Relatório Final PIBIT/CNPq 2018/2019

Período: Junho de 2018 a Agosto de 2019

APERFEIÇOAMENTO DE PROTÓTIPO: EQUIPAMENTO PARA LAVAGEM

DE FERIDAS

Aluno: Enzo de Souza Pinto Paulini

Curso de Tecnologia em Sistemas Biomédicos

Orientador: Profa. Dra. Elaine Conceição de Oliveira

Professor Fatec Sorocaba

Setembro de 2019

1. INTRODUÇÃO

Desde a década de 90, muita coisa mudou em relação à inserção de novas

tecnologias na área da saúde. A incorporação destas tecnologias trouxe maior rapidez e

precisão nos diagnósticos, o que proporcionou significativa melhoria do atendimento

público de saúde em nosso país (CÂMARA et al., 2014). Atualmente, equipamentos

totalmente inovadores como tomógrafos, ressonância magnética, aparelhos de vídeo

cirurgia entre outros, tem salvado milhares de vidas permitindo a aplicação de novas

metodologias de tratamento para doenças consideradas até então como incuráveis.

Porém, ainda há um grande caminho as ser percorrido para tornar estas tecnologias

acessíveis a toda à população.

No contexto das tecnologias em saúde, as inovações ocorrem de forma intensa e

dinâmica, constituindo um grande desafio para o sistema de saúde o grande custo para

incorporação de todas elas (FERRUS FILHO et al., 2013). Estima-se que ao menos um

terço dos custos na saúde se deve às novas tecnologias, presentes hoje em todas as áreas

da medicina, abrangendo as áreas de tratamento, diagnóstico e reabilitação. A

competitividade entre as grandes empresas faz do desenvolvimento tecnológico uma

corrida, que exige dos fabricantes mudanças constantes no produto, que os torna

obsoletos em um curto período de tempo. Esta “corrida” impulsiona em nosso país a

necessidade premente de realizar novas aquisições, deixando pouco incentivo a criação

de novos equipamentos (MOURA et al., 2015).

A cada ano, novos conhecimentos e produtos em saúde tornam-se disponíveis

proporcionando um conjunto de técnicas, instrumentos e recursos diagnósticos que vem

revolucionando a medicina moderna (BRAMBILLA et al., 2009). A definição de

inovação tecnológica alcança um sentido bastante amplo quando se observa que este

mesmo termo é empregado a todas as áreas do conhecimento, não somente para

equipamentos e dispositivos médicos. A Lei de Inovação brasileira define inovação

como “introdução de novidade ou aperfeiçoamento no ambiente produtivo ou social que

resulte em novos produtos, processos ou serviços” (MOURA et al., 2015). Inovar

envolve muitos mais que somente mudanças na tecnologia, em sua real concepção a

influência e envolvimento de diversos seguimentos como centros de pesquisa, empresas

e setores governamentais são necessários. Brambilla et al., (2009) cita o trabalho de

Mattar e Santos que em 2003, fez uma nova revisão das metodologias utilizadas para

embasar um processo de desenvolvimento de novos produtos. Neste mesmo trabalho o

autor define a inovação tecnológica da seguinte forma: “Um novo produto é aquele que

contribui para satisfazer a uma nova necessidade ou desejo do consumidor”.

Quando se fala em inovação tecnológica, a maioria visualiza somente a criação

de grandes equipamentos, porém ainda existe uma carência de pequenos equipamentos

que pode impactar de forma significativa processos já existentes. O primeiro passo para

o desenvolvimento de um novo produto é identificar a necessidade dos consumidores e

daqueles que farão a aquisição, em seguida dar início ao processo criativo baseado

nestes dados. O termo “Tecnologia em Saúde” se define como um conjunto de ações

que tem como objetivo primordial, promover a saúde, a prevenção e o tratamento de

doenças, através da aquisição de tecnologias, bens e serviços.

Sendo assim, conhecer diferentes realidades dentro do ambiente hospitalar, pode

revelar necessidade que outrora não foram percebidas e possibilitar o desenvolvimento

de uma nova tecnologia que poderá impactar diretamente o cuidado de pacientes

portadores de feridas, sejam elas crônicas ou não (MOURA et al., 2015).

Ferida é qualquer lesão que interrompa a continuidade da pele. Pode atingir a

epiderme a derme, tecido subcutâneo, fáscia muscular, chegando a expor estruturas

profundas. Os processos de cicatrização e reparo tecidual ocorrem após trauma ou

doença. O reparo tecidual é comum a todos os tecidos do organismo e envolve ações

integradas entre células, matriz e mensageiros químicos, visando restaurar a integridade

do tecido e o equilíbrio biológico no menor intervalo de tempo possível. Na reparação o

tecido passa pelas seguintes etapas básicas: fase inflamatória, fase proliferativa

(incluindo reepitelização, síntese da matriz e neovascularização) e fase de maturação

(GUYTON, 2006).

O objetivo deste trabalho foi aperfeiçoar um protótipo de um lavador de feridas

desenvolvido como Trabalho de Graduação da Tecnóloga em Sistemas Biomédicos

Sheila Batista de Lima. O conceito do projeto foi automatizar o processo de limpeza de

feridas através do desenvolvimento de um equipamento portátil e de fácil manuseio,

baixo custo de produção e que pudesse utilizar insumos que são adquiridos

normalmente nos estabelecimentos de atendimento a saúde.

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1. Feridas

Os custos dos tratamentos de patologias relacionadas à deficiência cicatricial

aumentam a importância dos estudos em busca de medicamentos, curativos e novas

metodologias capazes de interagir com o tecido lesado, tendo por objetivo acelerar o

processo. A dificuldade de cicatrização de diferentes tipos de feridas constitui um grave

problema mundial, tanto financeiro como social (MENDONÇA e COUTINHO-NETO,

2009).

A pele é o maior órgão do corpo humano, tanto em volume como em extensão,

pelo maior contato com o meio exterior, proporcionando a primeira barreira contra a

invasão de microrganismos e agressões do meio ambiente. A pele tem importante

função imunológica, principalmente através das células de Langherans que tem grande

atuação na resposta cutânea antígeno anticorpo. Possui três camadas principais:

epiderme, derme e tecido subcutâneo. A epiderme funciona como uma película

protetora contra a perda excessiva de líquidos, eletrólitos e outras substâncias do interior

do organismo. A derme, localizada imediatamente sob a epiderme, é um tecido

conjuntivo que contém fibras proteicas, vasos sanguíneos, terminações nervosas, órgãos

sensoriais e glândulas. O tecido subcutâneo funciona como isolante das alterações

ambientais, ao mesmo tempo em que sustenta as estruturas e órgãos internos

(FERNANDES, 2000; ABBAS et al., 2008).

Ferida é qualquer lesão que interrompa a continuidade da pele. Pode atingir a

epiderme a derme, tecido subcutâneo, fáscia muscular, chegando a expor estruturas

profundas (GURTNER et al., 2008). A cicatrização de feridas é processo complexo que

envolve a organização de células, sinais químicos e matriz extracelular com o objetivo

de reparar o tecido. Por sua vez, o tratamento de feridas busca o fechamento rápido da

lesão de forma a se obter cicatriz funcional e esteticamente satisfatória. A compreensão

dos processos biológicos envolvidos na cicatrização de feridas e regeneração tecidual é

indispensável para buscar estratégias que permitam uma melhor atividade do sistema

imune neste processo (ABBAS et al., 2008). Com o rompimento tecidual nos animais

vertebrados, logo se inicia o processo de reparo, que compreende uma sequência de

eventos moleculares objetivando a restauração do tecido lesado. Só durante a fase fetal

o reparo de lesões se dá sem a formação de cicatriz, ocorrendo perfeita restauração do

tecido pelo processo de neoformação tecidual. Após o nascimento, o organismo falha

nesse processo, desencadeando a formação da cicatriz após o reparo (MENDONÇA e

COUTINHO-NETO, 2009).

Para que haja a cicatrização de uma ferida, três estágios são necessários:

inflamação, proliferação ou reepitelização e remodelamento tecidual (GURTNER et al.,

2008; TAKEO et al., 2015). Após uma lesão tecidual causada por traumas diversos ou

por um processo cirúrgico o sistema imunológico natural (SIN) proporciona a primeira

linha de defesa do hospedeiro contra microrganismos que possam infectar aquela ferida.

