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DISPOSITIVO DE MONITORAMENTO
REMOTO DE TEMPERATURA CORPORAL:
UMA APLICAÇÃO PARA SEGURANÇA DO
TRABALHO
SERGIO GUSTAVO MEDINA PEREIRA (UNIP )
SERGIO SCHINA DE ANDRADE (UNIP )
Franciele Alves dos Santos Medina (UNIP )
Rodrigo Franco Goncalves (UNIP )
KETILIN MODESTO FONTES (UNIP )
O trabalhador para realizar uma tarefa precisa de um ambiente de
trabalho com temperatura agradável. A exposição excessiva do
trabalhador a temperaturas elevadas causa a elevação da temperatura
corporal, colocando em risco a sua integridade física. Neste artigo é
apresentado um sistema remoto voltado à telemetria visando a recepção de
dados de forma contínua, para que possa proporcionar aos profissionais da
área de saúde um diagnóstico mais preciso e confiável baseado em dados
em tempo real do trabalhador. Este trabalho apresenta o funcionamento
básico do dispositivo. O dispositivo mantém um histórico dos dados, como o
prontuário eletrônico, dados da temperatura corporal visualizados em
gráfico e intervalo de medição facilmente configurado.
Palavras-chaves: segurança do trabalhador, telemetria, temperatura
corporal, ergonomia
XXXIV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO
Engenharia de Produção, Infraestrutura e Desenvolvimento Sustentável: a Agenda Brasil+10
Curitiba, PR, Brasil, 07 a 10 de outubro de 2014.
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1. Introdução
A situação ideal para todo trabalhador, seria poder realizar a sua atividade laboral em um
ambiente de temperatura agradável e controlada.
Mas, nem toda atividade laboral pode ser realizada em um ambiente que reúna esta situação,
tais como os trabalhos externos, onde podem acontecer temperaturas extremas, tanto de frio
como de calor.
O trabalhador em uma exposição excessiva ao calor pode provocar uma elevação da
temperatura do corpo, sonolência podendo levar ao colapso físico (MEDEIROS et al, 2013,
ALAHMER et al, 2011; STEEN, 2001).
O maior desafio é detectar a oscilação da temperatura corporal do trabalhador no local de
trabalho, realizado de forma remota, e que o profissional da saúde possa intervir antes de
acontecer algum tipo de anormalidade.
O objetivo deste artigo é apresentar uma solução técnica e ao mesmo tempo de baixo custo para
monitoramento remoto da temperatura corporal de um trabalhador.
Estaé uma pesquisa aplicada e está organizada da seguinte forma, inicialmente são apresentados
conceitos teóricos importantes sobre saúde do trabalhador desde temperatura corporal até
conforto térmico. A seção 3 descreve o funcionamento do sistema Dispositivo de monitoramento
remoto da temperatura corporal. Na seção 4 encontram-se os resultados obtidos. Este artigo
termina na seção 5, onde são abordados as considerações finais e propostos os trabalhos futuros
relacionados.
2. Fundamentação teórica
A possibilidade da monitoração de sistemas à distância (p. ex. ambientes, máquinas entre
outros) se aplica quando os sistemas são classificados com um alto nível de importância ou
periculosidade, insalubre ou não favorecem a existência da vida humana, e quando há a
necessidade de um alto nível de monitoramento. Sistemas capazes de realizarem tais atividades
são chamados de sistemas de telemetria.
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A palavra telemetria é de origem grega, sendo que tele significa longe, remoto, e metron,
significa medida (DIAS, 1992). Telemetria é uma tecnologia que permite a medição e
comunicação de informações de interesse do operador ou desenvolvedor de sistemas, ou seja, é
a transferência (via rede com fio ou sem fio) de dados provindos de uma ou várias máquinas
remotas, distribuídas em uma área geográfica de forma pré-determinada para o seu
monitoramento, medição e controle (BRANCO, 2010).
Com o progresso das tecnologias, a telemetria tornou-se relativamente necessária no
desenvolvimento dos mais variados sistemas, sendo aplicada no auxílio de diferentes áreas
como medicina, engenharia, segurança, geografia e entre tantas outras.
