No atual cenário mundial, cresce a necessidade de aplicar no currículo escolar a integração entre a Biologia, Química, Física e Matemática, que estão diretamente relacionadas aos fenômenos da natureza e desenvolvimentos tecnológico, dessa forma aplicando a metodologia STEM (science, tecnology, engineering and mathematics). O sistema de investigação e conhecimento biológico viral, possibilitou estabelecer a metodologia de atuação no combate da transmissão do vírus no ambiente escolar, e com o uso da tecnologia de robótica e programação interligados com os conceitos físicos e matemáticos, possibilitaram interpretações das variações térmicas, tempo de atuação, a concentração e ainda a quantidade certa do álcool gel 70% usando-se os conceitos de química orgânica e diluição, assim contemplando os fundamentos teóricos da área da engenharia, os quais foram fundamentais no desenvolvimento do projeto, principalmente nas partes de prototipagens de baixa, média e alta fidelidade. Foi gratificante a parceria com as áreas de matemática e inglês para desenvolver o raciocínio lógico das programações e com a pandemia tivemos a colaboração significativa dos professores de Sociologia e Filosofia auxiliando no entendimento do comportamento humano perante ao isolamento social, contribuindo na elaboração e conclusão desse projeto. Temos uma meta de fazer após essa pandemia o primeiro STEAM Tech Camp Cunhantã/Curumim voltado aos jovens alunos de Manacapuru. O vírus é um parasita obrigatório e o Covid-19 tem uma forma de propagação específico podendo ser controlado e mitigado com ações eficazes. Com base nesses dados, a equipe fez um levantamento bibliográfico do sistema biológico dos vírus e através desses conhecimentos foi traçado o plano de meta para a construção do AC-19 que consiste na leitura térmica do aluno alinhada ao conhecimento biológico do metabolismo humano com o sistema imunológico, aulas administradas na disciplina de Biologia; sistema de programação dos sensores de distância através de cálculos matemáticos e conhecimento em Física vetorial aplicada ao sensor de distância, responsável pela liberação do álcool gel 70% associado ao conhecimento de Química Orgânica. O conhecimento Biológico foi importante para entender a dinâmica viral do Covid-19 e elabora o plano de ação relativo ao ambiente escolar. A aplicação do conhecimento Físico foi fundamental nos cálculos vetoriais e relações térmicas bem como nas formas estruturais do AC-19. Os conceitos Químicos, principalmente a Orgânica, foram aplicados na quantificação do volume correto para higienização dos alunos e funcionários da escola. Todas essas aplicações necessitaram dos conceitos matemáticos desde a fase de elaboração até os testes em campo para garantir a funcionalidade e a mitigação do Covid-19 na instituição. No início de 2020 o mundo vem enfrentando a pandemia do Covid-19, e nossa escola parou com as aulas no dia 19 de março e teve que implantar o sistema virtual de aprendizagem, porém com pouco êxito no aprendizado devido aos problemas no acesso à internet na maioria das escolas, afetando diretamente os alunos do interior do Amazonas. A partir da situação problema identificada com a possibilidade do retorno das aulas híbridas, a equipe percebeu a necessidade de contribuir com a segurança na retomada das atividades na instituição, e inspirado pelo feito da nossa escola ter ficado entre os vintes melhores do Brasil na iniciativa global da Samsung Respostas para o Amanhã em sua 7ª edição, com o projeto Máscara canguru, idealizou-se buscar uma alternativa no combate ao Covid-19 para o retorno das aulas em junho de 2021. Através da técnica Brainstorming, criou-se o projeto AC-19 ou Protótipo de sistema anticovid-19 no ambiente escolar com sistema Arduino, formado por dois equipamentos que ajudaram a combater a proliferação do Covid-19 na escola, sempre alinhados com as ODSs (3-Saúde e bem estar, 4-Educação de qualidade, 5-Gualdade de gênero, 9-Inovação infraestrutura, 10-Redução das desigualdades). O objetivo geral: Criar um sistema Anti Covid-19, com três protótipos controlados por Arduino, evitando a proliferação do vírus na instituição e cuidados na suposta infecção com o uso da Pulseira Inteligente sensorial de temperatura, comunicando-se com outro dispositivo informando a possível infecção. Além disso, um dispenser com sensor de aproximação e de temperatura. O objetivo especifico. 1. Produzir um dispenser automático com um sensor de distância e sensor térmico controlados por Arduino. 2. Desenvolver um protótipo de monitoramento de temperatura corporal em formato de pulseira com alerta de possível infecção pelo vírus emitindo para outras pessoas com a mesma pulseira em determinada distância. A metodologia já realizada consiste em um Gabinete que fará a leitura térmica do aluno e simultaneamente a liberação de álcool gel sem a necessidade de um funcionário da escola, aplicando o uso de sensores de presença e motores servos controlados pela placa de Arduino UNO e de uma Pulseira (SmartWatch) com sensor de temperatura, emissor de sinal (rádio frequência), receptor de sinal e leds. A Pulseira fará a leitura térmica em tempo real do aluno no ambiente escolar e qualquer alteração térmica informará a central de monitoramento da escola, alunos no raio de dois metros e mudará de cor. Obtivemos como resultado a otimização na entrada dos alunos pelo fato do AC-19 executar duas funções simultâneas: a leitura térmica e a liberação do álcool gel na quantidade certa e sem o contato do aluno com o equipamento na qual possibilitará a mitigação do vírus no ambiente escolar. A pulseira obteve resultados satisfatórios nos testes pilotos a partir dos protótipos de baixa e média fidelidade, porém devido ao custo não será possível testá-lo em alta escala em campo.