Os componentes do SIN incluem as barreiras epiteliais, os leucócitos (neutrófilos,

macrófagos e células NK), as proteínas efetoras circulantes (sistema complemento,

colectinas, pentraxinas) e as citocinas inflamatórias (TNFα, Interleucina 1 (IL-1),

quimiocinas, IL-2, Interferons (IFNs) do tipo I e IFNγ) (ABBAS et al., 2007; TAKEO

et al., 2015).

O processo inflamatório tem nos macrófagos as principais células do SIN, que

após serem ativados estimulam a inflamação por meio da produção de citocinas,

principalmente TNFα e IL-1, quimiocinas e mediadores lipídicos como o fator de

ativação de plaquetas, prostaglandinas e leucotrienos. Macrófagos ativados removem

tecidos mortos e induzem a formação de tecidos de reparo tecidual, pela secreção de

fatores de crescimento que estimulam a proliferação de fibroblastos (fator de

crescimento derivado de plaquetas), síntese de colágeno (fator de crescimento

transformador- β [TGF-β]), a formação de novos vasos sanguíneos ou angiogênese

(fator de crescimento de fibroblastos) (SORG et al., 2017). Assim, o macrófago ativado

atua como um “cirurgião” dentro do corpo para cauterizar a ferida e diminuir as reações

inflamatórias persistentes, pois a inflamação fora de controle pode causar mais

destruição que a causa inicial. O exemplo deste processo de remodelação do tecido pode

ser visto na Figura 1, em que o processo de coagulação é o primeiro passo para deter o

sangramento pela lesão nos vasos sanguíneos locais.

Figura 1. Etapas do processo de cicatrização.

Fonte: Profissão Biotec, 2018.

O objetivo de um processo de cicatrização, de uma maneira geral, é sempre o

mesmo: preencher o espaço aberto por uma lesão no tecido e fechá-lo com uma cicatriz

(Figura 2). A forma como este processo irá evoluir, entretanto, variam segundo a

presença ou ausência de bactérias, a natureza da ferida (se é fechada ou aberta), o grau

de suprimento de sangue no local, a quantidade de tecido morto para ser eliminado, o

tipo de tecido lesado e muitos outros fatores (GURTNER et al., 2008; HEINKE E

SORG, 2012). No entanto, o ponto crítico de todo este mecanismo se inicia com a

limpeza adequada da ferida. A retirada de sujidades, resto de tecido lesado e bactérias

que posteriormente podem proliferar na ferida causando infecção, são necessários para

uma ação efetiva do sistema imunológico em remodelar o tecido lesado. Em seguida o

macrófago ativado poderá realizar seu trabalho de reparação tecidual, degradando e

removendo componentes do tecido conjuntivo danificado, como colágeno, elastina e

proteoglicanas. Além desse papel na fagocitose de fragmentos celulares, os macrófagos

também secretam fatores quimiotáticos que atraem outras células inflamatórias ao local

da ferida e produzem prostaglandinas, que funcionam como potentes vasodilatadores,

afetando a permeabilidade dos microvasos (SORG et al., 2017).

Figura 2. Quadro de uma cicatrização por primeira intenção numa ferida fechada, não infectada, como

uma ferida cirúrgica incisional. As margens estão próximas e o processo de cicatrização evolui

diretamente à produção de uma cicatriz.

Fonte: LOPES, LA, 1999

Quando ocorre alguma alteração nos mecanismos fisiológicos de cicatrização, há

como resultado uma cicatriz patológica, que poderá ocasionar deficiências funcionais e

estéticas. A presença de bactérias na ferida promove uma demora no processo

inflamatório, que afetará a reepitelização e remodelação tecidual (Figura 3).

Figura 3. Quadro de uma cicatrização por segunda intenção. Acima: cicatrização por segunda intenção

numa ferida aberta não infectada. A fenda é primeiramente preenchida por tecido de granulação, o qual se

contrai e torna-se uma cicatriz. Abaixo: cicatrização por segunda intenção em uma ferida infectada (as

setas vermelhas representam as bactérias). A ferida é preenchida com tecido de granulação, o qual produz

pus até as bactérias serem eliminadas. Depois disso o tecido de granulação contrai e produz uma cicatriz.

Fonte: LOPES, LA, 1999

O processo de cicatrização de uma lesão envolve uma serie ordenada e integrada

de respostas fisiológicas. Este processo é basicamente o mesmo para todos os tipos de

lesões, porem, sofre o efeito da localização, extensão e gravidade da lesão, além da

habilidade de regeneração das células atingidas. Uma lesão com pouco ou nenhuma

perda de tecido, cicatriza por primeira intenção, as bordas da pele se aproximam e o

risco de desenvolver uma infecção é mínimo. Já uma lesão envolvendo perda de tecido,

cicatriza por segunda intenção, as bordas da pele não se aproxima, a ferida é mantida

aberta até ser preenchida por tecido cicatrizante; quanto mais tempo levar o período de

cicatrização maior a possibilidade de infecção e, onde a cicatrização for mais difícil,

poderá ocorrer perda permanente da função dos tecidos. Nessas condições a limpeza

cuidadosa das lesões é muito importante, pois remove os elementos contaminantes que

possam servir como fontes de infecção, quando realizadas de forma vigorosa pode

provocar sangramento ou lesões adicionais (JACYNIAK et al., 2017).

Vários fatores podem afetar o processo de reparação tecidual, estes podem ser

considerados sistêmicos e locais. Entre os fatores sistêmicos destaca-se: a idade, a

imobilidade, o estado nutricional, doenças associadas e o uso de medicamentos

contínuos, principalmente as drogas imunossupressoras. Esses fatores muitas vezes não

podem ser eliminados, mas devem ser controlados. Enquanto que os fatores locais

envolve a localização anatômica da ferida, a presença de infecção, tecido desvitalizado

entre outros, e são fundamentais na escolha do tratamento (BLANES, 2004; ROSSI et

al., 2010). Outro fator crítico para a cicatrização é a presença de corpos estranhos na

ferida que podem interferir seriamente no processo de reparo tecidual, principalmente

devido a presença de massas anômalas presentes nos tecidos provenientes não só do

exterior, como do próprio organismo. Como exemplo destaca-se os fragmentos de

tecidos desvitalizados, materiais de sutura, acúmulo de sangue ou de linfa, entre outros.

Os corpos estranhos podem ser eliminados, absorvidos ou retidos, constituindo-se

sempre um fator irritante para os tecidos, favorecendo a infecção. A limpeza da ferida

constitui um passo essencial para um protocolo de tratamento de feridas ser eficaz

(ROSSI et al., 2010; ROCHA JUNIOR et al., 2010). Uma assepsia profunda capaz de

retirar a maior parte destes elementos do local lesado fará com que um tecido saudável

possa ser remodelado de forma mais natural e rápida.

O desenvolvimento de um equipamento que auxilie o profissional de saúde na

limpeza de diferentes tipos de feridas é a proposta deste trabalho. A aplicação de soro

fisiológico em feridas permite a retirada de sujeiras, tecido e células mortas bem como

de coágulos que permaneçam no local. Nessas condições a limpeza cuidadosa das lesões

é muito importante, pois remove os elementos contaminantes que possam servir como

fontes de infecção, quando realizadas de forma vigorosa pode provocar sangramento ou

lesões adicionais. Neste contexto, um equipamento portátil que realize a aplicação do

soro fisiológico com uma determinada pressão e temperatura ideal permitirá a ação das

células da resposta imune natural e o remodelamento tecidual, consequentemente a

recuperação mais rápida do paciente.

2.2. Método de limpeza empregado atualmente

Os textos básicos de enfermagem orientam a realização do curativo da área mais

limpa para a mais contaminada (FERREIRA, 2008). Atualmente existem dois métodos

mais empregados no processo de limpeza de feridas, são eles: Técnica Limpa e a

Técnica Asséptica. Em ambas a técnica existe a preocupação de ser manter a integridade

dos processos cicatriciais procurando ao máximo impedir a contaminação no leito da

ferida.

De forma sistemática se utiliza de irrigações manuais como parte do processo de

limpezas de feridas, com o objetivo de remover material de exsudação e fragmentos

teciduais. As irrigações são particularmente uteis para limpeza de feridas abertas e

profundas, ou em partes do corpo muito sensíveis ou inacessíveis. Este processo

também pode funcionar como um meio de aplicação de calor ou de medicamentos de

ação local em uma área infectada. O profissional administra a solução prescrita

(geralmente água estéril, soro fisiológico ou solução antisséptica) na temperatura do

corpo, para aumentar o conforto do paciente e oferecer o benefício adicional da

aplicação de calor local. Utilizam também técnicas estéreis, soluções antissépticas e

uma seringa grande para irrigar a ferida, tomando o cuidado de nunca obstruir a entrada

com a mesma, de modo que o líquido de irrigação penetre em um pequeno espaço

garantindo assepsia para realizar os devidos curativos (FERNANDES, 2000; ROSSI et

al., 2010).

