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Título: Proposta de um adaptador para pressão positiva em cânula metálica conectada à válvula exalatória
Título(s) alternativo(s): Proposal for an adapter to positive pressure in metal cannula connected to the exhalation valve
Autor(es): Losso, Elenize
Orientador(es): Nohama, Percy
Palavras-chave: Respiração artificial
Esterilização
Polímeros
Instrumentos e aparelhos médicos
Simulação (Computadores)
Engenharia biomédica
Artificial respiration
Sterilization
Polymers
Medical instruments and apparatus
Computer simulation
Biomedical engineering
Data do documento: 23-Mar-2016
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: LOSSO, Elenize. Proposta de um adaptador para pressão positiva em cânula metálica conectada à válvula exalatória. 2016. 113 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016.
Resumo: A traqueostomia é uma via aérea artificial que pode ser plástica ou metálica. Esta, para aplicação de pressão positiva necessita de um conector adaptador. Objetivo: desenvolver um conector para acoplar a cânula metálica à válvula exalatória. Metodologia: foram desenvolvidos três modelos para a peça conectora, a partir das medidas de uma cânula metálica número 5 e de duas válvulas exalatórias. Os dois primeiros modelos foram usinados em material poliamídico, sendo o primeiro com formato de funil e angulação de 140o próximo à extremidade conectável à cânula; o segundo com formato predominantemente cônico e angulação específica de 2o. O terceiro protótipo seguiu o modelo do segundo; porém, com resina e produzido em impressora 3D. Os conectores adaptadores foram testados com duas válvulas exalatórias, confeccionadas em acrílico, e identificadas como I e II. A válvula I é um tubo com orifício exalatório e uma entrada para oxigenioterapia. A válvula II contém dois tubos encaixáveis e com fuga contínua. Os testes envolveram: análise de vazamento com gerador de pressão positiva, programado em 7,5, 13 e 20 cmH2O, durante 1-2 h, em um modelo pulmonar analógico; medidas de pressões de entrada e de saída; ensaios mecânicos destrutivos; simulação computacional de fluxo e reação à esterilização. Resultados: obteve-se uma velocidade de fluxo maior no trajeto da via aérea superior até o brônquio esquerdo e distal à via aérea. Os testes destrutivos atingiram tensões máximas de 71,43 e 75,44 MPa, respectivamente, indicando que a poliamida é mais frágil que a resina. As medidas de vazamento apresentaram menor média, 18,8 (±10,78) l/m, na combinação da peça em resina com a válvula exalatória I. Na medida das pressões de entrada e saída do gerador, o erro encontrado foi de 4,48% sobre os valores das três pressões aplicadas. Quanto à esterilização, o procedimento em óxido de etileno afetou as dimensões e funcionalidade da peça em resina, mas as peças usinadas permaneceram inalteradas. Nos procedimentos de peróxido de hidrogênio e autoclave, não houve alteração na funcionalidade da peça em resina. Conclusões: A peça usinada, esterilizada apenas com óxido de etileno, permaneceu inalterada após o procedimento. A peça prototipada, submetida ao óxido de etileno, peróxido de hidrogênio e à autoclave apresentou alteração dimensional e funcional com o óxido de etileno. Quanto ao vazamento, a melhor solução é a combinação da peça em resina com a válvula I, exigindo menos do sistema de compensação. Para resultados conclusivos, aguardam-se os ensaios in vivo.
Abstract: Tracheostomy is an artificial airway which can be made by plastic or metal cannula. For applying treatment with positive pressure it needs an adapter connector. Objective: to create a connector to be attached between the metal cannula and the exhalation valve. Method: for the connector device, three models have been developed, from the dimensions of a metal cannula number 5 and two exhalation valves. The first two models were machined with polyamide material, having the first one funnel-shaped with an angle of 140° closed to the end connectable to the cannula; the second having predominantly conical shape and angular opening of 2°. The third prototype was built similarly to the second model. However, it is made by resin and produced on a 3D printer. Connectors were tested with two exhalation valves, made of acrylic and identified as I and II. Valve I is a tube with an exhalation hole and an inlet for oxygen therapy. Valve II contains two dockable continuous drain pipes. The evaluation tests involved: leakage analysis using positive pressure generator set at 7.5, 13 and 20 cmH2O for 1-2 h, in an analog lung model; input and output pressure measurements; destructive mechanical testing; computer-based flow simulation and reaction to sterilization. Results: it was obtained a higher flow velocity along the upper airway path till the left bronchus and distal to the air. Destructive testing reached maximum stresses of 71.43 and 75.44 MPa for the samples 1 and 2, respectively. Flow leaks' measurements had shown lower average for the combination of resin with exhalation valve I (18.8 (± 10.78) l/m). For the measures of input pressure and output of the generator, the error was found to be 4.48 % on the values of the three applied pressures. Regarding sterilization, the procedure with ethylene oxide has affected the dimensions and functionality of the resin-based device, but the machined prototypes remained unchanged. Concerning the hydrogen peroxide and autoclaving procedures, there was no change on the resin model ́s functionality. Conclusions: with relation to the flow leaks, the combination where occurred the least leaks was the resin based device with valve I. The machined connector, which was sterilized only with ethylene oxide, remained unchanged after the procedure. The prototype which was submitted to ethylene oxide, hydrogen peroxide and autoclave, had introduced dimensional and functional changes with the ethylene oxide. As for the flow leak, the best solution is the combination of the resin-based connector with valve I, demanding less of the compensation system. For conclusive results, in vivo essays are expected.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2041
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