Embed Size (px)
Citation preview
Lorena 2014
FERNANDA DIAS SHIMODO
APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE SOLUÇÃO INVENTIVA DE PROBLEMAS (TRIZ) EM PATENTE DE BIOTECNOLOGIA
Lorena 2014
FERNANDA DIAS SHIMODO
APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE SOLUÇÃO INVENTIVA DE PROBLEMAS (TRIZ) EM PATENTE DE BIOTECNOLOGIA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Escola de Engenharia de Lorena - Universidade de São Paulo como requisito para conclusão de Graduação no Curso de Engenharia Bioquímica
Orientador: Prof. Dr. Gustavo Santana Aristides Martinez
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIOCONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA AFONTE
Ficha catalográfica elaborada pelo Sistema Automatizadoda Escola de Engenharia de Lorena,
com os dados fornecidos pelo(a) autor(a)
SHIMODO, FERNANDA DIAS APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE SOLUÇÃO INVENTIVA DEPROBLEMAS (TRIZ) EM PATENTE DE BIOTECNOLOGIA /FERNANDA DIAS SHIMODO; orientador GUSTAVO SANTANAARISTIDES MARTINEZ. - Lorena, 2014. 92 p.
Monografia apresentada como requisito parcialpara a conclusão de Graduação do Curso de EngenhariaBioquímica - Escola de Engenharia de Lorena daUniversidade de São Paulo. 2014Orientador: GUSTAVO SANTANA ARISTIDES MARTINEZ
1. Patente. 2. Triz. 3. SoluÇÃo inventiva deproblemas. 4. Biorreator. I. Título. II. MARTINEZ,GUSTAVO SANTANA ARISTIDES, orient.
“Ainda que eu falasse a língua dos homens, e falasse a língua dos anjos, sem amor, eu nada seria.”
1 Coríntios 13
“Criatividade é 1% inspiração e 99% transpiração.”
Thomas Edison
AGRADECIMENTOS
A Deus, não primeiramente, pois para Ele não concedo ordem. A gratidão é eterna, pelo dom da vida e pela felicidade que me fornece em cada suspiro de um novo dia.
Agradeço àquela que me fortalece, minha mãe Olga Dias de Lana Shimodo, pelo amor incondicional, pelos ensinamentos, pela amizade, pela compreensão, pela força necessária no decorrer desta jornada, pelos inúmeros e inúmeros motivos, e certamente, por me inspirar e ultrapassar as barreiras da minha admiração. Agradeço àquele que não mede esforços para nos ver feliz, meu pai Nelson Hideo Shimodo, e de quem o sorriso é parte integral do rosto. Pelo amor, pelo carinho, pela superação da distância para que pudéssemos ter um futuro melhor, pela infinita paciência, por infinitos motivos. E àquele que me faz enxergar como a vida pode ser mais divertida, meu irmão Filipe Dias Shimodo. Pelas brincadeiras, pelas aventuras, pelas superações, por incontáveis motivos e pela amizade fraterna e eterna. Existem inúmeros, infinitos e incontáveis motivos para agradecê-los, mas nenhum motivo é suficiente que descreva a razão de amá-los.
Agradeço ao meu namorado, Guilherme Henrique da Silva Ferreira, que soube enfrentar os meus maiores defeitos, que superou a distância, a ausência e a saudade. Que participou desta jornada quase que integralmente e a fez muito mais prazerosa. Por ter feito parte de uma, mas que espero estar presente em todas as próximas etapas da minha vida. Agradeço pelo amor, pela sinceridade, pelo companheirismo, pela paciência e pelo sorriso que me traz a cada dia.
Agradeço aos meus amigos, em especial, aqueles que estão sempre presentes independentemente da distância física. Principalmente, à Caroline Monteiro Salustiano. Desde sempre, para sempre.
Agradeço ao Prof. Martinez, meu professor, orientador, chefe e amigo, pelas orientações e apoio prestado neste trabalho. E a sua esposa, Elena, pela amizade.
Agradeço a minha valiosa equipe do Licenciatura em Ciências: Zilda “Notlim” e Francieli Roque que me divertem e auxiliam todos os dias, inclusive nos longos e intensos sábados de trabalho.
Agradeço ao Sr. José Jorge Monteiro, que se prontificou de imediato no auxílio deste trabalho.
Agradeço aos bons professores que tive, pela dedicação em semear o despertar do conhecimento. Não citarei os nomes para não cometer injustiças, mas que a vida os recompense da melhor maneira possível.
À toda Escola de Engenharia de Lorena que foi, durante estes anos, minha casa, meu lazer e meu trabalho. A seus funcionários e meus amigos.
Não posso citar aqui, o nome de todas as pessoas que merecem agradecimentos, mas deixo minha profunda gratidão a todos que auxiliaram, de alguma maneira, na conclusão desta etapa em minha vida.
RESUMO
SHIMODO,F.D. Aplicação da metodologia de Solução Inventiva de Problemas (TRIZ) em patente de biotecnologia. 2014. 90f. Trabalho de Conclusão de Curso- Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo,2014
O presente trabalho aborda o estudo da Teoria de Resolução de Problemas Inventivos (TRIZ) aplicada a patente de biotecnologia. A metodologia TRIZ foi desenvolvida com o objetivo de encontrar alternativas mais eficazes do que os métodos intuitivos na resolução de problemas. Seu principal diferencial é encontrado na sua base de pesquisa, que são os registros de produtos criativos, as patentes. Inovação, atualmente, é o diferencial exigido pela comunidade científica a fim de gerar competitividade. Este trabalho possui o enfoque bibliográfico sobre as abordagens necessárias para aplicação da teoria em uma patente de Biorreator e desenvolve a aplicação da Matriz das Contradições, uma das ferramentas do método. Neste estudo, observou-se a viabilidade de se utilizar TRIZ, visto que um dos resultados esperados a partir das contradições encontradas no sistema, foi justamente o perfil da patente. O trabalho apresenta, também, sugestões de futuras abordagens sobre o tema.
Palavras-chaves: Patente, TRIZ, Solução inventiva de problema, biorreator.
ABSTRACT
SHIMODO,F.D. Inventive Problem Solving method (TRIZ) applied to biotechnological patent . 2014. 90f. Trabalho de Conclusão de Curso- Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo,2014
This work treats of a study and application of TRIZ (Theory of Inventive Problem Solving) applied to biotechnological patent. This methodology were developed in order to find efficient alternatives besides intuitive methods to solving problems. Its principal contrast is found in your knowledge base, the patents .They are registrations of creative products. Currently, innovation is the differential required by scientific community to generated competitiveness. This work has focused on the literature necessary for application of Matrix of Contradictions into a Bioreactor patent. Although the study is only part of the methodology, has been a source of inspiration that goes beyond the limitations of this work and may not be disclosed by the secrecy of the process required. The paper also presents suggestions for future approaches to the topic.
Keywords: Patent, TRIZ, Inventive problem solving, bioreactor.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Etapas da criatividade ............................................................................ 16
Figura 2: Patentes concedidas pelo INPI entre 2005 e 2012. ............................... 21
Figura 3: Patente de "Bioreatores" no período de 2004 a 2014 ............................ 24
Figura 4: Países com patentes de Biorreatores nos últimos 10 anos ................... 24
Figura 5: Classificação dos Biorreatores ............................................................... 25
Figura 6: Resistências gerais associadas à dissolução e ao consumo de oxigênio .............................................................................................................................. 28
Figura 7: Detalhe explicativo da Matriz de Contradição ........................................ 32
Figura 8 Modelo Geral de Solução de Problema .................................................. 33
Figura 9: Frequência de aplicação de métodos .................................................... 34
Figura 10: Formulação do problema em termos de Contradições ........................ 35
Figura 11: Mapa Conceitual da Patente PI1003119A2 ......................................... 37
Figura 12: Representação do sistema de biorreator baseado na patente PI1003119A2 ........................................................................................................ 41
Figura 13: Patente US5795732 ............................................................................. 42
Figura 14: Patente MX2007009794A .................................................................... 42
Figura 15: Patente US4649117 ............................................................................. 43
Figura 16:Patente US4545945 .............................................................................. 43
Figura 17: Patente US4267052 ............................................................................. 43
Figura 18:Patente US2014239561A1 ................................................................... 44
Figura 19: Patente US2013210132A1 .................................................................. 44
Figura 20: Matriz das contradições ajustadas a problemática da patente PI 1003119-7 A2 ........................................................................................................ 47
Figura 21:Seção matriz 12x23 .............................................................................. 48
Figura 22:Seção matriz 12x30 .............................................................................. 49
Figura 23: Tipos de reatores airlift. a)coluna de bolha normal;b)“draft tube”; c)“air lift” com parede de separação; d)“air lift” com “downcomer” externo. ................... 50
Figura 24:Seção matriz 12x31 .............................................................................. 51
Figura 25:Seção matriz 15x23 .............................................................................. 52
Figura 26:Seção 15x30 ......................................................................................... 53
Figura 27:Seção matriz 15x31 .............................................................................. 53
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Análise geral dos Benefícios da patente ............................................... 45
Tabela 2 Parâmetros a serem melhoras e Parâmetros de agravamento da análise do biorreator .......................................................................................................... 46
Tabela 3: Balanceamento de Princípios inventivos ............................................... 54
ABREVIATURAS
ARIZ – Algoritmo para resolução de problemas inventivos
INPI – Instituto Nacional de Propriedade Industrial
ISQ – Innovation Situation Questionnaire
LPI – Lei de Propriedade Intelectual
OECD – The Organization for Economic Co-operation and Development
PE – Parâmetro de Engenharia
PI – Princípio Inventivo
TRIZ – Teoria Inventiva de Solução de Problemas
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO........................................................................................................... 11
1.1 OBJETIVOS ....................................................................................................................... 12
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ....................................................................................................... 12
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................................................... 13
2.1 QUALIDADE E INOVAÇÃO ..................................................................................................... 13
3 INOVAÇÃO: CONCEITO ........................................................................................... 14
3.1.1 A IMPORTÂNCIA DA CRIATIVIDADE ............................................................................................... 15
3.2 MÉTODOS CRIATIVOS DE SOLUÇÃO DE PROBLEMAS .................................................................... 17
3.3 PATENTES ........................................................................................................................ 18
3.3.1 2.4 PATENTE BIOTECNOLÓGICA .................................................................................................. 22
3.3.1.1 Patentes Biorreatores ....................................................................................................... 23
3.4 BIORREATORES ................................................................................................................. 25
3.5 CÉLULAS SENSÍVEIS AO CISALHAMENTO ................................................................................... 26
3.6 PROCESSOS AERÓBIOS ........................................................................................................ 27
3.7 TRIZ (TEORIA DE SOLUÇÃO INVENTIVA DE PROBLEMAS) .............................................................. 28
3.7.1 CONTRADIÇÕES ........................................................................................................................ 31
3.7.2 RECURSOS ............................................................................................................................... 33
3.7.3 IDEALIDADE ............................................................................................................................. 33
4 DESCRIÇÃO DO MÉTODO....................................................................................... 33
5 METODOLOGIA ........................................................................................................ 37
6 RESCULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................................ 38
6.1 ISQ ................................................................................................................................ 38
6.1.1 5.1.1 INFORMAÇÕES SOBRE O SISTEMA ........................................................................................ 38
6.1.1.1 Nome do sistema .............................................................................................................. 38
6.1.1.2 Funções úteis principais .................................................................................................... 38
6.1.1.3 Estrutura atual ou desejada do sistema ........................................................................... 38
6.1.1.4 Funcionamento do sistema (breve descrição) .................................................................. 38
6.1.1.5 Ambiente do sistema (condições em torno do sistema) .................................................. 38
6.1.2 RECURSOS DISPONÍVEIS ............................................................................................................. 39
6.1.2.1 Recursos de Substância ..................................................................................................... 39
6.1.2.2 Recursos de Campo ........................................................................................................... 39
6.1.2.3 Recursos de Espaço ........................................................................................................... 39
6.1.2.4 Recurso de Tempo ............................................................................................................ 39
6.1.2.5 Recurso de informação ..................................................................................................... 39
6.1.2.6 Recursos Funcionais .......................................................................................................... 39
6.1.3 INFORMAÇÕES REFERENTES À SITUAÇÃO PROBLEMA ....................................................................... 39
6.1.3.1 Melhoria desejada no sistema e/ou a função a eliminar (problema a ser resolvido) ...... 39
6.1.3.2 Mecanismo que causa o inconveniente............................................................................ 39
6.1.3.3 Consequências indesejadas do inconveniente ................................................................. 39
6.1.3.4 Histórico do Problema ...................................................................................................... 39
6.1.3.5 Outros problemas (secundários a serem solucionados) ................................................... 40
6.1.3.6 Outros sistemas que possuem um inconveniente semelhante ........................................ 40
6.1.4 ALTERAÇÕES NO SISTEMA ........................................................................................................... 40
6.1.4.1 Alterações permissíveis ao sistema .................................................................................. 40
6.1.4.2 Limitações às alterações no sistema ................................................................................. 40
6.1.5 CRITÉRIOS PARA SOLUCIONAR CONCEITOS DE SOLUÇÃO ................................................................... 40
6.1.5.1 Características tecnológicas desejadas ............................................................................. 40
6.1.5.2 Características econômicas desejadas .............................................................................. 40
6.1.5.3 Cronograma desejado ....................................................................................................... 40
6.1.5.4 O nível de inovação desejado ........................................................................................... 40
6.1.5.5 Outros ............................................................................................................................... 40
6.1.6 RESUMO E RESULTADO FINAL IDEAL ............................................................................................. 40
6.1.7 HISTÓRICO DAS TENTATIVAS ANTERIORES DE RESOLUÇÃO DO PROBLEMA INVENTIVO ............................ 41
6.1.7.1 Tentativas precedentes ..................................................................................................... 41
6.2 CONTRADIÇÃO DA PATENTE PI 1003119-7 A2 ......................................................................... 45
7 CONCLUSÃO ............................................................................................................ 55
8 CONSIDERAÇÕES FINAIS ....................................................................................... 56
8.1 LIMITAÇÕES DO ESTUDO ...................................................................................................... 56
9 TRABALHOS FUTUROS .......................................................................................... 57
ANEXOS ......................................................................................................................... 58
REFERÊNCIAS .............................................................................................................. 90
11
1 INTRODUÇÃO
Países em desenvolvimento têm conseguido superar barreiras econômicas
devido aos investimentos em educação e tecnologia juntamente com a entrada em
setores inovadores e dinâmicos da economia mundial. Apesar de inovações
tecnológicas serem predominantemente aplicadas a outras áreas , existe a
necessidade de adaptações de diversos princípios visando o estudo de inovação em
Biotecnologia. Esta é uma maneira eficiente de se avaliar a simbiose entre Ciência e
Tecnologia, visto que o ramo biotecnológico abrange diferentes áreas do
conhecimento.
Uma das formas mais diretas de se referir a inovação é na forma de patente. A
produção intelectual no ramo biotecnológico refere-se às pesquisas em que os
processos de produção correlacionam-se com materiais biológicos e/ou micro-
organismos. A abordagem deste tema corrobora com a necessidade de se aprimorar
novas tecnologias e métodos de inovação, aumentando assim, a competitividade
mercadológica e desenvolvimento nacional em pesquisas do ramo biotecnológico.
Paralelamente a esta necessidade de inovação biotecnológica, existe a
competitividade do mercado atual. O uso da Teoria da Solução Inventiva de
Problemas (TRIZ) é estrategicamente uma ferramenta inovadora. Segundo os autores
do método, a TRIZ aborda as heurísticas de problemas contraditórios e está
diretamente relacionada com o fenômeno de invenção. Altshuller, seu inventor,
analisou mais de 200.000 patentes e elaborou a teoria que as relacionam. O método
TRIZ é eficaz para desenvolver a criatividade nas mais diversas áreas do
conhecimento, introduzindo e aplicando etapas direcionadas à melhor solução de
problemas.
A partir da análise de Parâmetros e Princípios Inventivos, assim como a
utilização de ferramentas próprias da metodologia, é possível resolver problemas
técnicos e contraditórios. Este trabalho utiliza uma destas ferramentas, a “Matriz de
Contradições”. Sendo, portanto, uma aplicação parcial da metodologia, visto que
apresenta muitas opções de ferramentas mais complexas. A Triz ainda é um conceito
novo em diversas áreas porém, vem cada vez mais sendo foco de pesquisas e
utilizadas em processos de inovação contínua.
12
O presente trabalho utiliza a problemática proposta original da patente
BRPI1003119A2 e analisa, via metodologia sistemática de inovação TRIZ, o resultado
a ser gerado. Deve-se ressaltar que a proposta deste trabalho é apresentar uma
revisão bibliográfica do estudo de TRIZ aplicando uma de suas ferramentas e,
comparativamente, sugerir e/ou otimizar melhorias na patente. Contudo, a Teoria
Inventiva de Solução de Problemas é abrangente e demanda de estudos
aprofundados para sua aplicação, cursos e aprimoramentos. Assim, embora o
trabalho contemple revisão bibliográfica sobre o tema, uma análise mais precisa deve
ser feita por um profissional da área.
Mesmo não sendo o foco principal deste trabalho, o estudo também envolve
abordagem de depósito de patentes, pois possui uma importância estratégica no
desenvolvimento econômico e científico do país.
1.1 Objetivos
O estudo visa a maior compreensão da Teoria Inventiva da Solução de Problemas
(TRIZ), bem como de sua aplicabilidade na área de Biotecnologia. Os resultados e
discussões referentes a pesquisa fornecerão evidências do uso de uma das
ferramentas da metodologia TRIZ na análise de patente.