MATERIAIS E MÉTODOS O projeto foi executado através de aulas teóricas e práticas envolvendo o estudo de plataforma Arduino para que assim possa ser iniciado o processo de fabricação dos protótipos, e em paralelo temas de física como eletricidade, termometria, mecânica e entre outros assuntos que se farão necessários para a compreensão do funcionamento dos componentes eletrônicos que forem utilizados. Assim as atividades foram subdivididas nas seguintes etapas: (i) introdução à robótica e conhecimentos de eletrônica e eletricidade, que consistiu em atividades secundárias para dar suporte ao desenvolvimento dos protótipos bem como levantamento bibliográfico; (ii) desenvolvimento da linguagem de programação e fabricação dos protótipos para estabelecer a comunicação entres os módulos sensor de temperatura e distância, execução de movimentos com motor servo, bem como a comunicação a distância entre as pulseiras com sensor térmico e (iii) que foi analisado o custo benefício e testes no ambiente escolar quanto a satisfação dos usuários da própria instituição (Escola Estadual Nossa Senhora de Nazaré – Manacapuru). O projeto tem estrutura inovadora, por se tratar de um novo modelo de Dispenser de álcool gel e leitor de temperatura automatizado que pode ser utilizado em qualquer ambiente, e uma pulseira de monitoramento térmico com comunicação em uma central de recebimento de dados térmicos dos alunos. Porém o protótipo de Alta Fidelidade terá elementos compactos e resultará em um produto industrializado para uso comercial e residencial. Pontos de inovação.  Pulseira modelo (SmartWatch) com sensor de temperatura, emissor de sinal, receptor de sinal, e Display de OLED. A Pulseira fará a leitura da temperatura corporal do aluno em tempo real, no ambiente escolar e qualquer alteração térmica informará a central de monitoramento da escola, alunos no raio de dois metros e mudará de cor.  Gabinete AC-19 executa duas funções simultâneas, a leitura térmica e a liberação do álcool gel na quantidade certa, através de sensores e motores servo anulando o contato do aluno com o equipamento mitigando a proliferação do Covid-19 no ambiente escolar.  Central de monitoramento que possibilitará a comunicação entre as pulseiras por meio do display OLED e Receptor de sinal que informará o gerenciamento de temperatura ao receber o sinal de alerta emitido pela pulseira, identificando o aluno, sua série, e turma, facilitando sua remoção.

Protótipo de sistema Anticovid 19 no ambiente escolar com sistema Arduino AC-19

Atividades STEM Brasil, Saúde, Invenções e Inovações

02/2021 - 03/2021

Pandemia , Retorno das Aulas , Arduino , AC-!9

Galileu da Silva Pires (Coordenador da Equipe)
José Victor Bezerra Teixeira (Professor Colaborador)
JOSE VICTOR DA ROCHA MACIEL (Aluno Capitão)
SARAH BARROS DE ALMEIDA (Aluno)
FELIPE LIMA DE SOUZA (Aluno)

