Desenvolvimento de um Software de Coleta de Dados para Pesquisas de Campo Através de Dispositivos Móveis

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1 Desenvolvimento de um Software de Coleta de Dados para Pesquisas de Campo Através de Dispositivos Móveis Gabriel. N. Boni 1,2, Eduardo M. Morgado 3, Leandro J. Goulart 2, 4, Marcelo K. Tokunaga 2, 4, Bruno S. Bornia 1, 2, Bruno J. Domingues 1, 2, Massimo Colombini Netto 5, 6 1. Graduando de Ciência da Computação UNESP Bauru 2. Pesquisador do Laboratório de Tecnologia da Informação Aplicada (LTIA) UNESP Bauru 3. Docente do Departamento de Computação da Faculdade de Ciências de Bauru UNESP Bauru 4. Graduando de Sistemas de Informação UNESP Bauru 5. Membro da Sociedade Brasileira de Informação em Saúde (SBIS) 6. Pós-graduando do Departamento de Saúde Pública da Faculdade de Medicina UNESP Botucatu Resumo Os avanços na área de dispositivos móveis e tecnologias de comunicação sem-fio têm possibilitado sua ampla utilização em ambientes hospitalares proporcionando aos profissionais grande quantidade de informação cuja acessibilidade é potencializada pela mobilidade. Contudo, os benefícios advindos dessas tecnologias têm sido pouco explorados em outras áreas, como em pesquisas de campo na saúde pública, que ainda possui dificuldades ao serem aplicadas devido ao tempo e recursos despendidos. Nesse contexto, o projeto tem por objetivo o desenvolvimento de um sistema de informação que traga melhorias nas pesquisas de campo, minimizando a ocorrência de erros e otimizando o processo de levantamento de dados. Palavras-chave: PDA, Dispositivos Móveis, Pesquisa de campo, Informação, Comunicação, Desenvolvimento. Abstract The advances in researches using mobile devices and wireless communication technologies had made possible its wide use in hospital environments providing to professionals a large amount of information whose accessibility is potencialized by mobility. However, the incoming benefits from these technologies had not been fully explored in other areas, such as field researches in public health, which have difficulties to be applied due to time-to-market and resources expended. In this context, the objective of the project is the development of an information system witch brings improvements in field researches, minimizing the occurring of errors and optimizing the data survey process. Key-words: PDA, Mobile Devices, Field Research, Information, Communication, Development. Introdução Desde o tempo em que Marconi e Hertz demonstraram a viabilidade da transmissão de dados por meio de ondas de rádio, vislumbrou-se a possibilidade da obtenção de informações, a qualquer hora e em qualquer lugar, eliminando-se as barreiras físicas e geográficas. Em decorrência da evolução das tecnologias de comunicação e o constante processo de miniaturização dos computadores, hoje é possível obter e carregar uma grande quantidade de informações em formato digital usando dispositivos portáteis, como handhelds e smartphones. Pesquisas de campo têm sido amplamente utilizadas na área de saúde pública [1]. A maioria destas são realizadas no domicílio, fato que implica em transporte de materiais ou equipamentos até o local de sua aplicação. Após a coleta de dados havia necessidade de uma organização sistemática para armazenamento e posterior digitalização das informações para possibilitar a realização de análises. Uma vez que a tecnologia digital encontra-se disponível, a utilização desde o momento da coleta de dados oferece uma série de vantagens que anteriormente eram restritas a ambientes delimitados (laboratórios, escritórios ou salas de entrevistas) e atualmente podem ser utilizadas sem qualquer restrição através dos dispositivos acima referidos [2]. Objetivos Desenvolvimento de uma plataforma computacional para coleta de dados em pesquisas de campo utilizando tecnologias móveis, capaz de

2 ser aplicada em vários contextos de pesquisa. Esse sistema de informação propõe como principal vantagem a otimização do processo de coleta dos dados em campo. A utilização de questionários digitais para handhelds evita retrabalhos na digitalização dos dados, tornando desnecessário o processo de digitação das respostas obtidas por formulários em papel. Além da diminuição do tempo necessário para realizar a coleta dos dados, pode-se implementar mecanismos de validação automática na entrada dos mesmos, minimizando a ocorrência de erros durante a aquisição das respostas. A criação de um banco de dados de questões possibilita a rápida criação de questionários e definição de regras na aplicação dos mesmos, facilitando a elaboração de novas pesquisas. Enfim, o projeto visa se beneficiar