Proposta de um Sistema de Controle Automático Para a Dispensa de Medicamentos em Ambientes Clínicos e Hospitalares

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Abstract— This article discusses a problem found in healthcare 
facilities, Brazilian and worldwide: errors in drug administration. 
Based on a research involving the rate of mistakes per case studied, 
it is noticed the result is shocking. Considering such data, the 
proposal of an automatized system that aids healthcare 
professionals on reducing mistakes was created. 
Index Terms — Administration erros, biometrics, hospital 
automation, medicine, MySQL. 
 
Resumo— Este artigo discorre sobre um problema encontrado 
em hospitais e clínicas de saúde de todo o Brasil e do mundo: erros 
na administração de medicamentos. Baseado em pesquisas de 
levantamento da porcentagem de erros cometidos por caso 
consultado, percebe-se que o resultado é surpreendente. Com base 
nesses dados, foi criada a proposta de um sistema automatizado 
que auxilie os profissionais de saúde na redução de erros. 
Palavras chave — Automação hospitalar, biometria, erros de 
administração, medicamentos, MySQL. 
I. INTRODUÇÃO 
 
Com a evolução dos dispositivos de acesso às redes de dados 
e a quantidade de informações disponíveis, torna-se cada vez 
mais necessária a utilização de recursos que permitam sua 
análise e interpretação para que possam ser usadas na tomada 
de decisões. Em alguns tipos de ambientes o erro admitido por 
estes sistemas deve ser mínimo, como no caso de hospitais, 
clínicas e quaisquer outros que lidam com a vida. 
Pesquisas referentes a erros de medicação apontam uma 
porcentagem substancial de equívocos conduzidos por 
profissionais de saúde em relação à dosagem, horário, 
medicamento e até mesmo troca de pacientes. As Figuras 1 e 2 
mostram os resultados em uma destas. 
Em 2016, a Escola de Enfermagem da USP realizou um 
estudo em cinco hospitais com aproximadamente cinco mil 
doses de medicação. O resultado apontou 30% de erro na 
administração de medicamentos, sendo 77,3% dos enganos 
relativos ao horário de aplicação. No que tange à essa questão, 
especialistas afirmam que um atraso ou adiantamento, mesmo 
que seja de 60 minutos, pode trazer consequências indesejáveis, 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Nacional de 
Telecomunicações, como parte dos requisitos para a obtenção do título de 
Bacharel em Engenharia de Controle e Automação. Aprovado pela comissão 
julgadora em xx/xx/2018: prof. Dr. Yvo Marcelo Chiaradia Masselli / INATEL 
– Orientador e Presidente da Comissão Julgadora, prof. Prof. Dr. 
tais como ineficiência no caso de atraso ou sobre dose no caso 
de adiantamento, podendo causar uma intoxicação. Outros 
14,4% de erros são de dosagem; 6,1% em trocas na via de 
aplicação; 1,7% de medicamento não autorizado e 0,5% de 
troca de pacientes [1]. 
 
 
Figura 1 - Distribuição dos erros de medicação [2] 
 
 
Figura 2 - Erros que mais ocorrem na administração de 
medicamentos [3] 
Levando-se em conta tais problemas, verificou-se a 
necessidade do projeto de um equipamento que minimize os 
erros por parte dos profissionais de saúde. Este trabalho propõe, 
então, a criação de um instrumento capaz de realizar esta 
função. O objetivo é reduzir o erro na dispensa de 
Alexandre Baratella Lugli / INATEL – Membro da Comissão Julgadora, prof. 
xxxx / INATEL – Membro da Comissão Julgadora. Coordenador do Curso de 
Engenharia de Controle e Automação: Prof. Dr. Alexandre Baratella Lugli. 
Proposta de um Sistema de Controle Automático 
Para a Dispensa de Medicamentos em 
Ambientes Clínicos e Hospitalares 
Luiz Guilherme Silva Vieira & Thiago Pieve Miranda 
 
medicamentos por meio de um sistema automatizado, que conta 
com um banco de dados para o armazenamento das informações 
pessoais e receituário dos pacientes, juntamente com um leitor 
biométrico para a identificação, um microcontrolador para fazer 
todo o processamento necessário e um compartimento circular 
produzido através de material polimérico, com 8 (oito) 
divisórias, igualmente espaçadas, onde serão armazenados os 
medicamentos, sendo a posição desta estrutura controlada por 
um motor de passo. 
A seguir são apresentadas as etapas de desenvolvimento de 
hardware e software essenciais à construção do equipamento. 
II. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 
 