Escola Estadual Nossa Senhora de Nazaré, Manaus-AM

No início de 2020 o mundo vem enfrentando a pandemia do Covid-19, e nossa escola parou com as aulas no dia 19 de março e teve que implantar o sistema virtual de aprendizagem, porém com pouco êxito no aprendizado devido aos problemas no acesso à internet na maioria das escolas, afetando diretamente os alunos do interior do Amazonas. A partir da situação problema identificada com a possibilidade do retorno das aulas híbridas, a equipe percebeu a necessidade de contribuir com a segurança na retomada das atividades na instituição, e inspirado pelo feito da nossa escola ter ficado entre os vintes melhores do Brasil na iniciativa global da Samsung Respostas para o Amanhã em sua 7ª edição, com o projeto Máscara canguru, idealizou-se buscar uma alternativa no combate ao Covid-19 para o retorno das aulas em junho de 2021. Através da técnica Brainstorming, criou-se o projeto AC-19 ou Protótipo de sistema anticovid-19 no ambiente escolar com sistema Arduino, formado por dois equipamentos que ajudaram a combater a proliferação do Covid-19 na escola, sempre alinhados com as ODSs (3-Saúde e bem estar, 4-Educação de qualidade, 5-Gualdade de gênero, 9-Inovação infraestrutura, 10-Redução das desigualdades). O objetivo geral: Criar um sistema Anti Covid-19, com três protótipos controlados por Arduino, evitando a proliferação do vírus na instituição e cuidados na suposta infecção com o uso da Pulseira Inteligente sensorial de temperatura, comunicando-se com outro dispositivo informando a possível infecção. Além disso, um dispenser com sensor de aproximação e de temperatura. O objetivo especifico. 1. Produzir um dispenser automático com um sensor de distância e sensor térmico controlados por Arduino. 2. Desenvolver um protótipo de monitoramento de temperatura corporal em formato de pulseira com alerta de possível infecção pelo vírus emitindo para outras pessoas com a mesma pulseira em determinada distância. A metodologia já realizada consiste em um Gabinete que fará a leitura térmica do aluno e simultaneamente a liberação de álcool gel sem a necessidade de um funcionário da escola, aplicando o uso de sensores de presença e motores servos controlados pela placa de Arduino UNO e de uma Pulseira (SmartWatch) com sensor de temperatura, emissor de sinal (rádio frequência), receptor de sinal e leds. A Pulseira fará a leitura térmica em tempo real do aluno no ambiente escolar e qualquer alteração térmica informará a central de monitoramento da escola, alunos no raio de dois metros e mudará de cor. Obtivemos como resultado a otimização na entrada dos alunos pelo fato do AC-19 executar duas funções simultâneas: a leitura térmica e a liberação do álcool gel na quantidade certa e sem o contato do aluno com o equipamento na qual possibilitará a mitigação do vírus no ambiente escolar. A pulseira obteve resultados satisfatórios nos testes pilotos a partir dos protótipos de baixa e média fidelidade, porém devido ao custo não será possível testá-lo em alta escala em campo.

A pandemia vem mostrando a vulnerabilidade tanto imunológica quanto a emocional, principalmente perante ao isolamento social. Mesmo com o auxílio da internet que proporciona um contato virtual, aproximando as pessoas. Não é o bastante para superar o contato físico entre as pessoas, que aumenta com o passar do tempo. Nosso projeto busca mitigar a contaminação do Covit-19 no ambiente escolar e potencializar o retorno dos alunos sem o medo de contrair o vírus da Covit-19. O projeto consistia em três protótipos, AC-19 que consiste em um gabinete que farar leitura térmica e liberação do álcool gel com o uso de sensores, uma pulseira que farar o monitoramento térmico do aluno em tempo real que alertará outras pulseiras e a central da secretaria, possibilitando a remoção do aluno e encaminhado ao setor médico e a caixa de recebimento do sinal que indicará o número turma do aluno com a alteração do quadro térmico. Com os resultados positivos dos protótipos, possibilitou seu uso em outros ambientes tais como industriais e residências. Nosso projeto de uma forma positiva contribuirá na proteção desses jovens no retorno as aulas em Manacapuru e podendo ser utilizada de forma mundial.