dos recursos tecnológicos existentes para aprimorar o procedimento de pesquisa em campo, contribuindo para a viabilização de avaliações mais rápidas e precisas. Metodologia O sistema de coleta de dados proposto será utilizado para aquisição de informações de uma pesquisa de avaliação geriátrica de base populacional na área de Saúde Pública. As informações extraídas dos questionários aplicados na pesquisa serão posteriormente exportadas para um software de análise estatística (SAS ) e então avaliadas pelos profissionais envolvidos. As entrevistas serão aplicadas por entrevistadores treinados equipados com PDAs (Personal Digital Assistant) e o software desenvolvido. A entrevista envolve a atualização de dados cadastrais dos pacientes e a aplicação de questionários, baseados em escalas e testes frequentemente utilizados na geriatria. O processo da pesquisa utilizando esse sistema de informação dá-se da seguinte maneira: diversos entrevistadores dispõem de um PDA para seu uso. O PDA possui o software e um banco de dados que contém uma base de dados já populada com as informações dos pacientes que serão entrevistados e a base de questões, agrupadas por questionários, que serão aplicados durante a entrevista. Durante a entrevista, o entrevistador atualiza as informações sobre o paciente e aplica as questões, que podem ser de múltipla escolha ou então de resposta livre. As respostas abertas são registradas em um campo texto ou gravadas em arquivos de áudio pelo próprio software, utilizando o microfone interno do PDA. Esse recurso foi incorporado devido ao fato de que dispositivos como o PDA possuem limitações de entradas de dados, feita apenas com uma das mãos através de uma caneta. Após realizar certo número de entrevistas, o entrevistador deve sincronizar os dados dos pacientes entrevistados com um servidor que possui o banco de dados central. A sincronização, baseada em Web Services [3], permite que as informações trafegadas entre PDAs e o servidor seja feita através de uma conexão com a Internet, ou seja, não é mais necessário que dispositivo esteja conectado fisicamente à máquina com que será efetuada a sincronização. Isso faz com que haja uma grande economia do tempo demandado pelo processo de aquisição dos dados. Durante o processo de sincronização, os dados contidos nas tabelas do banco de dados do PDA, incluindo os registros em arquivos de áudio, são gravados no banco de dados do servidor e em seguida o PDA exclui os registros das entrevistas e recebe a tabela contendo as informações de pacientes atualizada. O projeto do sistema foi dividido em três partes, seguindo uma análise orientada a objetos [4]: a) Estudo e modelagem de dados; b) Desenvolvimento de um software de coleta de dados (SCD) para PDA; c) Desenvolvimento de um sistema de armazenamento e sincronização de dados via Web Services (SSDWS). a) Estudo e modelagem de dados O primeiro passo para o desenvolvimento do projeto foi o estudo e modelagem de uma estrutura de dados que permita pesquisas de campo, tais como: Pessoa, Questões, Questionário e Entrevista. O modelo de banco de dados proposto possui a vantagem de comportar um banco de questões que, sendo agrupadas, podem gerar novos questionários dinamicamente. Houve a preocupação de desenvolver uma estrutura de questionários que permitisse a realização de questões tanto de múltipla escolha quanto de respostas livres. Para isso, definiu-se três tipos básicos de questões: múltipla escolha (baseadas em alternativas), entrada de texto e entrada de voz. O recurso de gravação de respostas em formato de arquivo de áudio, utilizando o microfone do PDA, abre novas possibilidades de avaliação. Além disso, permite também ao entrevistador registrar anotações durante a entrevista, fator que pode ser relevante durante a análise dos dados. A pesquisa de campo em geriatria envolve também a atualização de informações sobre os 2

3 pacientes durante a entrevista, sendo que os dados cadastrais dos pacientes foram importados para a tabela de pacientes. Alguns campos foram acrescentados, como os registros de prontuários do Hospital das Clínicas, Centro de Saúde Escola (CSE) e cartão do Sistema Único de Saúde (cartão SUS). Após análise e modelagem de dados, foram escolhidas as plataformas de banco de dados do sistema, uma como banco de dados central, localizada num servidor, e outra para o PDA. Optou-se pelo Microsoft SQL Server 2000 como SGBD para implementação do banco de dados central, por ser um sistema robusto e possuir diversas ferramentas de gerenciamento. Baseando-se no banco de dados central, foram feitas algumas mudanças na modelagem para o banco de dados do PDA. Foram incluídas as tabelas que