No cotidiano dos profissionais as inúmeras limpezas que devem ser realizadas

desgastam o profissional que as realiza por isso a eficiência do procedimento no final do

processo é comprometida. No processo de limpeza de feridas, o profissional aplica

soluções antissépticas utilizando gaze estéril e/ou jatos de soro fisiológico estéril. Os

valores considerados normais para a limpeza com irrigação sobre pressão varia entre 4 e

15 “psi”. Se a pressão sob irrigação é muito baixa, inferior a 4 “psi”, a limpeza da lesão

ficará a desejar, pois não é eficiente e se a pressão ocorre com valores superiores a 15

“psi” podem causar trauma para a ferida e disseminar bactérias até o tecido. A alta

pressão aplicada sobre o ferimento dispersa o líquido e leva à penetração extensiva do

líquido até as camadas mais profundas dos tecidos da lesão (ROSSI et al., 2010;

MARTINS, 2012; BLANES, 2014). Esta função quase sempre necessita de um auxiliar

para apertar o frasco do soro enquanto o outro profissional realiza o procedimento de

limpeza do local, podendo muitas vezes a aplicação do soro ser feita com o auxílio de

uma seringa para a geração de uma determinada pressão, aumentado assim a capacidade

do líquido penetrar na ferida e realizar uma limpeza mais profunda (Figura 4). Porém,

este procedimento na maioria das vezes é realizado pelo mesmo profissional, o que pode

acarretar uma limpeza insuficiente do ferimento e a permanência de tecido necrótico

alojando bactérias que irão interferir na regeneração tecidual e no processo de

cicatrização.

Figura 4. Limpeza da ferida utilizando uma seringa para gerar a pressão necessária para aplicação do

soro.

Fonte: Blog de Enfermagem e curativos, 2013.

Sabe-se que o soro aquecido à temperatura normal da pele, em torno de 36ºC,

evita o choque térmico que provoca vasoconstrição dos capilares atrasando a

cicatrização (ÉCHELI, BUSATO, 2006). Dealey relata em seu estudo o aumento

significativo na atividade mitótica em feridas cujo curativo mantinha a temperatura

próxima da temperatura corporal (BLANES, 2004). Levando-se em conta os desafios

para o profissional que realiza esse procedimento de assepsia, verificou-se que o

desenvolvimento de um dispositivo que pudesse realizar o processo de pressurização e

aquecimento do soro de modo rápido e prático se fazia necessário, padronizando assim

o trato para com o cliente em todos os procedimentos realizados sem causar fadiga ou

cansaço muscular no profissional e ainda garantir ao cliente um procedimento de melhor

qualidade.

Outro adjuvante importante para induzir o processo de cicatrização de alguns

tipos de feridas é o debridamento. Este processo envolve a remoção de bactérias e

tecido não viável da ferida, permitindo assim a regeneração do tecido saudável

subjacente. Durante o procedimento, é necessário evitar danos ao tecido sadio, podendo

ser efetuado através de técnica cirúrgica, mecânica, enzimática ou autolítica. Cada

procedimento possui vantagens, desvantagens e indicações para seu uso. A combinação

das técnicas pode ser o método mais eficaz (FERNANDES, 2000).

Existem três princípios importantes a serem obedecidos ao se efetuar a limpeza

de uma ferida, são eles: limpar na direção a partir da área menos para a mais

contaminada; executar movimentos de fricção ao aplicar antissépticos locais na pele; ao

irrigar a área afetada deixar que a solução escorra da área menos para mais

contaminado.

As principais justificativas para considerarmos como demanda o

desenvolvimento de um de um aparelho portátil para lavagem de feridas de baixo custo,

é que o cuidado à pessoa com ferida merece atenção especial, pois não se trata apenas

de uma ferida, mas de um indivíduo, um ser único, que reage e se relaciona de maneira

diferente, que sofre interferência na sua autoimagem, no exercício de suas atividades

cotidianas, familiares e sociais (BRASIL, 2008). Apesar de não se ter registro do

número de indivíduos com feridas, a prevalência de comorbidades relacionadas ao seu

surgimento vem aumentando no Brasil, como hipertensão arterial sistêmica, diabetes

melito, insuficiência vascular, dentre outras, caracterizando assim, forte impacto

socioeconômico para a pessoa, sua família, sociedade e sistema de saúde (BRASIL,

2008; CALIRI, MARTINS, 2008). Pessoas de ambos os sexos são acometidos por

feridas agudas ou crônicas, estas por vezes impedem o indivíduo de realizar atividades

do dia-a-dia como estudar, trabalhar e até atividades corriqueiras, afastando-o do

convívio social (LEITE, 2013; COSTA et al., 2012). A realização de uma boa assepsia

irá impactar diretamente na limpeza da área afetada, na penetração dos medicamentos

promovendo assim, melhor processo de regeneração tecidual.

2.3. Tecnologia e Desenvolvimento de Produtos no Brasil

Na atualidade o processo industrial vem sendo cada vez mais automatizados e/ou

facilitados, implementando e incrementando novos processos de produção, utilizando

robôs em processos de produção e agregando tecnologias no ferramental de operários,

nesse contexto começa a surgir o conceito de Indústria 4.0. O conceito da indústria 4.0

surgiu na Alemanha para manter o país entre os líderes mundiais em desenvolvimento

tecnológico e criar processos mais eficientes e com menos falhas (SCHWAB, 2016).

Embora este conceito tenha nascido vislumbrando os diferentes seguimentos industriais,

o mesmo não se limita somente às empresas, mas também a saúde. A saúde 4.0 tem

como objetivo aumentar os investimentos para desenvolvimento de tecnologias na área

da saúde, buscando a prevenção de enfermidades e a garantia do bem-estar físico e

mental dos pacientes. O conceito integra ferramentas tecnológicas com a medicina e

envolve mecanismos automatizados, como os sistemas de gestão para consultórios

médicos e hospitais (GOUVEA, 2019). O desenvolvimento de novos produtos para a

saúde visa trazer melhores condições de trabalho para os profissionais, através de uma

rotina mais produtiva os pacientes também serão beneficiados, proporcionando para

todos os envolvidos a melhoria na qualidade de vida. Sendo assim, a saúde 4.0 tem seu

foco principal na prevenção e no bem estar dos pacientes e profissionais envolvidos

(médicos, enfermeiros, técnicos, entre outros) (MASCARENHAS et al., 2013).

Segundo o “Livro Saúde 4.0: Propostas para impulsionar o ciclo das inovações

em dispositivos médicos (DMAs) no Brasil” publicado em agosto de 2015, o termo

“Saúde 4.0” é usado para destacar a importância da integração da tecnologia da

informação (TI) com a manufatura e o setor de serviços (atendimento online e logística),

no setor de saúde. Isso vale para o Brasil e para outros países de dimensões continentais,

como o Brasil, com áreas de baixa densidade populacional em que a prestação de

muitos serviços de saúde presenciais é dificultada pela falta de infraestrutura local

(BRASIL, 2015).

A pesquisa e desenvolvimento de novos produtos (P&D) juntamente com a

Ciência e Tecnologia (C&T) tem desprendido incentivos financeiros para alavancar a

criação de produtos inéditos ou o aperfeiçoamento daqueles já existentes. O Brasil

enfrenta diversos problemas relacionados à saúde como o combate de doenças

infecciosas como o vírus Zica e a dengue, bem como as comorbidades relacionadas às

doenças cardíacas e o diabetes. O setor público reconhece que são necessárias inovações

em diferentes áreas, como de tratamentos, diagnóstico, gestão de processos e pessoas

para que possam verdadeiramente impactar e modificar o quadro atual (ARAÚJO et al.,

2017).

Rozenfeld et. al. (2006, p15) descreve a P&D como um sistema que vive em

eterna “mutação”, pois sofre constante adaptação as necessidades do mercado e das

instituições e organismos governamentais. A natureza dinâmica do processo diz respeito

ao próprio ciclo interativo de projetar, construir, testar e otimizar um novo produto, bem

como inseri-lo no mercado, por isso a necessidade da constante interação entre estas

etapas. A maneira que a empresas realizam a gestão do seu processo de P&D de

produtos, garantem o desempenho do produto no mercado, pois esta gestão conseguirá

colocar o produto com rapidez no mercado com todas as características necessárias para

responder as necessidades de seus consumidores (ROZENFELD et. al.,2006,p15).

