- Client:Loop Diagnostics
- Sector: Mèdic, Salut
- Serveis: Disseny, Industrialització
- Any: 2023
- Equip:
Design Lead, Ramon Martínez
CTO, Miquel Pons
Dissenyador Industrial, Joel Vallverdú
El primer test ràpid que identifica infeccions bacterianes a la sang a través de l’activitat immunològica.
La sèpsia és una malaltia que afecta 30 milions de pacients i causa la mort de 6 milions d’ells, cosa que és aproximadament una mort cada dos minuts, més que per càncer de pròstata, càncer de mama i SIDA combinats. Aquesta malaltia és una afecció potencialment mortal causada per la resposta inflamatòria del cos a una infecció. Si bé són infeccions que poden tractar-se amb antibiòtics, té un diagnòstic complex i, massa vegades, s’identifica de manera tardana.
Loop Diagnostics és una companyia nascuda el 2018 a Barcelona, que ha dissenyat un test ràpid de sepsi a la sang amb gran sensibilitat i especificitat. L’empresa va sorgir després de la participació dels seus dos fundadors, Enrique Hernández i Eduard Guerrero, responsable d’operacions, al programa de postgrau Design Health Barcelona, impulsat per Biocat.
Pot el disseny industrial ajudar a detectar la sèpsia amb una simple gota de 💉 sang?
NecessitatS
Prototipar un dispositiu de sobretaula per a lectura automàtica en el “point of care”, funcional i cost-eficient
L’objectiu del projecte SEPTIBELL és el disseny i desenvolupament d’un nou sistema de lectura colorimètrica quantitativa i automàtica de les tires de flux lateral de Septibell, un innovador immunoassaig cel·lular in vitro, el primer de la seva classe, que identifica la infecció del torrent sanguini (que progressa a sèpsia) a través de l’activitat immunològica.
Concretament, Stimulo s’ha centrat en desenvolupar el dispositiu lector de sobretaula “point of care” d’última generació per quantificar el nivell i la gravetat d’una infecció mitjançant tecnologies Deeptech, com ara algorismes d’intel·ligència artificial i de visió artificial (processament d’imatges), per a una extracció de característiques i reducció de dimensionalitat per condicionar la posterior anàlisi de dades.
procés
Disseny i desenvolupament per tal d’obtenir un prototip que prioritzi la funcionalitat, el temps d’execució i el cost-eficiència
A través d’un treball iteratiu, s’han acotat les característiques que havia de tenir el dispositiu, en l’àmbit funcional, d’interacció amb l’usuari, materials i estètic fins a definir un briefing clar per al prototip que finalment s’ha desenvolupat.
En aquesta primera fase, de manera col·laborativa amb la resta de partners del projecte, es defineixen els components específics que ha d’incorporar el dispositiu, tant de programari com d’equip (pantalla, PCB, càmera, LEDs, motors, font d’alimentació, connectors, peltier, finals de carrera, connectivitat, algoritme…). A més, s’han previst altres elements que es requereixen perquè tots aquests components funcionin correctament i puguin interactuar entre ells.
Conceptualització del disseny segons requisits tècnics i d’usabilitat
Durant aquesta fase s’han conceptualitzat les diferents iteracions del disseny en format de sketch, per poder debatre amb la resta d’implicats cadascun dels aspectes més rellevants del disseny. S’ha abordat especialment el mòdul d’incubació, el sistema per pressionar l’èmbol i la integració de totes les funcionalitats en unes carcasses que permetin una bona interacció amb l’usuari.
Un carro amb un èmbol es mourà verticalment a través d’un eix roscat, accionat per un motor, i pressionarà sobre els consumibles. S’ha hagut de tenir en compte la velocitat i la força d’aquest carro i èmbol perquè no generin moviments bruscos que puguin fer esquitxar el contingut dels consumibles o entorpir el funcionament general del dispositiu.
El carro també tindrà un moviment horitzontal per poder accedir i actuar en tots els consumibles. Aquest també inclou la unitat lectora, és a dir, la càmera amb el programari integrat per llegir els resultats de les mostres introduïdes. En aquest cas, cal tenir en compte el rang de visió de la càmera i la llum que rep.
En desenvolupar el mecanisme, cal tenir en compte també la dissipació de la calor i la ventilació del dispositiu.
Disseny de prototip per a validació clínica
En aquesta fase es madura el disseny a través de CAD, amb modelatge 3D paramètric a SolidWorks. Aquest programari permet plasmar els conceptes de manera més detallada, dibuixar i ubicar tots els components escollits i poder fer simulacions del funcionament del mecanisme.