A. Banco de dados 
 
Um banco de dados é um tipo de recurso computacional 
voltado ao armazenamento de informações que se relacionam 
entre si de maneira prática e eficaz, podendo conter grandes 
volumes de dados. É gerido por um conjunto de ferramentas que 
possibilitam a manipulação dos dados, segurança contra falhas 
e integridade dos acessos, e a visibilidade de seus registros ao 
usuário[4]. 
 
B. Controle de dispensa de medicamentos 
 
O controle da dispensa de medicamentos se faz necessário na 
orientação do profissional de saúde quanto ao tipo, dosagem e 
horário do medicamento administrado, além da identificação do 
paciente e o tipo de infusão. A ideia é que o sistema somente 
libere a medicação depois da identificação do paciente. Isto é 
feito por meio de consulta ao banco de dados. Enquanto isso, 
aqueles que não foram prescritos ao indivíduo, têm seus acessos 
bloqueados e só serão liberados ao paciente correto. 
 
C. Identificação do paciente 
 
Ao dar entrada na unidade de atendimento médico, o paciente 
deve ser cadastrado e devidamente identificado. A identificação 
é comumente realizada por meio de pulseiras, etiquetas 
adesivas ou códigos de barras [5][6]. Podem ser utilizadas 
também tags de identificação por rádio frequência ou biometria. 
Estes dados devem ser armazenados e podem ser 
compartilhados entre os profissionais envolvidos. 
 
D. Plataformas de hardware 
 
O sistema possuirá um leitor biométrico para identificação 
do paciente, um display LCD para informar a dosagem do 
medicamento a ser aplicado, drivers e motores de passo, assim 
como um sistema de processamento implementado em uma 
plataforma microcontrolada de prototipagem rápida, como, por 
exemplo, Arduino, MSP e Raspberry. 
 
 
III. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
A. MySQL 
 
O uso do banco de dados se faz necessário no trabalho pois é 
preciso um lugar para armazenar as informações dos pacientes. 
Então foi utilizado o sistema de gerenciamento MySQL, 
compatível com o padrão SQL (sigla em inglês para Linguagem 
de Consulta Estruturada). Trata-se de um sistema de 
gerenciamento de banco de dados amplamente utilizado, 
gratuito, de implementação leve, de simples acesso e 
aprendizado, possuindo inúmeros tutoriais e aulas disponíveis 
online. Também é facilmente integrado com o servidor web e 
linguagens de programação de sites, especialmente PHP. Este 
sistema pode ser programado em linguagem C e C++, fornece 
mecanismos de armazenamento transacional (sequência de 
operações tratadas de forma única) e não transacional. 
 
B. Arduino 
 
Arduino é uma plataforma de prototipagem rápida e foi 
empregado neste trabalho por possuir fácil acesso e utilizar uma 
linguagem de programação bastante difundida. 
Existem vários modelos de Arduino, tais como Uno, Mega 
2560, Leonardo e Due, entre outros. A diferença entre eles está 
basicamente no número de portas analógicas, digitais e PWMs 
(sigla em inglês para Modulação por Largura de Pulso). No 
presente trabalho, foi usado o modelo Uno, ele conta com 14 
portas digitais, das quais 6 podem ser usadas como saída PWM 
e 6 portas para entradas analógicas. Seus pinos digitais 
trabalham com a tensão de 5VDC e são capazes de oferecer ou 
consumir até 40mA [7]. Um exemplar pode ser visto na Figura 
3, a seguir. 
 
 
Figura 3 - Arduino Uno 
Apresenta-se como um hardware barato, flexível, 
disponibilizado em códigoaberto e possui extenso material 
online para ajuda no desenvolvimento de projetos através da 
língua C e C++. Admite integração com outros dispositivos ou 
aparelhos como shields, os quais permitem a conexão com 
redes ethernet/wifi, leitores biométricos, displays LCD e 
conectividade com computadores [8]. 
 