1.2 Objetivos específicos
Aplicação da Matriz de Contradição sobre a problemática da patente BRPI1003119A2,
a fim de demonstrar, através dos Parâmetros Inventivos, novas sugestões ou novas
patentes.
13
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Qualidade e Inovação
Em termos de sucesso, a inovação tecnológica é condição fundamental em processos
produtivos. A qualidade em produtos, serviços e processos não é mais o fator
diferencial das empresas, e assim, “inovar” é primordial; “ter qualidade” é
sobrevivência. Cada vez mais esses dois conceitos convergem e não haverá mais
como Inovar sem Qualidade, nem ter Qualidade sem Inovação (PEREIRA ,2004).
Segundo o Manual de Oslo, a inovação parece desempenhar o papel central, diante
de uma economia baseada no conhecimento (expressão que designa a característica
de pronto acesso às tendências, conhecimento, informações e competência das
economias mais avançadas) (OSLO,1997). Pode-se dizer que, tanto no nível macro,
compreendidos no crescimento econômico nacional e comércio internacional, quanto
no micro, em áreas de Pesquisa e Desenvolvimento de empresas, a inovação é o fator
dominante. A obra de Schumpeter (1934) já relatava a situação dizendo que o que
provoca grandes mudanças no mundo, são as inovações radicais, enquanto que
inovações “incrementais” preenchem continuamente o processo de mudança.
Portanto, todos os tipos de inovações são complementares e necessárias.
Em meio a desafios e oportunidades, as empresas devem se preparar para inovar de
forma sistemática e contínua. O Brasil, no contexto econômico, necessita melhorar
seu posicionamento no ranking global, e para isto, é necessário aumentar a
competitividade no setor produtivo. De acordo com Feferman, como relatado na obra
de Carvalho,Reis e Cavalcanti (2011): “Da mesma forma que a comunicação é
processo-chave para toda a organização social, a inovação é processo-chave para a
competitividade”. O Brasil passou por transformações econômicas importantes desde
o Plano Real em 1994 que permitiu melhorias nas estatísticas econômicas e sociais,
contudo, não o suficiente para que o “País do futuro” pudesse ser o “País do presente”
(CARVALHO,REIS E CAVALCANTI, 2011).
14
3 INOVAÇÃO: CONCEITO
As definições para inovação são abrangentes, algumas relacionam-se com tecnologia
e desenvolvimento e outras à gestão e estratégia de processo. O Manual de Oslo
(OSLO,1997), define Inovação tecnológica de produto e de processo como
melhorias/implantações de determinadas características.
Inovação tecnológica de produto é a implantação/comercialização de um produto com características de desempenho aprimoradas de modo a fornecer objetivamente ao consumidor serviços novos ou aprimorados. Uma inovação de processo tecnológico é a implantação/adoção de métodos de produção ou comercialização novos ou significativamente aprimorados. Ela pode envolver mudanças de equipamento, recursos humanos, métodos de trabalho ou uma combinação destes. (OSLO,1997,p.20)
Diferentemente de invenção, a inovação deve ser imediatamente concretizada e pode
desempenhar papel importante em mudanças estratégicas das organizações,
renovação de produtos, serviços e mercados, desenvolvimento de novos processos
produtivos, distribuição e processos operacionais (PEREIRA,2004). A inovação é o
sucesso comercial de um produto, serviço ou processo. E é necessária sua
implementação e obtenção de vantagem em relação aos demais competidores do
mercado. Carvalho, Reis e Cavalcanti (2011) elaboraram uma fórmula para Inovação:
Nem toda invenção é uma inovação; nem toda descoberta, uma invenção. Existem
diferentes conceitos, mas estas palavras podem estar intimamente interligadas
A descoberta é a constatação de coisas ou fenômenos da natureza. É a primeira
percepção de um fenômeno. A invenção é produzida pelo homem, não importando se
será comercializado ou terá utilidade prática.
O contexto de inovação é extenso mas, para que possua uma perspectiva positiva,
existem elementos internos e externos das organizações que viabilizam a
transformação de desafios em oportunidades:
INOVAÇÃO = IDEIA + IMPLEMENTAÇÃO DE AÇÕES + RESULTADO
15
Elementos externos
Políticas, investimentos e estímulos do governo; articulação entre associações
e federações de empresas; abertura de universidades, institutos e parcerias;
financiamento e fomento à inovação.
Elementos internos
Ambiente propício à inovação;
Pessoas Criativas (Empresários, colaboradores, funcionários), preparadas e
estimuladas para inovar;
Processo (ou método) sistemático e contínuo (CARVALHO,REIS E
CAVALCANTI, 2011 p.15 ).
3.1.1 A importância da criatividade
Como dizia Thomas Edison: “Criatividade é 1% de inspiração e 99% de transpiração”.
Talvez a palavra mais conhecida para simbolizar uma recente descoberta seja
“Eureca!”. Diz-se que a origem do termo foi quando Arquimedes, ao banhar-se,
descobriu que o volume de um corpo pode ser medido ao calcular o volume de água
movido quando este corpo é submergido em água. Após a descoberta, saiu nu
gritando “Eureca” pelas ruas de Siracusa. O termo é o pretérito do verbo heuriskein,
(εὑρίσκω), que significa "encontrar". Seu radical é igual ao da palavra "heurística".
(BAXTER,2011 ).
São raros os momentos que uma brilhante ideia surge ao acaso, é necessário um
esforço consciente na busca de solução. Ela é resultado de associações,
combinações, expansões ou visões, sob um novo ângulo, de ideias existentes. E
assim, mesmo sob a ausência da consciência, a mente continua a processar ideias.
A criatividade pode ser estimulada e existem diversos métodos que favorecem seu
desempenho. O presente Trabalho de Conclusão de Curso aborda um método
sistemático para que a inspiração seja direcionada à solução de um problema.
Entretanto, para a abordagem do tema, é necessário o conhecimento prévio das
etapas gerais da criatividade (Figura 1).
16
Figura 1: Etapas da criatividade
Fonte: (BAXTER,2011). Acesso em 03.09.2014 (adaptado)
O Eureca! não é privilégio de todos. De fato, pode ocorrer repentinamente, mas sem
uma preparação prévia, ele não acontece. Os passos descritos, apresentam natureza
lógica e racional. Dentre as etapas, encontra-se inicialmente a Inspiração, que é a
primeira manifestação para uma nova ideia. Na Preparação, a mente está absorvendo
todos os elementos essenciais para a solução do problema, alimentando o cérebro
com todos os fatos e ideias relevantes. Passadas a Preparação, dando início a
Incubação, já foi definida e entendida a barreira que impede o surgimento de ideias
inovadoras. Exploram-se as soluções lógicas e, se necessário, as rejeitam. Na
Incubação ocorre o armazenamento e o processamento das informações no interior
da mente. Mas a Iluminação será o próximo ponto a Iluminação e é a etapa realmente
criativa. Sua a verificação é a análise da ideia, deve-se começar a pensar lateralmente
sobre o problema. Retomar os métodos sistemáticos disponíveis para estimular o
pensamento criativo é apenas uma opção, mas que gera grandes resultados. A
interação sinérgica entre estes métodos e outros, como os intuitivos, é responsável
pelo surgimento de ideias altamente criativas, possíveis fontes de inovações
(BAXTER,2011).
A originalidade e criatividade das ideias, podem produzir soluções mais eficazes, em
relação às soluções convencionais. Entende-se por ideia criativa aquela que é,
concomitantemente, útil e original. Há diversos métodos para que a criatividade seja
estimulada, dentre eles: Brainstorming, Brainwriting, Sinética (Synetics), Análise
morfológica, Análise paramétrica, dentre outras (CARVALHO,2001).Há muitos
estudos e livros relacionados às práticas de criatividade. Em um deles, por exemplo,
são apresentados 105 diferentes técnicas para estimular a criatividade.
(BAXTER,2011). Mas, ao aplicar-se uma revisão da literatura atual, é possível
Inspiração Inicial
Preparação
Incubação
Iluminação
Verificação
17
encontrar mais de 200 métodos para auxiliar no desenvolvimento criativo. A Teoria
Inventiva de Solução de Problemas (TRIZ) é um deles e possui uma abordagem
diferenciada que utiliza uma análise sistemática e heurística (de resolver problemas).
3.2 Métodos criativos de solução de Problemas
A grande diversidade de métodos criativos existentes possui uma origem em comum
que pode ser derivada em apenas dois tipos de classes: Métodos Intuitivos (estudos
psicológicos e de tentativa e erro) e Métodos Sistemáticos (baseados em passos
estruturados). Em seu trabalho, Carvalho (1999), sugeriu que a divisão original não se
contesse a apenas estas classes, por considerar que apenas elas não destacavam,
suficientemente, suas particularidades mais interessantes. Portanto, acrescentou o
Método Heurístico (baseado em regras e faz uso de programas de computador) e o
Método Orientado (baseado em padrões reconhecidos). Destaca também, que pode
ocorrer sobreposições entre as 4 classes existentes. Das novas divisões dos métodos
criativos possíveis, os exemplos de Métodos Intuitivos são: Brainstorming,
Questionários e checklists, Lateral thinking , Synectics; de Métodos Sistemáticos:
Método morfológico, Análise e síntese funcional, analogia sistemática;dos Métodos
Heurísticos: Algoritmo, Programa, já de Métodos Orientados: TRIZ, SIT. (DE
CARVALHO, 1999). Este trabalho utiliza as divisões tradicionais de métodos criativos
(dividida em apenas 2 categorias) por ser mais comumente empregado e relata TRIZ,
como Método Sistemático.
Em seu trabalho, CHANGQING;HUANG e MA (2005) , compararam as metodologias
de inovação com TRIZ (Quadro 1) e concluíram que, mesmo depois de 50 anos de
existência, a TRIZ ainda é amplamente utilizada no mundo. É uma ferramenta prática,
tornando-se muito mais eficiente com bons conhecimentos de operação.
18
Quadro 1: Comparação e Contraste de diferentes metodologias de inovação
Fonte: (CHANGQING,HUANG e MA, 2005)
Segundo os aspectos da análise a TRIZ é mais prática do que outros métodos de
inovação. (CHANGQING,HUANG,MA 2005). De certo, a TRIZ, por ser um método
orientado, mostra-se capaz de gerar soluções poderosas. O seu poder de inovação,
conforme o quadro demonstra, é baseado em regras, o que permite a obtenção de
uma solução direcionada, portanto, muito mais precisa. É possível notar também, que,
comparativamente, a TRIZ (Teoria Inventiva de Solução de Problemas) é a
metodologia mais sistemática que as outras e o suporte base de conhecimento é um
fator muito importante no processo de inovação. A fundamentação prévia das patentes
é um importante instrumento competitivo e fonte de informação tecnológica
(FERREIRA;GUIMARÃES e CONTADOR,2009).
3.3 Patentes
De acordo com o INPI (Instituto Nacional de Propriedade Industrial), patente é definida
como uma solução técnica de um problema. Mas Altshuller, certamente, suspeitava
deste conceito quando iniciou sua análise em um banco de mais de 200 000 patentes
para desenvolver sua teoria.
Aspectos
Métodos
BrainstormingIntuição e
pensamento
divergente
Pensar em todas
as direçõesNão se aplica.
Pensamento em
grupo
Quantidade produz
qualidade.
Geralmente não é
fácil
Vendas, Gestão,
Tecnologia
5W1H ou 5W2HQuestão
sistemática
Nos 5W2H
aspectos de um
problema
Não se aplica.Fundamentalmente
individual
Geralmente
encontrar o principal
conflito.
Depende do
operador.
Vendas, Gestão,
Tecnologia
Associação
BiônicaIntuição e
Inspiração
Inspiração
baseada no
comportamento
do organismo
Não se aplica.Fundamentalmente
individual
Geralmente pode
encontrar uma boa
ideia.
Depende do
operador.
Principalmente
tecnologia
Método da
CombinaçãoCombinação
de resultados.
Combinação de
duas coisasNão se aplica.
Fundamentalmente
individual
Geralmente pode
encontrar uma ideia
viável.
Relativamente fácil
de implementar
Principalmente
tecnologia
Inovação reversaIdeias de
produtos já
existentes
Melhorando um
produto
existente.
Não se aplica.Geralmente por um
grupo
Geralmente pode
encontrar uma ideia
viável.
Relativamente fácil
de implementar
Principalmente
tecnologia
Technology
TransplantTransplante
de tecnologia.
Aplicar a
tecnologia de
outra maneira.
Não se aplica.Fundamentalmente
individual
Geralmente pode
encontrar uma ideia
viável.
Relativamente fácil
de implementarTecnologia
TRIZSeguir regras
para inovação.
Por etapas,
científica, lógica
e analogias.
Com base de
conhecimento
poderosa.
Fundamentalmente
individual
Geralmente pode
encontrar a ideia
perfeita baseada
nas análises de
patentes ou efeitos.
Fácil de
implementar devido
a característica
científica.
Principalmente
tecnologia
ÁreasPoder de
inovação
Padrão de
Pensamento
Suporte base
de
conhecimento
Gerador de
ideias
Qualidade da
ideia inovadora
Transformação
da ideia em
prática
19
Patente: Título de propriedade outorgado pelo Estado, logo, de caráter territorial, que concede monopólio temporário de exploração sobre uma determinada tecnologia a uma pessoa jurídica ou física. É a solução técnica de um problema específico.(INPI, 2014)
Como descrito na sua definição, a patente concede ao titular o direito de impedir a sua
utilização por terceiros. Existem várias razões para proteção como patente, dentre
elas:
Obtenção de uma posição fortalecida no mercado;
Possibilidade de retorno de investimentos;
Possibilidade de vender ou licenciar a patente;
Estímulo a concorrência
Desenvolvimento de novas tecnologias
A importância e os benefícios das patentes é incentivar o inventor a prosseguir suas
pesquisas, uma vez que está garantida a proteção aos investimentos realizados,além
de que, os concorrentes teriam que buscar alternativas tecnológicas para
conquistarem o mercado. As informações de conteúdo rico e relevante apresentados
no banco de patentes ajudam, não só na elaboração do documento para uma nova
patente, mas é um importante instrumento de apoio à pesquisa, auxiliando na
prospecção tecnológica, identificação de novas tecnologias aplicadas em diversas
áreas de desenvolvimento, percepção de tendências e busca de novos temas de
trabalhos (INPI,2014). Ao analisar os aspectos da inovação na utilização de patentes
como fonte de informação tecnológica e instrumento competitivo, Ferreira et al (2009),
verificaram que a percrustação do estado de arte presente nas patentes existentes é
considerada como um fator motivador, assim como o monopólio temporário concedido
pela patente; já um fator desestimulante seria em relação ao tempo de processamento
de pedido de patente.
Uma patente pode ser requerida por uma ou mais pessoas, sejam elas pessoa física
ou pessoa jurídica. Ela é delimitada ao território nacional e é temporária.
Existem dois tipos de patente:
20
Patente de Invenção (PI): possui vigência de 20 anos (contados a partir do
depósito). Ela representa uma ou mais soluções de um problema técnico
específico, e é fruto da inspiração humana.
Modelo de Utilidade (MU): vigência de 15 anos (contados a partir do depósito)
é uma mudança ou melhoria em uma tecnologia já existente.
Existe também o Certificado de Adição, que complementa uma Patente de Invenção.
Para ser considerada patente, deve possuir os requisitos de novidade (quando não
compreendidos no estado da técnica, ou seja, não é público por qualquer via de
comunicação (escrita ou verbal), atividade inventiva (não é óbvio do estado da técnica)
e aplicação industrial (Art.8º da LPI 9279/96). (INPI,2014)
Nem tudo pode ser patenteado e estas regras dependem de cada país. (Quadro 2 e
Quadro 3)
Quadro 2: Exemplos produtos e serviços que não podem ser patenteados como Invenções e/ou Modelos de Utilidade.
Fonte: (INPI,2014)
Descobertas, teorias científicas e métodos
matemáticos
Concepções puramente abstratas
Programas de computador
O todo, ou parte de seres vivos naturais e materiais biológicos encontrados na natureza, ou
ainda que dela isolados, inclusive genoma ou
germoplasma de qualquer ser vivo natural e os processos
biológicos naturais
Esquemas, planos ou métodos comerciais, contábeis, financeiros, educativos,
publicitários, de sorteios e de fiscalização
Obras literárias, arquitetônicas, artísticas e científicas ou qualquer
criação estética
Não são Invenções, nem Modelos de Utilidade (Art. 10 LPI)
21
Quadro 3: Exemplos de produtos ou serviços que não podem ser patenteados.
Fonte: (INPI,2014)
Os dados estatísticos demonstram que o número de depósitos de patentes no Brasil
cresceram 6% entre 2011 e 2012. Porém, mais da metade dos pedidos são feitos por
pesquisadores não residentes no país. Há a necessidade, portanto de estímulo ao
inventor local para garantir o desenvolvimento tecnológico .
(MATIAS;VIEIRA;FONTENELE,2014).
O pedido de patentes no Brasil, comparado a outros países é um processo
relativamente demorado (pode levar 15 anos em processos mais complexos, como o
químico). A média, em 2010, segundo o INPI era de 8 anos, mas ainda sim, o dobro
dos Estados Unidos, Coréia do Sul e 30% maior que a média do Japão
(MATOS,2012). Mas, ainda sim, é um investimento valioso para o desenvolvimento
tecnológico e competitivo do país.