A Figura 5 apresenta o ciclo de desenvolvimento de um novo produto, a

identificação e empatia de um problema real é o primeiro passo para se iniciar um

processo de desenvolvimento. A imersão nas bases teóricas ou literatura pertinente que

envolvem a questão escolhida permitirá ao desenvolvedor construir as bases científicas

e tecnológicas de uma possível inovação. Posteriormente, a busca por produtos

similares permitirão dar início ao processo de “ideação” e a execução de protótipos de

baixo custo que possam expressar a consolidação de um projeto inicial. Todas estas

fazes permitirão a construção de um protótipo funcional, porém em todas elas a

participação do cliente é necessária para que o projeto atenda integralmente as

necessidades do usuário.

Figura 5. Etapas do processo de inovação de um produto

Fonte: Guia de Inovação Aberta em Saúde, 2017.

O desenvolvimento de novos produtos está diretamente ligado à concepção de

desenvolvimento tecnológico de um país. A capacidade de inovar e de criar novos produtos

é o que movimenta e define a sobrevivência de uma empresa no mercado a longo prazo.

Porém, para as indústrias a maior dificuldade de se conceber uma ideia e desenvolver um

novo produto estão na aceitação do mesmo pelo consumidor, o que muitas vezes leva ao

insucesso e a perda excessiva de dinheiro.

Engenharia Tradicional ou Desenvolvimento de Produtos Sequencial se

relaciona as tarefas diretamente ligadas ao desenvolvimento do produto. Neste tipo de

engenharia o trabalho é dividido em vários setores muito especializados, onde o projeto

caminhava por todos os setores de maneira sequencial e um dependia do anterior para

dar sequência ao trabalho. A desvantagem deste tipo de engenharia era o atraso das

diferentes áreas que dependiam dos resultados anteriores (BAXTER, 2011,p34). Pela

necessidade de diminuir custos e tempo, essa maneira sequencial de gerenciamento de

projetos foi dando espaço para uma nova forma de gestão chamada de Engenharia

Simultânea, onde os setores podem trabalhar simultaneamente e com comunicação

constante entre si, tornando mais ágil assim a produção do produto. Essas mudanças

fizeram com que a P&D começasse a fazer parte da estratégia geral das empresas que

possuem um setor de desenvolvimento e inovação (ROZENFELD et. al., 2006, p18).

Com o surgimento de novas tecnologias como ferramentas computacionais que

permitem produzir um projeto simulá-lo e até mesmo visualizá-lo virtualmente pronto,

tende a facilitar a interação entre os setores responsáveis pelo projeto (BAXTER, 2011,

p17).

O “Guia de Inovação Aberta em Saúde” publicado pelo Estado de São Paulo em

2018, aposta no envolvimento de diferentes profissionais e da população, para criar

procedimentos mais simplificados, bem como o desenvolvimento de tecnologias mais

baratas e acessíveis a população, modificando assim o cenário socioeconômico do país

(ARAÚJO et al., 2017). A necessidade de inovação é um problema enfrentado no

cotidiano que poucas pessoas se aventuram a desbravar, o desenvolvimento de novas

tecnologias tende a facilitar e melhorar a vida das pessoas em vários níveis, essa

facilidade proporcionada pela tecnologia reflete no melhor aproveitamento das pessoas

com seu tempo, coisa que a cada dia se torna mais precioso. O Quadro 1 apresenta três

motivos pelos quais a inovação tecnológica deve ser intensamente incentivada no

Brasil. Por isso considerou-se a importância de um equipamento para lavagem de

feridas, para realização de um processo adequado que permita uma boa limpeza do leito

da ferida e aplicação de medicamentos.

Quadro 1- O que se espera de uma inovação em saúde

1. Tornar a inovação em Saúde mais efetiva. Muitas iniciativas de inovação aberta

tentam tornar a inovação em Saúde mais rápida e mais barata, direcioná-la melhor

para áreas de necessidade já identificadas e aumentar a sua adoção e difusão.

2. Guiar a inovação em Saúde por meio de uma melhor compreensão do sistema

de Saúde e das necessidades de pacientes e cidadãos. Os inventores nem sempre

compreendem as necessidades dos sistemas de Saúde e dos pacientes, ou podem

não ter acesso às informações e dados necessários para melhor atendê-los. Inicia-

tivas de inovação aberta podem ajudar a superar essas lacunas.

3. Tornar a inovação em Saúde mais democrática. Tradicionalmente, a inovação

em Saúde tem sido dominada por profissionais, enquanto pacientes e parte da popu-

lação ou pessoas que trabalham em setores que não sejam o setor de Saúde têm

encontrado mais dificuldade para colocar suas ideias no sistema. Como resultado,

as inovações em Saúde podem deixar de atender às prioridades dos cidadãos. A

inovação aberta pode dar aos cidadãos e aos pacientes mais oportunidades de

participar e definir a agenda da Saúde.

Fonte: Retirado do “Guia de Inovação aberta em Saúde: Um guia para a transformação da Saúde

por meio da colaboração” pag. 7

Definem-se inovações como novas ideias que são postas em prática, criando

valor para os usuários ou clientes. Elas podem ser radicais, mudando completamente a

maneira como as coisas são feitas, ou incrementais, fazendo pequenas melhorias sobre o

que se tinha anteriormente. As inovações em saúde vão desde a assistência médica, bem

como inovações para prevenir doenças e promover a saúde e o bem-estar. A inovação

pode também assumir a forma de novos produtos, serviços, processos, organizações ou

políticas. Na verdade, ela muitas vezes envolve vários desses conceitos

simultaneamente. Para que uma inovação tecnológica possa ser bem-sucedida, pode ser

necessário, por exemplo, que sejam desenvolvidas tecnologias complementares, novos

modelos de negócios, novos processos, novos papéis para pacientes e clínicos ou, ainda,

que ocorram mudanças de políticas (ARAÚJO et al., 2017).

O meio acadêmico pode se caracterizar como um berço de novas ideias,

constituindo em um local ideal para se fermentar nas mentes jovens a necessidade de

desenvolvermos tecnologias nacionais. Diferentemente de um contexto de mercado,

onde um produto deve fornecer lucro imediato, o meio acadêmico permite um ambiente

sem as pressões que um funcionário de uma empresa enfrenta no seu dia-a-dia. Dado a

concepção de se desenvolver um novo equipamento, é necessário definir e entender o

caminho a ser seguido, para que a ideia saia do campo da imaginação e se transforme

em um protótipo. Diversas ferramentas de gestão para o desenvolvimento de novos

produtos foram criadas, com o objetivo de reduzir o risco de insucessos, como conceber

um produto de custo elevado e que não traz qualquer melhoria ou mudança para os

processos já estabelecidos.

Este trabalho demonstra que foi necessária a adoção de uma estratégia de gestão

do processo de concepção e desenvolvimento de novos produtos, que se baseou no

conhecimento do problema e uma profunda revisão teórica sobre o assunto em questão.

Após a problematização em torno da assepsia de feridas, foi necessário realizar uma

pesquisa de campo, ou seja, conhecer na prática os problemas enfrentados pelos

profissionais responsáveis pelo cuidado de feridas em um ambiente hospitalar. Estes

dados permitiu dar início a concepção de um aparelho portátil para lavagem de feridas

de baixo custo.

O relatório apresenta as melhorias realizadas no protótipo inicial desenvolvido

na Fatec Sorocaba, foram realizadas modificações funcionais no equipamento de

lavagem de feridas, mudanças no layout do equipamento a fim de torná-lo portátil e

leve. Iniciamos o desenvolvimento de um módulo de aquecimento do soro para ser

incorporado ao protótipo atual.

4. METODOLOGIA

4.1 Metodologia empregada no projeto

A metodologia que tem sido aplicada para o desenvolvimento de produtos no Núcleo

BIOTECNOL, foi baseada em diferentes artigos (ARKADER, 2009; ZUIN e CARRER,

2010; COSTA e NASCIMENTO, 2011; FREITAS et al., 2014) e livros que tratam

deste assunto, como o Guia PMBOK (Guia do Conhecimento em Gerenciamento de

Projetos do PMI). Cada etapa possui uma cor indicando a sua tolerância a mudanças, a

verde com alta tolerância, a amarela com média tolerância e a vermelha com baixíssima

tolerância. (Anexo I). Esta metodologia vem se comprovando altamente eficiente em

perfeita consonância com as mais atuais metodologias de gestão, como PMI (Project

Management Institute) e NBR ISO 21500.