 
C. Shield Ethernet 
 
Consiste em uma placa que, quando integrada ao Arduino, o 
permite se comunicar com uma rede local ou internet [9]. 
Compreende um dispositivo de fácil utilização, com 
comunicação rápida e grande confiabilidade na troca de 
informações. Seu emprego é necessário na troca de dados entre 
o microcontrolador e o servidor onde está presente o banco de 
dados. Foi utilizado o módulo W5100 (que pode ser visto na 
Figura 4), e é alimentado por 3,3 VDC, já fornecido pelo próprio 
microcontrolador. Além disso, é compatível com a biblioteca 
oficial do Arduino [10]. 
 
 
Figura 4 - Shield Ethernet W5100 
 
D. Leitor Biométrico 
 
Para identificação dos pacientes, será utilizado o Leitor 
Biométrico FPM10A do fabricante Adafruit Industries. O 
mesmo foi escolhido pela compatibilidade com o Arduino. É 
capaz de armazenar até 162 impressões digitais em sua 
memória interna. A Figura 5 o mostra. 
 
 
Figura 5 - Leitor Biométrico FPM10A 
De forma geral, seu funcionamento se inicia com a leitura das 
impressões digitais e, em seguida, a comparação com aquelas 
disponíveis no banco de dados. Caso haja correspondência, uma 
confirmação é enviada ao Arduino. 
Sua saída é dada através de um pacote de dados serial que 
informa ao Arduino uma string com o número referente à 
digital reconhecida [11]. 
 
E. Grove Starter Kit 
 
Se trata de uma plataforma eletrônica modular para 
prototipagem rápida e foi criado para facilitar a utilização de 
acessórios juntamente ao Arduino, não sendo necessário soldar 
ou montar um circuito em protoboard. Consiste em um shield 
base, com vários módulos com conectores padronizados, dos 
quais foi usado um, o display, explicado na sequência [12]. A 
Figura 6 mostra o shield base. 
 
 
Figura 6 - Shield base do Grove Starter Kit 
 
F. Display 
 
A comunicação entre o sistema e o operador foi feita a partir 
de um display LCD do tipo 16×2 (16 colunas e 2 linhas) e com 
luz de fundo no padrão RGB (sigla em inglês para as cores 
vermelho, verde e azul), o que permite deixar o fundo do 
display colorido. Nele é exibido o nome do paciente 
identificado, seguido pelo horário correto de ministração e 
medicamento receitado. É mostrado pela Figura 7[12]. 
 
 
Figura 7 - Display LCD utilizado 
G. Motor de passo 
 
Um motor de passo permite situar o seu eixo muito 
precisamente em qualquer posição, isso porque sua rotação é 
dividida em vários passos. Sua utilização é relevante quando se 
precisa de movimentos exatos, categóricos, sendo possível, 
ainda, regular sua velocidade e torque [13]. A Figura 8 ilustra 
seu esquema elétrico. 
 
 
Figura 8 - Esquema do motor. 
Esse tipo de motor possui quatro bobinas e, quando uma é 
energizada, cria-se um campo magnético e um lado do imã é 
atraído. Se duas bobinas forem energizadas ao mesmo tempo, o 
rotor fica na posição entre elas. A partir dessas características é 
possível controlar o ângulo do rotor utilizando o passo completo 
ou meio passo. 
Foi utilizado o motor de modelo 28BYJ-48 - 5V, que opera 
com tensão nominal de 5VDC, torque igual a 34,3 mN.m, 
redução de 1/64, o que permite um passo de 0,088° [14]. A 
escolha foi feita em função do baixo custo. Vide imagem na 
Figura 9. 
 
Figura 9 - Motor de passo utilizado. [14] 
O Arduino não é capaz de entregar a potência que o motor 
exige para seu acionamento, portanto é necessário um driver 
para fornecer essa potência. O driver utilizado é o ULN2003A, 
que entrega no máximo 500 mA em cada uma de suas saídas, 
sendo este próprio para ser usado junto ao motor escolhido. Seu 
esquema elétrico pode ser visto na Figura 10, onde os pinos de 
1B a 7B representam as entradas do driver que são conectadas 
ao Arduino, enquanto os pinos de 1C à 7C representam a saída 
do driver e são ligadas ao motor. 
 