Substâncias, matérias, misturas, elementos ou
produtos de qualquer espécie, bem como modificação de suas propriedades físico-químicas e os respectivos processos de obtenção ou
modificação, quando resultantes de transformação
do núcleo atômico
O todo, ou parte dos seres vivos, exceto micro-organismos transgênicos que atendam os três
requisitos de patenteabilidade e
que não sejam mera descoberta
Não são patenteáveis (Art 18 LPI)
Figura 2: Patentes concedidas pelo INPI entre 2005 e 2012.
Fonte: (MATIAS;VIEIRA;FONTENELE,2014)
22
3.3.1 2.4 Patente Biotecnológica
A Biotecnologia é vista como “tecnologia do futuro”, pois impulsiona inovações
tecnológicas em diversos setores e fornece produtos ou processos com utilidade
sociais ou mercantis. Por tratar-se de uma área ampla e que possui questões de
propriedade e biodiversidade, maiores investimentos para o setor de ciência e
tecnologia acarretam na necessidade de instrumentos para garantir a sua viabilidade
e, consequentemente, o sistema de patentes deve passar por alterações. A aceitação
de patenteamento de todo ou parte dos seres vivos e muitas outras problemáticas,
são assuntos delicados a nível internacional, e já vem sendo discutidos no EUA e no
Japão, mas existe a necessidade de preservação da lógica do sistema, isto é,
privilegiar invenções e não meras descobertas. A Biotecnologia e os Direitos de
Propriedade Intelectual, discutem questões emergenciais que podem significar o
crescimento ou estagnação de países (MOREIRA,2003).
Vários são os segmentos ou campos de aplicação relacionados a biotecnologia. Por
ser um campo vasto, é necessária uma definição clara para distinguir e especificar as
patentes, categorizando-as. A OCDE (Organização de Cooperação para o
Desenvolvimento Econômico) possui uma segmentação que diferencia os diferentes
campos de aplicação.
“Saúde (inclui as aplicações à saúde humana e animal); ambiental-industrial (inclui as aplicações aos processos industriais, meio ambiente, energia e extração de recursos naturais); agro-alimentar (inclui agricultura e processamento de alimento, pesca e silvicultura); e outros (incluindo bioinformática, serviços de apoio e outras aplicações não consideradas nos itens anteriores)” (OCDE, 2006. P. 4, tradução).
Porém, por ser multidisciplinar, o ramo de biotecnologia permite campos de aplicação
de forma simultânea. No Brasil, o maior número de patentes biotecnológicas pertence
ao ramo da indústria, como é o caso de tecnologias para a produção de bioenergia. O
maior depositário de patentes em biotecnologia no Brasil entre 2006 e 2008, foram os
Estados Unidos, seguidos da Holanda e Alemanha. (LOUREIRO;DIAS,2011).
São passíveis de proteção na área da Biotecnologia: Processos de extração e
purificação de Produtos Naturais; Composições de Produtos naturais (patenteáveis no
Brasil); Medicamentos e seus Processos de Fabricação (Patenteáveis no Brasil);
Bactérias, Fungos e Protozoários geneticamente modificadas (Patenteáveis no
23
Brasil); Processos de Modificação Genética (Patenteáveis no Brasil); Processos
biológicos onde ocorra intervenção humana; Composições contendo extratos de
animais ou plantas; Método de obter plantas geneticamente modificadas. Dentre
outras. (INPI,2014).
3.3.1.1 Patentes Biorreatores
A classificação de Biorreatores, mais precisamente a classificação da patente utilizada
neste trabalho, de acordo com a Publicação Oficial Classificação Internacional de
Patentes (IPC), enquadra-se na categoria B01J 19/18:
B01: PROCESSOS OU APARELHOS FÍSICOS OU QUÍMICOS EM GERAL o B01J : PROCESSOS QUÍMICOS OU FÍSICOS, p. ex. CATÁLISE,
QUÍMICA COLOIDAL; APARELHOS PERTINENTES AOS MESMOS (processos ou aparelhos para usos específicos)
B01J 19/18 · Reatores-fixos tendo em seu interior elementos móveis
Uma busca por “Biorreatores” na base de patentes do INPI, nacional, realizada em
outubro de 2014, demonstra que existem 71 respostas que satisfazem a pesquisa com
até 85% de precisão de resposta. Dentre os resultados apresentados, encontram-se
métodos, sistemas, dispositivos e outras ligações diretas com a palavra. Embora muito
eficiente, a busca on-line do sistema, não permite análise temporal (por período de
depósitos).
Existe, porém, uma base de patentes comerciais baseado no banco de dados DOCDB
do EPO (Escritório Europeu de Patentes), que contém dados bibliográficos (incluem
títulos, resumos, candidatos, inventores, citações bibliográficas e de classificação do
código e informação da família) de mais de 90 países. O banco de dados é atualizado
semanalmente e possui o texto completo (reclamações e restrições) das mais
procuradas autoridades (WO,EP,US,CA...).Sendo assim, a busca de patentes que
tenham entituladas o termo “biorreatores” é, consequentemente, mais ampla. Uma
24
busca inicial estipulada em um período entre janeiro de 2004 a outubro de 2014 (10
anos) resulta em 3782 patentes.(Figura 3)
Dentre os países analisados, os Estados Unidos depositaram o maior número de patentes de “Biorreatores”, seguido da China e da Alemanha. O Brasil se encontra na 25º posição, com 9 patentes na área.
3.3.1.2 Patente BR PI1003119A2
O ANEXO B contém o relatório descritivo da patente “BIORREATOR COM SISTEMA DE AGITAÇÃO E AERAÇÃO ESPECÍFICO PARA CULTIVO DE CÉLULAS ADERENTES E/OU SENSÍVEIS AO CISALHAMENTO”, assim como o Campo de invenção, Antecedentes de invenção e Sumário de Invenção
Figura 3: Patente de "Bioreatores" no período de 2004 a 2014
Figura 4: Países com patentes de Biorreatores nos últimos 10 anos
Fonte: (AULIVE,2014)
Fonte: (AULIVE,2014)
25
3.4 Biorreatores
São considerados biorreatores, os reatores químicos onde as reações são catalisadas
por biocatalisadores, dos quais podem ser enzimas ou células vivas (microbianas,
animais ou vegetais). Há dois tipos de classificação possíveis:
Grupo 1: Biorreatores em que ocorrem em ausência de células vivas. São os
“reatores enzimáticos”.
Grupo 2: As reações acontecem na presença de células vivas.
Os biorreatores proporcionam condições adequadas para microrganismos e células
se desenvolverem. Deve-se lembrar porém, que dependendo do tipo de micro-
organismo utilizado, os biorreatores podem ter características termodinâmicas
bastante diferentes. Visto que o comportamento reológico de cultivo de micro-
organismos unicelulares e leveduras são, geralmente, diferentes daqueles de fungos
filamentosos existe uma especificidade nas condições de operação de um biorreator
(SCHMIDELL,2001).
Existe uma vasta classificação de biorreatores (Figura 5), mas atualmente os
biorreatores pneumáticos são mais frequentemente utilizados em processos
fermentativos e no tratamento de águas residuárias (CAMPESI,2010). Nestes
processos, destacam-se os biorreatores airlift e coluna de bolhas. Industrialmente, os
reatores agitados mecanicamente (STR) correspondem a aproximadamente 90% do
total. As formas de condução de um processo também são variadas, podendo ser
Descontínuo, Semicontínuo, Descontínuo alimentado e Contínuo
(SCHIMIDELL,2001).
Figura 5: Classificação dos Biorreatores(continua...)
CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS BIORREATORES (I) Reatores em fase gasosa (fermentação submersa)
(I.1) Células/enzimas livres Reatores agitados mecanicamente (STR:”stirred tank reactor”) Reatores agitados pneumaticamente
Coluna de Bolhas (“Bubble column”) Reatores “air-lift”
Reatores de fluxo pistonado(“plug-flow”) (I.2) Células/enzimas imobilizadas em suportes
Reatores com leito fixo Reatores com leito fluidizado
26
Outras concepções (I.3) Células/enzimas confinadas entre membranas
Reatores com membranas planas Reatores de fibra oca (“hollow-fiber”)
(II) Reatores em fase não-aquosa (fermentação semi-sólida) Reatores estáticos (reatores com bandeja) Reatores com agitação (tambor rotativo) Reatores com leito fixo Reatores com leito fluidizado gá-sólido
Fonte: (SCHIMIDELL,2001)
Nos biorreatores pneumáticos, um aspersor de ar (ou outros gases) localizado na
base, é responsável pela aeração e a homogeneização (CAMPESI,2010). O biorreator
do tipo STR promove a agitação por meio de um ou mais impelidores, das quais
podem ser de diferentes formatos sendo, a mais utilizada, a do tipo “Rushton” (pás
planas).Podem ser utilizadas chicanas para evitar a formação de vórtices.
Tanto a capacidade, quanto outras configurações são bastante diversas quando
referidas a biorreatores. Todas as características dependerão do processo em
questão, bem como do micro-organismo empregado (SCHIMIDELL,2001).
3.5 Células sensíveis ao cisalhamento
No que tange as aplicações da Biotecnologia Moderna, em termos de progresso nos
últimos anos, o cultivo de células animais e vegetais é um campo de vasto
desenvolvimento. Suas aplicações são variadas e podem ser citadas a produção de
vacinas, anticorpos monoclonais, hormônios, fatores de crescimento, para células
animais; e princípios ativos de medicamentos, cosméticos, para células vegetais. Para
estes tipos de células, os tipos de reatores devem possuir certas particularidades em
relação as células microbianas, pois possuem elevada sensibilidade ao cisalhamento
(SCHIMIDELL,2001). Por isto, a velocidade de cisalhamento é um fator importante a
ser observado em seu cultivo. O excesso de cisalhamento pode acarretar na perda de
viabilidade, lise celular e danos irreparáveis às células. A sensibilidade é decorrência
da ausência de parede celular rígida em uma célula animal, e também pelo seu maior
tamanho, tornando-se mais susceptível às condições de operação (CAMPESI,2010).
(Continuação...)
27
3.6 Processos aeróbios
Devido a variabilidade dos produtos de processos fermentativos que envolvem células
aeróbias e aeróbias facultativas, este é um processo de grande interesse industrial.
Não só os produtos como a própria funcionalidade das células corroboram com a sua
atenção e destaque.
Aspectos como esterilização e controles operacionais devem ser cuidadosamente
controlados em muitos processos fermentativos. Temperatura, pressão e fluxo de ar,
medição e controle de pH e formação de espuma são alguns dos fatores que devem
ser controlados. Nos processos aeróbios, por exemplo, existe a necessidade de
injeção de ar de maneira a atender às necessidades dos micro-organismos, porém a
dissolução de oxigênio na água depende de fatores como Temperatura e outras
substâncias presentes (SCHIMIDELL,2001).
O oxigênio possui uma baixa solubilidade em água. Sua concentração de saturação é
de aproximadamente 8mgO2/L (8 ppm) (SCHIMIDELL,2001). O Nitrogênio, por
exemplo, possui solubilidade de 13,4 mg/L e o metano, 24mg/L, a uma pressão de 1
atm e a 25ºC (FIORUCCI,2011). Em comparação a outros componentes no meio, a
concentração de Oxigênio chega a ser 10000 vezes menor, como é o caso da glicose
(CAMPESI,2010). Por isto, a taxa de transferência de oxigênio deve ser controlada,
tendo em vista que altas taxas de Oxigênio na célula podem também ser prejudiciais.
A concentração de oxigênio dissolvido é normalmente controlada por eletrodos
(polarográficos ou galvânicos) (SCHIMIDELL,2001).
Em um sistema de agitação e aeração, o objetivo central é a transferência de
Oxigênio para ser consumido na reação bioquímica intracelular. Esta transferência
encontra algumas barreiras e resistências que são, de maneira geral: Dissolução
(transferência do oxigênio do gás para o líquido); Difusão do Oxigênio até a célula; e
finalmente, o consumo de Oxigênio (Figura 6) (SCHIMIDELL,2001).
28
Geralmente despreza-se a etapa de difusão do Oxigênio no meio, quando este é
suficientemente agitado, ocorrendo o transporte convectivo. Mas, essa hipótese não
se aplica para líquidos e meios extremamente viscosos (SCHIMIDELL,2001). No caso
de fungos filamentosos, a transferência de oxigênio da fase gasosa para a líquida é
dificultada devido a geração de caldos mais viscosos conforme a evolução do cultivo
(CAMPESI,2010).
Existem várias teorias que permitem o cálculo da transferência de Oxigênio. Porém
um parâmetro inerente ao processo e que define a transferência de oxigênio, é o k la,
coeficiente volumétrico de transferência de O2 (h-1). ���� = ��� �� − �
Apesar da simplicidade da equação, ela compreende todas as formas de controle da
concentração de oxigênio dissolvido em um certo meio (SCHIMIDELL,2001).
3.7 TRIZ (Teoria de solução inventiva de problemas)
TRIZ é um acrônimo russo de ‘‘teorijarezhenijaizobreta-telskih zadach’’, que significa
“Teoria de Solução Inventiva de Problemas” e em inglês, é conhecido também como
TIPS (theory of inventive problem solving) (DEMARQUE,2005). Desenvolvida pelo
engenheiro, inventor, cientista, jornalista e escritor, Genrich Saulovich Altshuller
(1926-1998) e seus colaboradores, a TRIZ começou na Rússia nos anos 50 para
Figura 6: Resistências gerais associadas à dissolução e ao consumo de oxigênio
Fonte: (SCHIMIDELL,2001) adaptado
29
auxiliar os inventores russos em seus problemas técnicos. Hoje, possui muitos
praticantes no mundo inteiro, mas a maioria ainda está presente em países da antiga
URSS, visto que a difusão da TRIZ no Ocidente iniciou-se apenas nos anos 90.
(DECARVALHO,1999)
Há os que dizem que a TRIZ é uma maneira de pensar, um método orientado, uma
ferramenta ou até mesmo, uma filosofia (MANN,2002), ela pode ser descrita de várias
maneiras e sua definição exata não é unânime mas, independentemente de sua
definição literal, o principal foco, é nortear para conceitos inovadores de soluções de
problemas, e como o próprio nome diz, ser uma teoria que assenta no estudo de
padrões e soluções. Altshuller descobriu que a tecnologia segue padrões repetíveis a
longo prazo.(INNOSKILLS,2005).
A teoria foi desenvolvida sobre a concepção de que aprender a partir do sucesso seria
a melhor solução. A partir daí, Altshuller baseou-se nos produtos de processos
criativos e, junto de seus colaboradores, analisou mais de 200 000 patentes, definindo
os processos envolvidos nas suas criações, elaborando uma abordagem sistemática
e inovadora ( ILEVBARE;ROBERT e PHAAL, 2013). Altshuller não as categorizou
pelo assunto temático (automotiva, aeroespacial...). Contudo, descobriu que os
problemas eram resolvidos repetidamente. Em seu trabalho, classificou as patentes
em 5 diferentes níveis, segundo o grau de inventividade, onde 1 (nível 1) é
melhoramento de ideia existente e 5 (nível 5) a máxima criatividade. Este último grupo
é raro e estão incluídas descobertas científicas como raios X e sequência do DNA
(LÓPEZ; DE ALMEIDA;ARAUJO-MOREIRA, 2005)
Ao generalizar e agrupar as soluções repetidamente utilizadas nas criações,
desenvolvimentos e melhorias das patentes, foram extraídos os Princípios Inventivos,
que são heurísticas ou sugestões de soluções para determinados problemas
(POSSEBON,2013) (Quadro 4). Existem duas maneiras de se utilizar os Princípios
Inventivos: a primeira, seria observando diretamente os princípios a fim de obter uma
sugestão para a solução do problema diretamente (ou seja, fazer um Checklist), e a
segunda maneira, seria utilizar as contradições presentes nos Parâmetros de
Engenharia (melhoramentos X agravamento) (Matriz de Contradição).
30
Cada um dos princípios são grandezas que podem servir de orientação para o
resultado final de determinado problema. No total, existem 40 Princípios Inventivos
(ANEXO D).
Quadro 4: Princípios Inventivos
Fonte: (DECARVALHO,2001)
Contudo, as grandezas genéricas existentes em um sistema técnico de diferentes
áreas são denominadas Parâmetros de Engenharia (Quadro 5), eles representam as
contradições que serão descritas na próxima sessão (CORTES ROBLES; NEGNY;
LE NANN, 2009).
Fonte: (DECARVALHO,2001)
Quadro 5 Parâmetros de Engenharia
31
As aplicações de Triz são vastas. Embora inicialmente tenha sido originada para
resolver problemas mecânicos, atualmente outros campos a contemplam, como
eletrônica, biologia, gestão e administração, além de muitos outros. Muitas empresas
já encontraram na TRIZ o diferencial de sua posição tecnológica competitiva, dentre
elas estão Allied Signal Aerospace Sector, Ford Motor Co., General Motors Corp.,
Johnson & Johnson, Procter & Gamble, 3M, Siemens, Phillips, LG Rockwell
International, Xerox Corporation, Sony e outras centenas (INNOSKILLS,2005).
3.7.1 Contradições
A Triz fundamentalmente se baseia no fato de que um problema (por exemplo, um
problema técnico) é definido por contradições. As contradições implicam que um
estado ótimo de um sistema não pode ser atingido porque alguma coisa ou outro
processo impedem que isso aconteça. López; De Almeida e Araújo-Moreira (2005)
sugeriram, em um de seus exemplos, um exemplo de situação prática de contradição:
Durante a decolagem e aterrissagem de um avião, suas asas precisam ser grandes
para lhe garantir estabilidade. Porém, durante o voo, asas grandes aumentam o atrito
com o ar e diminuem a velocidade do avião. A solução de compromisso, asas de
tamanho médio, não é revolucionária. É preciso que o avião tenha asas grandes
durante a decolagem e aterrissagem e asas pequenas durante o voo! A contradição é
resolvida adicionando asas que são expandidas na decolagem e aterragem e
recolhidas durante o voo. (Princípio: Separar os requerimentos no tempo).
