Presentacion Tesis Jeringa de Infusion
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Diseo y Construccin de un Prototipo de una Jeringa de Infusin para Neonatologa
Universidad EAFIT
Ingeniera de Diseo de Producto
Medelln
2007
Juliana Escobar Restrepo
Asesor:
Ingeniero Santiago Correa
-
Diseo y Construccin de un Prototipo de una Jeringa de Infusin para Neonatologa
Diseo de Producto
Juliana Escobar
Coordinadores
Lina Zuleta. CTA
Santiago Correa EAFIT
Seguimiento Finanzas
Juan Carlos Botero CTA
Electrnica
Omicrm Ingeniera Ltda.
Mecanismo
Juan Felipe Isaza EAFIT
Universidad EAFIT
Ingeniera de Diseo de Producto
Medelln
2007
12.unknown -
Origen del Proyecto
Identificar las necesidades del mercadoRecoger informacin del proceso de diseo y proveedoresAnalizar la viabilidad tecnolgicaFortalecimiento del clsterPropuesta del CTA al departamento de Ingeniera de Diseo de Producto para el desarrollo de una serie de equipos mdicos con alto potencial en el mercado Colombiano por medio de un grupo interdisciplinario
Omicron Ingeniera Ltda.
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Origen del Proyecto
El CTA evalu algunas tecnologas biomdicas entre ellas camas de ciruga, lmparas de ciruga, desfibriladores cardiacos y bombas de infusin.
Evaluaron diferentes variables como: el acceso a materiales, partes e insumos, tiempo estimado del desarrollo, infraestructura industrial, rea de atencin hospitalaria, capacidad y competencia del grupo de I+D, viabilidad econmica y mercado objetivo.
Omicron Ingeniera Ltda.
- El tratamiento mdico de recin nacidos debe contar con
precisiones milimtricas en los equipos para inyectar medicamentos.
La jeringa de infusin debe estar presente en cada cama o
incubadora. El proyecto es una manera directa de generar mecanismos
de accin frente al conocimiento y la innovacin.El desarrollo de la
industria a travs del diseo y construccin de este tipo de equipos
mdicos, apoya la creacin de clulas del cluster de salud de Medelln.
Justificacin
-
Objetivo
Disear y construir un prototipo de una jeringa de infusin para neonatologa, evaluando la viabilidad de desarrollar instrumentos de ste tipo en la industria local.
- Desarrollar las especificaciones de diseo de producto partiendo
de las necesidades evaluadas por el CTA, y la investigacin de
mercados. Crear un alfabeto visual a partir de un referente,
adoptndolo en el proyecto, y desarrollar una lluvia de ideas,
desarrollando dos alternativas con mayor detalle.Evaluar las
alternativas propuestas, mediante un anlisis formal, y la
apreciacin de las diferentes personas involucradas en el proyecto.
Objetivos Especficos
- Desarrollar el concepto utilizando herramientas como el
bosquejo, la modelacin, modelos blandos, entre otros, verificando
el cumplimiento de las especificaciones de producto.Describir los
procesos de manufactura por medio de cartas de proceso, planos de
taller y planos de ensamble para la construccin del prototipo.
Realizar un prototipo funcional de la jeringa de infusin para
Neonatologa.Disear el manual de Usuario para la jeringa de Infusin
para Neonatologa.
Objetivos Especficos
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Metodologa
Investigacin y Anlisis
Especificaciones del Producto
Conceptualizacin
Anlisis de Productos Existentes
Trabajos realizados
Anlisis Usuario Producto - Contexto
Productos Complementarios
PDS- Especificaciones de Diseo de Producto
Electrnica
Anlisis funcional Mecanismo Asesora Externa
Desarrollo de Alternativas
Caractersticas para el desarrollo electrnico
Desarrollar programa
Montaje electrnico
(asesora Externa)
-
Diseo de Detalles
Manufactura (prototipo)
Establecer tcnicas de prototipaje
Desarrollo de Planos y cartas de proceso
Construccin del prototipo y ensamble
Diseo de Detalle carcaza - mecanismo
Seleccin de Materiales y Procesos
Sntesis parte electrnica y mecnica
Modelacin 3D
Documentacin
Documentacin de los resultados de cada etapa
Manual de Usuario
Elaboracin del informe final
Metodologa
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Altas precisiones
Inyectan el medicamento mediante un catter.
Utilizan un sistema electromecnico, donde un motor mueve un tornillo de potencia
La velocidad y volumen a entregar es establecido por medico o enfermera
Funcionamiento por goteo y por bolo.
Realiza infusiones muy lentas de pequeos volmenes en largos lapsos de tiempo.
