DESENVOLVIMENTO DE UM PRODUTO PARA DETERMINAÇÃO DO TIPO SANGUÍNEO DE HUMANOS.
Karolina Celi Tavares Bezerra
Orientadores:
Orientador:
Professor Doutor Vítor Carvalho Hugo Mendes da Costa Carvalho.
IPCA / Centro Algoritmi - UM Co-orientador:
Mestre Demétrio Matos.
IPCA
Cooperação:
Professor Doutor José Mendes Machado.
Professora Doutora Filomena Maria da Rocha M. Oliveira Soares.
Universidade do Minho
Dissertação apresentada ao
Instituto Politécnico do Cávado e do Ave
para obtenção do Grau de Mestre em Design e Desenvolvimento de Produto:
Este trabalho não inclui as críticas e sugestões feitas pelo Júri.
Julho, 2013.
DESENVOLVIMENTO DE UM PRODUTO PARA DETERMINAÇÃO DO TIPO SANGUÍNEO DE HUMANOS.
Karolina Celi Tavares Bezerra
Orientadores:
Orientador:
Professor Doutor Vítor Carvalho Hugo Mendes da Costa Carvalho.
IPCA / Centro Algoritmi - UM Co-orientador:
Mestre Demétrio Matos.
IPCA
Cooperação:
Professor Doutor José Mendes Machado.
Professora Doutora Filomena Maria da Rocha M. Oliveira Soares.
Universidade do Minho Centros de Investigação:
Centro de Investigação Algoritmi da Escola de En- genharia da UM.
Centro de Investigação CT2M da Escola de Enge- nharia da UM.
Julho, 2013.
V TÍTULO: DESENVOLVIMENTO DE UM PRODUTO PARA DETERMINAÇÃO DO TIPO SANGUÍNEO DE HUMANOS.
R E S U M O
Esta dissertação relata o desenvolvimento de um produto para determinação do tipo san- guíneo de humanos. A necessidade de criar um produto eficiente e capaz de determinar o tipo sanguíneo em situações de emergências surge da possibilidade das análises serem realizadas em momentos críticos, onde se pretende eliminar o erro humano e minimizar os riscos de incompatibi- lidade nas transfusões sanguíneas.
A proposta pretende resolver problemas dos procedimentos realizados na análise do tipo sanguíneo em situações de emergência, que são realizados pelos técnicos da saúde, em ambien- tes da saúde, fixos ou móveis. Atualmente, o processo de análise de grupo sanguíneo, nestas si- tuações, ocorre manualmente através do procedimento de teste em lâmina. Este consiste na reco- lha de sangue e respectiva mistura com os reagentes específicos, a fim de determinar a aglutina- ção do sangue. Os resultados são observados macroscopicamente.
Com base na técnica da tipagem manual, desenvolveu-se um produto com os mesmos princípios, semiautomático e com um rápido tempo de resposta, sem interferência humana na in- terpretação dos resultados, eliminando possíveis erros. Para solucionar os aspetos técnicos e me- cânicos, incorporaram-se tecnologias inovadoras, sendo elas resultado do trabalho interdisciplinar com das áreas do Design Industrial e as Engenharias Eletrónica e Mecânica. O sistema eletrónico incorporado utiliza o sistema de controlo Lilliput. Este sistema processa a informação recorrendo a processamento de imagem (através do software LabVIEW) e deteta automaticamente a ocorrência de aglutinação. O tipo sanguíneo é assim determinado num curto intervalo de tempo (aproxima- damente, dois minutos), o que viabiliza a utilização da técnica em situações de emergências.
O projeto mecânico do sistema foi desenvolvido com recurso ao software Solidworks. Fo- ram realizadas simulações e testes com um rotary motor para viabilizar o funcionamento do meca- nismo. O sistema mecânico de agitação das amostras é simples, inovador e possui um elevado valor acrescentado, sendo nesse caso uma mais-valia na segurança dos utilizadores.
O produto desenvolvido consegue atingir o objetivo do trabalho, realizando a determinação do tipo sanguíneo dos humanos em 5 minutos, sendo eficaz e funcional. É um produto com aspec- to formal que atribui a sua ergonomia adaptada ao utilizador, sendo assim portátil, de fácil uso e manuseio.
Palavras-chave: Design Industrial, Apoio à qualidade de vida, Tipagem sanguínea, Tecnologia, Inovação.
VII TITLE: DEVELOPMENT OF A PRODUCT TO DETERMINE HUMAN BLOOD TYPE.
A B S T R A C T
This project is focused on the development of a portable and semi-automatic product that allows human blood typing in a short time interval. The product is capable of determining blood type in emergency situations eliminating human errors and minimizing the risks of incompatibility in blood transfusions.
Currently the process of analysing the blood group is carried out manually through the plate test procedure. This procedure consists in the collection of blood and its mixture with specific reagents, in order to determine the agglutination of blood. The results are seen macroscopically.
Based on the technical aspects of manual typing, a product was created with the same principles: semi-automatic and fast, without any interference from the health technician in the re- sults interpretation, eliminating possible errors. To solve all aspects, technical and mechanical, in- novative technologies were incorporated, which were the result of the interdisciplinary work in the areas of Industrial Design and Electronics and Mechanical Engineering. The system uses the em- bedded electronic control monitor Lilliput, which has an embedded system and processes the inter- face developed in LabVIEW software, using image processing techniques to determine blood ag- glutination. This allows to automatically detect the occurrence of agglutination within a time interval of about two minutes, determining the blood type in emergency situations.
