Sistema de aquecimento e umidificação de ar para ventilação mecânica de pacientes de unidade de terapia intensiva

Abstract

Resumo: Os ventiladores mecânicos, ou também chamados de aparelhos para ventilação artificial, são dispositivos utilizados em unidades de terapia intensiva (UTI), para pacientes clinicamente críticos. O equipamento destina-se a realizar a respiração artificial do paciente, proporcionando condições favoráveis ao restabelecimento da sua saúde. O sistema funciona como um sistema que se liga à rede elétrica, e duas outras redes, uma de ar comprimido e a outra de oxigênio. Dentro dessa máquina os gases são misturados e, então, aquecidos e umidecidos, para finalmente serem enviados ao paciente. O sistema existente de tratamento da mistura existente não é eficaz, entregando o ar para a respiração do paciente fora das faixas recomendadas pela fisiologia normal, i.e., temperatura ~ 32-34 oC e umidade relativa ~ 80-95%. O objetivo desta dissertação foi o desenvolvimento de um novo sistema de condicionamento de ar para ventilação mecânica. Primeiramente foi construído um sistema de alimentação de ar composto de um compressor e de uma válvula controlada eletronicamente para simular um sistema de ventilação mecânica em laboratório. Um equipamento para condicionamento do ar a ser insuflado em pacientes (temperatura e umidade) foi concebido e construído para tratamento do ar na saída do sistema de alimentação de ar. Os resultados das medições realizadas em laboratório mostram que o equipamento desenvolvido nesta dissertação foi capaz de proporcionar que o ar a ser inspirado atingisse as faixas recomendadas pela fisiologia normal.

Abstract: The mechanical ventilators, also named artificial ventilators, are devices used in Intensive Care Units (ICU) for clinically critical patients. The equipment provides artificial breathing for the patient, creating favorable conditions for the patient recovery. It works as a system that is connected to the electric grid and two other networks, one supplies compressed air and the other supplies pure oxygen. Inside the equipment the gases are mixed, and then warmed up and humidified to be finally delivered to the patient. The existing system for treatment of the mixture is not effective, since it delivers the breathing air to the patient out of the normal physiology recommended range, i.e., temperature ~32-34°C and relative humidity ~80-95%. The objective of this dissertation was to develop a new air heating and humidifying system for mechanical ventilation. First, it was built an air feeding system, composed by a compressor and an electronically controlled valve to simulate an actual mechanical ventilation system in the laboratory. A device for conditioning the air (temperature and humidity) was conceived and built for treating the air feeding system output air. The results of the laboratory measurements show that the developed equipment was capable of making the breathing air to reach the recommended ranges by the normal physiology.