- Client:Loop Diagnostics
- Sector: Médico, Salud
- Servicios: Diseño, Industrialización
- Año: 2023
- Equipo:
Design Lead, Ramon Martínez
CTO, Miquel Pons
Dissenyador Industrial, Joel Vallverdú
El primer test rápido que identifica infecciones bacterianas a la sangre a través de la actividad inmunológica.
La sepsis es una enfermedad que afecta 30 millones de pacientes y causa la muerte de 6 millones de ellos, cosa que es aproximadamente una muerte cada dos minutos, más que por cáncer de próstata, cáncer de mama y SIDA combinados. Esta enfermedad es una afección potencialmente mortal causada por la respuesta inlamatoria del cuerpo a una infección. Si bien son infecciones que pueden tratarse con antibióticos, tiene un diagnóstico complejo y, demasiadas veces, se identifica de manera tardía.
Loop Diagnostics es una compañía nacida el 2018 en Barcelona, que ha diseñado un test rápido de sepsi a la sangre con gran sensibilidad y especificidad. La empresa surgió después de la participación de sus dos fundadores, Enrique Hernández i Eduard Guerrero, responsable de operaciones, al programa de posgrado Design Health Barcelona, impulsado por Biocat.
Puede el diseño industrial ayudar a detectar la sepsis con una simple gota de 💉 sangre?
NECESIDADES
Prototipar un dispositivo de sobremesa para lectura automática en el “point of care”, funcional y coste-eficiente
El objetivo del proyecto SEPTIBELL es el diseño y desarrollo de un nuevo sistema de lectura colorimétrica cuantitativa y automática de las tiras de flujo lateral de Septibell, un innovador inmunoensayo celular in vitro, el primero de su clase, que identifica la infección del torrente sanguíneo (que progresa a sepsis) a través de la actividad inmunológica.
Concretamente, Stimulo se ha centrado en desarrollar el dispositivo lector de sobremesa “point of care” de última generación para cuantificar el nivel y la gravedad de una infección mediante tecnologías Deeptech, como por ejemplo algoritmos de inteligencia artificial y de visión artificial (procesamiento de imágenes), para una extracción de características y reducción de dimensionalidad para condicionar el posterior análisis de datos.
PROCESO
Diseño y desarrollo para obtener un prototipo que priorice la funcionalidad, el tiempo de ejecución y el coste-eficiencia
A través de un trabajo iterativo, se han acotat las características que tenía que tener el dispositivo, en el ámbito funcional, de interacción con el usuario, materiales y estético, hasta definir un briefing claro para el prototipo que finalmente se ha desarrollado.
En esta primera fase, de manera colaborativa con el resto de partners del proyecto, se definen los componentes específicos que tiene que incorporar el dispositivo, tanto de software como de equipo (pantalla, PCB, cámara, Ledes, motores, fuente de alimentación, conectores, peltier, finales de carrera, conectividad, algoritmo…). Además, se han previsto otros elementos que se requieren porque todos estos componentes funcionen correctamente y puedan interactuar entre ellos.
Conceptualización del diseño según requisitos técnicos y de usabilidad
Durante esta fase se han conceptualizado las diferentes iteraciones del diseño en formato de sketch, para poder debatir con el resto de implicados cada uno de los aspectos más relevantes del diseño. Se ha abordado especialmente el módulo de incubación, el sistema para presionar el émbolo y la integración de todas las funcionalidades en unas carcasas que permitan una buena interacción con el usuario.
Un carro con un émbolo se moverá verticalmente a través de un eje roscado, accionado por un motor, y presionará sobre los consumibles. Se ha tenido que tener en cuenta la velocidad y la fuerza de este carro y émbolo para que no generen movimientos bruscos que puedan hacer salpicar el contenido de los consumibles o entorpecer el funcionamiento general del dispositivo.
El carro también tendrá un movimiento horizontal para poder acceder y actuar en todos los consumibles. Este también incluye la unidad lectora, es decir, la cámara con el software integrado para leer los resultados de las muestras introducidas. En este caso, hay que tener en cuenta el rango de visión de la cámara y la luz que recibe.
Al desarrollar el mecanismo, hay que tener en cuenta también la disipación del calor y la ventilación del dispositivo.
Diseño de prototipo para validación clínica
En esta fase se madura el diseño a través de CAD, con modelado 3D paramétrico a SolidWorks. Este software permite plasmar los conceptos de manera más detallada, dibujar y ubicar todos los componentes escogidos y poder hacer simulaciones del funcionamiento del mecanismo.