Thus, a mechanical system was developed, which, based on the manual plate test, agi- tates the samples (blood and reagent), in a fast and secure way. The developed mechanism is de- signed to multiply the speed and acceleration transmitted on stirring the mixture. The project was developed using the Solidworks software and simulations and tests were performed with a rotary engine to enable the operation of the mechanism.
It was concluded that the mechanical system is simple, innovative and possesses a high added value. The product performs a blood type determination of humans in 5 minutes, which makes it effective and functional. It is a product with formal aspects that allows an user adapted er- gonomic, therefore being portable, and easy to use.
Keywords: Industrial Design, Assisted Living, Blood typing, Technology, Innovation.
IX
XI
D E D I C A T Ó R I A
XIII
A G R A D E C I M E N T O S
Nesta caminhada de muita aprendizagem e superação, a realização deste trabalho em muito se deve à colaboração e apoio de diversas pessoas às quais transmito os meus mais since- ros agradecimentos.
Aos meus pais e à minha família, que mesmo longe me apoiam nesta jornada.
À Magna Bispo, por ser esta mãe maravilhosa, que incentiva e faz de tudo para um futuro melhor.
Aos meus orientadores, “pais-orientadores”, agradeço a todos:
Ao Professor Doutor Vítor Carvalho, pela orientação, puxões de orelha e incentivo;
Ao Professor Doutor José Machado, por acreditar nas minhas capacidades, incentivar e proporcionar a obtenção novos conhecimentos. Obrigada pela dedicação;
À Professora Doutora Filomena Soares, pela orientação, por tornar possível a minha ativi- dade na proposta da dissertação e o voto de confiança de todos os dias;
Ao Mestre Demétrio Matos, pelo esforço, dedicação, incentivo e compreensão.
André Matos Leite, por todo o tempo que dedicou-se a me apoiar, o teu companheirismo e o teu amor.
Às minhas amigas, MDDP´S, agradeço a todas:
Daniela Dias, Sofia Moreira, Vanessa Boesh e Catarina Ravara, por terem acolhido, por sempre terem sido amigas e companheiras, e me ensinado que a amizade se mantém mesmo que estejamos do outro lado do oceano.
Ao Hélder e a sua família, que se tornaram minha segunda família. Me acolheram com muita confiança e carinho. Com as portas da casa e do coração sempre abertos para a minha chegada.
À Vânia Moreira, por todo carinho e amizade ao longo desta jornada.
À todos os amigos do laboratório, pela ajuda, incentivo e auxílios nos trabalhos, meus sin- ceros agradecimentos, ao Nuno Gonçalves, ao José Luís Rodrigues e a Ana Ferraz.
A todos os meus amigos de perto e de longe que estiveram comigo nos momentos menos bons. Agradeço pela força transmitida em todos os momentos.
XV
Í N D I C E
RESUMO ... V ABSTRACT ... VII DEDICATÓRIA ... XI AGRADECIMENTOS ... XIII ÍNDICE DE FIGURAS ... XIX ÍNDICE DE TABELAS ... XXIII 1. INTRODUÇÃO ... 3 1.1. PRINCIPAIS CONTRIBUIÇÕES DO TRABALHO ________________________________________________ 4 1.2. OBJETIVOS ______________________________________________________________________ 5 1.3. MOTIVAÇÃO E ENQUADRAMENTO ______________________________________________________ 6 1.4. ESTRUTURA ORGANIZATIVA DA DISSERTAÇÃO _______________________________________________ 7 1.5. RESULTADOS DA ATIVIDADE CIENTÍFICA DESENVOLVIDA _______________________________________ 8
2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS ... 11 2.1. SANGUE ______________________________________________________________________ 12 2.1.1. COMPONENTES DO SANGUE _________________________________________________________ 12 2.1.2. TIPOS SANGUÍNEOS _______________________________________________________________ 13 2.1.3. SISTEMA ABO __________________________________________________________________ 13 2.1.4. FATOR RHESUS (RH) ______________________________________________________________ 14 2.2. TRANSFUSÃO SANGUÍNEA ___________________________________________________________ 15 2.3. TESTE DE DETERMINAÇÃO DO TIPO SANGUÍNEO ____________________________________________ 17 2.4. PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DO DESIGN _____________________________________________ 19 2.5. INTERDISCIPLINARIDADE ____________________________________________________________ 20 2.6. DESIGN INDUSTRIAL COMO FERRAMENTA DE DIFERENCIAÇÃO PARA O DESENVOLVIMENTO DEPRODUTO _____ 20 2.7. METODOLOGIA APLICADA NO PROJETO __________________________________________________ 22 2.8. PROCESSO GENÉRICO DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO ____________________________________ 22 2.9. CONCLUSÃO ____________________________________________________________________ 25
3. EQUIPAMENTOS EXISTENTES ... 29 3.1. SISTEMAS COMERCIAIS _____________________________________________________________ 30 3.1.1. AUTO ANALYZER –PROTÓTIPO _______________________________________________________ 30 3.1.2. AUTO ANALYZER _________________________________________________________________ 30 3.1.3. AUTO ANALYSE II(AAII) ___________________________________________________________ 31 3.1.4. OLYMPUS PK7200 ______________________________________________________________ 31
