Monitorização e controlo de ventilador para respiração intrusiva


CANDIDATURA APOIADA NO ÂMBITO DOS APOIOS ESPECIAIS DO PV

TIPOLOGIA Projetos que se destinem a implementar metodologias de aprendizagem ativa

RESPONSÁVEL DO PROJETO Olga Contente


APRESENTAÇÃO

Face à necessidade de produção em massa de ventiladores no início do aparecimento da doença COVID-19 e com o intuito de encontrar soluções económicas, mas que não dependessem da utilização de ar hospitalar controlado, uma equipa de docentes e técnicos do IPV decidiu, em março de 2020, pôr em prática os seus conhecimentos e iniciar o desenvolvimento de uma solução. Verificou-se assim que o projeto envolvia um conjunto diversificado de conceitos e saberes, que justificava uma experiência vivenciada e partilhada pelos alunos. Assim nasce a ideia de construir um ventilador para respiração intrusiva mecanicamente assistida com 3 tipos de acionamento: por válvula, com recurso direto a ar hospitalar controlado, pneumático e elétrico, recorrendo os dois últimos a ar ambiente, filtrado e pressurizado. O ventilador comandado por um controlador fiável, garante os ciclos de respiração, o tempo e o volume da insuflação necessários. As variáveis de ventilação são monitorizadas e apresentadas numa interface amigável. Neste projeto pretende-se recorrer a abordagens de aprendizagem inovadoras que estimulem e valorizem a participação dos alunos.

EQUIPA

A equipa do projeto é composta por um conjunto de elementos de diferentes áreas científicas. Maioritariamente docentes e investigadores das diferentes escolas do Instituto Politécnico de Viseu. Contudo, da equipa fazem parte elementos de outras instituições públicas, de ensino, de investigação e hospitalares, nacionais e internacionais, e instituições privadas na área de produção de equipamentos para a indústria. 

António Madureira Dias – Instituto Politécnico de Viseu

Artur S. Mateus – Instituto Politécnico de Leiria

Cândido Roque Ferreira – Tojaltec – Fabric de Máquinas, Lda

Carlos Catorze Pereira – Instituto Politécnico de Viseu

Carlos Chaves Silva – Instituto Politécnico de Viseu

Carlos Martins – ESEO Dijon Grande École D’ingénieurs

Carlos Vieira da Silva – Instituto Politécnico de Viseu

João Pereira Ôlas – Instituto Politécnico de Viseu

Luís Patrão – Centro Hospitalar Tondela Viseu

Miguel Lima – Instituto Politécnico de Viseu

Nelson dos Santos – Instituto Politécnico de Viseu

Olga Contente – Instituto Politécnico de Viseu

Petra Costa – Câmara Municipal de Mortágua

Serafim Oliveira – Instituto Politécnico de Viseu

RESULTADOS ESPERADOS

Os resultados esperados dependem do projeto de implementação da estrutura mecânica do ventilador proposto numa call paralela.

Este projeto visa a monitorização e o controlo inteligente e automático da ventilação mecânica, o que possibilitará:

  1. o diagnóstico e alerta de erros em tempo real, in loco e à distância, através do acesso a dados guardados em tempo real na nuvem;
  2. a utilização duma réplica do painel do ventilador num dispositivo informático móvel;
  3. a parametrização das variáveis do ventilador à distância, através de um dispositivo ao qual o médico especialista tem acesso individualizado, mediante autorização validada, e a criação de uma base de dados anónima para armazenamento do histórico do paciente. Deste modo, a informação recolhida pode ser objeto de análise e investigação médica, garantidos todos os requisitos legais no que respeita à proteção de dados, através da comparação entre os diferentes dados recolhidos em situações patológicas similares, por exemplo.

Adicionalmente permitirá o envolvimento dos alunos de diferentes departamentos, cursos e graus de ensino nas áreas da monitorização, automação e controlo de sistemas. Aos alunos serão propostos trabalhos de monitorização e apresentação gráfica de variáveis em consola dedicada segundo parecer dos profissionais de saúde envolvidos na equipa. A programação será desenvolvida com equipamentos de fabricantes distintos e em ambientes de desenvolvimento diferentes. 

Com o objetivo de avaliar o envolvimento e a motivação dos alunos serão utilizadas diversas métricas, onde se incluem o número de alunos envolvidos e o seu grau de satisfação bem como o número de unidades curriculares incluídas. É de salientar que a participação dos alunos nos trabalhos preparatórios deste projeto já evidenciou a motivação destes em trabalhos práticos com aplicação real. A partilha de saberes de áreas de conhecimento distintas permitirá às pessoas envolvidas engrandecer o projeto.

CALENDÁRIO

O projeto foi criado para um período de um ano e encontra-se dividido em três atividades:


Atividade 1: Preparação dos trabalhos, onde se incluem a avaliação do estado de arte sobre ventiladores e layouts; a definição das variáveis do processo (identificação das suas características) para aquisição de sensores (equipamento de medida); e a aprendizagem e adaptação ao ambiente de programação do controlador; a identificação das possibilidades de comunicação em termos tecnológicos e a programação, com simulação das variáveis.


Atividade 2: Desenvolvimento do controlo de duas plataformas, englobando a colocação de sensores no PLC e elaboração de circuitos elétricos para integração de componentes; a programação com aquisição de sinal real; o ajuste das gamas e parametrização de valores; e a definição dos layouts para apresentação das grandezas de acordo a opinião de especialistas na área da saúde; o controlo do ventilador monitorizando as variáveis mais importantes do processo; e, por último, o teste em pulmão artificial.


Atividade 3: Comunicação dos resultados alcançados, onde está prevista a divulgação e a realização de workshops.


FINANCIAMENTO ATRIBUÍDO

10.000,00 €