Na fase de construção do primeiro protótipo real e funcional a aluna Sheila Batista de

Lima, alcançou a fase 9 (Feedback com base no protótipo inicial), desde então todo o

trabalho empenhado nesse projeto parte com base na fase 10 (Reorganizar ideias com

base na fase anterior), nessa fase analisamos tudo o que já estava no protótipo, a partir

daí começamos a jornada de torna-lo algo comercializável no mercado de produtos

médicos.

4.2 Desenho de um novo Layout

A proposta de um novo layout foi feita para que o novo equipamento pudesse

atender os requisitos solicitados pela profissional sem esquecer as normas cabíveis ao

mesmo. Ele deveria ser de fácil manuseio, portátil, leve e anatômico, ser intuitivo ao

uso, de modo a facilitar para o operador. Quanto ao preparo para sua utilização, deve

oferecer facilidade para o encaixe da mangueira do soro e fio longo para facilitar o

deslocamento do profissional em volta do paciente.

Querendo atender aos pedidos da profissional, pensamos em um design que

fosse favorecer a interação entre operador, equipamento e paciente, dando ao

equipamento conforto em seu manuseio, redução máxima de peso para evitar dores que

o aparelho poderia provocar ao operador, melhoramos a ergonomia para que vários

tipos e biotipos de operadores pudessem manejar o equipamento sem desconforto e sem

limitações devido ao seu porte físico. Vimos que se a instalação do equipamento for

fácil e rápida, o trabalho do operador será otimizado, disponibilizando lhe tempo para

realizar seu trabalho sem se preocupar com a quantidade de pessoas e no desgaste, no

processo de limpeza de cada ferida, uma vez que o aparelho reduziria o desgaste físico

se comparado com o processo empregado atualmente.

Com a participação do aluno Antônio Faustino Filho do curso de Sistemas

Biomédicos, foi possível realizar a construção do desenho em ambiente virtual ilustrado

na Figura 6, possibilitando a uma melhor ideia de como seria o processo de manufatura

e montagem do protótipo, atuando assim como colaborador deste projeto.

Figura 6. Simulação do protótipo em ambiente virtual SolidWorks®.

Fonte: Autor, 2019.

No processo de confecção do desenho utilizamos de análises comparativas com

diversos equipamentos sendo um deles um pipetador eletrônico da HTL (Figura 7), que

dispõe de dimensões anatômicas para que o protótipo não cause lesão de nenhuma

natureza no operador.

Figura 7. Pipetador eletrônico

Fonte: IdealLab, 20XX.

4.3 Análise dos equipamentos

Uma das matérias e competências do Tecnólogo em Sistemas Biomédicos é a

realização de análises de equipamentos, isso obriga o tecnólogo a assimilar tecnologias

já existentes aumentando o conhecimento do mesmo em aplicações dos mais diversos

métodos e tecnologias empregadas no âmbito de saúde. Baseado nisso, em todo o

processo de desenvolvimento do projeto essa habilidade de análise se fez presente e

necessária para aprender métodos já utilizados por aparelhos presentes no mercado já a

algum tempo.

Durante o período de procura de bombas foram avaliadas inúmeras bombas de

inúmeros fabricantes, levando tudo isso em consideração optou-se pela bomba

empregada como a melhor opção, da mesma forma foi feito com o corpo impresso do

protótipo analisando vários dispositivos desde usuais do dia-a-dia como secadores

portáteis até específicos como pipetadores eletrônicos automáticos. O mesmo método

também foi utilizado no aquecimento que foi baseado em sistemas já existentes,

tentando maximizar ao máximo as dimensões para melhor aproveitamento do projeto.

4.4 Função do módulo de aquecimento no equipamento

O projeto original não dispunha de aquecimento para o soro, isso por sua vez,

dificultava a recuperação tecidual, já que o tecido lavado perdia energia térmica para o

soro frio ou em temperatura ambiente, o organismo teria gasto de energia para retornar

o tecido para a temperatura normal, o tempo gasto nesse processo seria perdido ou mal

utilizado, uma vez que a temperatura do corpo torna a ação enzimática a ideal. A

utilização de enzimas para ajudar no processo de desbridamento da ferida (degradação

de tecidos desvitalizados, fibrina e colágeno produzidos durante o processo

inflamatório). Estas técnicas são dependentes da temperatura média do corpo, a

aplicação de soro frio direto no leito da ferida diminui a efetividade destas enzimas,

resultando num maior período de tempo para a realização do procedimento.

5. RESULTADOS

5.1 Avaliação do protótipo de lavagem de feridas

O protótipo base desenvolvido anteriormente pela aluna Sheila Batista de Lima,

foi construído utilizando uma bomba de para-brisa para bombear o soro, uma mangueira

adaptada de um sistema de nebulização, um controlador de velocidade da bomba que

determinava sua vazão, o corpo foi feito com placas de acrílico, contava ainda com uma

haste que segurava o soro, como observado na Figura 8. A avaliação do protótipo real e

funcional feita pelo profissional de enfermagem nos permitiu verificar pontos no

equipamento que deveriam ser modificados.

As principais questões apontadas pela análise da colaboradora foram o peso do

equipamento e o tamanho. O peso do equipamento dificultava o transporte do aparelho,

desenvolvemos então um novo layout e uma nova concepção de protótipo portátil e

mais leve. Chegamos à conclusão que seria um diferencial, colocar um sistema de

aquecimento que facilitaria e auxiliaria no cuidado para com as feridas de modo geral,

dando maiores aplicações ao equipamento, para tanto resolvemos usar um circuito

metálico com resistências em suas laterais que aqueceria o soro na saída do

equipamento.

Figura 8. Protótipo base do trabalho.

Fonte: Autor, 2019.

5.2 Levantamentos de bombas existentes no mercado

As pesquisas para aquisição de uma bomba que atendesse os requisitos do

equipamento nos revelaram vários modelos disponíveis no mercado e com baixo custo.

Consideramos que a compra de uma bomba certificada e já utilizada em equipamentos

oferecidos no mercado (área odontológica, área ortopédica, entre outras), seria melhor

em relação ao custo/benefício do que desenvolver uma exclusivamente para o projeto.

Inicialmente desmontamos uma bomba de perfusão para entender o funcionamento da

mesma, a Figura 9 mostra um desenho esquemático feito no programa SolidWorks®

(DASSAULT SYSTEMES-USA). Depois disso passamos a considerar a compra de

uma bomba existente no mercado, esta bomba é utilizada em equipamentos

odontológicos (Figura 10). Por ser uma bomba de baixa pressão achamos que vazão

necessária não seria atingida. Porém nos surpreendemos, após os testes realizados

verificamos que a pressão/vazão foi considerada boa para a utilização no equipamento,

ao contrário do que pensamos, a baixa vazão diminui o desperdício do soro, uma vez

que não ocorre bombeamento excessivo. Outra situação que nos foi conveniente, por ser

uma bomba peristáltica, o conceito de pressão positiva e esterilidade do soro, se

manteve.

Figura 9. Desenho de bomba de perfusão analisada

Fonte: Autor, 2019.

Figura 10. Bomba AMT modelo 180, adiquirida para testes

Fonte: Autor, 2019.

5.3 Desenvolvimento do novo protótipo

Inicialmente nossas atenções foram voltadas para achar no mercado uma bomba

que fosse adequada ao processo de bombeamento do líquido sem no entanto contaminar

o sistema estéril do soro, sendo assim o sistema teria sempre uma pressão fixa

impedindo o refluxo do soro do meio mais externo (local mais próximo à saída do

equipamento) para o meio interno (bolsa de soro) e impedindo também o gotejamento

indesejado do soro no ambiente, neutralizando possíveis riscos e desperdícios.

Após várias procuras, compramos uma bomba peristáltica de pequeno porte no

intuito de testar na prática qual seria uma vasão satisfatória levando em conta que o

maior recipiente volume de soro encontrado no ambiente hospitalar é 1000 ml ou 1L,

visando assim otimizar ao máximo o tempo que o equipamento poderia ser utilizado

sem necessitar de uma nova bolsa de soro a todo momento. Após verificar a bomba em

funcionamento pudemos comprovar sua vazão de 150 ml/min, isso possibilitou

desenvolver todo o equipamento em torno de seu componente principal, a bomba.

A bomba peristáltica funciona de modo que uma mangueira de silicone com um

pequeno tubo de silicone o qual é esticado por roletes montados em um rotor. À medida

que o rotor gira a uma velocidade precisa, os roletes comprimem o tubo e forçam o

fluido, entre os roletes, a passar do frasco para o paciente na vazão escolhida

(HIRAMA, 2002). Essa explicação é demonstrada na Figura 11.