XVI 3.1.5. SF400BLOOD GROUP TEST _________________________________________________________ 32 3.1.6. OLYMPUS PK7300 ______________________________________________________________ 33 3.1.7. IDGELSTATION _________________________________________________________________ 33 3.1.8. BLOOD TYPE CARD CENTRIFUGE (TD-12K/TD-24K) ________________________________________ 34 3.1.9. HEMO CONTROL BLOOD ANALYZER ____________________________________________________ 35 3.1.10. LEADVIEW PORTABLE RAPID TEST BLOODLEAD TESTER _______________________________________ 35 3.1.11. SPIN CHIP DIAGNOSTICS ___________________________________________________________ 36 3.1.12. TABELA COMPARATIVA_____________________________________________________________ 37 3.1.13. CONCLUSÃO DOS SISTEMAS COMERCIAIS __________________________________________ 39 3.2. PROTÓTIPOS DESENVOLVIDOS PELO GRUPO DE PESQUISA ______________________________________ 40 3.2.1. PROTÓTIPO DE DETEÇÃO DO TIPO SANGUÍNEO -PRIMEIRA ABORDAGEM ___________________________ 40 3.2.2. PROTÓTIPO DE DETEÇÃO DO TIPO SANGUÍNEO –SEGUNDA ABORDAGEM __________________________ 42 3.2.3. CONCLUSÃO DOS PROTÓTIPOS _______________________________________________________ 43 3.3. MONITORES DE CONTROLO__________________________________________________________ 44 3.3.1. LILLIPUT 619L __________________________________________________________________ 44 3.3.2. LILLIPUT EBY701 _______________________________________________________________ 44 3.3.3. LILLIPUT HR702–NP/CT _________________________________________________________ 45 3.3.4. LILLIPUT FA1011 ________________________________________________________________ 45 3.3.5. LILLIPUT 669GL _________________________________________________________________ 46 3.3.6. BATERIA LILIPUT 669GL ____________________________________________________________ 46 3.3.7. LILLIPUT GK7000 _______________________________________________________________ 47 3.3.8. BATERIA LÍTIO PARA LILLIPUT ________________________________________________________ 47 3.3.9. CONCLUSÃO DOS MONITORES DE CONTROLO ______________________________________________ 48 3.4. SISTEMAS WEBCAMS ______________________________________________________________ 48 3.4.1. CONCLUSÃO DOS SISTEMAS WEBCAMS __________________________________________________ 49
4. DESENVOLVIMENTO DO PROJETO... 53 4.1. FUNDAMENTOS DO PROJETO_________________________________________________________ 54 4.2. PLANO DO PROJETO _______________________________________________________________ 54 4.3. ANÁLISE DO PRODUTO _____________________________________________________________ 56 4.4. NECESSIDADES DOS UTILIZADORES _____________________________________________________ 57 4.5. ESPECIFICAÇÕES ALVO _____________________________________________________________ 58 4.6. DESENVOLVIMENTO DE CONCEITOS ____________________________________________________ 59 4.7. CONCEITOS GERADOS _____________________________________________________________ 59 4.7.1. CONCEITOS DA PALHETA ___________________________________________________________ 60 4.7.2. CONCEITOS DO MECANISMO _________________________________________________________ 62 4.7.3. DESENVOLVIMENTO DO CONCEITO DO PRODUTO ___________________________________________ 66 4.7.4. DETALHE DO PRODUTO ____________________________________________________________ 74
XVII 4.7.5. SUPORTE DO PRODUTO ____________________________________________________________ 75 4.7.6. ESTRUTURA POSTERIOR DO MONITOR __________________________________________________ 76 4.7.7. LILLIPUT ______________________________________________________________________ 77 4.7.8. CONJUNTO MECÂNICO PARA ROTAÇÃO DO MONITOR ________________________________________ 77 4.7.8.1. TAMPA DE BORRACHA SUPERIOR ______________________________________________________ 78 4.7.8.2. TAMPA SUPERIOR DE ENCAIXE ________________________________________________________ 78 4.7.9. WEBCAM _____________________________________________________________________ 79 4.7.10. PORTA LATERAL _________________________________________________________________ 80 4.7.11. ESTRUTURA DE SUPORTE ___________________________________________________________ 80 4.7.12. PALHETA ______________________________________________________________________ 81 4.7.13. APOIO DA PALHETA E DO MECANISMO __________________________________________________ 82 4.7.14. SISTEMA MECÂNICO COM BOTÃO______________________________________________________ 83 4.7.15. TAMPA INFERIOR DE ENCAIXE ________________________________________________________ 83 4.7.16. BORRACHA ANTIDERRAPANTE ________________________________________________________ 84 4.7.17. ESTRUTURA FRONTAL PARA O MONITOR _________________________________________________ 84 4.7.18. PARAFUSOS ____________________________________________________________________ 85 4.8. CONCLUSÃO ____________________________________________________________________ 85
5. DESIGN DETALHADO ... 89 5.1. CONCEITO ESCOLHIDO _____________________________________________________________ 90 5.2. IMPLEMENTAÇÃO DO SISTEMA ELETRÓNICO _______________________________________________ 92 A) ANÁLISE ______________________________________________________________________ 93 B) WEBCAM _____________________________________________________________________ 93 C) PC(LILLIPUT) ___________________________________________________________________ 94 D) SOFTWARE_____________________________________________________________________ 95 E) RESULTADOS DO SOFTWARE _________________________________________________________ 97 5.3. SISTEMA MECÂNICO ______________________________________________________________ 98 5.3.1. CONCLUSÃO DO SISTEMA MECÂNICO __________________________________________________ 102 5.4. ERGONOMIA __________________________________________________________________ 103 5.4.1. USABILIDADE __________________________________________________________________ 105
CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS ... 111 BIBLIOGRAFIA ... 115 ANEXOS ... 1
XIX
Í N D I C E D E F I G U R A S
FIGURA 1|COMPONENTES DO SANGUE ___________________________________________________________ 12 FIGURA 2|ESQUEMA DEMONSTRATIVO DO SISTEMA ABO ______________________________________________ 14 FIGURA 3|ESQUEMA DEMONSTRATIVO DO FATOR RH _________________________________________________ 15 FIGURA 4|RELAÇÃO DE COMPATIBILIDADE ENTRE O SANGUE DO RECETOR E OS SEUS POSSÍVEIS DOADORES. _____________ 16 FIGURA 5|RESULTADO DO TESTE DE LÂMINA COM AGLUTINAÇÃO VISÍVEL A OLHO NÚ. ___________________________ 17 FIGURA 6|CENÁRIOS DE AGLUTINAÇÃO DA MISTURA DE REAGENTES COM SANGUE. _____________________________ 18 FIGURA 7|FASES DO PROCESSO GENÉRICO DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO ADAPTADO DE EPPINGER E ULRICH. _______ 23 FIGURA 8|AUTO ANALYZER -PROTÓTIPO _________________________________________________________ 30 FIGURA 9|AUTO ANALYZER __________________________________________________________________ 30 FIGURA 10|AUTO ANALYSE II _________________________________________________________________ 31 FIGURA 11|OLYMOUS PK7200 _______________________________________________________________ 31 FIGURA 12|SF400 ________________________________________________________________________ 32 FIGURA 13|OLYMPUS PK7300 _______________________________________________________________ 33 FIGURA 14|IDGEL STATION __________________________________________________________________ 33 FIGURA 15|TD-12K/TD-24K ________________________________________________________________ 34 FIGURA 16|HEMO CONTROL _________________________________________________________________ 35 FIGURA 17|LEADVIEW _____________________________________________________________________ 35 FIGURA 18|SPINCHIP ______________________________________________________________________ 36 FIGURA 19|TÉCNICAS DE PROCESSAMENTO DE IMAGEM. _______________________________________________ 41 FIGURA 20|PROTÓTIPO DA PRIMEIRA ABORDAGEM. __________________________________________________ 41 FIGURA 21|INTERFACE EM LABVIEW. ___________________________________________________________ 42 FIGURA 22|PROTÓTIPO – SEGUNDA ABORDAGEM ___________________________________________________ 43 FIGURA 23|MODELO LILLIPUT 619GL __________________________________________________________ 44 FIGURA 24|MODELO LILLIPUT EBY701 __________________________________________________________ 44 FIGURA 25|MODELO LILLIPUT HR702 __________________________________________________________ 45 FIGURA 26|MODELO LILLIPUT FA 110 ___________________________________________________________ 45 FIGURA 27|MODELO LILLIPUT 669 GL ___________________________________________________________ 46 FIGURA 28|MONITOR BATERIA LILLIPUT 669GL _____________________________________________________ 46 FIGURA 29|MONITOR LILLIPUT GK7000 _________________________________________________________ 47 FIGURA 30|BATERIA PARA LILLIPUT _____________________________________________________________ 47 FIGURA 31|PALHETA A _____________________________________________________________________ 60 FIGURA 32|PALHETA B _____________________________________________________________________ 60 FIGURA 33|PALHETA C _____________________________________________________________________ 61 FIGURA 34|PALHETA D _____________________________________________________________________ 61 FIGURA 35|MECANISMO A __________________________________________________________________ 62
XX FIGURA 36|MECANISMO A.1 _________________________________________________________________ 63 FIGURA 37|MECANISMO B __________________________________________________________________ 64 FIGURA 38|MECANISMO B.1 _________________________________________________________________ 64 FIGURA 39|MECANISMO C __________________________________________________________________ 65 FIGURA 40|MECANISMO C.1 _________________________________________________________________ 65 FIGURA 41|CROQUI CONCEITO A ______________________________________________________________ 66 FIGURA 42|CROQUI CONCENTO A.1 ____________________________________________________________ 66 FIGURA 43|CROQUI CONCEITO B_______________________________________________________________ 67 FIGURA 44|3D CONCEITO B __________________________________________________________________ 67 FIGURA 45|CROQUI CONCEITO C _______________________________________________________________ 68 FIGURA 46|3D CONCEITO C __________________________________________________________________ 68 FIGURA 47|CROQUI CONCEITO D ______________________________________________________________ 68 FIGURA 48|3D CONCEITO D __________________________________________________________________ 69 FIGURA 49|CONCEITO E ____________________________________________________________________ 69 FIGURA 50|CONCEITO F ____________________________________________________________________ 70 FIGURA 51|CONCEITO G ____________________________________________________________________ 70 FIGURA 52|CONCEITO H ____________________________________________________________________ 71 FIGURA 53|USO DO CONCEITO H ______________________________________________________________ 71 FIGURA 54|CONCEITO I _____________________________________________________________________ 71 FIGURA 55|CONCEITO J _____________________________________________________________________ 72 FIGURA 56|CONCEITO L_____________________________________________________________________ 