Progettare un nuovo dispositivo medico

Jun 08, 2023

Team ES227 HeartStep: Maycee Wieczorek, Harini Kannan, Daniel Mhrous e Joey Liu. (Eliza Grinnell/SEAS)

Un tunnel di luce potrebbe rilevare il contatto con un corpo umano? Cosa può dirci il monitoraggio della rigidità dei muscoli del polso sulla malattia di Parkinson? I dispositivi indossabili commerciali possono essere adattati alla ricerca clinica? Un dispositivo di sollevamento automatizzato aiuterebbe gli anziani a spostarsi in modo più sicuro all’interno delle loro case?

Gli studenti della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hanno affrontato tutte e quattro queste domande in "ES227: Medical Device Design". Tenuto in collaborazione da Conor Walsh, Paul A. Maeder, professore di ingegneria e scienze applicate, e Linsey Moyer, direttore associato degli studi universitari in ingegneria biomedica, il corso ha accompagnato gli studenti attraverso l'intero processo di progettazione del dispositivo. È la prima volta che ES227 viene offerto in quattro anni e la prima volta in assoluto al Science and Engineering Complex (SEC).

"Siamo entusiasti di avere nuovamente offerto il corso", ha detto Walsh. "Tutti i nostri studenti apprezzano l'idea di applicare ciò che hanno imparato in altre lezioni a progetti di design reali e di lavorare con parti interessate del mondo reale."

Walsh e Moyer hanno diviso la classe in quattro gruppi, a ciascuno dei quali è stata assegnata un'ampia sfida medica. Il corso ha poi attraversato tutte le fasi della progettazione, dalla definizione del problema e delle principali parti interessate, all'iterazione e al test di potenziali soluzioni, fino alla costruzione di un prototipo.

"All'inizio abbiamo dovuto frenare immediatamente il loro desiderio di progettare e convincerli a dedicare più tempo a intervistare le parti interessate e a comprendere il panorama del problema", ha affermato Moyer.

Team ES227 UpRight: Ruben Fonseca, Lachlain McGranahan, Sofia Castore, Katherine Pane e Bersabeh Kelkai. (Eliza Grinnell/SEAS)

La classe ha diviso il semestre all'incirca in terzi. Il primo terzo si è concentrato sull'identificazione del problema, seguita dall'ideazione e dalla selezione di un progetto finale. La terza fase si è concentrata sull'implementazione e sulla prototipazione, con le lezioni che spesso si svolgevano come laboratori aperti.

"Se presentassimo loro qualche soluzione ingegneristica nel primo mese e mezzo, direbbero: 'No, non stiamo parlando di quello. Continua a definire il tuo problema'", ha affermato Sofia Castore, una giovane concentrata di ingegneria meccanica . "È stato molto necessario visualizzare qualcosa e dargli vita. Molte delle nostre lezioni sono teoriche e puoi teorizzare tutto ciò che vuoi, ma non è proprio ciò che è l'ingegneria. Alla fine dei conti, devi effettivamente costruisci qualcosa e assicurati che funzioni davvero."

Una volta definiti il ​​problema e le parti interessate, ciascun gruppo ha avuto la libertà di trovare una soluzione. Castore e lo studente di ingegneria meccanica del terzo anno Lachlain McGranahan hanno contribuito a progettare UpRight, un dispositivo indipendente che utilizza un attuatore lineare e un pedale per sollevare una persona dalla posizione seduta a quella eretta. Sebbene tali dispositivi possano essere trovati nelle case di cura per anziani, il team di McGranahan ne ha costruito uno che potrebbe essere utilizzato senza supervisione a casa.

"Non c'è nessuno che controlla per assicurarsi che non si feriscano, quindi essere in grado di avere qualcosa di abbastanza conveniente da mandare a casa con loro è davvero potente", ha detto McGranahan. "Una cosa che Conor ha davvero sottolineato all'inizio del corso è stata quella di dimenticare ciò che si voleva che fosse il prodotto finale. Dimenticare di pensare effettivamente ai progetti e informarsi il più possibile su quale sia il problema. È davvero utile perché se si tuffati direttamente nella soluzione, non sai cosa stai cercando."

Team ES227 SPARC: Chelsey Campillo Rodriguez, Sarah Cavanagh, Daniel Smith e Marcel Torné Villasevil. (Eliza Grinnell/SEAS)

Il gruppo di McGranahan comprendeva diversi studenti di ingegneria meccanica, portando a una soluzione meccanica. Ma un altro team, composto da studenti laureati in bioingegneria e informatica, ha affrontato la sfida sviluppando algoritmi per quantificare la rigidità nei pazienti con malattia di Parkinson. Hanno utilizzato nuovi sensori di deformazione indossabili sviluppati presso l’Università di Harvard e il Wyss Institute.