Que son las jeringas de Infusin.
Investigacin y Anlisis
Anlisis de Productos Existentes / Trabajos realizados / Anlisis Usuario, Producto, Contexto / Productos Complementarios
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Investigacin y Anlisis
Sistema de Alarmas y Alertas
Evitar modificaciones accidentales
Purga anterior
Jeringa mal posicionada
Oclusin
Botn incorrecto
Fin de carrera
Tiempo ocioso
Antes de finalizar infusin y fin de infusin
Batera de respaldo
Vol. infundido
Anlisis de Productos Existentes / Trabajos realizados / Anlisis Usuario, Producto, Contexto / Productos Complementarios
13.unknown -
Partes de la Jeringa de Infusin
Pantalla
Teclado de control
Estribo de la Jeringa
Mecanismo de impulsin
Jeringa Desechable
Anlisis de Productos Existentes / Trabajos realizados / Anlisis Usuario, Producto, Contexto / Productos Complementarios
Investigacin y Anlisis
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Procedimiento de operacin
EncenderCargar la jeringaPosicionarla en la unidad de impulsinSujetarla con el estribo de la jeringaIntroducir los datos de entrada Volumen (ml) y el Flujo (ml/h) por medio del panel de control, estos elementos pueden ser observados en la pantalla LCDRealizar una purga inicial (llenado del catter de la solucin)Conectar al paciente Comenzar la infusin.Anlisis de Productos Existentes / Trabajos realizados / Anlisis Usuario, Producto, Contexto / Productos Complementarios
Investigacin y Anlisis
-
Investigacin y Anlisis
Competencia
Anlisis de Productos Existentes / Trabajos realizados / Anlisis Usuario, Producto, Contexto / Productos Complementarios
-
Investigacin y Anlisis
Competencia
Anlisis de Productos Existentes / Trabajos realizados / Anlisis Usuario, Producto, Contexto / Productos Complementarios
Las jeringas son puestas por las empresas por comodato.
-
Investigacin y Anlisis
Anlisis de Productos Existentes / Trabajos realizados / Anlisis Usuario, Producto, Contexto / Productos Complementarios
Las jeringas de infusin son entregadas por comodato
Usuario
Contexto
*
Se visitaron centros de salud para ver los equipos en su contexto y se encuestaron a los usuarios para conocer sus necesidades
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PDS- Especificaciones de Diseo de Producto PDS- Especificaciones de Diseo de Producto PDS- Especificaciones
Requerimientos (PDS)
Contexto
Documentacin
Instalacin del equipo
Tamao
Apariencia
Materiales
Manufactura
Piezas estndar
Mantenimiento
Ergonoma y usuario
Costo del producto
Funcionamiento General
Sistemas de seguridad y alarmas
Ciclo de vida
PDS
Especificaciones de
Diseo de Producto
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Requerimientos (PDS)
Uso de colores neutros y pasteles.Formas suaves.Mnimo de hendiduras y rendijas.Termoplstico ABS, resistente al impacto, para la inyeccin.Distribucin horizontal.Precio asequible 850 a 1000 dlares. Los precios llegan hasta 2500.Funciones de goteo y bolo. Alarmas sonoras y visuales.No se tendrn libreras de drogas.Hermtico a los lquidosConexin para uso en atrilFabricacin local.Uso de instrucciones claras y concisas.Visualizacin de volumen infundido.Diagramacin clara.Conexin a 110V Bateras de respaldo.Jeringa desechable de 50 ml.Volumen Max 60 ml, incrementos de 0.1 ml/h. Velocidad de infusin (flujo) 0.1 a 99.9 ml/h, incrementos de 0.1 ml/h.Velocidad de bolo 500 ml/h.Velocidad de Purga500 ml/h.Principales requerimientos.
PDS- Especificaciones de Diseo de Producto PDS- Especificaciones de Diseo de Producto PDS- Especificaciones
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Conceptualizacin
Anlisis Funcional- asesora externa
Primer mecanismo. (EIA)
El primer mecanismo no fue eficiente, y fue necesario replantear el mecanismo por parte del ingeniero mecnico Juan Felipe Isaza.
Anlisis Funcional Ingeniero Juan Felipe Isaza EAFIT
Se realizaron pruebas de la fuerza que hay que ejercer sobre una jeringa de 50 ml llena de agua en la maquina universal de la universidad EAFIT. La fuerza fue de 100 N
Anlisis funcional. Mecanismo ( Asesora externa) / Desarrollo de Alternativas / Caractersticas para el desarrollo electrnico
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El anlisis funcional del mecanismo lo realiz el ingeniero partiendo del PDS, y del acceso a una jeringa de infusin marca Terumo que proporciono el CTA.
