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IV Mostra de Pesquisa
da Pós-Graduação
PUCRS
Validação do Coletor de Sangue Arterializado para Utilização em
Ambiente Espacial
Felipe Prehn Falcão, Thais Russomano (orientador)
Programa de Pós-Graduação em Engenharia, Faculdade de Engenharia, PUCRS,
Resumo
A avaliação da saúde de astronautas no espaço deve contemplar a medição de vários
componentes presentes somente no sangue arterial. Até os dias de hoje isto não é possível,
pois a punção arterial em missões espaciais provou ser inviável. O desenvolvimento do
Coletor de Sangue Arterializado do Lóbulo da Orelha (CSA) objetiva possibilitar que este
tipo de exame seja realizado em astronautas durante a exposição à microgravidade. Para tanto,
o CSA minimiza riscos de contaminação ambiental, infecção local, dor e disponibiliza uma
técnica de fácil execução. Este trabalho apresenta o desenvolvimento, aperfeiçoamento e
adaptação do CSA para que seja testado a bordo da Estação Espacial Internacional (EEI).
Introdução
O aumento do número e da duração das viagens espaciais, acompanhados da
flexibilização dos critérios médicos para a seleção de astronautas, tornam necessário um
acompanhamento médico rigoroso das tripulações, tanto em situações de rotina, como durante
uma emergência. Este acompanhamento médico requer o uso de técnicas, procedimentos e
equipamentos novos para ser realizado em um ambiente onde a força gravitacional aproximase de zero, dito "ambiente de microgravidade".
Na prática médica diária, utiliza-se o sangue arterial, através da punção ou canulação
de uma artéria, as quais são técnicas dolorosas, difíceis, arriscadas e propensas a contaminar o
ambiente, portanto não podendo ser aplicadas num ambiente espacial. Pesquisas
demonstraram, no entanto, que o sangue capilar do lóbulo da orelha, quando arterializado por
massagem e uso de vasodilatador, pode ser facilmente coletado, através de uma pequena
incisão (GODFREY et al, 1971) (LANGLANDS et al, 1965). Idealizou-se adaptar esta
técnica num aparelho com o qual se tem um procedimento padronizado, indolor, passível de
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ser executado por qualquer pessoa e sem risco de contaminação do ambiente. A 6ª versão do
CSA foi selecionada dentro do 3° Anúncio de Oportunidade da Agência Espacial Brasileira AEB para ser testado durante uma missão espacial na EEI.
A partir dos critérios médicos indicados para a realização de uma coleta de sangue
arterializado, desenvolveu-se a atual versão CSA. Além desses critérios, o CSA deve ser
aprovado para voo seguindo parâmetros técnicos estipulados pelos procedimentos da Agência
Espacial Russa (Roscosmos) e Agência Espacial Norte-Americana (NASA) (NASA, 1999).
Tais testes têm o propósito de aplicar ao equipamento as mesmas condições de um
lançamento a bordo da espaçonave Soyuz e a permanência do mesmo na EEI. Os testes
requeridos são: Testes Elétricos, Testes de Vibração e Choque, Medidas de Propriedade de
Massa, Testes de Compatibilidade Eletromagnética, Testes de Alta e Baixa Pressão, Testes de
Temperatura, Testes de Umidade, Testes de Vazamento (Leak Tests), Medidas de Máxima
Temperatura Externa e Verificação dos Níveis de Offgassing.
Metodologia
Os testes aplicáveis ao CSA são: Testes de Vibração e Choque, Medidas de
Propriedade de Massa, Testes de Alta e Baixa Pressão, Testes de Temperatura, Testes de
Umidade, Verificação dos Níveis de Offgassing.
Estes testes estão sendo realizados no Laboratório de Integração e Testes – LIT/INPE,
em São José dos Campos, SP.
As Medidas de Propriedade de Massa objetiva o conhecimento preciso da Massa e do
Centro de Gravidade do CSA.