Um dos fatores da pesquisa foram o tempo de permanência na fila de entrada da permanência e a dinâmica da interação dos alunos em relação ao protocolo de segurança. O grupo verificou que as pessoas não se preocupavam ou não sabiam que poderiam apresentar um quadro febril no ambiente escolar e que poderia ser Covid-19, isso possibilitou criar cálculos estatístico e gráfico de correlação fundamentais para traçar plano de ação no retorno das aulas presenciais. O projeto utilizou os conhecimentos biológicos, químicos e físicos para desenvolveres os protótipos de baixa e média fidelidade nesse primeiro momento do retorno das aulas presenciais. O kit AC19 é formado por um Dispenser de álcool gel 70% e foi calculado o tempo e a quantidade certa do álcool e do leitor de temperatura corpórea em relevância a distancia do aluno ao leitor, uma pulseira que fará o monitoramento em tempo real do aluno no ambiente escolar e da central de recebimento de um possível quadro febril, possibilitando a remoção e atendimento adequado ao aluno e garantindo a segurança dos demais. A princípio a equipe coletou informações para gerar dados a cerca da aplicabilidade para plotagem de gráficos a fim de propor melhorias em sua aplicação. A observação comportamental dos alunos na entrada da escola foi fator crucial para que o equipamento suprisse a demanda para reduzir a proliferação do novo Corona vírus. Dessa forma, uma base de informações foram coletadas, como por exemplo: o ritmo de entrada das pessoas na instituição; quantidade de álcool liberada para higienização das mãos; proporcionalidade de quantidade liberada por dia; período para realização de manutenção no equipamento preventivamente; prazo de oxidação e dentre outras informações que ainda são coletados com os alunos que usaram o equipamento no quesito grau de satisfação do usuário. Além de aplicação tecnológica no enfretamento ao novo Corona vírus, o projeto ponderou medidas sustentáveis, enfatizando a possibilidade de placas fotovoltaicas para alimentar o sistema, que funciona com pouca quantidade de energia, corrente de 600 mA e tensão de 9 V, sendo estas medidas facilmente superadas com um pequeno módulo solar. Dessa forma, podese fomentar a sustentabilidade aplicada na mitigação de proliferação do vírus.

A pandemia vem mostrando a vulnerabilidade tanto imunológica quanto a emocional, principalmente perante ao isolamento social. Mesmo com o auxílio da internet que proporciona um contato virtual, aproximando as pessoas, não é o bastante para superar o contato físico entre as pessoas, que aumenta com o passar do tempo. Nosso projeto busca mitigar a contaminação do Covit-19 no ambiente escolar e potencializar o retorno dos alunos sem o medo de contrair o vírus da Covit-19. O projeto consistia em três protótipos, AC-19 que consiste em um gabinete que fará leitura térmica e liberação do álcool gel com o uso de sensores; uma pulseira que proporcionará o monitoramento térmico do aluno em tempo real alertando outras pulseiras e a central da secretaria, possibilitando a remoção do aluno e encaminhado ao setor médico e a caixa de recebimento do sinal que indicará o número turma do aluno com a alteração do quadro térmico. Com os resultados positivos dos protótipos, possibilitou seu uso em outros ambientes tais como industriais e residências. Nosso projeto de uma forma positiva contribuirá na proteção desses jovens no retorno das aulas presenciais em Manacapuru e podendo ser utilizada de forma mundial.

ARDUINO. Arduino Ivrea Interaction Design Institute. 2018. Disponível em: . Acesso em: 19 abr. 2021. SOUZA, S.; FRANCO, V. S.; COSTA, M. L. F. Educação a distância na ótica discente. Educação e Pesquisa, São Paulo, v. 42, n. 1, p. 99-114, jan./mar. 2016. https://doi.org/10.1590/s1517– 9702201603133875. UNESCO. A Comissão Futuros da Educação da Unesco apela ao planejamento antecipado contra o aumento das desigualdades após a COVID-19. Paris: Unesco, 16 abr. 2020. Disponível em: https://pt.unesco.org/news/comissao– futuros– da– educacao– da– unesco– apela– ao–planejamento– antecipado– o– aumento– das. Acesso em: 18 abr. 2021. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Programa de PósGraduação em Epidemiologia. TelessaúdeRS (TelessaúdeRS-UFRGS). Os indivíduos que se recuperam da COVID-19 podem ser infectados novamente ou desenvolvem imunidade contra a doença? Porto Alegre: TelessaúdeRS-UFRGS; 9 Abr 2021 [citado em dia, mês abreviado e ano]. Disponível em: https://www.ufrgs.br/telessauders/posts_coronavirus/os-individuos-que-serecuperam-da-covid-19-podemser-infectado s-novamente/. Acesso em: 19 abr. 2021