Apesar de anteriormente já se ter feito referência a algumas aplicações que envolvem PCM, entendeu-se que seria preferível dedicar um capítulo específico à utilização destes materiais na área médica em virtude de esse ser o tema principal do trabalho.
As utilizações que envolvem o ser humano são semelhantes às do capítulo anterior porém, existem duas especificidades que convém ser referidas: em primeiro lugar, o corpo humano tem uma fonte de calor interno e, em segundo lugar, o isolamento proporcionado pelo vestuário é inferior ao da maioria dos recipientes utilizados para transporte.
O corpo humano produz calor através do seu metabolismo, portanto tem que constantemente ser libertado calor para manter a temperatura corporal a aproximadamente 37 ºC, que é a temperatura adequada para o nosso corpo. A troca de calor entre o corpo
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humano e o seu meio envolvente ocorre através da condução (esta componente tem um valor relativamente pequeno), da convecção, da radiação e da evaporação (suor). Se o ser humano liberta demasiado calor, a sua temperatura desce abaixo da temperatura ideal e entra em hipotermia. Se não libertar calor suficiente, a temperatura aumenta e aumenta também a libertação de calor por evaporação. A gama de temperaturas aceitáveis para o funcionamento do corpo humano é muito estreita. Um exemplo desta situação é que se a temperatura corporal interna média atingir os 42 ºC, valor que é apenas 5 ºC superior à temperatura corporal interna ideal (37 ºC), pode ser fatal para o ser humano. Assim sendo, a estabilização da temperatura corporal através de aplicações que envolvem PCM têm um futuro bastante promissor [1].
Grande parte das aplicações na área da medicina tem sido feita para o transporte de sangue e órgãos. Todavia, os PCM são cada vez mais utilizados no fabrico dos colchões das mesas de operações e em tratamentos de termoterapia. Apesar disso, ainda não existem muitos produtos no mercado a utilizar materiais de mudança de fase pelo que a maioria das aplicações que são aqui referidas ainda se encontram em fase de desenvolvimento.
2.2.1 Transporte de produtos médicos
Esta área apresenta um grande potencial para aplicação de PCM porque este tipo de produtos são, regra geral, bastante caros e muito suscetíveis à degradação se não forem conservados à temperatura correta.
O transporte de produtos sanguíneos é muito diverso e complexo devido à grande variedade de subprodutos existentes no sangue e à sua sensibilidade às temperaturas de conservação, pelo que se no transporte ocorrer uma variação mínima neste item, a consequência mais previsível será a degradação de todo o produto. A gama de temperaturas de transporte pode variar entre os -32 ºC do plasma aos 37 ºC para a correta transfusão do sangue logo, isto invalida a utilização de um único PCM para todas as situações. No caso mais específico do transporte de órgãos, que tem sido a aplicação mais frequente para os PCM nesta área, esta deve ocorrer a uma temperatura de 5 ºC. Para os serviços de transporte em que são necessárias temperaturas negativas, o PCM utilizado tende a ser uma mistura eutéctica enquanto, nas aplicações a temperaturas positivas, o PCM é geralmente de origem orgânica [56].
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Figura 14: Exemplos de aplicações de PCM no transporte de produtos sanguíneos [57,58]
2.2.2 Melhoria do conforto térmico
Como já foi anteriormente referido, os PCM podem ser bastante importantes para a estabilização da temperatura. A abordagem comum para realizar este efeito tem-se centrado na sua integração no vestuário, através da macroencapsulação, microencapsulação e materiais compósitos [59]. A macroencapsulação oferece a maneira mais barata de incorporar grandes quantidades de PCM no vestuário, porém este tem que ser especialmente concebido para a fixar. Na microencapsulação, a técnica mais comum é a inclusão do PCM na fibra têxtil durante a sua produção. Atualmente, os PCM escolhidos para esta técnica são de origem parafínica sendo que esta técnica é relativamente cara mas, permite o fabrico de qualquer tipo de vestuário baixando assim, no longo prazo, o seu custo [60,61]. A última técnica para incluir o PCM é o uso de materiais compósitos através da inclusão de PCM granulados ou em pó, no processo de fabrico do material compósito.
Possivelmente a mais conhecida aplicação de PCM para a melhoria do conforto térmico são os aquecedores de bolso. Eles são utilizados para libertar calor quando uma pessoa se encontra com frio. São também uma das poucas aplicações em que o subarrefecimento do PCM é intencionalmente usado. Para os aquecedores funcionarem é preciso, em primeiro lugar que sejam aquecidos para fundir o PCM. Em seguida, eles arrefecem até à temperatura ambiente sem contudo, libertarem o seu calor latente porque o sal hidratado utilizado tem alguns aditivos para criar um subarrefecimento. Assim sendo, o aquecedor de bolso não cristaliza no arrefecimento. Quando é necessário o calor, um mecanismo mecânico integrado no aquecedor inicia a cristalização e consequente libertação de calor. Na Figura 15 podem-se observar alguns exemplares de aquecedores de bolso.
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Figura 15: Aquecedores de bolso [62,63]
Uma situação onde a regulação de temperatura do corpo humano é fundamental é durante o sono. Se a temperatura não for ajustada ao nível de conforto, não se dorme bem e a sensação de indisposição no dia seguinte é superior. Uma regulação ativa da temperatura, em que a própria pessoa tem de colocar mais ou menos proteção, não é de todo desejável dado que, para realizar este ajuste, é necessário a pessoa acordar. Posto isto, um sistema de regulação automática de temperatura, como os que envolvem PCM é a situação mais desejável. Um PCM integrado no colchão, nos lençóis ou num saco-cama, armazena e liberta o calor quando é necessário e com isso regula a temperatura. Na Figura 16 são apresentados alguns exemplos de PCM aplicados para regular a temperatura durante o sono.
Figura 16: PCM utilizados para ajudar a regular o sono [64,65]
O PCM pode também ser aplicado para fins medicinais. O uso de gelo para tratamento de lesões é uma prática do senso comum. Todavia, para certas situações o uso do gelo não é adequado. O uso de PCM para baixar a temperatura em casos de febre tem
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vindo a ser aplicado porque as opções tradicionais de arrefecimento como toalhas molhadas em água fria e compressas de gelo não oferecem um controlo suficientemente rigoroso da temperatura [66].
Os colchões das mesas de operações que utilizam PCM são sobretudo utilizados em operações que demoram bastante tempo para ajudar a evitar uma diminuição da temperatura corporal do paciente. São também utilizadas em operações a indivíduos queimados. Normalmente, estes colchões são aquecidos eletricamente antes da operação, onde o PCM escolhido terá que ter uma temperatura de fusão próxima dos 37 ºC e libertará o calor armazenado durante a operação. Neste tipo de aplicação, o PCM tende a ser de origem orgânica.
Na termoterapia também são utilizados PCM, principalmente para ajudar a tratar as denominadas dores localizadas, que ocorrem no corpo humano. A aplicação de calor aumenta a circulação sanguínea, ajudando a reduzir a dor e a melhorar a regeneração muscular. Para esta aplicação geralmente são utilizadas almofadas quentes ou frias que costumam ser derivadas dos aquecedores de bolso. Sendo esta uma área onde o fator preço é dos mais importantes, são utilizados principalmente PCM inorgânicos. Na Figura 17 é exibido um exemplo de uma aplicação médica com recurso a PCM.
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