Prace badawczo-rozwojowe nad urządzeniem medycznym do pomiaru zawartości tlenku węgla w wydychanym przez pacjenta powietrzu. Terapia leczenia nałogowych palaczy.

<- wróc do listy case studies
Opis klienta:
Cel projektu:
Celem projektu było opracowanie innowacyjnego urządzenia medycznego do pomiaru tlenku węgla w wydychanym przez pacjenta powietrzu. Urządzenie miało wspierać terapię nałogowych palaczy, umożliwiając precyzyjne monitorowanie postępów w leczeniu uzależnienia od nikotyny oraz ocenę stanu zdrowia pacjentów.

Wyzwanie:

Realizacja projektu wiązała się z wprowadzeniem innowacji w obszarze technologii medycznych. Kluczowym elementem było stworzenie kompletnych rozwiązań technologicznych, obejmujących zarówno precyzyjną elektronikę, jak i system chmurowy do analizy danych, zgodnie z wysokimi wymaganiami certyfikacji medycznej. Naszym celem było osiągnięcie urządzenia o dużej dokładności, niezawodności i energooszczędności, przy jednoczesnym spełnieniu norm prawnych i bezpieczeństwa.
Zakres prac:

Projekt badawczo-rozwojowy obejmował kilka kluczowych etapów, zrealizowanych w cyklu iteracyjnym zgodnym z modelem PDCA (Plan-Do-Check-Act). Każdy z etapów został poddany dokładnej analizie i testom, co pozwoliło na stopniową optymalizację rozwiązania.

1. Analiza technologiczna i badanie dostępnych rozwiązań rynkowych. 

Zespół przeprowadził analizę aktualnego stanu techniki w zakresie pomiaru tlenku węgla w wydychanym powietrzu oraz ocenił dostępne technologie i standardy. Na tej podstawie zdefiniowano założenia docelowej technologii i architektury urządzenia.

2. Projekt mechaniczny i badania nad technologią wtrysku.

Opracowano szczegółowy projekt mechaniczny urządzenia z wykorzystaniem narzędzi CAD, uwzględniając aspekty ergonomii oraz produkcji na skalę masową. Zbadano możliwości zastosowania technologii wtrysku, aby zapewnić optymalizację procesu produkcyjnego.

3. Projekt elektroniki (PCB) z precyzyjnymi torami analogowymi. Zespół stworzył projekt elektroniki, w tym precyzyjne tory analogowe dla sensora pomiarowego CO, zapewniające wysoką dokładność pomiarów. Zaprojektowano także układy odporne na zakłócenia, co jest kluczowe w środowisku medycznym.

4. Opracowanie algorytmów DSP. Stworzono algorytmy przetwarzania sygnału (DSP), które przekształcają pomiary CO w dane przydatne do analizy medycznej. Algorytmy te uwzględniają filtrowanie szumów oraz interpretację wyników w kontekście zdrowia pacjenta.

5. System chmurowy do agregacji i analizy danych. Zaprojektowano i wdrożono architekturę chmurową, która umożliwia zbieranie danych z wielu urządzeń. System zapewnia ich bezpieczne przechowywanie oraz prezentację w formie zrozumiałej dla lekarzy i specjalistów. Dzięki tokenizacji i szyfrowaniu danych zachowano wysoki poziom bezpieczeństwa.

6. Produkcja prototypów i jednostek Release Candidate. Wyprodukowano prototypy oraz trzy jednostki RC (Release Candidate), które zostały poddane dokładnym testom. Przeprowadzono m.in. długoterminowe testy kalibracyjne, symulując wydychanie gazów o określonych parametrach, co pozwoliło na precyzyjne skalibrowanie urządzeń.

7. Certyfikacja medyczna. Przeprowadzono badania EMC (Pre-Compliance) oraz testy zgodności z normami medycznymi CE. Testowano odporność mechaniczną oraz wprowadzono optymalizacje, które pozwoliły na zmniejszenie zużycia energii i wydłużenie czasu pracy na baterii.

8. Finalizacja dokumentacji produkcyjnej. Przygotowano pełną dokumentację techniczną (ECAD, schematy 2D, rysunki techniczne, model CAD), raporty z badań, dokumentację produkcyjną oraz instrukcje dla montażysty i użytkownika końcowego. Wszystkie te elementy były zgodne z planowanymi wolumenami produkcyjnymi wynoszącymi 250 sztuk miesięcznie.

Wyniki projektu:

Projekt zakończył się sukcesem, a efektem prac było stworzenie zaawansowanego technologicznie urządzenia medycznego, które:

Ikona
Precyzyjnie mierzy poziom tlenku węgla w wydychanym powietrzu przez pacjentów.
Ikona
Posiada chmurowy system agregujący dane z wielu jednostek, przygotowany do przyszłej implementacji algorytmów sztucznej inteligencji.
Ikona
Umożliwia automatyczne rejestrowanie wyników przez lekarzy, usprawniając monitorowanie postępów w terapii.
Ikona
Jest energooszczędne, co wydłuża czas pracy na baterii, i odporne na zakłócenia.
Ikona
Posiada algorytmy informujące o konieczności kalibracji oraz wymiany sensorów.

Dzięki tym rozwiązaniom, nowoczesna terapia leczenia nałogowych palaczy zyskała narzędzie wspierające diagnostykę i monitorowanie pacjentów, jednocześnie przygotowując system do integracji z algorytmami sztucznej inteligencji, co w przyszłości przyspieszy i zoptymalizuje proces leczenia.

Rozwiązania techniczne:

Kluczowe korzyści:

  • Innowacyjność: Wprowadzenie na rynek nowatorskiego urządzenia, które wyznacza nowe standardy w diagnostyce.
  • Optymalizacja procesu leczenia: Zdalny monitoring i analiza postępów pacjenta, usprawniające terapię.
  • Skalowalność: Możliwość masowej produkcji urządzenia, dzięki opracowanej dokumentacji DFM (Design for Manufacturing).

Projekt zakończono osiągnięciem poziomu TRL8, co oznacza gotowość urządzenia do wdrożenia na rynek.