A telemetria também é utilizada na área biológica permitindo, por exemplo, a coleta de dados
biológicos de animais aquáticos (ABECASIS, 2009), o monitoramento de máquinas agrícolas
usadas no plantio, cultivo e colheita de produtos (PIOVESAN, 2008), entre outras.
Dentro deste contexto, este trabalho será focado no desenvolvimento de um sistema capaz de
monitorar temperatura corporal do trabalhador em forma remota, podendo fornecer dados para
um diagnóstico contínuo e em tempo real.
Na área médica, em tratamentos que exigem uma maior atenção do médico ao trabalhador em
tratamento, é exigida uma intensa monitoração dos sinais vitais, e isto, mesmo que o trabalhador
esteja em condições físicas de levar uma vida parcialmente normal, há a necessidade de uma
monitoração contínua para manutenção e um diagnóstico fidedigno aos sintomas em questão.
Um exemplo que pode ser mencionado é o caso do tratamento de pacientes, trabalhadores, com
diabetes, onde a necessidade de manter o nível de insulina em um patamar onde o quadro é
considerado estável é vital para a sobrevivência do mesmo. Com isto existem sistemas capazes
de monitorar o nível de insulina em tempo real, como exemplo o equipamento CGMS (continuous
glicose monitoring system) da Meditronic - Empresa multinacional de desenvolvimento de
equipamentos médicos, que terminou sendo o equipamento mais usado no mundo todo
(MINICUCCI, 2010).
2.1. Higiene ocupacional
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O ambiente de trabalho é composto por um conjunto de fatores interdependentes, que atuam
direta ou indiretamente na qualidade de vida dos trabalhadores e nos resultados do próprio
trabalho (FIEDLER, et. al., 2010).
Segundo Iida (2005), grande fonte de tensão no trabalho são as condições ambientais
desfavoráveis, como excesso de calor, ruídos e vibrações
Esses fatores, segundo Fiedler et al. (1998), causam desconforto, aumentam o risco de acidentes
e podem provocar danos consideráveis à saúde. A temperatura e umidade ambiental influem
diretamente no desempenho do trabalho humano.
Segundo Chiavenato (1999) a segurança no trabalho consiste em um conjunto de medidas
técnicas, educacionais, médicas e psicológicas. As quais são utilizadas como apoio para a
prevenção de acidentes, seja na eliminação das condições inseguras do ambiente de trabalho, ou
atuando na instrução dos trabalhadores sobre a implantação e importância de práticas
preventivas. A higiene do trabalho também busca além da integridade física a integridade
mental do trabalhador, através de um conjunto de normas e procedimentos. Conforme os riscos
de saúde inerentes às tarefas do cargo e ao ambiente físico onde são executadas as suas
atividades laborais.
Oliveira (2003) fala sobre o fato de que entre os acidentes registrados e estudados, os que se
relacionam com os acidentes ocorridos no local de trabalho, são bastante relevantes. Esses
acidentes podem produzir morte ou mutilação, cujas causas podem ser atribuídas desde a
precariedade das condições físicas do ambiente de trabalho, ou as formas de distorções em sua
forma de organização, como também por responsabilidade dos próprios trabalhadores, que
podem levar ao erro em suas funções, ocasionando acidentes.
2.2. Temperatura corporal(Tc)
A temperatura corporal(Tc), é uma medida que fornece dados fisiológicos indicando as
condições de saúde da pessoa. Os sinais vitais incluem a verificação da temperatura, pulso,
respiração e pressão arterial. (ABREU, 2002)
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A temperatura corporal(Tc) depende de vários fatores, tais como: do local do corpo da pessoa
no qual a temperatura é medida, da hora do dia, e do nível de atividade do corpo (MELDAU,
2013).
O hipotálamo, que é uma área do cérebro, controla a temperatura do corpo humano. O mesmo
tem a função de um termostato natural, que é ajustado para manter os órgãos internos a uma
temperatura média de 37ºC (graus Celsius).
Figura 1Distribuição da temperatura central em ambiente (A) e em (B)
após.