armazenarão os dados coletados no campo e posteriormente sincronizados com o servidor. O sistema de banco de dados utilizado no PDA foi o SQL Server Mobile, que é um sistema de banco de dados relacional e oferece inúmeros recursos, tais como suporte a transações e integração com o SQL Server. b) Desenvolvimento do SCD A escolha do dispositivo móvel mais apropriado é fundamental para o sucesso no andamento do processo de pesquisa de campo. Atualmente há uma grande diversidade de dispositivos no mercado, como os PDA e os SmartPhones (telefones celulares inteligentes com funções de PDA), cada um possuindo diferentes sistemas operacionais, arquitetura de hardware e recursos. Os principais fatores levados em consideração na escolha do dispositivo foram: capacidade de armazenamento, recursos de entrada de dados (como microfone interno) e tempo de duração da bateria. Um outro ponto relevante foi a preocupação em utilizar um sistema operacional que oferecesse flexibilidade e facilidade no desenvolvimento. Cumprindo esses requisitos, decidiu-se por usar PDAs baseado no sistema Microsoft Windows Mobile 2003 e a ferramenta de desenvolvimento Microsoft Visual Studio 2005 para plataforma.net, que possibilita o uso de diferentes linguagens de programação, suporte à multi-linguagem, entre outras vantagens. A linguagem da plataforma.net utilizada para implementação de código foi a linguagem orientada a objetos C# [5]. Por ser um ambiente de código gerenciado, essa linguagem oferece um avançado modelo tratamento de erros e grande segurança na execução da aplicação. Além disso, favorece a reutilização de código, característica fundamental de linguagens orientadas a objeto. O SCD foi dividido em três camadas de software distintas: acesso a dados, gerenciamento de recursos do PDA e interface do usuário. A camada de acesso a dados consiste no conjunto de classes que implementam a lógica de negócio e as consultas realizadas em SQL (Structured Query Language) [6]. A camada de interface possui um conjunto de classes de formulários dinâmicos e controles do usuário. Já a camada de gerenciamento de recursos do PDA consta de classes de acesso a recursos do sistema operacional, tais como gerenciamento de memória, status da bateria e controle do microfone interno. O recurso para gravação de voz foi implementado utilizando classes que realizam chamadas à biblioteca core.dll do sistema operacional Windows Mobile. Procurando chegar a uma boa relação entre qualidade da amostra de áudio e tamanho do arquivo, optou-se por definir o formato WAV com freqüência de 22khz e 8 bits por amostra. Desse modo, 1 minuto de gravação equivale aproximadamente a 1289,06Kb bytes ou 1,26Mb, tamanho razoável para a capacidade atual de armazenamento dos PDAs, que também pode ser aumentada com o uso de cartões de expansão, como SD e Compact Flash. Entretanto, pode-se configurar taxas mais baixas de amostras para minimizar o tamanho do arquivo, caso seja necessário. Um outro recurso relevante do software é o gerenciamento de memória e do nível da bateria. Como a pesquisa é feita em campo, deve-se garantir que o dispositivo funcione corretamente até o término da entrevista, sem que haja interrupções e comprometimento da mesma. Além disso, o dispositivo possui capacidade de armazenamento limitado, sendo que em determinado momento não será mais possível gravar dados até que eles sejam sincronizados com um servidor de dados. O acesso aos recursos do sistema operacional através da linguagem C# permitiu desenvolver classes de objetos contendo funções para checagem da memória e status da bateria. Com isso, o software envia avisos para o usuário do sistema informandoo se há bateria suficiente para realizar a entrevista com uma margem de segurança e o momento em que deve descarregar os dados coletados. O dispositivo utilizado no desenvolvimento e testes foi o PDA Dell Axim X30, dotado do processador Intel XScale PXA270 com clock de 624Mhz, 64MB de memória RAM e sistema operacional Microsoft Windows Pocket PC nd Edition. 3

