Modelo 2: Bomba de seringa

O que importa é a dose!

Série escolar
11-13
Tempo necessário
3 aulas duplas (expansível até 6 aulas duplas)
Nível de dificuldade
Modelo: médio, Programação: médio
Tipo de modelo
Modelo de mesa para bombas de seringa
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DESCRIÇÃO DO MODELO / TAREFA

Os alunos (SuS) planejam e realizam uma bomba de seringa médica para dosagem precisa de medicamentos.

Os elementos de controle, como botões de seleção e elementos de exibição, são programados na tela sensível ao toque. A dosagem é alcançada com precisão por meio do acionamento gradual de um motor encoder.

Dois LEDs fornecem sinais luminosos durante a operação de dosagem (verde) ou na posição final e quando o volume de líquido para uma dose é insuficiente (vermelho). Por meio de botões sensíveis ao toque, várias funções são implementadas gradualmente, como "Iniciar", "Recuar", "Pré-seleção de dose" e "Tempo de injeção". A partir do número de rotações do motor, a dose atualmente injetada e a quantidade restante do medicamento na seringa são determinadas e exibidas na tela. Se a quantidade restante não for suficiente para a dose pré-selecionada, o início é impedido. O motor também para quando a seringa está totalmente inserida. Em ambos os casos, o LED vermelho pisca.

Quando solicitado especificamente para trocar a seringa e automaticamente ao iniciar o programa, o acionamento da seringa retorna à posição inicial e para automaticamente.

 

REFERÊNCIA DO COTIDIANO

Bombas de seringa médicas são dispositivos de dosagem precisos que administram medicamentos ou líquidos em quantidades rigorosamente controladas ao longo de um determinado período. Elas são frequentemente usadas na medicina,
por exemplo, em anestesias, na terapia intensiva ou no tratamento da dor.

Além disso, bombas de seringa podem ser usadas para dosagem precisa em experimentos biológicos ou químicos e em processos de fabricação.

 

Perguntas norteadoras

  • Onde uma bomba automática de seringa médica pode ser usada no dia a dia? (Comunicação)
  • Quais funções o controle da bomba de seringa deve cumprir de forma adequada? (Colaboração)
  • Em quais condições o sistema deve mover a seringa? (Pensamento crítico)
  • O que deve ser considerado para que o controle possa ser usado em diferentes locais
    e o sistema funcione da forma mais robusta possível? (Criatividade)

Relação com a disciplina
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Informática
Programação avançada, loops condicionais, funções
Matemática
Contagem Condicional, Cálculo de Volume e Tempo
Tecnologia
Construção estável, tecnologia de construção
Física
Mudança de movimento
Biologia, Química
Experimentos com tarefas de dosagem: Em experimentos químicos e biológicos, a bomba de seringa pode ser usada de forma interdisciplinar para realizar dosagens precisas.

Desenvolvimento da aula
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Fase de introdução
Fase de planejamento
Fase de construção
Fase de programação
Fase de experimentação e testes
Fase final

 Informações e Avisos

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Observações metodológicas e didáticas
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Explicação Técnica
Na prática médica, bombas de seringa profissionais trabalham com dosagem por passos altamente precisos. Em vez de deixar um líquido fluir continuamente, o fluxo volumétrico desejado é alcançado pela administração repetida de pequenas doses individuais (por exemplo, 0,01 ml ou até 0,001 ml). Esse princípio garante máxima precisão e segurança, especialmente com medicamentos de alta potência em medicina intensiva ou de emergência

Vantagens Didáticas
Aqui, um microdoseamento de 0,1 ml é definido como modelo. A dosagem em passos discretos pode ser implementada de forma especialmente clara em programação, pois pode ser facilmente traduzida em loops ou rotinas temporizadas. A velocidade de dosagem pode ser ajustada simplesmente alterando-se o número ou a frequência das microdoses – reflexões sobre isso promovem uma compreensão ativa de controle e regulação. Além disso, o método é intuitivamente compreensível para os alunos: é mais palpável pensar em quantos passos individuais são necessários para administrar, por exemplo, 1 ml de líquido, do que imaginar um fluxo contínuo de forma abstrata.

Possibilidades de diferenciação
Dependendo da velocidade de trabalho dos alunos, podem ser programadas variações na dose mínima e na velocidade de injeção (possibilidade de diferenciação 1). Além disso, o display sensível ao toque pode ser ampliado com um controle deslizante, com o qual o tempo de injeção pode ser ajustado continuamente (possibilidade de diferenciação 2).


Aspectos motivacionais
O trabalho com bombas de seringa combina tecnologia com aplicação significativa – aqui não se trata apenas de motores e sensores, mas de como a tecnologia pode salvar vidas. Para meninos, mas especialmente para meninas, esse contexto de tecnologia médica pode ser particularmente motivador, pois mostra que programar e construir não é algo abstrato, mas sim significativo e socialmente relevante. Quem aqui experimenta, trabalha em soluções que ajudam as pessoas – isso torna a tecnologia tangível, emocionante e valiosa.

Materiais adicionais

  • Se disponível, um vídeo pode ser usado para a fase de introdução ao tema.
  • Meios de desenho (papel, quadro branco ou superfície de projeção).

Instruções de montagem

Diagrama elétrico

Funções do modelo e suas soluções técnicas
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Funções dos atuadores/sensores


Solução técnica



Executar uma rotação de um 
motor encoder

 



Acionamento do motor de acionamento para uma 
rotação com passo definido

 


Sinais luminosos LED vermelha/verde

 


Acionamento do LED para mensagens de operação e 
erro

 


Calcular e exibir 
informações no display touch

 


Programação e avaliação de 
quantidades e tempos

 

Lista de materiais

  

Sensores

Função

 

1 botão On/Off no controlador TXT 4.0

 

1. Ligar a bomba de seringa

2. Parada de emergência da bomba de seringa

 
2 mini botões  Detectar a posição inicial e final

 

Atuadores

Função

 

1 motor com encoder

 

 

Movimento

 
2 LEDs (1 × vermelho, 1 × verde) Indicador de status

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