As contradições são encontradas em todos os lugares, sem contradição, não há
problema. É um conflito no sistema, e sempre vai existir. A ideia principal de TRIZ
definida em uma só palavra: “Contradição” (SAVRANSKY,2002). O Dicionário
Larousse Cultural (p.269) atribui o termo ao que é oposto, contradito.
CONTRADIÇÃO: s.f (lat. Contradictio)1. Ato de contradizer ou contradizer-se; 2. Incompatibilidade entre alegações atuais e anteriores, entre palavras e ações; 3.Oposição; objeção, contestação. (LAROUSSE CULTURAL,02 p.269)
32
Ao tentar melhorar uma característica do sistema, outra característica ou parâmetro
piora. Ao comparar TRIZ com uma árvore, o conceito de contradição poderia ser
comparado à semente, da qual geraria uma árvore inteira. (RANTANEN;DOMB,2010).
Ao contrário dos métodos tradicionais de criatividade (brainstorming, tentativa e
erro...), o objetivo da Triz é tentar erradicar as contradições. Os maiores domínios das
contradições e as mais utilizadas são as: contradições técnicas e contradições físicas.
As contradições técnicas surgem quando se quer melhorar um atributo de um sistema,
causando a deterioração de outros atributos de outro sistema. Isto representa um
conflito entre dois subsistemas. As contradições físicas, ocorrem quando existem
exigências inconsistentes em um mesmo sistema simultaneamente. Por exemplo:
Uma mesma superfície deve ser rugosa e lisa (CORTES ROBLES; NEGNY e LE
NANN, 2009).
Uma das maneiras de se resolver as contradições, é utilizando a Matriz das Contradições (Figura 7). E para utilização da matriz, deve-se estabelecer as seguintes relações:
Parâmetro a ser melhorado Parâmetro de agravamento
As linhas mostram os parâmetros de engenharia agravados, enquanto as colunas, os
parâmetros a serem melhorados. Na intersecção das linhas com as colunas, são
encontrados os princípios inventivos, que são aqueles que possuem a maior
probabilidade de resolver a referida contradição (PIN,2011). Certamente, estes
Princípios não são as soluções, mas eles delimitam as possibilidades, fornecendo o
caminho para encontrar a mais adequada ao problema em questão.
Figura 7: Detalhe explicativo da Matriz de Contradição
Fonte: Marco Aurélio de Carvalho. Disponível em: <http://www.decarvalho.eng.br/mpiinternet/sld013.htm >. Acesso em: 22 set. 2014
33
3.7.2 Recursos
Geralmente para resolução de problemas, são necessárias informações adicionais,
assim, a análise dos recursos auxilia no encontro do caminho para solução das
contradições. É definido com recurso, “qualquer elemento do sistema que não foram
utilizadas para a execução de funções úteis no sistema” (DECARVALHO,1999).
Podem ser internos, externos, naturais, sistêmicos, funcionais, espaciais, temporais,
de campo, de substância, de informação.
3.7.3 Idealidade
A razão entre as funções desejadas e as funções indesejadas de um sistema técnico,
é a idealidade. Cada vez que há melhora no sistema, ele se aproxima da idealidade e
durante o tempo de vida deste sistema, ele tende a tornar-se mais confiável, simples
e efetivo. Ela reflete na máxima utilização dos recursos, tanto internos quanto
externos. “Um sistema técnico é o preço pago pela execução das funções assim,
quanto mais evoluído o sistema, menor é este preço” (DECARVALHO,1999). Um
sistema técnico evolui por orientação de padrões em sentido ao ápice, ou seja, para
um sistema ideal.
4 DESCRIÇÃO DO MÉTODO
Ao iniciar a aplicação da metodologia, é necessário ter conhecimento de como é o
processo de solução geral de resolução de problemas (Figura 8).
Figura 8 Modelo Geral de Solução de Problema
Fonte: (INNOSKILSS,2014) adaptado
TRIZ
Tentativa e Erro
34
De modo geral, quando há um problema a ser resolvido, a mente humana é conduzida
a associá-lo a um problema paralelo e assim, encontrar uma solução equivalente. Esta
solução equivalente, é adaptada ao problema particular, gerando, assim, uma solução
mais específica e adequada para o problema inicial em questão. (INNOSKILLS,2014).
A metodologia TRIZ, utiliza um conjunto de ferramentas que podem ser aplicados a
fim de originar uma solução inventiva e eliminar a contradição de forma eficaz. Dentro
do conjunto de ferramentas estão: Matriz da contradição, MPI (Método dos Princípios
Inventivos), ARIZ, dentre muitos outros.
Dentre as ferramentas avaliadas na pesquisa, a mais frequentemente utilizada foi a
ferramenta dos 40 Princípios Inventivos(MPI), seguido da Idealidade, Análise da
função e Matriz das Contradições. Conforme descrito no trabalho, o resultado sugere
que as ferramentas que possuíram maior frequência de uso podem ter sido escolhidas
devido a sua maior importância, ou simplesmente, pela facilidade de uso. No presente
trabalho, será utilizado a “Matriz das Contradições”.
Figura 9: Frequência de aplicação de métodos
Fonte: (ILEVBARE;PROBERT;PHAAL,2014)
35
Para aplicação de Triz e resolução do problema, é necessário identificar as
contradições, pois estas são as bases do Método da TRIZ e são indicativos de
problemas inventivos decorrentes da incompatibilidade das características desejadas
em um sistema ( ILEVBARE, PAAHL, 2013).
Antes mesmo de utilizar uma das ferramentas para iniciar a resolução das
contradições, é necessária uma análise prévia da situação problema. A identificação
do problema é primordial e há alguns instrumentos para realizá-la. Os Instrumentos
de Análise do problema podem ser: ISQ (Innovation Situation Questionair),
Formulação do problema, Análise Substância-Campo, etc. (JAFARI et al, 2013).
Diante de um panorama geral, a identificação/descrição do problema deve responder
algumas questões fundamentais (Figura 10) e conter, sumariamente, algumas
características principais:
Ambiente operacional para o problema;
Requisitos de recursos
Função utilitária primária
Efeitos prejudiciais
Resultado ideal para o problema(INNOSKILLS,2005).
Figura 10: Formulação do problema em termos de Contradições
Fonte: (INNOSKILLS,2005)
A descrição do problema possibilita descrevê-lo e enfatizá-lo. É necessário
transformar uma “situação inicial” em um “problema específico”. Sendo a “situação
inicial” aquela que é necessária algum aperfeiçoamento, ou seja, a melhora de alguma
36
característica não desejável. (XIMENEZ,2011). O instrumento ISQ permite que estas
necessidades sejam cumpridas, e também, realizar a descrição do problema. Sendo
assim, é bastante aconselhado sua utilização pois é composto por perguntas
estratégicas para que se possa obter o maior número de informações relevantes
possíveis e assim, ajudar a definir o problema corretamente. (XIMENEZ,2011).
Como o cérebro humano tem uma tendência muito forte em acreditar que a primeira
definição do problema é a certa. A exploração da hierarquia do problema é um
caminho a clarificar o espaço ao redor do problema certo (INNOSKILLS,2014). A ideia
básica por baixo da ferramenta é o uso das duas questões POR QUÊ? e O QUE ESTÁ
PARANDO? Para, respectivamente, ampliar e reduzir o problema inicialmente
afirmado. O resultado de repetir estas questões várias vezes é a formação de uma
lista de hierarquia da definição do problema, da qual deve-se selecionar.
37
5 METODOLOGIA
Como mencionado, o objetivo deste trabalho é verificar não somente a aplicabilidade
da metodologia TRIZ, mas principalmente o conhecimento relativo ao tema. A patente
a ser analisada neste trabalho refere-se a patente BR PI1003119A2, “BIORREATOR
COM SISTEMA AGITAÇÃO E AERAÇÃO ESPECÍFICO PARA CULTIVO DE
CÉLULAS ADERENTES E/OU SENSÍVEIS AO CISALHAMENTO”, tendo como titular
a UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO (USP) e inventores André Luis Ferraz, Arnaldo
Márcio Ramalho Prata, José Moreira da Silva Junior, Marcelo Domingos. A visão geral
desta patente está representada na Figura 11.
Figura 11: Mapa Conceitual da Patente PI1003119A2
Fonte: Autoria própria (CMapTools,2014)
O trabalho se configura na caracterização da solução proposta pela patente através
de umas das diversas ferramentas da metodologia TRIZ, “Matriz das Contradições”.
Na primeira etapa descreve-se o problema e, com tal objetivo trataremos de:
-Levantar informações sobre o sistema -Verificar os recursos disponíveis -Obter informações referentes à situação do problema -Entender sobre alterações no sistema -Aplicar conceitos de solução -Resumir o problema e descrever o resultado ideal
Na segunda etapa iremos realizar uma busca no banco de patentes; Na terceira etapa utilizaremos os “Princípios Inventivos” de G.S. Altshuller; Na quarta etapa utilizaremos a “Matriz das Contradições”;
38
6 RESCULTADOS E DISCUSSÕES
Inicialmente, é necessário descrever o problema. A análise do problema apresentado
pela patente PI1003119A2, segundo a ferramenta ISQ, fornece os seguintes
resultados:
6.1 ISQ 6.1.1 5.1.1 Informações sobre o sistema 6.1.1.1 Nome do sistema
Biorreator com sistema de agitação e aeração
6.1.1.2 Funções úteis principais Prover ambiente favorável para que ocorram reações químicas e bioquímicas,
com as condições exigidas de cada processo (temperatura, aeração, pressão,
agitação etc.)
6.1.1.3 Estrutura atual ou desejada do sistema O biorreator é a parte principal de um sistema de controles, dentre eles a
agitação e a aeração. Deve fornecer condições favoráveis para que o kla
(coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio) e outras propriedades
estejam favoráveis ao sistema. Para isso, não pode ocorrer cisalhamento entre
as células pois causariam mudanças morfológicas irreversíveis no micro-
organismo, mudanças reológicas no meio fermentativo e prejuízo em condições
de desempenho de micro-organismo e no aumento de biomassa. Assim também,
a aeração deve ser eficiente, de modo que não ocorra a obstrução da entrada
de ar para o reator, o que causaria a ineficiência da transferência de oxigênio e
condições desfavoráveis à reação (PI1003119A2,2012)
6.1.1.4 Funcionamento do sistema (breve descrição) Sistema que proporciona a ocorrência de reações químicas catalisadas por
biorreatores, sejam enzimas ou células vivas.
6.1.1.5 Ambiente do sistema (condições em torno do sistema) O sistema possui fontes externas de alimentação de ar, dispositivos controles.
O sistema possui também uma fonte de energia para funcionamento do motor.
39
6.1.2 Recursos disponíveis 6.1.2.1 Recursos de Substância
Os recursos que estão atualmente no sistema são: o eixo, haste de agitação,
agitador, controles, chicanas.
6.1.2.2 Recursos de Campo Os recursos de campo atuais são: O campo do tipo mecânico, que é responsável
pela agitação do rotor para agitação do impelidor.
6.1.2.3 Recursos de Espaço O recurso de espaço é o volume ocupado pelo sistema do biorreator.
6.1.2.4 Recurso de Tempo O recurso de tempo é o tempo que ocorre a fermentação e o processo como um
todo.
6.1.2.5 Recurso de informação Recurso de informação são referentes aos resultados de medição dos controles
(pH, Temperatura.)
6.1.2.6 Recursos Funcionais O recurso funcional é a função bioquímica pela qual o reator passa durante o
processo, fornecendo o produto de reação.
6.1.3 Informações referentes à situação Problema 6.1.3.1 Melhoria desejada no sistema e/ou a função a eliminar (problema a ser
resolvido) A melhoria a ser desejada é a agitação eficiente que promova homogeneidade
ao sistema e aeração eficaz.
6.1.3.2 Mecanismo que causa o inconveniente O Inconveniente é causado pelo cisalhamento e pela obstrução dos poros de
saída de ar.
6.1.3.3 Consequências indesejadas do inconveniente O cisalhamento provoca a diminuição da produtividade e a obstrução do ar causa
a diminuição significativa da transferência de ar, comprometendo a eficácia do
processo.
6.1.3.4 Histórico do Problema Muitos estudos foram realizados para que estes fatores fossem minimizados. A
evolução de sistemas de biorreatores foi considerável. Há diversas versões de
40
agitadores e sugestões de melhorias no sistema de aeração, chegando ao que
hoje, o mais conhecido sistema, seja o air-lift, sistema de aeração sem agitador.
6.1.3.5 Outros problemas (secundários a serem solucionados) Sistemas de controles.
6.1.3.6 Outros sistemas que possuem um inconveniente semelhante Outros sistemas com problema similar não foram identificados com sucesso.
6.1.4 Alterações no sistema 6.1.4.1 Alterações permissíveis ao sistema
O sistema possui grau de liberdade amplo, desde que possua os requisitos de
um biorreator.
6.1.4.2 Limitações às alterações no sistema As mudanças no sistema devem ser tecnologicamente aplicadas a indústria e
laboratório;
6.1.5 Critérios para solucionar conceitos de solução 6.1.5.1 Características tecnológicas desejadas
O sistema deve possuir baixa complexidade e fácil manuseio.
6.1.5.2 Características econômicas desejadas De preferência, deve oferecer vantagem econômica.
6.1.5.3 Cronograma desejado Não possui.
6.1.5.4 O nível de inovação desejado O sistema deve compreender uma melhor transferência de oxigênio para o
meio reacional e uma diminuição da taxa de cisalhamento mediante as
propostas de biorreatores atuais.
6.1.5.5 Outros O sistema deve possuir variação de escala.
O sistema deve possuir controle de aeração (kla).
O sistema deve possuir controle de agitação (vvm).
6.1.6 Resumo e Resultado final ideal Tem-se como ambiente operacional o sistema de um biorreator. Os recursos
incluem o um tanque cilíndrico, meio de cultura, haste de agitação e aeração,
outros instrumentos adicionais. A função utilitária primária é realizar reações
químicas catalisadas por “biocatalisadores” (enzimas ou células), assim como o
41
cultivo de micro-organismos, células animais ou vegetais. Os efeitos prejudiciais
incluem o cisalhamento, no caso de biorreatores com agitadores usuais (pás
planas) e a adesão do micélio, no caso de fungos filamentosos, em quaisquer
superfícies (lisa ou rugosa), ocasionando a obstrução dos micro poros das saídas
de ar. O resultado ideal é um biorreator que possua um sistema de agitação que
não ocasione cisalhamento e um sistema de aeração que não fosse obstruído pela
adesão das células
O universo presente na patente PI1003119A2 pode ser representado em um Mapa
conceitual (Figura 12).
Figura 12: Representação do sistema de biorreator baseado na patente PI1003119A2
Fonte: Autoria própria (CMAP tools,2014)
.
6.1.7 Histórico das tentativas anteriores de resolução do problema inventivo
6.1.7.1 Tentativas precedentes Houve várias outras tentativas anteriores para o sistema de biorreatores. Estas
tentativas melhoraram alguns aspectos, mas não foram capazes de satisfazer
a necessidade de aeração e agitação eficiente conjuntamente, principalmente
no caso de células sensíveis ao cisalhamento e células aderentes.
A patente PI 1003119-7 A2, fonte de análise deste trabalho, é específica para
a solução deste tipo de problema e compara, em sua descrição, outras patentes
42
existentes mercado (US5795732; MX2007009794A; US4649117, US4545945;
US4267052). As descrições das respectivas patentes estão no ANEXO E.
Stirred-tank reactors and method of use (US5795732)
Figura 13: Patente US5795732
Fonte: (US5795732 A, 1998) Autores: Bernhard Schilling, Walter Pfefferle, Bernd Bachmann, Wolfgang Leuchtenberger, Wolf-Dieter Deckwer
Bioreactor (MX2007009794A)
Figura 14: Patente MX2007009794A
Fonte: (MX2007009794A ,2009). Inventores: VAZQUEZ JOAQUIN OCTAVIO LEON, OHL ANDRES LEON
Air lift bioreactor ( US4649117)
43
Figura 15: Patente US4649117
Fonte: (US4649117 , 1987 ) Inventores: Philip C. Familletti
Dividing back-plowing partially degassed liquid into part streams (US4545945)
Figura 16:Patente US4545945
Fonte: (US4545945 ,1981 ) Inventores: Paul Prave, Wolfgang Sittig
Aeration method and apparatus ( US4267052)
Figura 17: Patente US4267052
Fonte: (US4267052,1981). Inventores: Shih-chih Chang
44
Além dos biorreatores citados na descrição da patente, existem outros exemplos
recentes (ANEXO F):
Bioleaching bioreactor with a system for injection and diffusion of air (US2014239561A1)
Figura 18:Patente US2014239561A1
Fonte: (US2014239561A1,2014) Inventores: SANCHEZ-VAZQUEZ BELISARIO [MX];ESTRADA-DE LOS SANTOS FRANCISCO [MX]; BUENDIA-CACHU ERIC DAVID [MX]; MONTER-VALENZUELA ULISES [MX]
Bioreactor and method (US2013210132A1)
Figura 19: Patente US2013210132A1
Fonte: (US2013210132A1,2013) Inventores: CHOKSHI BUNKIM [US]
45
Identificado o problema, é possível formular sua questão principal e simplificada:
Questão: Como pode-se aerar e agitar o sistema de maneira com que ocorra
aeração eficiente e não ocorra cisalhamento?