Os Testes de Alta e Baixa Pressão e os Testes de Temperatura são para verificação da
estabilidade físico-química do Experimento sob variações dessas grandezas nas condições.
Testes de Umidade são realizados para verificação da correta funcionalidade do CSA
após exposição em ambiente com variações da Umidade Relativa.
Verificação dos Níveis de Offgassing ou Degaseamento para medição dos níveis de
gases liberados pelo CSA para o interior da Soyuz ou da EEI em pressão ambiente.
Os Testes de Vibração e Choque tem como objetivos a verificação da compatibilidade
do CSA com os esforços do lançamento e a proteção da Soyuz contra riscos de degradação
física. Dois CSA são colocados dentro de um invólucro acolchoado, fixados a um Shaker e
são submetidos à sequência de teste conforme as Tabelas 1, 2, 3, 4.
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HARMONICVIBRATIONTEST
RESONANCE SEARCH TEST
Test Axes
FrequencyRange (Hz)
Test H-1
5-25
1g
X, Y, Z
25-200
200-800
1g – 3g
3g – 5g
800-1500
5g – 8g
1500-2000
8g
Sweep Cycle Duration
5 minutes
Nr. of Cycles
1
Test Axes
Frequency Range (Hz)
LowLevel
Signature
Experiment critical test
direction
5 - 200
0.5 g
Sweep Rate
Tabela 1: Teste de Vibração Randômica
Tabela 3: Teste de Ressonância
RANDOM VIBRATION TEST
Test Axes
Frequency Range
[Hz]
Test R-1
Test R-2
Test R-3
(HC/CC/Insertion)
(HC/CC/DM/Insertion)
(DM/Ortibal)
20
0.02 g2/Hz
0.02 g2/Hz
0.004 g2/Hz
X, Y, Z
2
2
2
100
0.02 g /Hz
0.02 g /Hz
0.004g /Hz
200
0.05 g2/Hz
0.02 g2/Hz
0.004g2/Hz
2
2
0.01 g2/Hz
500
0.05 g /Hz
0.008 g /Hz
1000
0.025 g2/Hz
0.004 g2/Hz
0.01 g2/Hz
2000
0.013 g2/Hz
0.002 g2/Hz
0.005 g2/Hz
Overall Level
7.42 gRMS
3.58 gRMS
3.84 gRMS
Test Duration
2 min
8 min
10 min
Tabela 2: Teste de Vibração Harmonica
1 oct/min
SHOCK TEST
Pulse Waveform
Halfsine
Acceleration peak
40g
Pulse duration
2 ms (nominal 1-3 ms)
Nr. of shocks
7 per direction (total 42 shocks)
Test Axes
3 (X, Y, Z)
Tabela 4: Teste de Choque
Resultados
O teste de Vibração e Choque realizado demonstraram que os CSA expostos não
apresentaram qualquer problema, não comprometendo sua funcionalidade nem a construção.
Para a Verificação dos Níveis de Offgassing, optou-se pela escolha de um material que
já é utilizado em equipamentos abordo da EEI, não apresentando a necessidade de ser
realizados testes em equipamentos específicos, os quais não estão à disposição no Brasil.
Conclusão
O CSA assim foi aprovado no teste de Vibração e Choque e a partir da análise dos
materiais disponíveis para sua manufatura foi escolhido o Polieteretercetona (PEEK). No
momento estamos preparando os próximos testes a serem realizados até o segundo trimestre
de 2010.
Referências
GODFREY S,WOSNIAK ER, COURTENAY ERJ, et al. Ear lobe samples for blood gas
analysis at rest and during exercise. Br J Dis Chest 1971; 65:68–72.
LANGLANDS JHM, WALLACE WFM. Small blood samples from ear-lobe punctures.
Lancet 1965; 14:315–7.
NASA. Description of COMPLEX and General Technical Requirements – Appendix RS. Disponível em:
www.aeb.gov.br/area/PDF/microgravidade/AppendixRS.PDF. Acesso em: 15 junho 2009.
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