72 FIGURA 57|CONCEITO BLOOD TYPE _____________________________________________________________ 73 FIGURA 58|PERSPECTIVA EXPLODIDA DO CONCEITO FINAL ______________________________________________ 74 FIGURA 59|SUPORTE DO PRODUTO _____________________________________________________________ 75 FIGURA 60|USO DO SUPORTE _________________________________________________________________ 75 FIGURA 61|ESTRUTURA POSTERIOR _____________________________________________________________ 76 FIGURA 62|ESTRUTURA POSTERIOR 2 ___________________________________________________________ 76 FIGURA 63|LILLIPUT _______________________________________________________________________ 77 FIGURA 64|MODELO DA ENGRENAGEM __________________________________________________________ 77 FIGURA 65|ROTAÇÃO DA ENGRENAGEM __________________________________________________________ 78 FIGURA 66|TAMPA SUPERIOR _________________________________________________________________ 78 FIGURA 67|TAMPA SUPERIOR DO PRODUTO _______________________________________________________ 78 FIGURA 68|DETALHES DA TAMPA ______________________________________________________________ 79 FIGURA 69|ENCAIXE DA WEBCAM ______________________________________________________________ 79 FIGURA 70|FUNCIONAMENTO DA WEBCAM _______________________________________________________ 79 FIGURA 71|ESTRUTURA COMPLETA _____________________________________________________________ 80 FIGURA 72|TAMPA LATERAL __________________________________________________________________ 80 FIGURA 73|ESTRUTURA DO MECANISMO _________________________________________________________ 80
XXI FIGURA 74|PALHETA PARA ANÁLISE SANGUÍNEA ____________________________________________________ 81 FIGURA 75|APOIO ________________________________________________________________________ 82 FIGURA 76|UTILIZAÇÃO DO APOIO ______________________________________________________________ 82 FIGURA 77|SISTEMA MECÂNICO _______________________________________________________________ 83 FIGURA 78|TAMPA INFERIOR _________________________________________________________________ 83 FIGURA 79|BORRACHA APLICADA NA ESTRUTURA ____________________________________________________ 84 FIGURA 80|ESTRUTURA FRONTAL ______________________________________________________________ 84 FIGURA 81|VISTA POSTERIOR _________________________________________________________________ 84 FIGURA 82|PARAFUSO _____________________________________________________________________ 85 FIGURA 83|ASPETO FINAL DO CONCEITO BLOOD TYPE ________________________________________________ 90 FIGURA 84|VISTAS DO CONCEITO BLOOD TYPE _____________________________________________________ 91 FIGURA 85|SEQUÊNCIA DE TAREFAS DO SISTEMA ELETRÓNICO ___________________________________________ 92 FIGURA 86|ESQUEMA DE OBTENÇÃO DA IMAGEM ___________________________________________________ 93 FIGURA 87|SISTEMA EMBEBIDO -LILLIPUT GK7000 _________________________________________________ 94 FIGURA 88|TÉCNICAS DE PROCESSAMENTO DE IMAGEM _______________________________________________ 95 FIGURA 89|INTERFACE DO SOFTWARE LABVIEW A)SELEÇÃO DA IMAGEM A UTILIZAR; __________________________ 96 FIGURA 90|SISTEMA MECÂNICO _______________________________________________________________ 98 FIGURA 91|A RESTRIÇÃO MECÂNICA PARA O ACOPLAMENTO DAS PLACAS COM OUTRAS PARTES DO SISTEMA ____________ 99 FIGURA 92|POSICIONAMENTO E ORIENTAÇÃO DO SISTEMA POR PARTE DAS PEÇAS ______________________________ 99 FIGURA 93|SISTEMA DE ROTAÇÃO COMPOSTO POR DUAS BARRAS ________________________________________ 100 FIGURA 94|VELOCIDADE ANGULAR DO SISTEMA MECÂNICO ____________________________________________ 101 FIGURA 95|ACELERAÇÃO DO SISTEMA MECÂNICO __________________________________________________ 101 FIGURA 96|LIMITE DO CURSO DAS BARRAS _______________________________________________________ 102 FIGURA 97|MEDIDAS ANTROPOMÉTRICAS DA MÃO _________________________________________________ 103 FIGURA 98|COMPARAÇÃO DA MÃO EM RELAÇÃO AO PRODUTO (AS MEDIDAS RELACIONADAS ESTÃO EM PROPORÇÃO 1:1) _ 104 FIGURA 99|MEDIDA DO DIÂMETRO DA PEGA ______________________________________________________ 104 FIGURA 100|COMPARAÇÃO DO DIÂMETRO DA PEGA EM RELAÇÃO A MEDIDA DA MÃO. __________________________ 105 FIGURA 101|MODELO VOLUMÉTRICO DO PRODUTO _________________________________________________ 106 FIGURA 102|UTILIZAÇÃO 1 _________________________________________________________________ 106 FIGURA 103|UTILIZAÇÃO 2 _________________________________________________________________ 106 FIGURA 104|UTILIZAÇÃO 3 _________________________________________________________________ 107 FIGURA 105|MODELO - APOIAR NA SUPERFÍCIE ____________________________________________________ 107 FIGURA 106|MODELO –UTILIZAÇÃO 1 _________________________________________________________ 108 FIGURA 107|MODELO –UTILIZAÇÃO 2 _________________________________________________________ 108
XXIII
Í N D I C E D E T A B E L A S
TABELA 1|TABELA COMPARATIVA DOS SISTEMAS COMERCIAIS --- 37 TABELA 1 (CONTINUAÇÃO)|TABELA COMPARATIVA DOS SISTEMAS COMERCIAIS --- 38 TABELA 2|ANÁLISE DAS CARACTERÍSTICAS DAS WEBCAMS. --- 48 TABELA 3 |ANÁLISE DO PRODUTO --- 56 TABELA 4|NECESSIDADE DOS UTILIZADORES --- 57 TABELA 5|ESPECIFICAÇÕES DO PROJETO (REQUISITOS E PARÂMETROS). --- 58
3
1 . I N T R O D U Ç Ã O
A evolução tecnológica permite que os produtos sejam capazes de realizar tarefas auto- máticas, de uma forma segura e funcional, minimizando o tempo de espera.