Fonte: KLINGEBERG (2012)
A figura 1 apresenta a distribuição da temperatura central em (A) ambientes frio (B) tem e
ambiente quente (KLINGEBERG, 2012). Atemperatura corporaldemaior relevânciaéa
temperatura encontrada no núcleodo corpo humano. Nopunhoatemperatura aferida
éreduzidaem comparação ao núcleo,e depende doambiente, como também da própria pessoa.
Na situação em que o organismo é agredido por um agente externo ou por uma doença dos
órgãos internos, o hipotálamo pode elevar a temperatura dois ou três graus acima dos valores
normais, o que caracteriza a situação de febre (VARELA, 2013).
O quadro 1 mostra o intervalo de temperaturas que o corpo humano pode sofrer.
Quadro 1: Temperatura corporal do ser Humano
Temperatura Descrição
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42 ºC
Nesta temperatura, não há mais garantias de que a vida da pessoa possa ser salva. A
mesma pode entrar em coma, onde o funcionamento dos órgãos e todo o metabolismo
é afetado.
40 ºC
Aqui a pessoa pode até parar de suar, primeiro sinal de que ela está desidratada. Onde
acontece perda de líquido e de sais minerais, provocando tontura, náusea e vômito,
confusão e perda de consciência. Também conhecida como hipertermia (excesso de
calor).
38 ºC
A pessoa começa a suar muito, sentir espasmos musculares e exaustão, também
conhecido como estado febril. O pulso fica fraco e podem acontecer desmaios.
36,5 a 37,5
ºC
Temperatura normal do corpo
35 a 33ºC
Também conhecida como hipertermia leve (perda excessiva de calor).
Leve sensação de frio, tremores, letargia motora, espasmos musculares, cansaço e
apatia. A pele fica fria, as extremidades do corpo apresentam tonalidade cinzenta ou
levemente arroxeada (cianótica). A pessoa tem confusão mental.
33 a 30ºC Também conhecida como hipertermia moderada, onde os tremores começam a
desaparecer, a pessoa tende a ficar muito sonolenta, prostrada, quase inconsciente, os
músculos se enrijecem, há alterações na memória e na fala, entre outros. Há mudança
do humor (irritabilidade, agressividade, depressão). A frequência cardíaca fica mais
lenta ou irregular.
Menos de 30
ºC
A pessoa fica inconsciente e imóvel. As pupilas tendem a dilatar e a frequência cardíaca
e respiratória são quase imperceptíveis. A manipulação do atleta deve ser muito
delicada, pois do contrário, podem ser desencadeadas arritmias cardíacas graves. Se
não for controlada a situação, a morte é inevitável. Detalhe: a vítima em hipotermia
grave tem uma depressão tão importante da consciência, da respiração e dos
batimentos cardíacos que pode parecer estar morta. Tanto assim que é importante
reaquecer o paciente.
Fonte: Adaptado de (MELDAU, 2013; PINHEIRO, 2013; VARELA, 2013; SCHULZ, 2009).
2.3. Variação térmica
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O intervalo de temperatura corpórea considerada ideal pode variar entre 36ºC e 36,7ºC. Em
linhas gerais, a temperatura é mais baixa pela manhã e mais alta no fim da tarde ou à noite.
Podem acontecer alterações de até um grau que podem ser consideradas absolutamente
aceitáveis em condições normais. Como também, existem situações que podem acontecer
aumentos da temperatura corporal que não indicam doença, tais como exercício físico,
ambientes muito quentes ou frios, excesso de roupa ou alterações no ciclo hormonal feminino.
Mulheres durante o período de ovulação apresentam um aumento de até 0,5ºC na sua
temperatura corporal. (VARELA, 2013 e MELDAU, 2013)
2.4.Medição da temperatura
A temperatura corporal em um período de 24 horas(ritmo circadiano) é controlada pelo núcleo
supraquiasmático do hipotálamo anterior. Na saúde das pessoas, o ciclo de flutuação da
temperatura corporal oscila de acordo com as atividades diárias. Está caracterizada por uma
temperatura mais baixaentre o período das 02:00 as 06:00 horas, e com uma temperatura mais
altano período entre13:00e 18:00 horas(JIANG, X; WANG, 2014).