6.2 Contradição da patente PI 1003119-7 A2
A contradição explorada da patente em questão é definida pelo cisalhamento das
células por meio da agitação do meio.
Contradição: Quando aumenta a agitação, melhora a oxigenação, aumenta o
cisalhamento. Ao diminuir a agitação, a homogeneização não é eficiente e diminui o
potencial de aeração. Obs.: As células aderentes bloqueiam as saídas de ar.
Uma análise dos benefícios pretendidos com a solução das contradições é fornecida
na Tabela 1: Análise geral dos Benefícios da patente.
Tabela 1: Análise geral dos Benefícios da patente
Título Cisalhamento e Aeração em um Biorreator Analista Fernanda Dias Shimodo Usuário Consumidor
Benefícios Onde você está
tentando chegar? Como você vai saber quando chegou lá?
Analista Melhorar o sistema de aeração e agitação
Agitação e Aeração Eficiente
Usuário Aeração e Agitação eficiente
Quando não houver cisalhamento na agitação e aeração
Ambos Resolver o problema de células sensíveis
O biorreator funcionar com agitação e aeração eficiente
No caso específico da contradição referente a patente PI 1003119-7 A2. Os Parâmetros de Engenharia mais representativos do problema são:
46
Tabela 2 Parâmetros a serem melhoras e Parâmetros de agravamento da análise do biorreator
Parâmetros a serem melhorados 12. Forma 15. Duração da ação por um objeto em movimento
Parâmetros de agravamento 23.Perda de Substância 30.Danos externos ao objeto
Fonte: Matriz das Contradições –Altshuller [...]
Os Parâmetros de Engenharia definidos como “a serem melhorados”, são aqueles
que, pela análise do problema gerador da patente PI 1003119-7 A2, estão
representados como: Forma e Duração da ação por um objeto em movimento.
Forma é o Parâmetro de Engenharia relacionado ao contorno externo e a aparência
de um sistema. Ao considerar o cisalhamento das células e a baixa eficiência de
aeração em algumas situações, a Forma pode ser descrita como parâmetro a ser
melhorado, pois a geometria é considerada um fator importante no desenvolvimento
do produto e que pode ser modificado para atender as exigências do processo. Assim,
ao mudar a Forma do equipamento (ou partes dele) poder-se-á obter uma sugestão
que viabilize as soluções destas contradições, como, por exemplo, a inexistência de
superfícies que facilitem a aglomeração das células ou que facilitem a
homogeneização.
Outro Parâmetro de Engenharia a ser melhorado que pode estar relacionado com o
processo, é a Duração da ação por um objeto em movimento, pois em decorrência da
ação constante de mistura de um impelidor usual, ocorre o problema de cisalhamento,
como descrito na análise do problema anteriormente.
No caso dos Parâmetros de Engenharia que agravam o problema, estão descritos
neste trabalho como: Perda de Substância e Danos externos ao objeto.
A Perda de Substância pode ser considerada um fator de agravamento pois, segundo
a análise inicial do problema, o cisalhamento corrompe as células resultando nas
mudanças morfológicas irreversíveis, dentre outros problemas. De acordo com a
descrição do Parâmetro (ANEXO C), ocorre uma perda “completa ou parcial”, neste
47
caso, permanente, de certa quantidade do material, substância, parte ou subsistema
de um sistema. Neste caso, consideram-se as células como sendo um sistema.
Em relação ao Parâmetro Danos externos causados ao objeto, supõe-se o objeto
como sendo as células e, conforme a descrição do Parâmetro, o fator de agravamento
é a susceptibilidade de um sistema a efeitos (nocivos) gerados externamente, no caso,
o efeito cisalhante.
A análise das contradições relatadas, segundo a Matriz das Contradições, sugere o
seguinte resultado, conforme a Figura 20.
Figura 20: Matriz das contradições ajustadas a problemática da patente PI 1003119-7 A2
Fonte: (Matriz das Contradições, Altshuller [...]) Adaptada
Por tratar-se de material biológico em questão, alguns Princípios Inventivos poderão
ser reajustados para a forma adequada de análise, contudo, sem perder o sentido
padrão.
O tratamento e as sugestões possíveis decorrentes da Matriz de Contradição estão
demonstradas a seguir.
Para o conflito mencionado entre Forma (PE nº 12) e a Perda de Substância
(PE, nº23), os Parâmetros Inventivos mais aplicáveis ao processo demonstrado na
matriz são 35, 29,3 e 5 (Figura 21).
...
23. P
erda
de
Sub
stân
cia
...
30.D
anos
ext
erno
s ao
ob
jeto
31. F
ator
es n
ociv
os
gera
dos
pelo
obj
eto
12. Forma ... 35,29,3,5 ... 22,1,2,35 35,115. Duração da ação por um objeto em movimento ...
28,27,3,18 ... 22,15,33,28 21,39,16,22
Parâmetro amelhorar
Resultado Indesejado(Conflito)
48
Figura 21:Seção matriz 12x23
Princípios sugeridos:
35: Alterar Parâmetros e Propriedades;
29: Pneumática e Hidráulica
3: Qualidade Local
5: Integração
De acordo com as propriedades dos Princípios Inventivos sugeridos pela Matriz,
aquele que mais se adequa às necessidades do problema em questão e que possui
maior potencial de aplicação é o PI 5, Integração. Este princípio sugere a mistura,
junção de objetos idênticos ou semelhantes para realização de operações paralelas
e/ou fazer operações próximas, ao mesmo tempo.
Os Princípios 35,29,3 foram rejeitados, pois Alterações de Parâmetros e Pneumática
e Hidráulica, Qualidade local não são viáveis, visto que os componentes são células
(animais ou vegetais) e existe restrições quanto a mudanças em algumas
propriedades, como por exemplo, propriedades físicas do objeto.
Em vista da análise prevista pela Matriz de Contradição, a sugestão referida é
semelhante ao sistema gerado pela patente PI 1003119-7 A2, na qual, um dos
conceitos apresentados pela patente, compreende um sistema de aeração rotatória
(agitação e aeração simultânea), conforme sugere o método. Foi, portanto,
demonstrado neste caso, a eficiência de TRIZ, visto que o resultado esperado pela
Matriz das Contradições foi análogo ao inspirado pelos inventores sem a utilização no
método.
...
23. P
erda
de
Sub
stân
cia
12. Forma ... 35,29,3,5
Parâmetro amelhorar
Resultado Indesejado(Conflito)
Fonte: (ALTSHULLER, [...]) adaptado
49
Para o conflito mencionado entre Forma (PE nº 12) e os Danos externos ao
objeto (PE, nº 30), os Parâmetros Inventivos mais aplicáveis ao processo
demonstrado na matriz são 22,1,2,35. (Figura 22)
Figura 22:Seção matriz 12x30
Princípios sugeridos:
22: Tirar benefício do prejuízo
1: Segmentação
2: Extração
35: Alterar Parâmetros e Propriedades
Parâmetros rejeitados: 22,2,35. O parâmetro 22 foi rejeitado devido ao propósito do
processo, ele sugere beneficiar-se do prejuízo, como por exemplo, beneficiar-se do
cisalhamento das células. O produto obtido a partir da utilização biorreator com
diferentes células pode ser diverso, porém, considera-se neste caso, a necessidade
da célula inteira e viável. Não podendo, neste caso, fazer uso da célula fragmentada
(cisalhada). Há, contudo, outros processos que são necessários cisalhamentos de
células para obtenção do produto final, como é o caso de alguns processos/produtos
enzimáticos (enzimas intracelulares). Porém, estes casos não são abordados neste
trabalho, e a unidade celular ilesa é mais interessante. Já os PI’s 2 e 35 (Extração e
Alterar Parâmetros e propriedades, respectivamente) foram rejeitados por serem
inviáveis alterações de propriedades físicas, como sugerem os dois princípios.
Assim, de acordo com os Parâmetros Inventivos sugeridos, o promissor deles, é o PI
1: Segmentação. Este PI sugere a divisão do objeto em partes independentes.
...23
. Per
da d
e S
ubst
ânci
a
...
30.D
anos
ext
erno
s ao
ob
jeto
12. Forma ... 35,29,3,5 ... 22,1,2,35
Parâmetro amelhorar
Resultado Indesejado(Conflito)
Fonte: (Altshuller[...]) Adaptado
50
Existe, porém, patentes já existentes que relacionam este tipo de propriedade
(segmentação) como solução para um dos problemas. Como é o caso dos reatores
“airlift com downcorner externo”. No caso deste reator, a solução da contradição
discutida aqui é parcial, visto que este reator ainda apresenta a desvantagem da saída
de ar ser susceptível a aglomeração de células. Porém, deve-se ressaltar que a
contradição discutida consiste em um parâmetro a ser melhorado (forma) e outro a
ser agravado (fatores nocivos gerados pelo objeto), ou seja, não há especificidade e
não é uma solução exclusiva, podendo haver variações de soluções a medida que se
resolvem as contradições. A matriz gera sugestões de soluções de problemas e é
apenas um dos métodos possíveis da aplicação de TRIZ. Para satisfazer a maioria
das contradições possíveis, é necessária uma análise mais ampla do método e
verificar outras sugestões, como é o caso das sugestões de PI da contradição anterior
que, assim como a patente PI 1003119-7 A2, solucionam ambas as contradições.
Fatores nocivos gerados pelo objeto (PE nº 31) e a Forma (PE nº12),
sugerem o Parâmetros Inventivo de números 35, 1 (Figura 24).
Princípios sugeridos:
35: Alterar Parâmetros e Propriedades
1: Segmentação
Figura 23: Tipos de reatores airlift. a)coluna de bolha normal;b) draft tu e ; c) air lift o parede de separação; d) air lift o dow o er exter o.
Fonte: (SCHIMIDELL,2001)
Princípio de Segmentação. Ao segmentar o biorreator, dividindo-o em partes parcialmente independentes, ocorreu a solução de uma das contradições: o cisalhamento de células, assim como outros benefícios agregados ao sistema. Porém, a aeração ainda é comprometida quando utilizado células aderentes.
51
Figura 24:Seção matriz 12x31
Ao analisar as sugestões dadas pela Matriz, observa-se que a aplicação mais
favorável para a solução do problema, se encontra no PI de número 1 (PI
Segmentação). Igualmente a análise anterior, há opções como a “airlift”, mas esta
sugestão favorece apenas uma das contradições. Portanto, é uma solução
parcialmente viável e deve ser analisado a prioridade e a necessidade de satisfação
das contradições. No caso do presente trabalho, esta solução não é considerada útil.
A análise feita dos Parâmetros de Engenharia 15 (Duração da ação por um
objeto em movimento) x 23 (Perda da substância), sugere-se os PI ‘s 28,27,3,18.
Princípios sugeridos:
28: Substituição Mecânica
27: Uso e Descarte
3: Qualidade Local
18: Vibração Mecânica
Os Princípios rejeitados foram: 27, por não ser possível a substituição dos
objetos(células) e não ser viável a utilização de produtos descartáveis no processo.
Já o Princípio 3, Qualidade local, não foi possível, até o momento, nenhuma solução
possível para a utilização deste princípio.
...
23. P
erda
de
Sub
stân
cia
...
30.D
anos
ext
erno
s ao
ob
jeto
31. F
ator
es n
ociv
os
gera
dos
pelo
obj
eto
12. Forma ... 35,29,3,5 ... 22,1,2,35 35,1
Parâmetro amelhorar
Resultado Indesejado(Conflito)
Fonte: (Altshuller[...]) Adaptado
52
Figura 25:Seção matriz 15x23
Das opções encontradas, as que melhor se aplicam a solução da contradição
apresentada são 28 (Substituição Mecânica) e 18 (Vibração Mecânica). A PI 28 sugere
a substituição do sistema mecânico por qualquer outro tipo de sistema. A PI 18 sugere
a utilização de vibração mecânica (Figura 25). Ambos favoreceriam a diminuição do
cisalhamento das células e eficiência de aeração, segundo a matriz.
Para a Contradição 15 (Duração da ação por um objeto em movimento) x 30
(Danos externos ao objeto), a matriz sugere 22,15,33,28. Analogamente a contradição
anterior, o PI mais aplicável seria o 28 (Substituição mecânica), pode-se considerar o
PI 15 também aplicável, por sugerir a divisão do objeto em partes capazes de se
movimentar relativamente a outras, encontrando uma condição ótima de operação
(Figura 26).
Princípios Sugeridos:
22: Benefício do Prejuízo
15: Dinamização
33: Homogeneidade
28:Substituição Mecânica
Princípios rejeitados:
...
23. P
erda
de
Sub
stân
cia
12. Forma ... 35,29,3,515. Duração da ação por um objeto em movimento ...
28,27,3,18
Parâmetro amelhorar
Resultado Indesejado(Conflito)
Fonte: (Altshuller[...]) Adaptado
53
22, conforme descrição anterior e 33, pois não foi possível uma sugestão viável para
a utilização do princípio.
Figura 26:Seção 15x30
Para a contradição entre PE 15 (Duração da ação por um objeto em
movimento) e PE 31 Fatores nocivos gerados pelo objeto, obtém-se os
seguintes PI: 21,39,16,22 (Figura 27).
Figura 27:Seção matriz 15x31
Princípios sugeridos:
21: Ação Rápida
...
23. P
erda
de
Sub
stân
cia
...
30.D
anos
ext
erno
s ao
ob
jeto
12. Forma ... 35,29,3,5 ... 22,1,2,3515. Duração da ação por um objeto em movimento ...
28,27,3,18 ... 22,15,33,28
Parâmetro amelhorar
Resultado Indesejado(Conflito)
...
23. P
erda
de
Sub
stân
cia
...
30.D
anos
ext
erno
s ao
ob
jeto
31. F
ator
es n
ociv
os
gera
dos
pelo
obj
eto
12. Forma ... 35,29,3,5 ... 22,1,2,35 35,115. Duração da ação por um objeto em movimento ...
28,27,3,18 ... 22,15,33,28 21,39,16,22
Parâmetro amelhorar
Resultado Indesejado(Conflito)
Fonte: (Altshuller[...]) Adaptado
Fonte: (Altshuller[...]) Adaptado
54
39:Atmosfera Inerte
16: Ação Parcial ou Excessiva
22: Benefício do Prejuízo
Dentre as opções de PI sugeridos, o que mais se aproxima para a solução almejada
seria o PI 16 (Ação Parcial ou Excessiva). Utilizando o princípio de “um pouco mais”
ou “um pouco menos”, como descreve o PI, pode-se sugerir uma forma que seja
solucionada a contradição. Porém, mediante as outras opções encontradas, esta PI
possui desvantagens por se tratar de uma solução que necessita de maior
profundidade de interpretação e utilização de outras ferramentas da TRIZ.
Princípios rejeitados:
21,39,22: Estes princípios foram rejeitados por sugerirem processos que
provavelmente danifiquem as células. Como é o caso do PI 21, que sugere processos
destrutivos momentâneos, ou o PI 39, que sugere uma mudança do ambiente. O PI
22 já foi discutido anteriormente.
Ao fazer o balanceamento dos Princípios Analisados, verificamos que foram sugeridos
15 Princípios Inventivos na Matriz de Contradição. Dentre estes, apenas 6 foram
considerados aplicáveis.
Tabela 3: Balanceamento de Princípios inventivos
Total de Princípios Inventivos Sugeridos 15
Princípios Inventivos Viáveis 6
Princípios Inventivos Rejeitados 9
Fonte: Autoria própria
Todas as sugestões aqui descritas, não puderam ser mais aprofundadas pois estão
sujeitas a desenvolvimento de patentes e, conforme descrito na definição anterior,
deve possuir o requisito novidade. O desenvolvimento destas avaliações é sugerido
para trabalhos futuros de pesquisa.
55
7 CONCLUSÃO
A aplicação parcial de TRIZ na patente PI 1003119-7 A2, demonstrou neste trabalho,
seu potencial e sua aplicabilidade. E, dentre os resultados esperados pelo método de
Matriz das Contradições, foi sugerido o resultado análogo ao desenvolvido pela
patente. Este fato demonstra que, embora existam outros meios inventivos (sejam
eles intuitivos ou não), o método auxilia no direcionamento heurístico e facilita a
resolução de problemas.
A análise da metodologia TRIZ na patente, permitiu a conclusão de alguns pontos
importantes.
A metodologia TRIZ permitiu o direcionamento de ideias, focando a solução do
problema em questão, sendo uma ferramenta direta e precisa.
O acesso a um banco internacional de patentes possibilita a visualização do
estado da arte na área estudada. Além de ser um instrumento de pesquisa
importante.
Os "Princípios Inventivos" da metodologia TRIZ se aplicam a patente utilizada
neste trabalho.
A "Matriz de Contradições" da metodologia TRIZ se aplica a patente utilizada
neste trabalho.
A metodologia TRIZ possibilitou o desenvolvimento de patente de modelo de
utilidade, não descrita neste trabalho, mas a ser submetido em breve ao INPI.
Embora a “Matriz de contradição” sugira um grande número de Princípios
Inventivos, é necessário selecioná-los para adequação do sistema em questão.
56
8 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Tendo em vista a necessidade atual de inovação tecnológica e a competitividade cada
vez mais necessária para o sucesso, a utilização de ferramentas que propiciem este
diferencial estão cada vez mais em destaque. A criatividade precisa ser exercitada.