Este projeto visa o desenvolvimento de novas tecnologias e de um produto capaz de dar respostas às necessidades específicas do mercado, possui caráter interdisciplinar. É desenvolvido a partir do problema, ou lacuna, identificado com cuidado especial nos aspetos funcionais, ergo- nómicos e organizacionais.
Neste trabalho, identifica-se um problema na determinação do tipo sanguíneo em casos de emergência, tendo-se como objetivo solucioná-lo, através da criação de um produto capaz de identificar o tipo sanguíneo com maior rapidez e segurança e, portanto, minimizar os riscos de in- compatibilidade.
Apresentam-se as principais contribuições do trabalho, os objetivos deste projeto, bem como a motivação e o enquadramento do tema. Apresentam-se, também, os resultados da ativi- dade científica desenvolvida, submetidos em revista e publicados, durante a execução da disser- tação.
Por fim, define-se a estrutura deste capítulo:
1.1 Principais contribuições do trabalho 1.2 Objetivos
1.3 Motivação e enquadramento
1.4 Resultados da atividade científica desenvolvida 1.5 Estrutura organizativa da dissertação
4 1 . 1 . P R I N C I P A I S C O N T R I B U I Ç Õ E S D O T R A B A L H O
As principais contribuições deste trabalho, para além da criação de um novo produto para o mercado, estão relacionadas com o fortalecimento da relação do trabalho do profissional do De- sign, o designer, com as engenharias. Neste projeto, integrou-se o Design Industrial como ponto principal para resolução de problemas formais, funcionais e ergonómicos do produto. Incorporou- se a tecnologia inovadora para determinação do tipo sanguíneo desenvolvida no mestrado na área de Bio Informática (Ferraz, 2011).
DOMÍNIO DO TEMA DA DISSERTAÇÃO:
O método inovador para determinação do tipo sanguíneo funciona a partir do processa- mento de imagem, o qual permite detetar automaticamente a ocorrência de aglutinação e, assim, determinar o tipo sanguíneo num intervalo de tempo bastante reduzido, viabilizando a utilização da técnica em situações de emergência.
A METODOLOGIA DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO UTILIZADA:
Todas as fases do processo de desenvolvimento do produto seguem a metodologia base- ada no método dos autores Eppinger & Ulrich,(1995), designado por Product Design and Deve- lopment (PDD).
CONCRETIZAÇÃO DO PROTÓTIPO:
O trabalho exaustivo na criação de inúmeros conceitos concebidos em modelo de testes em simulação e modelação tridimensional, o qual permite visualizar as propostas e as suas funci- onalidades, a fim de garantir a maior aproximação com a proposta final.
5 1 . 2 . O B J E T I V O S
O objetivo do trabalho consiste em encontrar solução para os problemas encontrados nos sistemas atuais, para assim, desenvolver um produto capaz de determinar o tipo sanguíneo, mini- mizar o tempo para a obtenção do resultado e eliminar os erros humanos.
Na conceção do produto, trabalhou-se para solucionar os pontos problemáticos no proce- dimento de análise e determinação do tipo de sangue. Utilizaram-se os requisitos com base nas análises realizadas em situações de emergência, sendo esses:
a) A mistura manual do reagente e do sangue;
b) A análise, a olho nú, dos resultados.
Com isso, o problema transforma-se em solução, estimulando o desenvolvimento de me- canismos inovadores a fim de proporcionar um funcionamento rápido e eficaz do produto. Idealiza- se a utilização de um monitor LCD com sistema operacional Windows, incorporado para realizar o processamento dos resultados da análise do tipo de sangue. Com base nas necessidades de sis- temas mecânicos eficazes, cria-se um mecanismo que pretende executar a agitação, tendo em conta as necessidades inerentes à mistura da amostra. O produto deve ser de fácil utilização e deve otimizar o trabalho manual dos utilizadores primários e dos técnicos. O uso do sistema ele- trónico é responsável por controlar a função de captar a imagem e determinar o tipo sanguíneo, com a vantagem de realizá-lo em poucos minutos.
Neste projeto identifica-se a necessidade de desenvolver um sistema mecânico para reali- zar a mistura do reagente com o sangue, previamente colocados no local, para ser realizada com uma maior eficácia e com um menor contato com os utilizadores.
Neste projeto, há propostas que visam realizar várias sessões de brainstorming e de pes- quisa, para dar início ao processo de desenvolvimento de conceitos onde se pretende obter solu- ções efetivas para cada elemento do produto, e assim, aumentar a possibilidade do produto solu- cionar os problemas encontrados, a fim de cumprir todos os requisitos projetuais e assim viabilizar a sua funcionalidade.
A criação de um produto inovador é de grande importância e necessária para a melhoria da vida dos utentes, trazendo uma maior segurança e rapidez nas análises de determinação do ti- po sanguíneo e eliminando os erros humanos e a necessidade de transfusões com base no dador universal.
6 1 . 3 . M O T I V A Ç Ã O E E N Q U A D R A M E N T O
A motivação para desenvolver e criar um produto relacionado com este tema, Desenvol- vimento de um Produto para Determinação do Tipo Sanguíneo de Humanos, é a intenção de solu- cionar os problemas originados pelos erros humanos identificados nas tarefas de análises dos ti- pos sanguíneos, para fins de transfusões de sangue em casos de emergência.