Se tomo en cuenta la viabilidad de construccin a nivel local, y el nivel de detalle al cual era posible llegar.
Anlisis funcional. Mecanismo ( Asesora externa) / Desarrollo de Alternativas / Caractersticas para el desarrollo electrnico
Se analiz un ensayo de un mecanismo para el diseo de la nueva propuesta.
Conceptualizacin
Anlisis Funcional- asesora externa
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Anlisis funcional. Mecanismo ( Asesora externa) / Desarrollo de Alternativas / Caractersticas para el desarrollo electrnico
Electrnica
Caractersticas desarrollo electrnico
Las caractersticas del desarrollo electrnico tambin fueron realizadas segn el PDS, y segn lo analizado en la investigacin de mercados.
Se entrego el funcionamiento general de la jeringa junto con el sistema de alarmas y alertas que el equipo deba cumplir, y se evalu junto con la empresa encargada las posibilidades, y las correcciones que deban hacerse.
El sistema de oclusin no se incluy como parte del alcance del proyecto.
Desarrollar programa / Montaje electrnico (asesora Externa)
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Anlisis funcional. Mecanismo ( Asesora externa) / Desarrollo de Alternativas / Caractersticas para el desarrollo electrnico
Conceptualizacin Proceso de Diseo
Collages
Estilo de vida
Referente escogido: maternidad humana
Emocin Proteccin
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Alfabeto visual
Alfabeto visual
Proceso de Diseo
Colores y Texturas
Lluvia de ideas
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Proceso de Diseo
Anlisis funcional. Mecanismo ( Asesora externa) / Desarrollo de Alternativas / Caractersticas para el desarrollo electrnico
Desarrollo de alternativas
1
2
3
4
5
6
-
Desarrollo de alternativas
Alternativa 1
Alternativa 3
Proceso de Diseo
- Facilita la disposicin de los elementos electrnicos Retiene
menos lquido, La imagen grfica permite una lectura ms concreta Se
observ que la optimizacin de espacio era ms fcil de realizar con
esta forma; En la alternativa 1 el sistema inferior de controles no
era adecuado para ubicar inmediatamente despus de la jeringa y del
catterOcupa menos espacio por la distribucin del volumen.
Propuesta escogida
Proceso de Diseo
Anlisis funcional. Mecanismo ( Asesora externa) / Desarrollo de Alternativas / Caractersticas para el desarrollo electrnico
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Avance de la propuesta
Diseo de Detalle
Diseo de Detalle carcaza - mecanismo / Seleccin de Materiales y Procesos / Sntesis parte electrnica y mecnica
Modelos blandos y bancos de prueba para el mecanismo.
Comunicacin con el equipo interdisciplinario.
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Se une la informacin en un solo modelo para verificar problemas y evaluar el equipo. Se realizan nuevos cambios para la propuesta final, segn los cambios del mecanismo
Diseo de Detalle carcaza - mecanismo / Seleccin de Materiales y Procesos / Sntesis parte electrnica y mecnica
Avance de la propuesta
Diseo de Detalle
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Funcionamiento . Pruebas
Diseo de Detalle
Se hicieron pruebas preliminares sobre el banco de pruebas construido, para verificar el funcionamiento electrnico final.
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Diseo de Detalle carcaza - mecanismo / Seleccin de Materiales y Procesos / Sntesis parte electrnica y mecnica
La forma se adapta a las partes que componen al equipo sin perder su formalidad.
Cada una de sus piezas siguen los patrones que ofrecen el alfabeto visual
Propuesta final con los cambios del mecanismo.
Diseo de Detalle
Propuesta final
Mecanismo
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Alternativas graficas teclado de membrana
Alternativa final teclado de membrana
Diseo Grfico
Diseo de Detalle carcaza - mecanismo / Seleccin de Materiales y Procesos / Sntesis parte electrnica y mecnica
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Propuesta final
Partes
Diseo de Detalle carcaza - mecanismo / Seleccin de Materiales y Procesos / Sntesis parte electrnica y mecnica
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Propuesta final.
Distribucin de los componentes
Diseo de Detalle carcaza - mecanismo / Seleccin de Materiales y Procesos / Sntesis parte electrnica y mecnica
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Tcnicas de prototipaje / Desarrollo de Planos y cartas de proceso / Construccin del modelo funcional y ensamble
Prototipaje
Para el prototipaje de las carcazas y de los aditamentos como el agarre, el estribo y las carcazas del mecanismo se escogi el maquinado de control numrico de la Universidad EAFIT.
Este sistema se escogi por el acceso a el, y el acabado que permite.
