ventiladores que custam menos de US $ 1.000

No início de abril, o Dr. C. Nataraj, um professor de engenharia da Universidade Villanova, reuniu uma equipe de 20 professores e estudantes, além de especialistas do Hospital Infantil da Filadélfia e do Sistema de Saúde Geisinger. Objetivo deles? Para criar um ventilador de emergência de baixo custo. Em três semanas, eles fizeram seu primeiro protótipo do NovaVent, uma máquina que comprime automaticamente um airbag (chamado de bolsa Ambu) e se conecta a um circuito de ventilador que inclui um componente para intubação. Nataraj e sua equipe estão em parceria com o Departamento de Desenvolvimento Econômico e Comunitário da Pensilvânia para obter o ventilador fabricado por empresas ociosas locais por um preço inferior a US $ 1.000.

“Muitos dispositivos médicos estão fora do alcance da maior parte do mundo”, diz Nataraj sobre a importância dos ventiladores de baixo custo, “e acho que muitas pessoas como nós precisam intensificar e fazer algo a respeito”.

Nataraj, 60, e seus colegas estão entre várias equipes em todo o país em universidades como Georgia Tech, UC Davis e Universidade de Minnesota que estão se esforçando para projetar ventiladores de baixo custo para a pandemia de coronavírus. Essas máquinas incluem ventiladores renovados da década de 1950, máscaras autoadesivas para bolsas e um dispositivo que pode fornecer ar a dois pacientes ao mesmo tempo. Embora alguns desses dispositivos permaneçam nos EUA, muitos são projetados para serem facilmente fabricados no exterior em países que podem precisar mais deles.

É provável que os ventiladores projetados por esses grupos não estejam disponíveis a tempo de ajudar os hospitais americanos a combater a primeira onda de pacientes com COVID-19, porque precisam encontrar parceiros de fabricação prontos e dispostos. Mas esse equipamento pode ser essencial para ajudar no caso de uma segunda onda do vírus nos EUA ou em países de baixa renda, onde os ventiladores estão em falta desesperadamente. “Globalmente, sempre há uma necessidade de [medical] equipamento, especialmente ventiladores ”, diz Nataraj.

Os ventiladores estão em falta desde o início do surto de COVID-19. Atualmente, existem cerca de 170.000 deles nos EUA, incluindo ventiladores tradicionais de hospitais e outras máquinas, como as máquinas de apneia do sono BiPAP, que podem ser usadas como ventiladores em uma pitada. Isso representa cinco ventiladores por 10.000 pessoas nos EUA, contra as 31 máquinas por 10.000 da Harvard Medical School. estudo prevê poderia eventualmente ser necessário. No último mês, numerosos esforços de fabricação de ventiladores, As parcerias mais proeminentes das montadoras Ford e GM começaram e devem produzir 100.000 novas máquinas salva-vidas até julho. Muitos desses novos ventiladores, embora sejam mais baratos que os ventiladores tradicionais de hospitais, que podem custar até US $ 250.000, ainda custam milhares e estão fora do alcance de países de baixa renda.

Apesar do aumento na produção de ventiladores, os extras podem não ser necessários nos Estados Unidos. Os hospitais ainda não ficaram sem ventiladores, e há evidências crescentes de que muitos pacientes com COVID-19 não precisam de ventilação. Nos países de baixa renda, no entanto, esses ventiladores de baixo custo podem causar um grande impacto.

Os ventiladores são particularmente escassos na África. Alguns países, como a África do Sul, têm alguns milhares disponíveis. Mas, de acordo com o New York Times, existem 10 países africanos que não têm ventiladores. Existem mais de 34.600 casos da COVID-19 no continente de uma população de 1,2 bilhão. É por isso que a maioria desses esforços acadêmicos está oferecendo projetos gratuitamente.

O curso do COVID-19 na África e na América do Sul está várias semanas atrás da Ásia, Europa e América do Norte, de modo que os grupos esperam que eles tenham concluído os projetos disponíveis com antecedência, diz Shannon Yee, professor de engenharia mecânica da Georgia Tech. “Nossa esperança é que ainda haja tempo para obter o [equipment] que eles precisam. ”

O grupo de Yee, uma colaboração entre a Georgia Tech, a Emory University e a Cranfield University no Reino Unido, criou um simples ventilador de máscara com menos de US $ 100 em materiais que podem fornecer ar externamente ou internamente para dois pacientes ao mesmo tempo. Como o grupo Villanova, sua invenção consiste em uma máquina que pode comprimir as bolsas Ambu automaticamente para fornecer oxigênio ao paciente, em vez de contar com profissionais de saúde para apertar a bolsa continuamente à mão. A máquina pode ser alimentada por uma tomada ou até por uma bateria de carro. “Muitos lugares do mundo não têm a eletricidade estável que possuímos”, diz ele. O grupo pretende colocar todos os desenhos de engenharia e instruções passo a passo sobre como tornar o ventilador on-line para quem quiser pode baixá-los gratuitamente.

Uma abordagem diferente vem de uma equipe da Costa Oeste que inclui a startup de equipamentos científicos Livermore Instruments, UC Davis e o National Strategic Research Institute. Eles estão desenvolvendo uma versão do século 21 do Bird Mark 7, um popular Ventilador dos anos 50. Embora o Bird Mark 7s ainda seja usado em todo o mundo, “eles não foram projetados para produção em massa e não foram projetados com todos os recursos de segurança”, diz o CEO da David Fergenson Livermore. O ventilador MARK-19 de seu grupo possui recursos de segurança modernos, incluindo alarmes, recursos de segurança para evitar danos nos pulmões, menos peças (para acelerar a produção) e um preço de cerca de US $ 700.

Apesar da velocidade com que esses grupos acadêmicos estão se movendo, todos enfrentam obstáculos semelhantes que levam seus projetos à produção. Cada um precisará de um parceiro de fabricação que tenha a capacidade de criar um dispositivo médico e possa obter o design através do processo regulatório. Uma equipe da Universidade de Minnesota, que projetou um ventilador de US $ 1.000 chamado Coventor, já assinou um acordo com a Boston Scientific para produzir uma máquina aprovada pela FDA. A UnitedHealth encomendou 3.000 Coventors e planeja enviá-los para áreas, local e globalmente, mais necessitadas.

Os ventiladores tornaram-se controversos como tratamento para o COVID-19, porque o uso a longo prazo pode danificar os alvéolos dos pacientes, pequenos sacos de ar nos pulmões, causando o colapso dos pulmões. Os pacientes ventilados também apresentam maior risco de pneumonia, o que pode piorar os sintomas do COVID-19. Atualmente, mais de 50% dos pacientes COVID-19 colocados em ventiladores morrem. Sumit Mukherjee, pneumologista em Omaha, Nebraska, diz que agora os médicos estão tentando evitar a ventilação mecânica com pacientes com COVID-19 pronando ou colocando pacientes no estômago para ajudar na respiração.

No entanto, alguns dos pacientes mais críticos ainda precisam de ventiladores, tanto nos Estados Unidos quanto no exterior, à medida que o COVID-19 se espalha. Nataraj, de Villanova, diz que sua equipe está gastando mais de 100 horas por semana trabalhando no NovaVent e já recebeu interesse de grupos da América do Sul e da Índia.

“Nosso objetivo sempre foi o de criar um design de código aberto”, diz ele. “Nós pensamos eticamente que isso era a coisa certa a fazer.”

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