Figura 11. Esquema de funcionamento de uma bomba peristáltica.

Fonte: SPlabor, 2017.

Como a bomba peristáltica exige uma mangueira apropriada para seus roletes,

buscou-se um local onde pode-se encontrar mangueira para bombas peristálticas de uso

clínico e laboratorial, sendo assim, as mangueiras são hipoalergênicas, não liberam

partículas e são feitas para resistir a compressão e dilatação repetitivamente sem

deformar ou se danificar.

Com a bomba definida, deu-se continuidade ao processo de desenvolvimento e

manufatura do corpo do equipamento tendo em mente que deveria ser capaz de abrigar a

bomba sem que para isso fosse um equipamento grande e pesado, conferindo-lhe a

característica principal do equipamento, a portabilidade. As dimensões iniciais do

equipamento foram obtidas da análise de um pipetador eletrônico SwiftPet+® da HTL,

com um peso de 233g, apresentado na Figura 12.

Figura 12. Pipetador automático utilizado como modelo de ergonomia.

Fonte: Autor, 2019.

O projeto foi iniciado com a visão de ergonomia observada no pipetador,

levando-se em conta o encaixe da mão e dos botões de acionamento, que não deveriam

causar incômodo ao operador após seu uso prolongado. Esta avaliação permitiu

visualizar como deveria ser o equipamento portátil para lavar feridas. O desenho foi

elaborado utilizando-se da plataforma SolidWorks®, a estrutura do protótipo e suas

dimensões estão apresentados na Figura 13. O próximo passo foi a prototipagem da

casca do equipamento por impressão 3D.

Figura 13. Dimensões do protótipo final.

Fonte: Autor, 2019.

5.4 Impressão da casca

Com o desenho elaborado no processo de idealização virtual disponibilizado

pela plataforma SolidWorks®, deu-se continuidade na próxima etapa no

desenvolvimento do protótipo. A escolha do material levou em conta o seu peso final

que deve ser leve, mesmo com todos os componentes inseridos na carcaça; deve ter alta

resistência para que possa ser limpo adequadamente e passar pelo processo de assepsia

mais usado em ambientes hospitalares, o álcool 70%; deve ainda ser de baixo custo de

produção. Diante disso, o material escolhido para manufatura do protótipo da carcaça

foi o poli(ácido lático) - PLA, um polímero sintético termoplástico, biodegradável,

biocompatível, que possui plasticidade térmica e mecânica, que são propriedades

adequadas para inúmeras aplicações na área biomédica, incluindo fabricação de peças

ortopédicas e suporte para regeneração de tecido (SILVA et al., 2014; MAIA, 2016). O

PLA é um dos materiais mais utilizados para manufatura aditiva ou impressão 3D.

A manufatura aditiva é o nome mais recente para a prototipagem rápida. Ela consiste

em construir peças com impressora 3D por adição de material camada a camada

(RAULINO, 2011).

Iniciamos o processo de impressão 3D na Fatec Sorocaba, em uma impressora

de pequeno porte disponibilizada pelo professor Marcos Dorigão, professor do curso de

Tecnologia de Fabricação da Fatec Sorocaba. No entanto percebemos que a mesa não

comportava as dimensões originais do conceito realizado em ambiente virtual, mesmo

alterando as medidas, a impressão não conseguiu ser realizada na faculdade.

Tivemos conhecimento de um grupo de professores da Universidade Federal de

São Carlos (UFSCar) campus Sorocaba, o Prof. Cleyton Fernandes Ferrarini que

desenvolvem projetos de pesquisa em Tecnologia Assistiva e por isso possuíam

algumas máquinas para impressão 3D. Após discutirmos o projeto, foi acordado que a

casca do protótipo seria feita neste laboratório. Ao encaminhar os desenhos do ambiente

virtual, o professor nos retornou com a imagem feita em computador para simular como

seria a disposição da impressão na mesa da impressora (Figura 14), essa simulação foi

feita em software proprietário do equipamento disponível no campus.

Figura 14. Simulação da impressão UFSCar.

Fonte: Autor, 2019.

Após ser finalizado o processo de impressão o professor Cleyton nos escreve

relatando problemas com a impressão do protótipo, que durante o processo ocorreu um

empenamento na parte central da impressão que impossibilita o encaixe na montagem e

ainda deforma as medidas do desenho original. Após segunda tentativa na impressão, o

professor tornou a relatar o mesmo problema, visto na Figura 15.

Figura 15. Impressão com defeito realizada na UFSCar.

Fonte: Autor, 2019.

Retomamos nova busca por uma impressora fechada e mais robusta que

mantivesse o aquecimento uniforme em toda a bandeja durante a manufatura. A

manutenção da temperatura durante todo o processo é um ponto crítico para o sucesso

da impressão de peças maiores (RAULINO, 2011). A explicação dada pelos docentes da

UFSCar foi a seguinte, durante o processo a mesa da impressora ia perdendo

temperatura nas pontas e concentrando no meio, onde os filamentos estavam sendo

depositados, por isso a deformidade observada nas pontas. Visitamos o Centro de

Tecnologia da Informação Renato Archer (CTI) em Campinas, pois este centro possui

diferentes impressoras que poderiam prototipar a carcaça com grande precisão e

rapidez. No entanto, para utilizarmos o serviço um acordo de cooperação esta sendo

firmado para que este e outros projetos possam ser viabilizados com o auxílio da

instituição e do Ministério de Ciência e Tecnologia, sem qualquer ônus.

Devido a urgência em finalizar o projeto, o aluno de Sistemas Biomédicos e

colaborador do projeto (Antônio Faustino) entrou em contato com um representante da

empresa 2Cubos®, fabricante de impressões 3D para diversas aplicações em São Paulo.

Utilizando o mesmo desenho, uma nova prototipagem foi feita, mas novamente

apresentou o mesmo defeito. Após realizar os ajustes necessários na mesa para

manutenção da temperatura, a casca do equipamento foi manufaturada sem erros e com

encaixe perfeito dos parafusos.

5.5 Montagem do protótipo sem aquecimento

Agora com a carcaça do protótipo manufaturada foi possível realizar a

montagem do equipamento. A cavidade interna estava nas dimensões corretas que

permitiram o encaixe dos componentes internos como pode ser visto na Figura 16 e

17.. A montagem do protótipo foi realizada unindo todos os componentes na carcaça de

modo que o dispositivo pode ser fechado com facilidade, no interior está contido o

motor, a bomba e toda a tubulação necessária para o transporte do soro de modo seguro,

na parte externa do equipamento se localiza a fonte bivolt, ligada ao dispositivo por um

fio que possibilita maior liberdade do dispositivo.

Figura 16. Imagem da face interna do protótipo montado sem o aquecimento.

Fonte: Autor,2019.

Figura 17. Imagem do protótipo montado sem o aquecimento.

Fonte: Autor,2019.

Um dos requisitos do equipamento, levantado pela enfermeira colaboradora do

projeto Rosane Rocha do CECOM da Unicamp, deveria ser a grande mobilidade do

operador em utiliza-lo em qualquer um dos lados do leito ou maca em que está o

paciente. O fio posteriormente será mais longo para facilitar este transito e propiciar

maior mobilidade. Quanto a ergonomia baseada no pipetador, o equipamento atendeu as

expectativas, como pode ser observado na Figura 18 pelo encaixe ergonômico das

mãos e pelo encaixe anatômico dos dedos no botão de acionamento. A fácil instalação e

desinstalação do equipamento permitirão uma possível redução no tempo de realização

dos procedimentos pelos profissionais de saúde, seja no ambiente hospitalar ou

domiciliar. Por ser pequeno não ocupa um grande espaço e pode ficar no leito ao lado

do paciente, pois sua válvula antirrefluxo não permite a saída de soro enquanto o botão

não for acionado, conferindo ao paciente e ao profissional maior conforto tanto na

realização da limpeza quanto no momento do pré e pós-procedimento.

Figura 18. Ergonomia do protótipo.

Fonte: Autor, 2019.

Outro fator que foi considerado após o opinião da profissional foi o encaixe

universal utilizado na ponta do aparelho para dispensação do soro do tipo Luer-Lock.

Este permite o encaixe das ponteiras que posteriormente serão desenvolvidas para

acompanhar o equipamento, mas permite também o encaixe de agulhas de tamanhos

variados, equipo de soros, etc... A Figura 19 demonstra estas particularidades que são

exclusivas deste equipamento.

Figura 19. Encaixe Luer-Lock®

na saída.