A necessidade de transfusões sanguíneas vem crescendo progressivamente, como por exemplo, pela ocorrência de acidentes de viação. Tal como referido em PORDATA (2012), ocorre- ram, em Portugal, um total de 32.541 acidentes de viação com vítimas, tendo-se registado 42.162 feridos e 689 mortos. Em tempo real, os técnicos têm, frequentemente, que utilizar o seu "sexto sentido" para identificar os problemas mais urgentes ou questionar a validade das informações de que dispõem no Instituto Nacional de Emergência Médica (2012).
As transfusões não funcionam de forma aleatória. Portanto, para verificar a compatibilida- de entre os tipos sanguíneos, são necessários cuidados específicos, como a utilização de méto- dos de controlo eficazes, ou seja, os testes (A. V. Hoffbrand, 2004; Caquet, 2004).
Os testes são realizados antes da transfusão de sangue. No século XX, o investigador Karl Landsteiner, nas suas pesquisas, observou que a mistura de tipos de sangue diferentes pode- ria gerar incompatibilidade entre eles, ocorrendo à formação de aglomerados. A descoberta foi de grande valia para o avanço das transfusões sanguíneas, permitindo a certificação do tipo sanguí- neo do paciente (Blood Transfusion, 2012; Biologia, 2012).
Basicamente, o teste consiste na mistura do sangue do recetor com reagentes específi- cos, identificando o tipo sanguíneo das amostras analisadas. Existem vários tipos de testes, dos simples aos mais complexos (Ferraz, Moreira, Silva, Carvalho, & Soares, 2011) muito embora to- dos eles pretendam concluir a ocorrência ou ausência de aglutinação das amostras.
Em situações de emergência, nas quais a determinação do tipo sanguíneo pode ser vital, revela-se essencial a utilização de sistemas que determinem o tipo sanguíneo, capazes de mini- mizar os riscos de incompatibilidade e, portanto, de permitir uma identificação do tipo sanguíneo simultaneamente rápida e segura.
Um produto que será desenvolvido para este fim, revela-se viável para a antecipação de intervenções urgentes, para a melhoria da qualidade da assistência, com segurança total de resul- tados.
A criação de um produto que utiliza um sistema semiautomático de dimensões reduzidas e que permite determinar o tipo sanguíneo de seres humanos de forma eficiente, é de franca utilida- de médica, especialmente em casos de emergências. Tal sistema tem que se apoiar no proces- samento de imagem e no sistema mecatrónico para aperfeiçoar a tarefa de determinação automá- tica.
7 Os sistemas atualmente existentes possuem limitações quanto a características importan- tes para situações de emergência, tais como a portabilidade e a velocidade de execução. Por essa mesma razão, trata-se de requisitos projetuais como funcionalidade, ergonomia, forma, materiais, estética, portabilidade, modelação e conceção física do produto, imagem geral do produto, ergo- nomia e usabilidade.
A proposta visa uma interface física para o produto, a fim de solucionar os problemas iden- tificados e viabilizar a comercialização futura do mesmo, levando em consideração que a área da saúde, ao longo dos anos, tornou-se um dos grandes núcleos de incentivo para pesquisas e gran- des investimentos.
1 . 4 . E S T R U T U R A O R G A N I Z A T I V A D A D I S S E R T A Ç Ã O
Organizada de forma a facilitar o máximo a sua compreensão, esta dissertação constitui- -se em seis capítulos, os quais estão, de forma sucinta, abaixo apresentados:
CAPÍTULO 1. Introdução – Na introdução a este projeto, apresentam-se as motivações iniciais, bem como os objetivos do projeto e a estrutura da dissertação.
CAPÍTULO 2. Fundamentos Teóricos – Segue-se a fundamentação dos conceitos teóri- cos, tais como: sangue, componentes do sangue, tipos sanguíneos, sistema ABO, Fator Rhesus, transfusão sanguínea, testes de determinação. Estes explicam o funcionamento do sangue, prin- cipal elemento de estudo, para perceber os requisitos para o bom funcionamento do produto. Fun- damenta-se também a evolução do Design industrial. Conceitua-se o processo de desenvolvimen- to, a interdisciplinaridade e faz-se uma análise do diferencial da inserção do profissional de Design no desenvolvimento de produtos.
CAPÍTULO 3. Equipamentos Existentes – Nesta seção apresenta-se os sistemas atual- mente no mercado, sendo eles: os sistemas comerciais, os protótipos desenvolvidos pelo grupo de pesquisa, os monitores de controlo e os sistemas webcam. Todos com suas respetivas informa- ções. Faz-se um esclarecimento sobre a metodologia aplicada, o processo de desenvolvimento do produto que avança até ao lançamento em produção promovendo a importância deste trabalho.
CAPÍTULO 4. Desenvolvimento do projeto – No Desenvolvimento do Projeto explicam-se as etapas que são executadas em cada uma das diferentes fases de desenvolvimento do produto.
Mostra-se que cada fase é precedida de uma etapa que corresponde à análise criteriosa de todos os pré-requisitos, objetivando-se a aprovação para seguir em frente com o projeto.