Mesmo aqueles que possuem facilidade de criação a partir de um insight “Eureka”
possuem uma preparação, consciente ou não, do desenvolvimento da solução de
problemas em suas mentes. O grande diferencial da Triz é a habilidade de ser ampla
e estender-se às diversas áreas de aplicação. Seu desenvolvimento no mundo
demonstra, assim como nos trabalhos relatados, as vantagens da aplicação do
método.
Faz-se necessária, para utilização do método, uma análise exaustiva prévia do
problema. A definição do problema inicial é a base para garantir seu sucesso de
aplicação. Existe na literatura, opções de programas e softwares para condução
correta problema e posterior sequência de análise. O presente trabalho, se conteve a
apresentar a ferramenta Matriz das Contradições, porém, métodos como Idealidade,
76 soluções padrões dentre outros, demonstraram em outros estudos, serem
ferramentas sinérgicas. Mesmo assim, os resultados obtidos podem ser estímulo para
futuras análises e geração de novas patentes.
O resultado obtido neste trabalho foi fruto de novas ideias e futura patente. Assim, a
discussão detalhada não pode ser apresentada devido à restrição legal da própria
denominação de patentes e cumprimento de um de seus requisitos: a novidade.
8.1 Limitações do estudo
Como limitação deste estudo, ressalta-se que as propostas apresentadas necessitam
de estudos mais aprofundados a respeito dos reais benefícios sugeridos pela análise.
Diante da consideração de que a metodologia é mais profundamente utilizada por
estudiosos com níveis superiores de estudos (a TRIZ demanda de cursos e
experiências), a limitação do breve conhecimento e aplicação das ferramentas na
prática da metodologia, são evidentes.
57
9 TRABALHOS FUTUROS
Com os resultados obtidos na realização deste trabalho, assim como o conhecimento
adquirido no desenvolvimento do estudo, pode-se sugerir os seguintes trabalhos
futuros a serem desenvolvidos:
Utilização de outras ferramentas da TRIZ na patente analisada;
Utilização de softwares baseados em TRIZ para descrição e solução de
problemas;
Avaliação descritiva de cada Princípio Inventivo sugerido;
Comparação dos resultados obtidos.
58
ANEXOS
ANEXO A – Documento de uso investigativo da patente
59
ANEXO B – Patente PI 1003119-7 A2
60
Relatório descritivo da Patente de Invenção para: “BIORREATOR COM SISTEMA DE AGITAÇÃO E AERAÇÃO ESPECÍFICO PARA CULTIVO DE CÉLULAS ADERENTES E/OU SENSÍVEIS AO CISALHAMENTO”. CAMPO DE INVENÇÃO A presente invenção se refere a um biorreator que compreende um sistema de agitação e aeração específico para cultivo de células aderentes e sensíveis ao cisalhamento. Em particular, a presente invenção se refere a um sistema de agitação e aeração simultâneo, utilizado no cultivo de células aderentes e sensíveis ao cisalhamento, tais como fungos filamentosos, células animais e vegetais. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO Os biorreatores são equipamentos usados para o cultivo de micro-organismos, células animais ou vegetais. Existem diversos tipos de biorreatores empregados em processos biotecnológicos. Entre eles podem-se destacar os tanques agitados e aerados tipo “STR” (Stirred Tank Reactor), os sistemas agitados por aeração tipo “Airlift” e os de coluna de bolhas. Os biorreatores são amplamente utilizados com o objetivo de proporcionar as condições adequadas de temperatura,pH, concentração de substrato, sais minerais, vitaminas e oxigênio para organismos aeróbios, para que micro-organismos e células cresçam e produzam metabólitos de interesse. Bactérias e leveduras são facilmente e tradicionalmente cultivadas em reatores tipo STR, que possuem sistema de agitação com turbina de pás planas e aeração por injeção de ar através de uma placa sinterizada ou uma coroa com vários orifícios. Pode ser citado como exemplo o biorreator descrito na patente US 5.795.732 que apresenta um melhoramento dos biorreatores do tipo STR, ao proporcionar um sistema de pás e discos intercalados que promovem a agitação do meio de cultura. Tal biorreator é empregado em processos enzimáticos ou microbiológicos, cujo referido sistema de pás e discos intercalados permite sua utilização tanto em escala laboratorial quanto em escala industrial. NO entanto, as pás do referido biorreator, quando em movimento, acarretam cisalhamento significativo de células sensíveis, principalmente de hifas de fungos filamentosos. Outra característica importante diz respeito ao seu sistema de distribuição de ar em tubo circular com micro orifícios, o qual representa um potencial ponto de adesão das células cultivadas, particularmente, quando se trata do cultivo de fungos filamentosos. Tal adesão leva ao entupimento dos referidos micro orifícios limitando assim a entrada de ar ou oxigênio no meio de cultivo. Outro exemplo de biorreator com sistema de agitação por pás pode ser visto no pedido de patente mexicano nº MX 2007009794, onde os inventores descrevem um biorreator particularmente usado no cultivo de micro-organismos aeróbios. O referido biorreator consiste, basicamente, de um tanque aerado, onde os inventores apresentam um sistema de agitação por pás, as quais foram projetadas aerodinamicamente com o objetivo de reduzir a resistência mecânica contra o meio de cultivo. Além disso, os inventores também descrevem o uso de defletores instalados verticalmente e de forma helicoidal sobre a superfície interna do tanque, com o objetivo de diminuir a quantidade de espuma no interior do biorreator. Embora se tenha reduzido a resistência mecânica, tanto as pás quanto os referidos defletores configuram pontos potenciais de adesão das células cultivadas, particularmente, quando se trata do cultivo de fungos
61
filamentosos. Tal adesão resulta na formação de aglomerados, os quais impedem a distribuição homogênea de ar e nutrientes no interior do biorreator. Deste modo, o referido biorreator fica limitado ao cultivo de micro-organismos unicelulares que não formam aglomerados por adesão às superfícies internas do biorreator. Frente ao que é conhecido do estado de técnica, podemos dizer que a agitação é um parâmetro importante em um biorreator. O processo de agitação do meio de cultivo contribui para uma adequada homogeneidade, auxiliando na aeração, possibilitando que os nutrientes cheguem mais facilmente à célula, evitando gradientes de pH e auxiliando na transferência de calor. Entretanto, a agitação também pode causar mudanças na morfologia celular, variação na taxa de crescimento e na formação de produtos. Em produções industriais envolvendo culturas submersas de fungos, a morfologia micelial pode variar entre a formação de grumos e formas filamentosas dispersas, dependendo das condições de cultivo e da espécie fúngica em uso. Por exemplo, os caldos fermentativos contendo micro-organismos filamentosos exibem frequentemente um comportamento pseudo-plástico não convencional, ou diferente daquele observado no cultivo de organismos unicelulares como as bactérias. Este comportamento pseudo-plástico exerce um profundo efeito no desempenho do biorreator, afetando o padrão de mistura e os processos de transferência de massa e energia. Ademais, o aumento na viscosidade do caldo fermentativo em biorreatores convencionais tipo tanque agitado e aerado pode ser parcialmente compensado pelo aumento no valor das variáveis operacionais (frequência de rotação do eixo contendo as pás e vazão específica de alimentação de ar), a fim de manter um adequado coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kla). Contudo, altas frequências de rotação do eixo contendo pás levam a alta taxa de cisalhamento, o que pode causar mudanças morfológicas irreversíveis no micro-organismo, mudanças reológicas no desempenho do cultivo e no aumento de biomassa. O excesso de cisalhamento pode ainda resultar em rompimento celular e decréscimo da biomassa. Embora as células animais e vegetais, assim como alguns fungos filamentosos, necessitem de intenso fornecimento de oxigênio e os sistemas de agitação conhecidos até o momento, sabidamente melhorem a aeração do meio de cultivo frente à biorreatores sem agitação, tais células se mostram extremamente sensíveis a agitações bruscas e ao impacto contra as turbinas de agitação de biorreatores tais como os mencionados acima. Frente ao que foi exposto, é de conhecimento de um versado na técnica que os biorreatores de coluna de bolha e os do tipo “Airlift” são, até o presente momento, os mais apropriados para o cultivo de células sensíveis ao cisalhamento, mais particularmente para o cultivo de fungos filamentosos, por proporcionarem uma baixa força de cisalhamento. Podemos citar a patente americana US 4.649.117 como exemplo de um tipo de biorreator que utiliza a própria inserção de ar como uma forma de agitar o meio de cultura. A patente descreve um biorreator que é utilizado para o cultivo de células e fermentação, compreendendo um tanque com um desenho distinto. Tal desenho permite a inserção de um fluxo de ar suave e centralizado no fundo do tanque, proporcionando uma agitação do meio de cultura com uma baixa força de cisalhamento mecânico. Apesar de minimizar a força de cisalhamento no interior do tanque aerado, esse desenho de biorreator também é susceptível a adesão das células cultivadas, particularmente, quando se trata do cultivo de fungos filamentosos. Tipicamente, nesse tipo de biorreator, ocorre a adesão inicial de hifas do fungo
62
cultivado sobre a placa micro perfurada usada para a entrada de ar e a subsequente formação de um aglomerado de células fúngicas que obstruem o tubo interno usado para a ascensão da coluna de bolhas de ar. Essa obstrução acarreta na diminuição significativa da eficiência de transferência de oxigênio para o meio de crescimento, além de impedir a homogeneização do líquido contido no biorreator que, nesse caso, é feita pelo deslocamento ascendente da coluna de bolhas de ar. Já a patente US 4.545.945 revela um processo para melhorar a distribuição de ar em um biorreator do tipo “Airlift” onde o referido processo descreve basicamente um compartimento guia para a entrada de ar, instalado dentro do tanque de cultivo. O referido compartimento guia proporciona a divisão do líquido de cultivo em duas zonas, uma onde o fluxo de líquido é ascendente, devido a inserção de ar, e outra onde o fluxo de líquido é descendente. O ar é inserido no referido compartimento por uma pluralidade de entradas, formando uma corrente de agitação no meio de cultura. Nesse tipo de biorreator, que se configura como um autêntico biorreator agitado por colunas de bolhas de ar, o limitante para o cultivo de fungos filamentosos, preferencialmente de basidiomicetos, é a adesão dos referidos fungos na superfície micro perfurada utilizada para a inserção de ar no referido biorreator. Após a adesão inicial das hifas sobre essa superfície, ocorre a formação de aglomerados de células fúngicas que efetivamente impedem ou limitam a entrada de ar no biorreator de formar homogênea, minimizando a eficiência da transferência de oxigênio e da homogeneização do líquido. Conforme descrito anteriormente, mesmo com a diminuição da força de cisalhamento, o crescimento de fungos filamentosos, mais preferencialmente de basidiomicetos, ainda se apresenta de forma complicada e problemática nesses biorreatores. O problema do cultivo de tais fungos é que seu micélio apresenta mucilagem externa à hifa, composta de exopolissacarídeos, que ocasiona adesão do micélio em quaisquer superfícies rugosas, ou mesmo lisas e polidas que se mantenham estáticas, presentes no interior do biorreator. Em função da adesão do micélio nessas superfícies há a formação de aglomerados que impedem a correta homogeneização do meio de crescimento e a adequada difusão e solubilidade do oxigênio. Além dos tipos de biorreatores descritos aqui, ainda existem outros sistemas de aeração e agitação de líquidos em recipientes, tais como o descrito na patente americana US 4.267.052. Embora a invenção descrita na referida patente americana não seja direcionada a biorreatores, esta descreve um sistema de agitação e aeração de líquidos, utilizando um eixo central oco em forma de “T” ligado a um rotor, em que o referido eixo central oco apresenta orifícios para a entrada de ar e para a entrada de líquido, além de um pequeno tubo posicionado no interior do referido eixo central, logo abaixo dos orifícios de ar , que devido ao movimento de rotação suga o ar do ambiente para o interior do eixo, despejando ar no líquido sob agitação. O limitante desse sistema de aeração e agitação de líquidos para uso no cultivo de fungos filamentosos é, novamente, a clara possibilidade de adesão das hifas tanto no eixo central quando no tubo interno, na altura dos orifícios para entrada de liquido, configurado como uma trompa de aspiração. Neste ponto, a oferta de oxigênio para as células fúngicas cultivadas seria alta, favorecendo seu rápido crescimento e adesão, tanto na parte externa como interna do sistema de aspiração. Uma vez obstruída essa pequena passagem de líquido e ar, o sistema de agitação e aeração em questão deixaria de operar para a finalidade de promover a eficiente aeração do liquido de cultivo em questão.
63
Entretanto, mesmo com uma diversidade de sistemas de aeração e aeração disponíveis, ainda se observa que os problemas de cultivo de basidiomicetos em biorreatores convencionais são notórios. Outro fato importante é que apesar de existirem estudos sobre as condições apropriadas para o crescimento dessa classe de fungos, tais estudos estão relacionados a ajustes nos reatores existentes, com a tentativa de controlar os problemas de agregação de micélio, cisalhamento de hifas e consequente perda de viabilidade. Deste modo, inexistem avaliações de reatores desenhados especificamente para esse tipo de cultivo. Nesse contexto, a estrutura do equipamento é de fundamental importância na medida em que interfere na morfologia e na quantidade da biomassa formada. Embora estudos venham demonstrando que o mecanismo de agitação e aeração pode claramente determinar o tipo crescimento e influencias na produtividade, em nenhum dos casos foi revelado um modelo de reator que permita revolucionar a forma de produzir micélio dessa classe de fungos. SUMÁRIO DA INVENÇÃO Para solucionar os problemas acima mencionados a presente invenção propiciará vantagens significativas em relação aos biorreatores utilizados atualmente, possibilitando um aumento do seu desempenho e apresentando uma relação custo/benefício mais favorável. A presente invenção se refere a um biorreator que compreende um sistema de aeração rotatória, que permite a aeração e agitação do meio líquido de forma simultânea, evitando assim a obstrução da(s) saída(s) de ar que se encontra(m) em movimento contínuo e apresenta(m) um maior diâmetro quando comparado aos tradicionais micro orifícios comumente usados. Essas características permitem então uma eficiente dissolução de oxigênio no meio líquido, além de promover uma homogeneização contínua, com uma baixa força de cisalhamento e minimização da adesão das células às superfícies internas do biorreator. Tudo isso contribui para a inibição da formação de aglomerados no interior do biorreator, bem como para uma redução na taxa de cisalhamento. As características do biorreator da presente invenção são importantes, principalmente, para o cultivo de células aderentes e sensíveis ao cisalhamento, preferencialmente alguns fungos filamentosos e ainda mais preferencialmente para o cultivo de basidiomicetos. O biorreator da presente invenção proporciona uma maior produção de biomassa, o que significa um aumento da produtividade de inóculos de basidiomicetos, os quais são de grande importância para diversos processos, tais como a biopolpação, a biorremediação de solos contaminados, a produção de cogumelos comestíveis, etc.
64
ANEXO C – PARÂMETROS DE ENGENHARIA
Dois conceitos podem ser considerados extremamente necessários para a utilização dos parâmetros de engenharia, são eles: - Objeto em movimento: conceitualmente aquele que pode trocar de posição no espaço, tanto pelo resultado de sua ação como pelo resultado de forças externas. Veículos e objetos projetados para serem portáteis podem exemplificar este grupo; - Objeto estático: São objetos que não trocam sua posição no espaço, nem por sua ação ou pela ação de forças externas. Considerar a condição sob a qual o objeto está sendo utilizado. Os 39 parâmetros de engenharia podem ser brevemente descritos como: 01. Peso do objeto em movimento: A massa do objeto, em um campo gravitacional. A força que o corpo exerce em seu suporte ou suspensão. 02. Peso do objeto estático: A massa do objeto, em um campo gravitacional. A força que o corpo exerce em seu suporte ou suspensão, ou na superfície em que ele repousa. 03. Comprimento do objeto em movimento: Qualquer dimensão linear, não necessariamente a mais longa, pode ser considerada, aqui, como comprimento. 04. Comprimento do objeto estático: Qualquer dimensão linear, não necessariamente a mais longa, pode ser considerada, aqui, como comprimento. 05. Área do objeto em movimento: A característica geométrica descrita pela parte de um plano delimitado por uma linha fechada. A parte da superfície ocupada por um objeto. A medida quadrada da superfície, interna ou externa, de um objeto. 06. Área do objeto estático: A característica geométrica descrita pela parte de um plano delimitado por uma linha fechada. A parte da superfície ocupada por um objeto. A medida quadrada da superfície, interna ou externa, de um objeto. 07. Volume do objeto em movimento: A medida cúbica do espaço ocupado por um objeto. Comprimento x largura x altura para um paralelogramo; área da base x altura para um cilindro. Volume do Objeto, tanto interno quanto interno. 08. Volume do objeto estático: A medida cúbica do espaço ocupado por um objeto. Comprimento x largura x altura para um paralelogramo; área da base x altura para um cilindro. Volume do Objeto, tanto interno quanto interno. 9. Velocidade: A razão entre o deslocamento de um objeto, a marcha de um processo ou ação por um determinado tempo.