Figura 10 – Esquema elétrico do driver. [15] 
 
IV. APLICAÇÃO PROPOSTA 
 
A partir das informações até então apresentadas, é iniciada a 
implementação prática da solução proposta. O primeiro passo é 
a construção de um banco de dados no ambiente MySQL capaz 
de armazenar as informações dos pacientes, e seus respectivos 
receituários. A figura 11 apresenta as principais informações 
presentes no banco de dados. 
 
 
Figura 11 - Banco de dados do sistema 
Em seguida, é desenvolvido o script capaz de estabelecer a 
comunicação entre o Arduino e o banco de dados. Para isto foi 
utilizada a linguagem de programação Python. A Figura 12 
mostra conexão entre o Arduino e o Python na rede local criada. 
 
 
Figura 12 - Conexão entre Arduino e o Python 
Estabelecida a conexão, é possível a leitura da impressão 
digital do paciente. A mesma é, temporariamente, armazenada 
na memória do próprio leitor biométrico. Confirmada a leitura, 
o leitor envia uma resposta para o Arduino através da conexão 
serial, informando a posição em que os dados deste paciente se 
encontram no banco de dados, como pode ser visto na Figura 
13. 
 
 
Figura 13 - Informação enviada do leitor biométrico para o Arduino 
Novas impressões digitais podem ser armazenadas através de 
um código padrão pronto, encontrado como exemplo na própria 
biblioteca do leitor biométrico, no software de programação do 
Arduino. As exclusões de digitais também podem ser feitas da 
mesma maneira. Para isso, é necessário que o sistema esteja 
conectado a um computador central. 
O microcontrolador então realiza uma varredura no banco, 
até encontrar o paciente exato. Com o paciente devidamente 
identificado, o Python faz a comparação do horário atual com o 
horário indicado para a aplicação do medicamento e, se estiver 
 
correto, é enviada ao Arduino as informações do banco de 
dados, juntamente com a rotação, em graus, do motor para que 
este libere a medicação correta. O Arduino, por sua vez, ao 
receber essas informações, passa a ordem para o motor e, ao 
mesmo tempo, envia ao display LCD informações sobre o 
paciente e sua mediação, além de acender uma luz verde no 
fundo. A bandeja fica um tempo pré-determinado na posição 
correta e, em seguida, retorna à sua posição inicial. A Figura 14 
ilustra todo esse procedimento. 
 
 
Figura 14 - Troca de informações entre Python e Arduino e ordem do 
Arduino ao motor 
Caso os horários atual e o prescrito não sejam os mesmos, o 
Arduino ainda recebe informações sobre o paciente, porém com 
rotação nula, o display LCD informa o nome do paciente, o 
medicamento prescrito e o horário correto de ministração, 
acendendo uma luz vermelha no fundo para indicar erro e o 
motor não se move. A comunicação entre Python e Arduino 
para este caso pode ser vista na Figura 15. 
 
 
Figura 15 - Troca de informações entre Python e Arduino 
A Figura 16, a seguir, faz a comparação das informações de 
ambos os casos de leitura, no horário correto de administração 
e no incorreto. 
 
 
Figura 16 - Comparação de informações de leitura no horário correto 
de administração e do horário incorreto 
É importante destacar que foi inclusa, na programação, uma 
tolerância de 10 (dez) minutos para mais ou para menos na 
aplicação do medicamento. A Figura 17 mostra um fluxograma 
referente à operação do sistema. 
 
Figura 17 - Fluxograma do sistema 
Em seguida são apresentados detalhes referentes à 
interligaçãodos elementos envolvidos. 
A shield base do Grove Starter foi encaixada na parte 
superior do Arduino, como na Figura 18. 
 
 
Figura 18 - Montagem da shield base sobre o Arduino 
Em seguida, a shield Ethernet, encaixada sobre a shield base. 
A Figura 19 mostra o resultado dessa interligação. 
 
 
Figura 19 - Vista lateral da montagem 
 
V. TESTES E RESULTADOS 
 
Foram realizados testes acerca do funcionamento do sistema, 
a fim de avaliar situações de uso real, tais como o 
comportamento quando realizada uma leitura fora do horário de 
aplicação do remédio, descrita no primeiro cenário, a leitura no 
horário correto da ministração do medicamento como no 
segundo cenário e, por fim, o comportamento mediante uma 
obstrução da bandeja como apresentado no terceiro cenário. A 
seguir seguem os resultados: 
 
A. Cenário 1 
 
Foi realizada uma leitura fora do horário correto de aplicação 
do medicamento e o sistema se comportou como esperado. Ou 
seja, não executou a rotação da bandeja e informou no display 
o horário correto da aplicação, deixando também a luz de fundo 
da tela na cor vermelha. A Figura 20 exibe a bandeja em sua 
posição inicial, que assim permaneceu após a leitura da digital. 
 