CAPÍTULO 5. Design Detalhado (Produto para Determinação do Tipo Sanguíneo de Hu- manos) – Neste capítulo, será abordado mais detalhadamente o tema desta dissertação: Desen- volvimento de um produto para Determinação do Tipo Sanguíneo de Humanos. Explicam-se os sistemas eletrónicos e mecânicos implementados com a demostração de usabilidade, que, por fim, levam à elaboração do protótipo.
8 CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS – Neste capítulo, evidenciam-se as mais-valias na criação deste novo produto sugerindo-se as futuras perspetivas para este tema de projeto.
1 . 5 . R E S U L T A D O S D A A T I V I D A D E C I E N T Í F I C A D E S E N V O L V I D A
No âmbito desta dissertação foi publicado um artigo, um foi publicado em revista científica e em conferência internacional, a saber:
Artigo em revistas de circulação internacional com arbitragem científica:
Karolina Bezerra, Ana Ferraz, Vitor Carvalho, José Machado, Demétrio Matos and Filome- na Soares. “Advanced Design of a Mechatronic System for Human Blood Typing”. Published Ro- manian Review Precision Mechanics, Optics & Mecatronics (ISSN 1584 - 5982), 2012. SCORPUS Publication. (Anexo 3)
Publicação em atas de encontros científicos:
Karolina Bezerra, Ana Ferraz, Vitor Carvalho, José Machado, Demétrio Matos and Filome- na Soares. “Advanced Design of a Mechatronic System for Human Blood Typing”. Published at 4th International Conference on Innovations, Recent Trends and Challenges in Mechatronics, Mechan- ical engineering and New High-Tech Products Development. September 26th to 28th, 2012. Bu- charest, Romania. (Anexo 3).
11
2 . F U N D A M E N T O S T E Ó R I C O S
O sangue, em particular a determinação do seu tipo, é o ponto central que levou a este projeto. Contudo, para realizar este trabalho, foi necessário adquirir um conjunto de conhecimen- tos teóricos relativos a este conjunto de materiais que compõem um dos mais importantes fluidos do ser humano. Se, teoricamente, desde muito cedo se tornou possível transferir sangue de um sujeito para o outro, nem sempre foi possível realizar tal operação com algum nível de certeza quanto aos efeitos benéficos de tal processo.
Neste momento é determinante para o entendimento do conceito do Design, da interven- ção do profissional do Design em várias áreas, como por exemplo em projetos de engenharia, e de como o designer vem contribuir para valorizar os produtos, sendo uma importante ferramenta de diferenciação no desenvolvimento de produtos. Todas essas vertentes são possíveis pelo cará- ter multidisciplinar dos profissionais do Design industrial.
Este capítulo trata, precisamente, de apresentar alguns dos princípios e conhecimentos teóricos relacionados com o sangue e com o Design industrial, os quais se apresentam de extre- ma importância para garantir o máximo de informações. Portanto, é realizada neste capítulo uma breve contextualização dos itens:
2.1 Sangue
2.2 Transfusão sanguínea
2.3 Testes de determinação do sangue 2.4 Processo de desenvolvimento do design 2.5 Interdisciplinaridade
2.6 Design Industrial como ferramenta de diferenciação para o desenvolvimento do produto 2.7 Metodologia aplicado no projeto
2.8 Processo genérico de desenvolvimento de produto
12 2 . 1 . S A N G U E
O que se faria sem o sangue? É uma questão que não é muito habitual. No entanto, o sangue é indispensável para a vida humana, podendo até ser considerado o “rio da vida”. Comum a todos os humanos e animais, o sangue circula pelo sistema vascular em composição fluídica. O coração é responsável por bombear o sangue, que transporta o oxigénio e os nutrientes para to- das as células do corpo, através das artérias, veias e capilares (Baía, 2008). O corpo humano con- tém cerca de 5 litros de sangue, aproximadamente 8% do peso do corpo humano.
Responsável pela vida e pelo transporte de substâncias, o sangue é também responsável pela defesa de nosso organismo contra a invasão de micro-organismos estranhos que, a todo o momento, tentam proliferar no nosso corpo. É constituído por dois componentes: o plasma e as células sanguíneas.
O plasma é a parte líquida do sangue, onde se dissolvem diversos elementos como prote- ínas, açúcares, sais, iões, etc. Há também uma parte sólida que é formada três grupos de células:
as hemácias, que são células vermelhas, os leucócitos, que são as células brancas e plaquetas, que são fragmentos de uma célula chamada megacariócito. Se houver alguma alteração nas com- posições do sangue, a sobrevivência do ser pode ficar comprometida (Sogab, 2008).
2 . 1 . 1 . C O M P O N E N T E S D O S A N G U E
Plasma: O plasma é a parte líquida do sangue - constitui cerca de 66%-, sendo composto por água, proteínas, e outros nutrientes, hormonas e resíduos do metabolismo. Apresenta cor amarela, devido à presença de Bilirrubina1. As proteínas plasmáticas são sintetizadas pelo fí- gado, e desempenham uma grande variedade de papéis: transporte de moléculas, manuten- ção da pressão osmótica ecoagulação. As células sanguíneas circulam pelo plasma e po- dem ser, Figura 1.
1 Bilirrubina: é o principal produto do metabolismo do heme da hemoglobina.
González, F.H.D., Sheffer, J.F.S. Perfil Sanguíneo: ferramenta de análise clínica, metabólica e nutricional. Anais do I Sim- pósio de Patologia Clínica Veterinária da Região Sul do Brasil, Porto Alegre: Gráfica da Universidade Federal do Rio Gran- de do Sul. P73-89. 2003.
Figura 1 | Componentes do sangue. (Cristina, 2011)