65
10. Força: Medida de interação entre sistemas. Na física Newtoniana, força é o produto da massa pela aceleração. Na TRIZ, força é qualquer interação que tem como objetivo mudar a condição de um objeto. 11. Tensão ou pressão: Força por unidade de comprimento ou área. 12. Forma: o contorno externo, a aparência de um objeto. 13. Estabilidade dos componentes de um objeto: A totalidade ou integridade de um sistema; a relação entre os elementos que constituem o sistema. Uso, decomposição química e separação ou desmontagem são todos decréscimos na estabilidade. 14. Resistência: A capacidade de um objeto de resistir a alterar suas características em resposta a ação de uma ou mais forças. Deformação elástica, plástica, ruptura (quebra). 15. Duração da ação por um objeto em movimento: O tempo que o objeto consome para realizar a ação. Vida útil, durabilidade ou tempo médio entre falhas podem ser consideradas medidas de duração da ação. 16. Duração da ação por um objeto estático: O tempo que o objeto consome para realizar a ação. Vida útil, durabilidade ou tempo médio entre falhas podem ser consideradas medidas de duração da ação. 17. Temperatura: A condição térmica de um objeto ou sistema. Livremente inclui outros parâmetros térmicos, tais como a capacidade térmica de um corpo – que afeta a taxa de transferência de calor e, consequentemente, a taxa de alteração da temperatura. 18. Intensidade de iluminação: Fluxo luminoso por unidade de área, assim como qualquer outra característica luminosa de um sistema como brilho, qualidade luminosa, etc. 19. Uso da energia por um objeto em movimento: A medida da capacidade do objeto de realizar trabalho. Na mecânica clássica, Energia é o produto da força pela distância. Isto inclui o uso de energia fornecida por um supersistema (como energia elétrica ou calor). Energia necessária para realizar uma determinada tarefa. 20. Uso da energia por um objeto estático: A medida da capacidade do objeto de realizar trabalho. Na mecânica clássica, Energia é o produto da força pela distância. Isto inclui o uso de energia fornecida por um supersistema (como energia elétrica ou calor). Energia necessária para realizar uma determinada tarefa. 21. Potência (poder): A taxa de tempo em que o trabalho é realizado. Taxa de consumo de energia. 22. Perda de energia: Consumo de energia que não contribui para a realização de uma tarefa. Reduzir a perda de energia muitas vezes exige diferentes técnicas como melhorar o uso da energia, que é o propósito deste parâmetro.
66
23. Perda de substância: Completa ou parcial, permanente ou temporária, perda de certa quantidade do material, substância, parte ou subsistema de um sistema. 24. Perda de informação: Completa ou parcial, permanente ou temporária, perda de dados ou acesso a dados em ou por um sistema. Frequentemente inclui dados sensitivos como aroma, textura, etc. 25. Perda de tempo: Tempo é a duração de uma tarefa. Melhorar a perda de tempo significa reduzir o tempo gasto para uma atividade. Redução de ciclo, neste caso, é um termo muito utilizado. 26. Qualidade da substância ou matéria: O número ou a quantidade de material, substâncias, partes ou subsistemas de um sistema que pode ser alterado total ou parcialmente, permanente ou temporariamente. 27. Confiabilidade: A habilidade de um sistema de realizar suas funções de modo objetivo e condições previsíveis. 28. Precisão da medida: A proximidade do valor medido com o valor real de uma propriedade de um sistema. Reduzir o erro em uma medida aumenta a precisão desta. 29. Precisão da manufatura: A amplitude na qual a característica real de um sistema ou objeto iguala a característica necessária ou especificada 30. Dano externo ao objeto: Susceptibilidade de um sistema a efeitos (nocivos) gerados externamente. 31. Fatores nocivos gerados pelo objeto: Um efeito nocivo é aquele que reduz a eficiência ou qualidade do funcionamento de um objeto ou sistema. Estes efeitos são gerados pelo objeto ou sistema, como parte de sua operação. 32. Facilidade de manufatura: O grau de facilidade, conforto ou esforço da manufatura ou fabricação de um objeto ou sistema. 33. Facilidade de operação: O processo não é fácil quando requer elevado número de pessoas, grande número de passos, utiliza ferramentas especiais, etc. “Processo duro” tem baixo rendimento e “Processo fácil” tem alto rendimento. 34. Facilidade de manutenção: Características de qualidade como conveniência, Conforto, simplicidade e tempo para reparar faltas, falhas ou defeitos de um sistema. 35. Adaptabilidade ou versatilidade: o quanto o objeto ou sistema responde positivamente a alterações externas ou o quanto um objeto ou sistema pode ser utilizado de várias maneiras e sob diferentes circunstâncias. 36. Complexidade do dispositivo: O número e diversidade de elementos e inter-relação entre elemento e sistema. O usuário pode ser um elemento de um sistema
67
que aumenta a sua complexidade. A dificuldade em dominar o sistema é uma medida de sua complexidade. 37. Dificuldade de detecção e medição: Medir e monitorar sistemas que são complexos necessitam de muito tempo e trabalho para preparação e uso, ou que possuem relações complexas entre componentes ou componentes cuja interface com cada um dos outros demonstra dificuldade de detecção e medição. Aumentar o custo de medição para atingir um erro satisfatório também é um sinal de aumento da dificuldade de medição. 38. Amplitude da automação: O quanto um objeto ou sistema executa suas atividades sem a intervenção humana. O menor nível de automação é o uso de uma ferramenta manual. Para níveis intermediários, humanos programam a ferramenta, observam sua operação e a interrompem ou reprogramam quando necessário. Para o nível mais alto, a máquina sente a operação necessária, programa-se e monitora sua própria operação. 39. Produtividade: o número de funções ou operações realizadas por um sistema por unidade de tempo. A saída por unidade de tempo, ou o custo por unidade de saída.
68
ANEXO D – PRINCÍPIOS INVENTIVOS
Com base em Retseptor (2003) e Demarque (2005) foi possível estratificar os princípios
inventivos:
01. Segmentação:
Dividir o objeto ou sistema em partes independentes:
Substituir um computador central por vários computadores pessoais; Criação de centros de vendas regionais;
Implementação de marketing customizado.
Facilitar a desmontagem de um objeto:
Times de melhoria de processos e solução de problemas; Mobília modular;
Conexões rápidas utilizadas em mangueiras de transporte de fluídos.
Aumentar o grau de fragmentação ou segmentação:
Substituir telhados sólidos por coberturas segmentadas como persianas; Customização da massa – cada cliente é um mercado.
2. Extração:
Separar uma parte ou propriedade que interferente num objeto ou sistema, ou selecionar a única parte (propriedade) necessária.
Utilização de fibra ótica ou lâmpadas fluorescentes para aproveitamento da luz sem inconveniente fonte de calor;
Terceirização;
Segregação de produtos ou matérias não conformes;
Lean manufacturing – eliminação de atividades que não agregam valor ao cliente.
3. Qualidade Local:
Alterar a estrutura de um objeto de uniforme para não-uniforme; alterar o ambiente ou influência externa de uniforme para não-uniforme.
Uso de gradiente de pressão ou temperatura ao invés de temperatura ou pressão constante.
Projetos para específicos nichos de mercado;
Princípio de Pareto para distribuições não uniformes;
69
Faça cada parte de um objeto funcionar em condições mais agradáveis para sua operação.
Centros de distribuição próximos aos clientes;
Sistema de educação modular – diferentes conteúdos e durações para cada nível.
Faça cada parte do objeto ou sistema realizar uma função diferente e desejada.
Lapiseira com borracha; Canivete suíço;
Martelo com orelhas para remoção de pregos.
04. Assimetria:
Mude a forma de um objeto de simétrica para assimétrica.
Parte externa do pneu com reforço para suportar maior esforço;
Substituir a seção redonda de um O-ring por uma seção oval para aumentar a vedação; Distribuições estatísticas assimétricas.
5. Integração:
Trazer para junto, misturar objetos idênticos ou semelhantes, reunir partes semelhantes ou idênticas para realizar operações em paralelo.
Computadores pessoais em uma rede;
Utilização de vários processadores em um microcomputador, em paralelo;
Processadores montados em circuitos compostos por várias camadas de materiais semicondutores;
Associações profissionais;
Envolver clientes e fornecedores no desenvolvimento de determinados projetos.
Fazer operações próximas ou paralelas; trazê-las juntas no tempo.
Centenas de computadores pessoais em uma cluster, para processamento em paralelo; Equipamento de diagnósticos capazes de analisar diversas variáveis ao mesmo tempo; Troca de pneus de carros de corrida, enquanto é feito o reabastecimento, limpeza das
entradas de ar e demais ajustes.
6. Universalização:
Faça uma parte ou um objeto executar múltiplas funções e elimine a necessidade de outras partes.
Cadeira de bebê converte-se em carrinho para crianças;
70
Cortador de grama que recolhe a grama cortada e espalha-a como cobertura verde (adubo).
Diversificação de conhecimento numa organização.
7. Aninhamento: Instalar um objeto dentro de outro; e este dentro de outro e assim por diante.
Conjunto de panelas projetadas para ocupar menor espaço, quando guardadas, pois uma se “encaixa” na outra;
Mp3 Player que possui a função de tocar música, armazenar dados, sintonizar rádio AM/FM e servir de interface com computadores;
Estrutura hierárquica nas companhias;
Fazer uma parte se deslocar através de uma cavidade na outra.
Antena telescópica para rádio; Lentes de aproximação;
Mecanismo de retração de cintos de segurança;
Rodas de avião que se recolhem para dentro da fuselagem durante o vôo;
08. Contrapeso:
Para compensar o peso de um objeto junte-o com outro objeto que compense seu peso.
Aerofólios em veículos – aumento da pressão aerodinâmica nas curvas; Efeito gangorra;
Busca de patrocinadores para um projeto.
Para compensar o peso de um objeto faça-o interagir com o ambiente.
Aerofólios em veículos – aumento da pressão aerodinâmica nas curvas;
Contorno das asas de um avião que reduz a densidade do ar sobre elas e aumenta embaixo delas, criando sustentação;
9. Compensação Prévia: Ações que geram efeitos bons e ruins devem ter seus efeitos ruins controlados.
Utilização de solução tampão – prevenção contra o aumento exagerado do pH; PDCA;
Utilização de EPI;
10. Ação Prévia:
71
Realizar antecipadamente uma alteração necessária em um objeto ou sistema (total ou parcialmente).
Papel de parede já adesivado; Papel de recados já adesivado;
Esterilização de instrumentação cirúrgica; Pesquisa de mercado;
Treinamento e qualificação.
Pré-arrumar objetos de forma que eles estejam disponíveis no local e tempo corretos.
Sequenciamento de peças em uma linha de montagem automotiva; Operação Kanban em fábricas que operam em Just-in-time;
Células flexíveis de manufatura;
Armazenamento e entrega de produtos no conceito FIFO (First in First out);
11. Amortecimento Prévio:
Preparar meios emergenciais para compensar a baixa confiabilidade de um objeto ou sistema.
Paraquedas secundário
Redundância em equipamentos, como uso do segundo computador de bordo em aviões;
Back up de funções;
Uso de gerador de energia elétrica.
12. Equipotencialidade:
Alterar condições de operação para eliminar a necessidade de subir ou descer objetos ou abaixar e levantar o trabalhador.
Uso de bandejas em uma plataforma automotiva (estas trazem as ferramentas para a posição correta);
Homogeneidade de treinamentos nas equipes de trabalho.
13. Inversão:
Inverter a ação usada para solucionar um problema.
Para desemperrar peças, esfrie a parte interna ao invés de aquecer a externa;
Faça partes fixas (ou o ambiente externo) móveis, e faça móveis partes fixas. Gire a peça ao invés da ferramenta;
Calçadas móveis com pessoas paradas; Esteira para exercícios físicos;
72
Esvaziar container de grãos girando-o.
14. Curvatura:
Ao invés de usar peças, superfícies ou formas retas, use-as curvadas; mude as superfícies planas para superfícies curvas; de peças em formas de cubo para formas esféricas. Vá de
movimentos lineares para movimentos rotativos.
Uso de arcos e domos para ganhar resistência em arquitetura;
Canetas com pontas esféricas para distribuição homogênea da tinta;
Movimento de centrifugação de roupas em máquinas de lavar ao invés de torção manual;
15. Dinamização:
Permitir que a característica de um objeto, ambiente externo ou alteração do processo seja ótima.
Acento ajustável (veículos); Retrovisor ajustável;
Atualização periódica de documentos;
Se um objeto é rígido ou inflexível faça-o móvel ou adaptável.
Boroscópio flexível para exame de motores; Contratação de empregados temporários;
Horas-extras;
16. Ação parcial ou excessiva:
Se for difícil obter 100% de uma função com uma solução existente, pode-se utilizar um
controle que ultrapasse ou pare próximo ao valor desejado e em seguida outra ação pode mais facilmente atingir o valor desejado.
Processo de enchimento de radiador e óleo do motor em indústria automotiva, onde
se coloca uma quantidade maior de fluído e posteriormente faz se o ajuste do nível desejado pela retirada do excedente;
Estimativa de custos.
17. Mudança para outra dimensão:
Mover um objeto no espaço em duas ou três dimensões.
Centros de usinagem; Caminhão basculante;
Empilhar circuitos eletrônicos (semicondutores) em processadores;
73
Formação de grupos multidisciplinares em companhias;
Avaliações organizacionais (Organisational assessment) – visualização da organização por outros ângulos.
18. Vibração mecânica: Faça um objeto vibrar ou oscilar.
Faca elétrica; Aumente a frequência de oscilação de um objeto, usando até mesmo a faixa ultrassônica.
Agitadores magnéticos;
Utilize a frequência de ressonância de um objeto.
Destruir cálculo renal com ultrassom.
Combine vibrações ultrassônicas com campo magnético.
Fusão de ligas metálicas em fornos de indução.
19. Ação periódica: Ao invés de ação contínua utilize ação periódica ou pulsante.
Britadeiras;
Soar uma sirene pulsante; Ciclo PDCA;
Processo de ressuscitação cardiopulmonar.
20. Continuidade da ação útil:
Realize um trabalho do começo ao fim, sem interrupção; faça todas as partes de um objeto trabalharem a plena carga, o tempo todo.
Rodar as operações de uma fábrica, no gargalo, continuamente, para encontrar o ritmo ótimo;
Melhoria contínua - Kaizen;
Elimine todo trabalho ou ação intermitente ou inútil.
Imprimir durante o retorno do carro de uma impressora;
Altos tempos de ciclo em equipamentos devido presença de posições de parada ou
74
retorno (desnecessárias).
21. Ação rápida: Realize processos destrutivos, prejudiciais ou perigosos em alta velocidade.
Uso de brocas de alta velocidade, por dentistas, para evitar a queima do tecido;
Operação de corte de plásticos – evitar danos a microestrutura do material; Descarte prontamente documentos inválidos ou obsoletos.
22. Tirar benefício do prejuízo:
Use fatores nocivos, especialmente efeitos nocivos do ambiente ou vizinhança para obter um efeito positivo.
Uso de lixo como combustível;
Produtos obtidos por processos fermentativos;
Utilize reclamações de clientes como oportunidades de melhoria.
Eliminar a principal a ação indesejada unindo-a a outra ação indesejada para solucionar o problema.
Uso de misturas de hélio e oxigênio para mergulhar, para eliminar a narcose do nitrogênio e o envenenamento do oxigênio do ar e outras misturas nitrosas;
Amplificar um efeito indesejado para tal grau que deixe de ser indesejado.
Queimar ao redor de um incêndio florestal para evitar que o fogo se propague;
23. Realimentação:
Aplique realimentação para melhorar o controle de um processo.
Controle automático de velocidade em equipamentos;
Controle estatístico de processos – medições são utilizadas para tomada de decisões; Etapa de check do método PDCA;
Ouvir o cliente – visitas, relatórios, entrevistas, e-mails, etc. Análise de falhas de processo.
Para sistemas que já possuem realimentação altere sua amplitude ou campo de ação.
Alterar a sensibilidade de um piloto automático quando estiver próximo de um aeroporto;
75
Monitoramento de custos de qualidade;
Teste a quente em equipamentos ajustados durante comissionamento de equipamentos.
24. Intermediação:
Use um processo ou objeto intermediário.
Utilização de um dispositivo auxiliar para firmar o prego entre este e o martelo; Escritório de vendas regionais;
Clientes intermediários – redes de distribuição; Utilização de laboratórios externos para de testes.
Unir um objeto temporariamente com outro que pode ser facilmente removido.
Utilização de bandeja para transportar pratos quentes para a mesa; Introdução de moderadores para focar grupos;
Utilização de consultores externos.
25. Autosserviço:
Faça um objeto servir a si mesmo para realização de funções úteis.
Lâmpadas halógenas que regeneram seu filamento durante o uso – o material desprendido é redepositado no filamento.
Self-benchmarking;
Self-assessment.
Faça uso de recursos, objetos ou substâncias desperdiçadas.
Use o calor de um processo para gerar energia elétrica – cogeração; Operação de biodigestores;
Produção de adubos compostos (restos de comida e folhagem); Recicle materiais.
26. Cópia:
Ao invés de utilizar um objeto frágil, caro ou indisponível, use várias cópias simples e baratas.
Use benchmark de competidores; Use referências em experimentos.
Substitua um objeto ou processo por fotocópias.
Inspeções a partir de fotografias aéreas ao invés de visitar o local; Inspecione um material por ultrassom;
Vídeo conferências ao invés de viagens longas.
76
Faça uso de cópias em infravermelho ou ultravioleta.
Imagem infravermelha para detectar fonte de calor ou medi-la;
27. Uso e descarte (objetos baratos e de vida curta):
Substitua um objeto caro por um conjunto de objetos mais baratos, mesmo que esta ação comprometa determinadas propriedades do objeto ou sistema.
Uso de copos descartáveis, papel toalha, seringas descartáveis;
Contratação de mão de obra temporária para processos não críticos.