 
Figura 20 - Bandeja na posição inicial 
Já a figura 21 exibe a resposta do sistema com a indicação do 
paciente, do medicamento e do horário a ser tomado. 
 
 
Figura 21 - Display informando o horário correto da aplicação 
 
B. Cenário 2 
 
Neste cenário foram realizadas duas leituras dentro do 
horário de aplicação do medicamento e, em ambas, a bandeja 
também funcionou como o esperado, girando a quantidade certa 
de graus para a liberação da medicação receitada, aguardando o 
tempo necessário para retirada de tal, indicando no display o 
nome do paciente, o remédio receitado e o horário de aplicação, 
ficando também com a luz de fundo na cor verde e retornando 
a bandeja à sua posição inicial. Tomando a Figura 20 
novamente como posição inicial, as Figuras 22, 23 e 24 
mostram o sistema atuando. 
 
 
 
Figura 22 - Bandeja girou 45° no sentido horário 
 
Figura 23 - Display informando o nome, remédio e horário de 
aplicação 
 
Figura 24 - Segunda leitura, bandeja girou 225° no sentido horário 
 
C. Terceiro cenário 
 
Neste foi testada a reação do sistema caso algo obstrua a 
bandeja durante o giro. Neste cenário foi constatada uma falha. 
Com a obstrução, a bandeja não girou como deveria já que o 
motor não é forte o suficiente para isso. Para o sistema esta falha 
foi transparente, considerando que a rotação foi completa e a 
medicação liberada. A Figura 25 ilustra esse teste. 
 
 
Figura 25 - Teste de obstrução da bandeja 
Foi constatado também que o sistema não sabe encontrar sua 
posição inicial por conta própria, portanto a bandeja deve ser 
montada já nesta posição pelo usuário. 
Inicialmente os testes foram realizados com um botão 
simulando o leitor biométrico, a fim de validar a proposta. Em 
seguida o mesmo foi substituído pelo leitor biométrico. Os 
resultados se mantiveram os mesmos. 
O último teste realizado teve como objetivo verificar a reação 
do sistema caso fosse realizada uma nova leitura de digital 
durante o processo de liberação do medicamento. Como 
esperado, essa nova tentativa de leitura não interferiu no 
funcionamento do sistema, pois, conforme a programação 
desenvolvida, a leitura é realizada apenas quando o sistema 
estiver em estado de stand by. 
VI. CONCLUSÕES 
 
Com os testes realizados, conclui-se que o sistema consegue 
fazer a comunicação entre o banco de dados e o Arduino e 
também realiza com sucesso a função de liberar o medicamento 
correto e voltar à sua posição inicial, desde que nada obstrua o 
giro da bandeja. Essa, por sinal, pode ser considerada a 
principal falha do trabalho e, talvez, possa ser resolvida 
utilizando-se um motor mais potente e uma programação que 
possibilite a localização automática do “zero de referência" do 
motor. 
Também se pode concluir que ainda não se trata de um 
produto final para ser disponibilizado no mercado, pois não 
foram realizados estudos a respeito da radiação e do campo 
eletromagnético emitido pelo sistema, ficando isso como 
sugestão para trabalhos futuros. 
Caso este trabalho venha a se tornar realmente um produto 
final, possui potencial para reduzir drasticamente os equívocos 
que ainda acontecem em clínicas e hospitais no mundo todo. 
REFERÊNCIAS 
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Gimenes, F. R. E.; Teixeira, T. C. A.; Lima, R. E. F.; Cassiani, S. H. de 
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<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0080-
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[8] O que é um Arduino e o que pode ser feito com ele? Disponível em: 
<http://www.techtudo.com.br/noticias/noticia/2013/10/o-que-e-um-
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[9] Conheça os shields e incremente seu Arduino com eles. Disponível em: 
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Acesso em: 10 de mai. de 2018.[15] Texas Instruments. Datasheet ULN200x, ULQ200x High-Voltage, High-
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