Fonte: Autor, 2019.

O desenvolvimento de ponteiras esterilizáveis é outra proposta que

posteriormente serão manufaturadas para complementar as funções do lavador de

feridas. Os modelos apresentados nas Figuras 20 e 21 têm como função oferecer

diferentes jatos para alcance dos diferentes tipos de feridas, desde as mais superficiais

que necessitam de jatos do tipo “leque”, quanto as mais profundas que requerem um

jato mais direcionado e pontual, para que com a pressão adequada possam atingir

camadas mais profundas do tecido lesado.

Figura 20. Desenho esquemático das ponteiras para o protótipo.

Fonte: Autor, 2019.

Figura 21. Desenho técnico das ponteiras.

Fonte: Autor, 2019.

A avaliação final do protótipo montado sem aquecimento revelou um peso

aceitável quando comparado ao pipetador modelo da Marca HTL. Mesmo com todo o

aparato no equipamento, o peso do protótipo foi de 267g, muito semelhante ao peso do

pipetador modelo que foi de 233g (Figura 22). Acreditamos que neste peso, o seu uso

não causará incomodo ao operador, pois quando comparamos a um secador de cabelos

pequeno o peso final foi semelhante (foto não mostrada). Somente após o equipamento

completo entrar na fase de testes será possível avaliar se o uso prolongado causará

fadiga ou dor no braço do operador.

Figura 22. Comparação dos pesos do pipetador com o protótipo sem aquecimento

Fonte: Autor, 2019.

5.6 Desenvolvimento do módulo de aquecimento para soro

O método de desbridamento enzimático se caracteriza pela aplicação tópica de

enzimas proteolíticas ou exógenas no leito da ferida, como a Colagenase, Fibrinolisina

ou Papaína-Ureia (ROSSI et al., 2010). Os agentes enzimáticos podem ser usados como

método principal de desbridamento para ajudar na degradação do colágeno anômalo

produzido pelo processo inflamatório durante o processo de reepitelização da ferida.

Para sua melhor atuação e efetividade, as enzimas necessitam de um ambiente com

determinados parâmetros fisiológicos como pH ideal e temperatura entre 36 e 37°C para

que possam degradar o substrato (colágeno). A limpeza da ferida com o soro a

temperatura ambiente, diminui a temperatura do leito da ferida em relação a temperatura

corporal, dificultado assim a ação destas enzimas. Por isso, foi nosso objetivo inserir no

protótipo um módulo de aquecimento para o soro fisiológico, que irá auxiliar na

manutenção da temperatura da ferida propiciando melhor ação e absorção dos

medicamentos a serem aplicados. A Figura 23 apresenta um gráfico representativo da

temperatura ótima para ação de uma enzima, esta informação corrobora com a

importância da inserção deste módulo, pois a temperatura mais alta diminui a

hipotermia e promove a circulação na superfície da ferida. Um tecido bem irrigado

permite a migração de células do sistema imunológico para o local, acelerando assim o

processo de cicatrização.

Figura 23. Gráfico de Ação Enzimática

Fonte: Quero Bolsa, 2018.

Avaliando o porte do equipamento e as necessidades de aquecer o soro enquanto

passava pelo sistema de tubulação foi desenvolvido um circuito trocador de calor para

permitir uma maior área de contato entre o soro e a placa de aquecimento, diminuindo a

energia gasta para atingir a temperatura corporal. Nesse processo de criação do sistema,

utilizou-se o Enflow® da General Eletric como modelo, pois é um dispositivo pequeno

e que realiza a mesma função de aquecer o soro porém sem bombeamento.

Com a produção do desenho em plataforma virtual Solid Works®, e produção

do programa e simulação da usinagem, iniciou-se a confecção da peça (Figura 24) na

estação de usinagem da faculdade utilizando uma liga de alumínio, embora não seja o

material indicado para a confecção, foi a única liga possível usinar nas estações

didáticas (Mill 55® da EMCO), sendo todo o processo assistido pelo auxiliar de docente

José Josimar de Oliveira. Após o processo de usinagem na primeira peça testou-se a sua

eficiência com uma placa Peltier, escolhida pensado na área de contato entre o

aquecedor e a placa por onde ocorre a passagem do soro, e a placa na proteção da

carcaça e dos componentes do protótipo e do usuário, obteve-se a comprovação do

funcionamento do sistema de aquecimento, no entanto, o aquecimento não foi suficiente

pois o componente exigia muita corrente para obter resultados satisfatórios.

Figura 24. Circuito aquecedor

Fonte: Autor,2019.

Com o início do desenvolvimento do sistema de aquecimento, buscou-se modos

de calcular quais seriam os valores de potência, resistência e sistemas seriam

considerados para o aquecimento do soro.

Embora no protótipo tenha sido empregado o uso de uma liga de alumínio, por

ser um dos poucos metais que é possível usinar em um torno didático, seu uso no

projeto final é estritamente proibido, sendo o alumínio altamente tóxico ao organismo se

presente na corrente sanguínea em nível acima do aceitável. O excesso de alumínio nos

ossos provoca sintomas nos múltiplos sistemas do corpo humano, sendo alguns deles,

demência, anemia, osteomalácia, tremores, mioclonias, perturbações na memória e da

concentração alterações da personalidade, depressão, paranóia, alucinações e perda de

consciência, podendo levar o indivíduo a óbito. (SILVA, 2012). Por isso o aquecimento

deverá ser feito em aço inoxidável ou ligas de titânio, que são usados em vários

equipamentos médicos para fins cirúrgicos, em um local que possibilite sua usinagem.

Com a necessidade de um novo modo de aquecer o soro, utilizou-se uma

“resistência” cartucho, utilizada muito em impressoras 3D para derreter polímeros. Para

utilizar o novo componente, se fez necessário a usinagem de uma tampa mais robusta

com um furo central que pudesse acomodar o cartucho de modo a dissipar o calor

gerado pelo resistor para todo o sistema, otimizando a convecção de calor para o soro.

Porém em teste a resistência de cartucho ainda não é suficiente, com isso

necessitou-se desenvolver os cálculos de transferência de calor por convecção até então

não resolvidos, mesmo com o auxílio da docente de física do curso de Sistemas

Biomédicos, a Professora Telma Cardoso, uma vez que esse tipo de cálculo é destinado

a engenharia de fluídos e não para física como um todo, pois envolve números

adimensionais como Nusselt, Prandtl e Reynolds, não tratados em áreas distintas do

conhecimento. Após meses de busca em outras fontes, os alunos Enzo Paulini e Antônio

Faustino conseguiram realizar os cálculos necessários para o desenvolvimento do

aquecimento. Os cálculos e a peça estão demonstrados na Figura 25, enquanto o

esquema do diagrama de blocos pode ser visto na Figura 26.

Figura 25. Circuito aquecedor do equipamento e cálculos.

Fonte: Autor, 2019.

Figura 26. Diagrama de blocos.

Fonte: Autor, 2019.

No entanto, os testes utilizando o módulo desenvolvido, até o momento permitiu

com que o soro atingisse somente a faixa de temperatura entre 28 a 30°C. Apesar de

ainda não ter chegado a 37°C, nesta faixa, de acordo com o gráfico (Figura 23), a

velocidade de ação da enzima está próxima do “ótimo”. O desenvolvimento deste

módulo terá continuidade na “Fase 3 do desenvolvimento do Protótipo de Limpesa

de Feridas”.

5.7 Custos do protótipo

O protótipo utiliza uma bomba de baixo custo para seu funcionamento, no

entanto, a casca do equipamento foi feita em impressão 3D, o custo para impressão foi

consideravelmente elevado, contudo, a produção em grande escala pode baratear muito

o valor no produto acabado, isso é possível alterando o processo de fabricação do corpo

que ao invés de ser impresso poderá ser feito por injeção em matriz (Tabela 1).

O circuito de aquecimento se torna caro pelo material necessário e pelo processo

necessário para fabricá-lo, porém não interfere muito no preço do dispositivo quando

produzido em grande escala. O protótipo final se tornou barato, pois é somente uma

idealização do modelo comercial.

Tabela 1. Levantamento de custos

Tabela de Custo

Componente Unidades Preço (R$/Un.)

Bomba 1 30,00

Resistência 1 30,00

Usinagem da placa 1 80,00

Impressão da Casca 2 60,00

Parafusos 3 0,20

Fonte de alimentação 1 40,00

Tubo de silicone

3mm 3 2,50/metro

Total 308,10

Fonte: Autor, 2019.