Cómo se ha comentado anteriormente, el objetivo del diseño es crear un prototipo coste-eficiente que permita hacer tests, por lo tanto, por ahora se trata de un diseño pensado para crear pocas unidades y está condicionado por eso. En futuras iteraciones, cuando se aborde la escalabilidad del dispositivo, se podrá acceder a materiales y procesos de fabricación superiores, que den como resultado un diseño más compacto y evolucionado en todos los sentidos. Por este motivo, se han usado componentes estándares, de mercado, procesos como el corte láser y la impresión 3D, y materiales como el metacrilato o el aluminio. Todo esto, es especialmente óptimo por el prototipaje rápido.
Por otro lado, mediante estudios realizados relativos a materiales más adecuados para dispositivos médicos y métodos de fabricación posibles, esta fase concluye con la elección de tecnología de impresión 3D de sinteritzat selectivo por láser (SLS) con material PA12 para las carcasas, por sus ventajas en cuanto a resistencia, durabilidad, rigidez, y por la facilidad y la libertad que aporta a nivel de diseño geométrico.
Finalmente, se usa una lámina de metacrilato negro para la superficie plana que integrará y unirá las piezas de impresión SLS y la pantalla con que el usuario interactuará.
En resumen, todos estos materiales y procesos de fabricación permiten fabricar un prototipo que ofrece ventajas significativas en términos de rapidez, eficiencia, coste y flexibilidad de diseño.
Una vez diseñadas y ubicadas todas estas piezas se procede a generar una lista de componentes y materiales (BOM) y realizar el aprovisionamiento mediante varios proveedores y fabricantes.
Valor
El factor humano en los dispositivos médicos.
El flujo de las acciones del usuario tiene que ser lo más natural posible.
Desde el primer momento, la colaboración con la empresa Draco Systems para integrar la parte mecánica y la electrónica, parte con el objetivo de minimizar los peligros y riesgos relacionados con el uso y que los usuarios pueden usar el dispositivo de manera segura y efectiva.
Aun así, como que la probabilidad de errores de uso es muy difícil de determinar y, de hecho, muchos errores de uso no se pueden anticipar hasta que no se simula y se observa el uso del dispositivo, se trabaja sobre un prototipo en el cual aplicar los factores humanos o los procesos de ingeniería de usabilidad adecuados para evolucionar las deficiencias de diseño asociadas al uso (análisis del riesgo).
El resultado se una óptima integración a la configuración del Point-of-Care (POCO) teniendo en cuenta las optimizaciones técnicas adaptadas a la medida del dispositivo de referencia, así como un sistema sencillo y ergonómico que permitirá el futuro diseño de la interfaz de usuario autoexplicativa para facilitar el uso.
Nuestra aproximación holística y experiencia en el diseño del sector de los bienes de consumo nos permitieron desarrollar un prototipo del producto mínimo viable (MVP) altamente profesional con una interfaz fácil de utilizar.
Preparados para los resultados de los ensayos clínicos.
APRENDIZAJES
Con los socios correctos todo es más fácil
LoopDx, ColorSensing, Draco Systems, el Instituto de Investigación e innovación Parco Taulí (I3PT) y Stimulo Design hemos colaborado ambSsecpho, cluster de las tecnologías profundas (Deep Tech) para desarrollar este nuevo sistema de lectura colorimétrica y automática denominado SEPTIBELL que identifica 10 veces antes la sepsis en sangre a través de la actividad inmunológica.
El proyecto ha sido financiado por el Ministerio de Industria, Comercio y Turismo y de la Unión Europea-Next Generation EU, dentro del programa de apoyo a las Agrupaciones Empresariales Innovadoras, que tiene como objetivo digitalizar la industria.
“Estamos sumamente satisfechos con la eficiencia y atención que recibimos. Desde el principio, demostraron ser rápidos y atentos, comprendiendo a la perfección nuestras necesidades. El que realmente nos impresionó fue su capacidad para anticiparse a nuestras mejoras deseadas; no solo se adaptaron bien, sino que también fueron proactivos al prever aspectos que ni siquiera habíamos considerado. Esta habilidad para anticiparse y superar nuestras expectativas demuestra su compromiso y profesionalismo.”
Queralt Caus (R&D manager, Loopdx) y Enrique Hernández (CEO, Loopdx)
PREMIOS O RECONOCIMIENTOS
La empresa ha recibido 2,25 millones de euros de fondos europeos Next Generation y 100.000 euros de Capital Cell.
La primera start-up de Europa occidental que participó en el programa HWildCatters, Dallas (EE. UU.).