El mecanismo fue realizado en el laboratorio de Modelos de la universidad EAFIT, por medio de procesos de metal mecnica.
Prototipaje rpido
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Para el material fue necesario hacer pruebas sobre la mezcla de la resina de polister de Andercol.
Este material fue eficiente para la carcaza inferior y para los aditamentos.
Prototipaje
Tcnicas de prototipaje / Desarrollo de Planos y cartas de proceso / Construccin del modelo funcional y ensamble
Para la carcaza superior fue necesario utilizar Nylon (Prolon NA de Carboplast)
Materiales
Preparacin
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Prototipaje
Tcnicas de prototipaje / Desarrollo de Planos y cartas de proceso / Construccin del modelo funcional y ensamble
Luego del proceso de maquinado se hace el vaciado de yeso, se maquina el segundo lado y se libera la pieza
Proceso
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La carcaza superior requiere mas capas de base para cubrir las pequeas imperfecciones del material, pues no permite llegar a un acabado liso perfecto.
Se le aplic una pintura acrlica para tener una mayor resistencia.
Prototipo
Tcnicas de prototipaje / Desarrollo de Planos y cartas de proceso / Construccin del modelo funcional y ensamble
A la resina se le aplica una capa de primex, y luego laca del color escogido.
Acabado
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Prototipo y manual
Ensamble Final
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Prototipo y manual
Ensamble Final
Manual de usuario
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Matriz de cumplimiento
Se cumplieron
Se cumplieron parcialmente
Simplificar diagramacin y usar simbologa conocida.Funciones simples.Sistema de alarmas y alertas.Rangos de flujo y volumen cumplidos.Formas suaves.Esquinas redondeadas.Manual de usuario.Distribucin horizontal.Desplazamiento de derecha a izquierda.Se aumentaron las rendijas por el mecanismo exterior.Las letras de la pantalla LCD no son visibles a una distancia de 1 mt.Falta un anlisis detallado de tolerancias.No hay alarma sobre la unidad de impulsin. Fin de carrera.No se desarroll la alarma de oclusin.Se decidi que el equipo funcionara aun sin conexin a a la batera. - Estudiar e implementar el sistema de oclusin que es
indispensable para el desarrollo de la jeringa de infusin.Analizar
el mecanismo actual para reducir sus partes.Redisear el mecanismo,
para que este se encuentre en el interior de la carcaza
principal.Disminuir el tamao de las bateras para ahorrar espacio
del equipo.Crear mejores alianzas entre la industria metalmecnica y
de importacin de elementos electrnicos para aumentar la
confiabilidad y precisin de las diferentes partes.Disminuir el
tamao del equipo ,por medio de la impresin de varias capas de los
circuitos.Utilizar una pantalla LCD ms grande.Adicionarle al equipo
el sistema para medir y utilizar varias referencias de jeringas.
Recomendaciones
- Las jeringas de infusin que se consiguen en el medio son
importadas y tienen un alto costo. El medio local tiene bases de
conocimiento tecnolgico para desarrollar instrumentos de sta ndole,
pero falta experiencia y compromiso en este mbito. Es necesario
mejores contactos para la consecucin de los elementos
electrnicos.Las especificaciones de diseo de producto son
indispensables para establecer el alcance de cualquier proyecto,
tanto del diseo , como de las partes involucradas.Es necesario el
desarrollo de lluvias de ideas, para compartir informacin con el
equipo interdisciplinario, tener un mayor nmero de posibles
soluciones y hacer una mejor evaluacin del diseo.
Conclusiones
- Es muy importante disear con asociaciones a conocimientos
previos, para que estos no sean rechazados en el medio local.Las
herramientas como el bosquejo, la modelacin, los modelos blandos,
son indispensables para la comunicacin de las diferentes partes del
proyecto, y la sntesis de la informacin .La documentacin de los
procesos de manufactura, permite identificar posibles errores en el
diseo.El manual de usuario permite sintetizar la informacin para
que todas las partes del proyecto conozcan el modo de operacin del
equipo, y sea de rpida comprensin para futuras referencias .Falta
mucha cultura de Diseo Colombiano no artesanal, pero este se va
desarrollando con el conocimiento que estos proyectos propician.
Conclusiones
-
Muchas Gracias!
Agradecimientos
Lina Zuleta y Juan Carlos Botero del CTA
Ingeniero Santiago Correa
Juan Sebastin Villa EAFIT
Ingeniero Juan Alejandro Garca
Laboratorios de la Universidad EAFIT
Omicrm Ingeniera Ltda
Ingeniero Juan Felipe Isaza
Jurados del proyecto