Uma maneira de ter certeza de que uma pessoa está com febre é medir sua temperatura com um
termômetro, podendo ser analógico ou digital. A maneira mais comum de medição é colocar o
bulbo do termômetro nas dobras das axilas e só retirar depois de cinco minutos para fazer a
leitura.É importante ressaltar que o modo e o local de onde é realizada a medida da temperatura
corporal pode fornecer resultados muito diferentes. Lembrando que quanto mais próximo do
centro do copo, maior será a temperatura.Existem discordâncias sobre o local ideal para
mensurar a temperatura corporal. A mesma pode ser de quatro maneiras, com resultados
diferentes:(MELDAU, 2013; PINHEIRO, 2013; VARELA, 2013; SCHULZ, 2009).
Temperatura axilar:A normal encontra-se entre 35,5 a 37,0° C, com média de 36,0 a 36,5°
Temperatura bucal:A normal encontra-se entre 36,0 a 37,4° C.
Temperatura timpânica (ouvido): normal até 37,5ºC.
Temperatura retal (ânus):encontra-se entre 36,0 a 37,5°.
Temperatura inguinal: encontra-se entre 36ºC a 36,8ºC
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2.5. Conforto Térmico
Oconforto térmico é uma condição essencial para a saúde, segurança e produtividade, pois o
homem é da classe dos animais homeotérmicos, que mantém o corpo em aproximadamente 37°
C independente da temperatura externa, mantido por um sistema de controle fisiológico de
equilíbrio térmico (ILDA, 2005; MEDEIROS, 2013).
Temperaturas ambientaisextremas estão fora do alcance para calculo de compensação da
temperatura da pele no pulso em relação a temperatura no núcleo do corpo.A temperaturano
corpoprecisa de um tempopara se ajustar as variações bruscas da temperatura do ambiente
externo (KLINGEBERG, 2012).
O que representaria uma situação ideal para todo trabalhador, seria ter a sua atividade em um
ambiente agradável.Mas, nem toda atividade laboral pode ser realizado em um ambiente com
temperatura agradável e controlado, tais como os trabalhos externos.
O trabalhador em uma exposição excessiva ao calor pode provocar uma elevação da
temperatura do corpo, sonolência podendo levar ao colapso físico (MEDEIROS et al, 2013,
ALAHMER et al, 2011; STEEN, 2001).
Para esta situação seria utilizado o Dispositivo de Monitoramento de Temperatura corporal
(DIMOR-TC),proporcionando um melhor acompanhamento pelo profissional da saúde.O mesmo
será explicado em detalhe na próxima seção.O ser humano precisa ter uma temperatura corporal
média de 36 graus, para que possa realizar bem a sua atividade, e assim evitar algum tipo de
colapso físico.
3. Sistema DIMOR-TC
O sistema desenvolvido, aqui denominado Dispositivo de Monitoramento de Temperatura
corporal (DIMOR-TC), contemplará o funcionamento básico do sistema voltado à telemetria.
O dispositivo(hardware)tem a capacidade de realizar o sensoriamento de temperatura corporal
do trabalhador, para depois enviar os dados medidos à estação de trabalho(servidor) através de
comunicação sem fio de rádio frequência (Bluetooth) e, em tempo real.
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O mesmo será uma solução de baixo custo e de utilização de tecnologias não proprietárias
podendo assim manter um custo acessível à área de saúde.
O cenário adotado para o estudo do caso deverá ser considerado como já cadastrado e
configurado o dispositivo de medição sendo apenas necessário o início da transmissão de dados.
O profissional da saúde deverá se cadastrar para poder acessar o sistema, onde o mesmo
também irá cadastrar o trabalhador e apenas vincular o dispositivo já cadastrado ao
trabalhador.
Os dados deverão ser tratados por um aplicativo onde serão analisados pelo profissional da
saúde.A Erro! Fonte de referência não encontrada.2mostra uma visão geral do sistema. Onde
um dispositivo de hardware acoplado ao trabalhador, que efetuará as medições da
suatemperaturacorporal, os dados gerados são enviados para uma base de dados conectada a
um microcomputador via comunicação sem fio. Após o processamento dos mesmos, eles serão
visualizados graficamente em uma interface adequada, onde o profissional da saúde poderá
realizar um possível pré-diagnóstico baseado em regras básicas de um funcionamento vital
estável.