4 Figura 2: Arquitetura da solução utilizando Web Services Figura 1: Formulário de gravação de respostas por voz c) Desenvolvimento do SSDWS A sincronização é um recurso comumente utilizado em se tratando de dispositivos móveis, tais como importação e exportação de listas de contatos e s entre o computador pessoal e um PDA. A comunicação entre o dispositivo móvel e um PC é normalmente estabelecida através de um meio físico (cabo) e um software de sincronização disponibilizado pelo fornecedor do sistema operacional, como o HotSync (PalmSource) e o ActiveSync(Microsoft). Atualmente há tecnologias wireless (sem fio), tais como o Bluetooth e o Wi-fi [7], que substituem a utilização do cabo para a comunicação. Porém, essas tecnologias exigem que o dispositivo esteja dentro de um raio de alcance para que o canal seja estabelecido. A solução proposta foi o desenvolvimento de um sistema de sincronização baseado em Web Service. Ela consiste num aplicativo (Web Service) hospedado num servidor Web, que representa uma camada intermediária entre o PDA e acesso ao banco de dados central. A tecnologia escolhida para o desenvolvimento também foi a plataforma.net e a linguagem C#, pela diversidade de recursos e facilidade de implementação. O Web Service fica hospedado numa máquina servidora com sistema operacional Microsoft Windows 2003 Server e é gerenciado pelo servidor Web IIS (Internet Information Services). Optou-se por implementar a transferência dos arquivos de áudio também através do Webservices. Isso porque todo o procedimento ocorre dentro de uma única transação [8], onde no caso de ocorrer algum erro durante o processo é possível desfazer as alterações no banco de dados (rollback) e repetir novamente a transferência. Um outro motivo foi a flexibilidade que a tecnologia web services oferece para serialização dos dados, permitindo que arquivos sejam serializados e facilmente remontados posteriormente. No momento em que os registros das entrevistas são gravados no banco de dados central são geradas novas chaves para os mesmos, sendo verificada a integridade dos dados através dos relacionamentos entre as tabelas. A aplicação web service foi configurada para suportar apenas uma única requisição por vez para evitar acesso concorrente durante a sincronização. Figura 3: Métodos implementados no Web Service Resultados preliminares O aplicativo desenvolvido possibilita a automatização do cruzamento de informações 4

5 novas coletadas durante entrevistas de campo com os dados cadastrais e demais dados do banco de dados anterior; permite agilidade, segurança e economia no processo de coleta das informações necessárias para a pesquisa. Em uma segunda etapa as escalas e testes do questionário serão desmembrados de forma a também permitir a aplicação individualizada segundo indicação clínica de forma a permitir sua utilização na prática clínica, facilitando o trabalho dos profissionais de saúde, melhorando a precisão das informações e qualidade de sua utilização, principalmente para o profissional não especialista que poderá contar com orientações e que de outra forma não teria acesso a tais instrumentos específicos da geriatria. Conclusões Os avanços tecnológicos têm tornado a informação em saúde mais acessível [9], além de permitir o processamento e gerenciamento de informações mais rápido, mais eficiente, mais abrangente, mais interativo, e em alguns casos, possibilitar a realização de análises das informações obtidas que não seriam possíveis de outra forma. Devido ao seu tamanho reduzido, facilidade de uso, grande capacidade de armazenamento, conectividade e alto poder de processamento, o PDA demonstra-se um instrumento poderoso em atividades de característica móvel como pesquisas de campo. Referências [1] Cesar CL, Figueiredo GM, Westphal MF, Cardoso MR, Costa MZ, Gattas VL. [Referred morbidity and the utilization of health services in Brazilian urban areas: methodology]. Rev Saude Publica Apr;30(2): [2] Salomão, Daniel Sigulem. Utilização de Computadores de Bolso no Atendimento Médico Hospitalar, em UNIFESP, Departamento de Informática em Saúde DIS, [www.disacad.unifesp.bbr/mobile/_arquivos/public_ PDA.html]. Abril de [3] Anzbock R, Dustdar, S., Gall, H., (2002) Software configuration, distribuiton and deployment of web-services New York: ACM PRESS, New York, NY, p [4] Pressman RS. Engenharia de Software 5 ed. Rio de Janeiro: McGraw-Hill; 2002 p [5] Harvey M. Deitel PJD, Jeffrey A. Listfield, Tem R. Nieto, Cheryl H. Yaeger, Marina Zlatkina. C# How to Program Bk&CD-Rom edition ed; (December 14, 2001) [6] Kline K. E., Kline D., Hunt B. SQL in a Nutshell O'Reilly Media; 2004 p [7] Gast, M. S Wireless Networks (2005), O Reilly Media p [8] Basiura R., Batongbacal M., Bohling B., Clark M., Eide A., Eisenberg R., Loesgen B., Miller C. L., Reynolds M., Sempf B., Sivakumar S. Professional Asp.Net Web Services. Makron Books p [9] Colombini-Netto M, Ruiz, T.; Corrente, J.E.; Villas-Boas, P.J.F.; Dias, A.. A Incorporação dos avanços da tecnologia e sua aplicação na saúde. I Congresso Paulista de Medicina de Família e Comunidade; 2005; Ribeirão Preto; p. 53. Contato LTIA (Lab. Tecnologia da Informação Aplicada) Faculdade de Ciências UNESP/Bauru Av. Engº Edmundo C. Coube s/n, Bauru SP Brasil CEP: Tel: (14)

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