28. Substituição mecânica: Substitua um sistema mecânico por um sensor óptico, acústico ou eletrônico.
Comunicação eletrônica;
Transmissão eletrônica de dados; Processamento digital.
29. Pneumática e hidráulica: Faça uso de fluídos em um objeto ao invés de partes sólidas.
Equipamentos operando com cilindros hidráulicos; Mobília inflável;
30. Estruturas flexíveis e membranas finas: Faça uso de partes flexíveis e filmes finos ao invés de estruturas tridimensionais.
Tendas;
Armazéns infláveis/
Isole o objeto do ambiente externo usando estruturas flexíveis ou filmes finos. Uso de filmes de poliéster para embrulhar alimentos que serão refrigerados.82
31. Materiais porosos: Faça um objeto poroso ou acrescente a ele elementos porosos.
Furos numa estrutura para diminuir sua massa.
77
Se um objeto já é poroso preencha os poros com uma substância ou função útil.
Armazenagem de hidrogênio nos poros de uma estrutura de paládio – nos tanques de hidrogênio combustível;
Aumentar eficiência da comunicação pela criação de intranet acessível a todos os níveis hierárquicos, dando aos trabalhadores acesso ao CEO e vice-versa.
32. Alterar a cor: Altere a cor de um objeto ou seu ambiente externo.
Uso de lâmpadas infravermelhas em ambientes escuros; Criação de marcas fortes que identificam a corporação;
Altere a aparência de um objeto ou de seu ambiente externo.
Máscara silk screen para impressão em camisetas;
33. Homogeneidade:
Faça objetos interagirem com um dado objeto do mesmo material, ou material com propriedades idênticas.
Uso de diamante como ferramenta de corte;
Contratação de mão de obra local que conheça o cliente.
34. Descarte e recuperação: Se um objeto já desempenhou sua função descarte-o ou modifique-o durante sua operação.
Utilização de cápsulas medicinais para o transporte de medicamentos até o estômago – neste as cápsulas são atacadas pelo suco gástrico e liberam o medicamento;
Se necessário restaure partes do objeto que se degradaram durante o uso.
Lâminas de um cortador de gramas que se auto afiam; Introdução de re-treinamento periodicamente;
Retrabalho em produtos não conformes.
35. Transformação de Parâmetros e Propriedades: Altere as propriedades físicas de um objeto. Altere a concentração ou consistência.
78
Transporte oxigênio, hidrogênio ou gases de petróleo na forma líquida – para reduzir o volume.
Mude o grau de flexibilidade.
Processo de vulcanização da borracha.
Mude a temperatura.
Diminua a temperatura para conservar produtos alimentares
Ultrapasse a temperatura do ponto de Curie para transformar um material ferromagnético em paramagnético;
Motivação de funcionários de uma companhia pelas perspectivas de futuro desta – envolvimento dos empregados em projetos estratégicos.
36. Mudança de Fase:
Use fenômenos que ocorrem durante a mudança de fase, como alteração do volume e transferência de calor.
Utilização de bombas de calor para produção de trabalho útil num ciclo fechado.
37. Expansão térmica: Use a expansão ou contração térmica dos materiais.
Operações de montagem de peças que utilizam resfriamento criogênico em uma das partes para diminuição do volume desta.
Se a expansão térmica está sendo utilizada, use também diferentes materiais com diferentes coeficientes de expansão térmica.
Uso de termopares como instrumentos de medição de temperatura.
38. Oxidantes Fortes:
Substituía o ar comum por ar enriquecido com oxigênio.
Cilindro de mergulho com Nitrox ou mistura para aumentar a resistência do mergulhador.
Substituía o ar enriquecido por oxigênio puro.
Corte com chama oxi-acetilênica.
79
Uso de oxigênio ionizado.
Ionizar o ar para captar poluentes (filtros para purificação do ar).
Substitua oxigênio ionizado por ozônio.
Aumentar velocidade de determinadas reações químicas.
39. Atmosfera inerte:
Prevenção da degradação de um filamento metálico pelo uso de argônio;
Gases inertes utilizados em fornos industriais – para diminuição da corrosão dos materiais metálicos aquecidos.
Manutenção do ambiente livre de críticas durante as sessões de brainstormin.
40. Materiais compostos:
Mude o material de uniforme para composto. Compósitos de alumínio utilizados na indústria aeronáutica; Fibras de vidro como constituintes de pranchas – maior leveza.
80
ANEXO E – DESCRIÇÃO DE PATENTES
Aeration method and apparatus - US4267052
Citado na patente PI 1003119-7 A2
A method of and an apparatus for aerating and circulating a liquid in a vessel comprising utilizing a surface aerator and a bottom mixing rotor mounted on a hollow common shaft. The rotor entrains liquid and air into the hollow center of the common shaft from the liquid surface region and affects a downward two-phase flow in the hollow center. The gas-liquid mixture is subsequently injected into the liquid body through the channels of the rotor which communicate with the hollow center of the shaft. The discharged jet streams disperse the entrained gas bubbles throughout the liquid body and provide turbulent mixing in the bottom section of the vessel. The present invention not only provides sufficient bottom mixing but also enhances the mass transfer efficiency of the surface aeration by enriching the gas content in the surface layer of the liquid.
Publication date: 1981-05-12
81
Vorrichtung zum Bewegen von Abwasser in Belüftungsbecken - AT279508B (não citado)
Liquid circulator for an activated sludge aeration tank. GB-. Which consists of a screw or spiral, having cup-shaped upwardly widening flights with the wide rim of the top flight extending just above the liquid surface, fixed to the shaft of a variable speed motor, advantageously an air turbine suspended from a bridge over the tank. The circulator does not require to be enclosed in a stirrer pipe and not only produces good circulation within the tank but sends a horizontal sheet of liquid centrifugally outwards from the rim of the partly exposed top flight, which ensures maximum oxygen up-take.
Publication date: 9 Mar 1970
82
Process for improving the gas distribution in air-lift loop reactors - US4545945 Citado na patente PI 1003119-7 A2
In a process for improving the gas distribution in air-lift loop reactors, the back-flowing, partially degassed liquid is divided into part streams prior to, during or after entry into the rising part of the loop. In this process, the cross-section of the sum of the part streams is intended to be smaller than the free cross-section of the rising part. The gas is passed into the part streams.
Publication date: 1985-10-08
83
Air lift bioreactor - US4649117
Citado na patente PI 1003119-7 A2
The disclosure provides an improved reactor/fermentor apparatus useful for carrying out cell culture and fermentation. The apparatus utilizes novel design features to provide optimum agitation of the cells while minimizing mechanical shear force. The reactor is composed of two chambers; an upper, wider chamber and a lower, small diameter chamber which are connected by inwardly sloping side walls. Agitation is accomplished by utilizing a gently flowing centrally disposed gas stream.
Publication date: 1987-03-10
84
Bioreactor Add note - MX2007009794A
Citado na patente PI 1003119-7 A2
The present invention refers to a Bioreactor, which is particularly suitable for the culture of aerobic microorganisms and efficient for extending the retention time of air bubbles, also improving the mixing step within de aerated container, the bioreactor being equipped with an agitating and driving system. The invention is characterised in that it has agitators of the IMIG type which are cut, blunt-edged and aerodynamically sharpened so as to reduce the resistance against fluids, said agitators rotating in front of baffles that are cut and vertically located in a helicoidal manner over the inner surface of the bioreactor container, the operative result of the agitator/baffle combination allowing the amount of foam within the bioreactor to be reduced as well as the damage caused to microorganisms cultured therein. The present invention is also useful for any other type of culture at any production scale, and the improvements may be used regardless of the shape and finish of the agitators and the size and geometrical arrangement of the baffles within the bioreactor container.
Publication date - 14 Apr 2009
85
Stirred-tank reactors and method of use Add note - US5795732
Citado na patente PI 1003119-7 A2
The invention is relates to improved stirred-tank reactors which are suitable, due to special fittings, for converting the results of e.g. microbial or enzymatic processes obtained when they are used on a laboratory scale into an industrial scale. A shaft-driven disk agitator is provided, with at least one perforated disk being attached in the reactor above and/or below the disk agitator.
Publication date: 17 Aug 1998
86
ANEXO F – Patentes não citadas
Anti-foam device for a bioreactor - US5612219A
PCT No. PCT/EP93/01488 Sec. 371 Date Dec. 8, 1995 Sec. 102(e) Date Dec. 8, 1995 PCT Filed Jun. 11, 1993 PCT Pub. No. WO94/29432 PCT Pub. Date Dec. 22, 1994An anti-foam device for a bioreactor is provided consisting of a perforated plate, made by hydrophobic material, which rotates at the surface of the liquid culture medium contained in the bioreactor vessel, the perforated plate being perpendicular to an inclination from 45 to 90 degrees in respect of the surface of the culture medium.
Publication date: 17 Mar 1997
87
Bioreator - BR9106650A
A bioreactor comprises a reactor vessel (1) having an inlet system for influent or a mixture of influent and recycled material and a reaction chamber located above this system. In order to produce an excellent distribution of the influent (which may be mixed with recycled material) without there being a risk of blockage and without excessive wear problems arising, the outflow openings of the influent inlet system (12) are at least partially tangentially oriented and the influent inlet system is located in a chamber (2) which is separated from the reaction chamber by a partition which has at least one radial slit (13), formed by two radial edge strips (4a, 4b) overlapping one another some vertical distance apart, which radial slit forms the connection between the said influent inlet chamber and the reaction chamber.
Publication date: 19 Apr 1993
88
Bioleaching bioreactor with a system for injection and diffusion of air (US2014239561A1)
The present invention is related to a bioleaching bioreactor having an air injection and diffusion system, which allows to control the air bubble fine size, improving the oxygen and carbon dioxide distribution required by the microorganisms promoting the bioleaching process, in order to maintain the cellular concentration during the process. The bioleaching bioreactorcomprises a reactor body to contain the pulp to be processed and to allow the reaction to proceed; a support base to secure the reactor body; a pulp feeding device, protruding inwards the reactor body; an air injection and diffusion system to mix and to supply the air required by the reaction process; at least four vortex breaking elements located inside the reactor body; at least a heating element surrounding the reactor body to maintain the reaction temperature; a pulp outlet port to deliver the pulp already processed; an inlet port for the pulp to be processed; an air inlet port, located at the upper end of the reactor body; and, a vapor outlet port, located at the upper end of the reactor body.
89
Bioreactor and method US2013210132A1
The bioreactor is for use in performing biological and/or biochemical reactions and includes a vessel, an
agitator, a reaction assembly, and a harvesting outlet. The vessel of the bioreactor includes several
ports including a mixing port, a reaction port, and a harvesting port. The agitator extends through the
mixing port into the vessel while the harvesting outlet extends through the harvesting port and permits
the withdrawal of reaction medium to another vessel. The reaction assembly extends through the
reaction port into the vessel and has multiple components including a gas conduit adapted to introduce
gas into a reaction medium in the vessel, a sampling device adapted to remove a portion of the reaction
medium from the vessel without contamination of the remaining reaction medium, and an introduction
conduit permitting the introduction of at least the reaction medium into the vessel.
Publication date
14 Aug 2013
90
REFERÊNCIAS
BAXTER, Mike. Projeto de produto: guia prático para o design de novos produtos. Edgard Blucher, 3ed, 2011.p.87
CAMPESI, Alexandre. Avaliação da velocidade de cisalhamento média em biorreator convencional tipo tanque agitado e aerado, 2010.
CARVALHO, Helio Gomes de. REIS, Dálcio Roberto dos; CAVALCANTE, Marcia Beatriz. Gestão da Inovação. Curitiba: Aymará, 2011. CARVALHO, M. A. Modelo Prescritivo para a Solução Criativa de Problemas nas Etapas Iniciais do Desenvolvimento de Produtos. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção. Orientador: Nelson Back. UFSC, 1999.
CARVALHO, Marco Aurélio; BACK, Nelson. Uso dos conceitos fundamentais da TRIZ e do método dos princípios inventivos no desenvolvimento de produtos. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE GESTÃO DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO. 2001.
CHANGQING, Gao, HUANG Kezheng, and MA Fei. "Comparison of innovation methodologies and TRIZ." The TRIZ Journal, Issue (September 2005) (2005).
CORTES ROBLES, Guillermo; NEGNY, Stéphane; LE LANN, Jean Marc. Case-based reasoning and TRIZ: A coupling for innovative conception in Chemical Engineering. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, v. 48, n. 1, p. 239-249, 2009
DEMARQUE, E. TRIZ: Teoria para a Resolução de Problemas Inventivos aplicada ao Planejamento de Processos na indústria automotiva. 2005. 160 f.Trabalho de curso (Mestrado Profissionalizante em Engenharia Automotiva) Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2005.
FEFERMAN,Israel H.S.Prefácio.In.: CARVALHO, Helio Gomes de. REIS, Dálcio Roberto dos; CAVALCANTE, Marcia Beatriz. Gestão da Inovação. Curitiba: Aymará, 2011. FERREIRA, Ademir Antônio; GUIMARÃES, Edílson Rodrigues; CONTADOR, José Celso. Patente como instrumento competitivo e como fonte de informação tecnológica. Gest Prod, v. 16, n. 2, p. 209-21, 2009.
FIORUCCI, Antonio Rogério; BENEDETTI FILHO, Edemar. A importância do oxigênio dissolvido em ecossistemas aquáticos. Redes, 2011.< http://qnint.sbq.org.br/qni/visualizarTema.php?idTema=20>. Acesso em: 18 de setembro de 2014.
GAO, Chang-Qing; HUANG, Ke-Zheng; ZHANG, Yong. The contrast and application of the problem resolving tools of TRIZ. Ji Xie She Ji Yu Yan Jiu(Machine Design and Research), 2006, 22.1: 13-15.
ILEVBARE, Imoh M.; PROBERT, David; PHAAL, Robert. A review of TRIZ, and its benefits and challenges in practice. Technovation, v. 33, n. 2, p. 30-37, 2013.
INNOSKILLS - Guide to Support Innovation in Small and Middle Enterprises (SMEs)-EU Programme Leonardo da Vinci),2014.
91
INPI, Instituto Nacional de Propriedade Industrial. Apostila do curso: “Curso O Sistema Brasileiro de Propriedade Intelectual”, Patentes, Cap.2.,2014.
JAFARI ,Mostafa; AKHAVAN ,Peyman; REZA ,Hamid Zarghami; ASGARI, Naser "Exploring the effectiveness of inventive principles of TRIZ on developing researchers' innovative capabilities", Journal of Manufacturing Technology Management, Vol. 24 Iss 5 pp. 747 – 767, 2013. KUBOTA, Flavio Issao; ROSA, L. C. A TRIZ (Theory of Inventive Problem Solving) aplicada à produção mais limpa: uma abordagem preliminar. XXXI Encontro Nacional de Engenharia de Produção, 2011.
LÓPEZ, J.; DE ALMEIDA, R. L.; ARAUJO-MOREIRA, F. M. TRIZ: creativity as exact science?. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 27, n. 2, p. 205-209, 2005.
LOUREIRO-DITEC, Isabel; DIAS-DITEC, Cgeei Rodnei. MONITORAMENTO TECNOLÓGICO: UM ESTUDO SOBRE AS PATENTES EM BIOTECNOLOGIA DEPOSITADAS NO BRASIL ENTRE 2006 E 2008, 2009.
MATIAS, Fernanda; VIEIRA, Pablo Igor Lima; FONTENELE, Hugo Almeida. AVALIAÇÃO DO PERFIL DE INVESTIMENTOS EM BIOTECNOLOGIA NO BRASIL. Cadernos de Prospecção, v. 7, n. 3, p. 314, 2014.
MATOS, Carolina. “Obter registro de patente no Brasil pode levar até 15 anos” Folha de S. Paulo, São Paulo, 29 de abril de 2012. <http://www1.folha.uol.com.br/fsp/mercado/39869-obter-registro-de-patente-no-brasil-pode-levar-ate-15-anos.shtml>. Acesso em: 22 de setembro de 2014.
MOREIRA, Eliane et al. PATENTES BIOTECNOLÓGICAS: Um estudo sobre os impactos do desenvolvimento da Biotecnologia no Sistema de Patentes Brasileiro,2003.
NASCIMENTO, D. E. ; LABIAK JUNIOR, S. . Ambientes e Dinâmicas de Cooperação para Inovação. Curitiba: Aymará, 2011. v. 1. 120p OSLO, Manual de. Manual de Oslo. p.31, 1997.
PEREIRA, Zulema Lopes. Qualidade e inovação. Universidade Nova de Lisboa, FCT Departamento de Engenharia Mecânica e Industrial, 2004.
PIN, Soo Chin et al. Applying TRIZ principles in crowd management. Safety science, v. 49, n. 2, p. 286-291, 2011.
RANTANEN, Kalevi; DOMB, Ellen. Simplified TRIZ: New problem solving applications for engineers and manufacturing professionals. CRC press, 2010.
SAVRANSKY, Semyon D. Engineering of creativity: Introduction to TRIZ methodology of inventive problem solving. CRC Press, 2002.
SCHIMIDELL, W. et al. Biotecnologia industrial: engenharia bioquímica v.2. São Paulo: Edgard Blücher, 2001.
Schumpeter, J. The Theory of Economic Development, Harvard University Press, Cambridge,1934. TIGRE, PAULO. Gestão da inovação: a economia da tecnologia no Brasil. Elsevier Brasil, 2006.
XIMENES, Robert Dias. Estudo e aplicação da metodologia TRIZ: desenvolvimento de um projeto conceitual para escolha de mancais para cabeçote de uma máquina de ultraprecisão. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo, 2011.