Figura 2: Esquema completo do Sistema DIMOR-TC
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Fonte: Desenvolvida pelos autores
O sistema tem alguns requisitos a serem cumpridos, a) proporcionar uma leitura confiável, b)
gerar dados confiáveis, c) que tenha portabilidade(leve e fácil de instalar), d) ser o menos
invasivo possível e e) visualizar graficamente os dados para fácil análise.
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Figura 3: Diagrama em blocos do sistema que representa em detalhe as etapas do processo de desenvolvimento
Fonte: Desenvolvida pelos autores
A figura 3mostra o digrama em blocos que representa em detalhe as diferentes etapas do
processo de desenvolvimento do sistema desde aferição dos dados, passando pelo tratamento
dos sinais e saída de dados pela transmissão sem fio, sendo realizada a recepção e o tratamento
para assim ser efetuada a análise dos mesmos pela aplicação na estação de recepção de dados.
Estudos indicam que é possível realizar aferição da temperatura do núcleo do corpo humano,
com resultados próximos a temperatura retal, com um simples dispositivo não invasivo
(MATSUMOTO et. al., 2013).
Para melhor entendimento do desenvolvimento do sistema, o mesmo foi dividido em dois
grandes grupos, sendo a primeira o desenvolvimento do Hardware, desenvolvimento do
protótipo de captação dos sinais de temperatura corporal, e o desenvolvimento do software e da
aplicação que realizará o tratamento dos dados recebidos.
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Figura 4: Tamanho real do protótipo DIMOR-TC (A) , e em (B) o protótipo já instalado no bracelete.
A B
Fonte: Desenvolvida pelos autores
A figura 4 (A) apresenta o protótipo no seu tamanhão real com o sensor de temperatura PT 100,
e em (B) o protótipo já instalado no bracelete.
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3. Resultados
Com base nos requisitos levantados no início do projeto, é possível observar que o cenário
adotado no estudo de caso escolhido, o sistema se mostrou estável com relação a persistência de
dados e a recepção do mesmo pelo sistema de transmissão e recepção de dados via comunicação
sem fio(Bluetooth).
Foi notado que o sistema se comporta bem com relação a maiores distâncias com obstáculos,
podendo chegar a 10 metros entre paredes atenuadoras de concreto e demais materiais que
possam ter entre o dispositivo e a estação receptora de dados. Tal fato é devido a frequência de
2.4Ghz de transmissão, onde a mesma foi destinada para este propósito.
Figura 5: Interface gráfica que mostra a medição da temperatura
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Fonte: Desenvolvida pelos autores
A figura 5 mostra a interface gráfica instalada no computador, onde o profissional da saúde tem
acesso aos dados da medição da temperatura do trabalhador como também da porta de
conexão.
O sistema apresenta constante alerta de erro de verificação de veracidade do dado, onde o
mesmo deve ser sempre reenviado. Tal fato deve-se a perda de dados durante a transmissão, e a
verificação do mesmo torna mais confiável o dado recebido para análise e pré-diagnóstico do
usuário.Ao ter os dados recebidos e tratados, os dados são analisados individualmente e
plotados em um gráfico para análise de curvas de tendência podendo assim ser possível se
retirar conclusões do conjunto dos dados coletados, e realizar exibir alertas ou tendências que o
conjunto de dados agrupados podem significar.
4. Conclusão
Existem vários produtos no mercado que aferem temperatura, mas o diferencial do DIMOR-TC, é
que mantém um histórico como um prontuário eletrônico. Este pode ser visualizado em um
gráfico a temperatura corporal dentro de um período predeterminado. O intervalo de aferição
pode ser facilmente configurado. Neste artigo, foi apenas abordado um tipo de monitoramento, a
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temperatura corporal. Como trabalhos futuros, prevê-se a implantação de novas vertentes ao
projeto, como monitoramento de batimentos cardíacos, pressão arterial, e resistência
galvânometrica(para medição do estresse), o que possibilitaria ao sistema a realização de
diagnósticos mais precisos, pelo profissional da área de saúde.
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