Máscara desenvolvida na USP pode evitar que pacientes com apneia sofram engasgos com ar

Inovação deriva de projeto sobre turbinas a gás conduzido na Escola Politécnica e pode tornar o uso do CPAP mais confortável

Agência FAPESP* – Uma máscara mais eficiente e confortável para o tratamento da apneia do sono está sendo desenvolvida por pesquisadores do Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI) – um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído por FAPESP e Shell na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP).

Empregando a mesma tecnologia usada em um projeto sobre turbinas a gás, os pesquisadores criaram um modelo cujo diferencial é evitar os “engasgos com ar” que ocorrem com o Continuous Positive Airway Pressure (CPAP), equipamento usado no tratamento da doença e que faz o bombeio de ar nas vias aéreas do paciente.

A apneia do sono é caracterizada por obstruções repetitivas da garganta durante o sono, que geram pausas respiratórias. O problema afeta cerca de um terço dos brasileiros, segundo levantamento do Instituto do Sono. Quando se manifesta, a musculatura da garganta se fecha e só volta ao normal quando a pessoa acorda, o que pode se repetir várias vezes ao longo do sono.

Essa condição, além de afetar negativamente a qualidade do sono, pode causar doenças no coração, com a alteração constante da oxigenação. Nos casos de apneia moderada ou severa, uma das recomendações de tratamento é usar o CPAP, segundo a Sociedade Brasileira de Pneumologia e Tisiologia.

“Muitas pessoas abandonam o tratamento com o CPAP porque se engasgam com o ar que está sendo direcionado da boca para a cavidade nasal. Além disso, quando o engasgo ocorre, o CPAP também para de funcionar”, afirma Vitor Bortolin, doutorando em engenharia mecânica na Poli-USP e pesquisador do RCGI. “Isso acontece porque pessoas com problemas respiratórios tendem a respirar pela boca e, quando o fazem, transferem o ar para o nariz, que é a forma que o corpo reconhece como correta. Ao fazerem isso, aplicam força para respirar novamente pela boca, o que gera o engasgo, replicando o que ocorre com a pessoa quando ela não utiliza o equipamento”, detalha Bernardo Diniz Lemos, também doutorando na Poli-USP e pesquisador no RCGI.

Ambos integram o grupo de pesquisadores à frente do projeto, sob a coordenação do professor Julio Meneghini, diretor científico do RCGI. Embora seja um projeto à parte do escopo do RCGI, a tecnologia empregada é a mesma do projeto “Selos labirintos inteligentes para mitigação de emissões de gases de efeito estufa em máquinas pneumáticas”, que busca desenvolver tecnologias para reduzir ao máximo o vazamento de gases, como gás carbônico e metano, em compressores e turbinas dessas máquinas.

Solução inovadora

A nova máscara, já com pedido de patente registrado, foi projetada com uma divisória entre as cavidades nasais e bucais. Utiliza uma técnica de engenharia que é aplicada em equipamentos da indústria de gases para fazer o ar circular entre as duas cavidades. Isso mantém, no nível ideal e de forma autorregulada, diferentes pressões do ar no nariz e na boca, que deve ser cerca de 10% maior no nariz.

“Utilizamos uma técnica chamada de diodo fluídico, que é uma válvula, semelhante a um cano, sem partes móveis e com filamentos curvados, desenhados de forma a facilitar a transmissão do ar do nariz, por onde ele chega, para a boca, onde é a saída de ar, e dificultar a volta do ar da boca para o nariz. Dessa forma, quando a pessoa abrir a boca, a válvula vai impedir que o ar se transfira para o nariz, o que previne o engasgo”, detalha Bortolin.

A válvula e os filamentos foram produzidos em uma impressora 3D e instalados em uma placa que divide as duas cavidades. A placa é feita de plástico e revestida de acolchoado de silicone. Devido ao seu desenho e às características do material, o equipamento é bem mais confortável e fácil de usar, seja em casa ou ambiente hospitalar.

Problema desafiador

“O diodo fluídico é a principal inovação do projeto, pois já existem modelos que utilizavam uma divisória ou duas câmaras, mas o problema é que, para funcionar, é preciso utilizar duas bombas de ar. Isso acaba aumentando significativamente o custo do produto, além de duplicar o barulho causado pela máquina”, afirma Lemos.

Em estudos anteriores, também foram cogitados modelos com uma bomba só e duas válvulas. “Isso também gerou problemas, porque as válvulas tinham que ser grandes e continham partes móveis que podiam ser engolidas pelo paciente. Além de ser difícil de manter a umidade e evitar a proliferação de bactérias, o que fazia com que as válvulas ficassem ‘entupidas’ desses microrganismos e parassem de funcionar”, acrescenta Bortolin.

Os pesquisadores planejam testar agora o modelo de diodo fluídico em humanos. Projeções feitas em modelos geométricos já indicam que a circulação do ar deve ser beneficiada. “Conseguimos calcular o número de diodos fluídicos e estimar como funcionaria a circulação de ar ao comparar esses valores com os de outras aplicações dessa tecnologia em gases, o que está dentro do nível ideal”, detalha Bortolin.

Uma demonstração do funcionamento da tecnologia pode ser vista em vídeo disponível no canal USP Inovação no YouTube.

* Com informações do RCGI.