5.8 Dificuldades surgidas

No projeto inicial foram estabelecidas metas (Tabela 2), que deveriam ser

cumpridas, porém com todos os empecilhos ocasionados pelo atraso em impressões que

falharam e problemas com localização das peças para o projeto. Com todos os

intercursos no desenvolvimento do projeto, o protótipo foi finalizado parcialmente

dentro das propostas estabelecidas, conseguindo chegar até a fase de coleta de Feedback

após análise da profissional colaboradora a Enfermeira Rosane Rocha, sendo iniciados

os ajustes finais.

Embora a maior parte do cronograma tenha sido finalizado, algumas fases de

todo o processo que não conseguiram ser iniciadas como últimos testes do equipamento

e desenvolvimento do manual do equipamento.

Tabela 2. Cronograma Inicial

Fonte: Autor, 2019.

O protótipo que foi analisado e iniciado do protótipo base alcançava a fase 7 do

organograma (Anexo 1) sendo em alguns aspectos do novo conceito iniciados na fase 1

na análise, e após passar por todas as etapas de desenvolvimento e processos utilizados

para o projeto, possibilitaram ao protótipo alcançar um novo nível no organograma, que

são as fases de desenvolvimento utilizadas pelo Núcleo BioTecnol, da Fatec de

Sorocaba. Nesse novo estágio do projeto pode ser localizado na fase 13 do

organograma, onde todo o processo de desenvolvimento do equipamento foi concluído,

restando aplicação dos testes de normas para aprovação na Anvisa e INMETRO e

implementação do produto no mercado.

5.9 Acordo de cooperação com o Centro de Tecnologia da Informação Renato

Archer

Para obtenção de maiores recursos para a produção do protótipo, nos dirigimos

ao CTI, onde fomos atendidos pelo o Dr. Michel Machado e a Dra. Sara Agueda

Fuenzalida Squella, que nos instruíram sobre como proceder para um acordo de

cooperação, com isso poderíamos utilizar as instalações do CTI e todas as equipes

aporte multidisciplinares para nos auxiliar. Teremos a vantagem de testar diferentes

materiais mais resistentes que o PLA e que atendam as necessidades de um

equipamento deste tipo, além de diferentes processos para a prototipagem, resultando

em um produto com maior precisão e acabamento.

O Dr. Michel nos apresentou uma visão mais especializada em desenvolvimento

de protótipos e produtos, com isso nos deparamos com novos caminhos a serem

trilhados para mais melhorias, dando ao protótipo um design mais comercial, conferindo

ao protótipo uma apresentação mais sofisticada e finalizada. A Dra. Sara, que realiza

todo o processo administrativo no CTI, nos instruiu em como fazer todo o processo de

cooperação entre o núcleo e o centro tecnológico, nos encaminhou a documentação e

nos apresentou a literatura mais aceita a nível mundial, dando ao núcleo um maior

conhecimento geral sobre os tipos de tecnologias e suas aplicações a níveis mundiais.

6. DISCUSSÃO

Com as pesquisas realizadas, encontramos no mercado alguns aparelhos que

desempenham funções semelhantes à proposta para este projeto como o Pulsavac® da

empresa Zimmer Biomet, o Irrigador Cirúrgico® da Faga Medical e Enflow® da

General Eletric, no entanto nenhum dos mencionados tem a proposta de lavagem do

protótipo apresentado nesse trabalho, chegamos à conclusão de que as ideias e medidas

tomadas desde o início culminaram para o desenvolvimento do projeto de forma a

permitir que a nova versão do lavador de feridas fosse mais eficiente em diversos

aspectos anteriormente apontados como peso, facilidade de manuseio e instalação, entre

outros. No contexto geral o equipamento já é um protótipo real e funcional que em teste

iniciais, demonstrou atender a demanda a que se destina.

Posteriormente com a avaliação da profissional colaboradora, teremos uma

análise da visão de um profissional gabaritado no trato de feridas, que pode facilmente

apontar as falhas e acertos do projeto, e caso não atenda completamente a necessidade

do mercado, nos conduzirá nas condutas a serem tomadas. Futuramente está previsto a

apresentação do protótipo para um comitê de ética, permitindo a inserção do

equipamento em testes de campo, dando-nos real validação das etapas no processo de

desenvolvimento e possíveis melhorias que necessitam serem feitas.

Durante o desenvolvimento deste projeto, entendeu-se melhor a cada dia a

necessidade deste equipamento para melhorar o trabalho dos profissionais de saúde,

bem como a importância de uma limpeza padronizada para o bom desenvolvimento dos

processos de cicatrização. Todo este aprendizado me permitiu aplicar na prática o

conteúdo das diferentes disciplinas ministradas no curso de Sistemas Biomédicos,

entendendo a interação da tecnologia com os processos biológicos envolvidos na saúde

humana. Foram inúmeras análises, desenhos, ideias que nem saiu do papel, elaboração

de novas propostas de melhoria e novos rumos que precisaram ser trilhados para que

pudéssemos obter os resultados aqui apresentados. Temos um protótipo real e funcional

de um Lavador de Feridas, que ainda precisa de testes e muitas melhorias que garantam

a segurança dos usuários, a eficiência na execução e energética do produto, além de

aumentar ainda mais o conforto e ergonomia empregados no equipamento, tornando-o

algo essencial em todo hospital e clínica que realizem curativos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Enzo de Souza Pinto Paulini Elaine Conceição de Oliveira

Orientado Orientadora

ANEXO I- Descrição em passos da Metodologia de Gestão de Projeto do Núcleo

BIOTECNOL

Fase 1 Buscar a demanda, nesta fase é feita a procura de problemas correlacionados

a problemática inicial aliado a uma pesquisa teórica sobre o assunto, exaurindo todas

as possibilidades de soluções, associado a uma pesquisa de produtos/ serviços já

disponíveis, assim refinando os problemas a serem tratados nas fases seguintes.

Fase 2 Ideias Iniciais, nesta fase começa-se a esboçar de maneira bem básica

possibilidades de soluções para o problema da fase anterior.

Fase 3 Sensibilizar-se com o problema, nesta fase deve se vivenciar o problema

segundo o ponto de vista abrangente incluindo a perspectiva do usuário do

serviço/produto.

Fase 4 Reorganizar as ideias, nesta fase deve se juntar as experiências vivenciadas

nas fases 2 e 3, assim gerando uma ideia de possível solução.

Fase 5 Projeto virtual, com auxílio de ferramentas de simulações virtuais, como

softwares, inicia se o desenho do produto/solução.

Fase 6 Colher Feedback com base no Projeto virtual, aqui deve se apresentar ao

possível usuário do produto/solução, o projeto virtual, compilando todas as

informações dadas.

Fase 7 Reorganizar as ideias, nesta fase com auxílios das ferramentas digitais deve

se redesenhar o projeto com base no feedback da fase anterior.

Fase 8 Confecção de protótipo de baixo custo, já nesta fase o projeto começa a

tomar forma, com auxílio de materiais simples e baratos, modela se a ideia para

melhor visualização.

Fase 9 Colher feedback com base no protótipo de baixo custo, apresentar aos

possíveis usuários o protótipo de baixo custo, compilando todas as informações de

sua resposta ao produto/serviço.

Fase 10 Reorganizar as ideias, com base nos dados anteriores deve se repensar, se

necessário, o projeto.

Fase 11 Construção de protótipo real e funcional, nesta fase ocorre à transição de

tolerância a mudanças, pois deve se construir um protótipo com o máximo de

realidade e semelhança possível com o possível produto/solução final.

Fase 12 Teste do produto pelo usuário, informações sobre a funcionalidade do

produto, aspectos positivos e negativos, o que deve ser melhorado e modificado no

projeto

Fase 13 Analise de custos, esta fase se desenvolve paralelamente com a fase anterior,

onde deve se de maneira rigorosa pensar nos custos envolvidos do projeto.

Fase 14 Assuntos regulatórios, nesta fase com o protótipo funcional em mãos deve

se realizar uma pesquisa minuciosa a fim de descobrir em quais normas o

produto/serviço se enquadra.

Fase 15 Testes, nesta etapa deve se realizar os testes exigidos pelas normas

regulatórias e os testes que se fizerem necessários.

Fase 16 Implementação e Produção, nesta fase ocorre a última transição de etapas,

onde o nível de tolerância a mudanças no projeto é baixíssimo, nesta fase deve se

realizar um estudo minucioso e criterioso sobre as tecnologias de fabricação

empenhadas na produção do produto/serviço, além de todas analises de

implementação e obsolescência do produto/serviço.

ANEXO II- Organograma da Metodologia de Gestão