Com s’ha comentat anteriorment, l’objectiu del disseny és crear un prototip cost-eficient que permeti fer tests, per tant, per ara es tracta d’un disseny pensat per crear poques unitats i està condicionat per això. En futures iteracions, quan s’abordi l’escalabilitat del dispositiu, es podrà accedir a materials i processos de fabricació superiors, que donin com a resultat un disseny més compacte i evolucionat en tots els sentits. Per aquest motiu, s’han fet servir components estàndard, de mercat, processos com el tall làser i la impressió 3D, i materials com el metacrilat o l’alumini. Tot això, és especialment òptim pel prototipatge ràpid.
D’altra banda, mitjançant estudis realitzats relatius a materials més adequats per a dispositius mèdics i mètodes de fabricació possibles, aquesta fase conclou amb l’elecció de tecnologia d’impressió 3D de sinteritzat selectiu per làser (SLS) amb material PA12 per a les carcasses, per els seus avantatges quant a resistència, durabilitat, rigidesa, i per la facilitat i la llibertat que aporta a nivell de disseny geomètric.
Finalment, es fa servir una làmina de metacrilat negre per a la superfície plana que integrarà i unirà les peces d’impressió SLS i la pantalla amb què l’usuari interactuarà.
En resum, tots aquests materials i processos de fabricació permeten fabricar un prototip que ofereix avantatges significatius en termes de rapidesa, eficiència, cost i flexibilitat de disseny.
Un cop dissenyades i ubicades totes aquestes peces es procedeix a generar una llista de components i materials (BOM) i realitzar-ne l’aprovisionament mitjançant diversos proveïdors i fabricants.
Valor
El factor humà en els dispositius mèdics.
El flux de les accions de l’usuari ha de ser el més natural possible.
Des del primer moment, la col·laboració amb l’empresa Draco Systems per integrar la part mecànica i l’electrònica, parteix amb l’objectiu de minimitzar els perills i riscos relacionats amb l’ús i que els usuaris poden fer servir el dispositiu de manera segura i efectiva.
Tanmateix, com que la probabilitat d’errors d’ús és molt difícil de determinar i, de fet, molts errors d’ús no es poden anticipar fins que no es simula i s’observa l’ús del dispositiu, es treballa sobre un prototip en el qual aplicar els factors humans o els processos d’enginyeria d’usabilitat adequats per evolucionar les deficiències de disseny associades a l’ús (anàlisi del risc).
El resultat es una òptima integració a la configuració del Point-of-Care (POC) tenint en compte les optimitzacions tècniques adaptades a la mida del dispositiu de referencia, així com un sistema senzill i ergonòmic que permetrà el futur disseny de l’interfície d’usuari autoexplicativa per facilitar-ne l’ús.
La nostra aproximació holística i experiència en el disseny del sector dels béns de consum ens van permetre desenvolupar un prototip del producte mínim viable (MVP) altament professional amb una interfície fàcil d’utilitzar.
Preparats per als resultats dels assaigs clínics.
Aprenentatges
Amb els socis correctes tot és més fàcil
LoopDx, ColorSensing, Draco Systems, l’Institut d’Investigació i Innovació Parc Taulí (I3PT) i Stimulo Design hem col·laborat ambSsecpho, cluster de les tecnologies profundes (Deep Tech) per desenvolupar aquest nou sistema de lectura colorimètrica i automàtica anomenat SEPTIBELL que identifica 10 vegades abans la sèpsia en sang a través de l’activitat immunològica.
El projecte ha estat finançat pel Ministeri d’Indústria, Comerç i Turisme i de la Unió Europea-Next Generation EU, dins del programa de suport a les Agrupacions Empresarials Innovadores, que té com a objectiu digitalitzar la indústria.
«Estem summament satisfets amb l’eficiència i atenció que rebem. Des del principi, van demostrar ser ràpids i atents, comprenent a la perfecció les nostres necessitats. El que realment ens va impressionar va ser la seva capacitat per a anticipar-se a les nostres millores desitjades; no sols es van adaptar bé, sinó que també van ser proactius en preveure aspectes que ni tan sols havíem considerat. Aquesta habilitat per a anticipar-se i superar les nostres expectatives demostra el seu compromís i professionalisme.»
Queralt Caus (R&D manager, Loopdx) i Enrique Hernández (CEO, Loopdx)
Premis o reconeixements
L’empresa ha rebut 2,25 milions d’euros de fons europeus Next Generation i 100.000 euros de Capital Cell.
La primera start-up d’Europa occidental que va participar en el programa HWildCatters, Dallas (EUA).