Projetando um novo dispositivo médico

Mar 16, 2023

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

Poderia um túnel de luz detectar contato com um corpo humano? O que o monitoramento da rigidez dos músculos do punho pode nos dizer sobre a doença de Parkinson? Dispositivos vestíveis comerciais podem ser adaptados para pesquisa clínica? Um dispositivo de elevação automatizado ajudaria os idosos a se moverem com mais segurança em suas casas?

Os alunos da Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) abordaram todas essas quatro questões em "ES227: Medical Device Design". Co-ministrado por Conor Walsh, Paul A. Maeder Professor de Engenharia e Ciências Aplicadas, e Linsey Moyer, Diretor Associado de Estudos de Graduação em Engenharia Biomédica, o curso levou os alunos através de todo o processo de design do dispositivo. É a primeira vez que o ES227 é oferecido em quatro anos e a primeira vez no Complexo de Ciência e Engenharia (SEC).

"Estamos entusiasmados por termos o curso oferecido novamente", disse Walsh. "Todos os nossos alunos apreciam a ideia de aplicar o que aprenderam em outras aulas para projetos de design do mundo real e trabalhar com partes interessadas do mundo real."

Walsh e Moyer dividiram a classe em quatro grupos, cada um dos quais recebeu um amplo desafio médico. O curso então passou por todas as etapas do projeto, desde a definição do problema e das principais partes interessadas, até a iteração e o teste de possíveis soluções, até a construção de um protótipo.

"No início, tivemos que frear seu desejo de projetar imediatamente e fazê-los passar mais tempo entrevistando as partes interessadas e entendendo o cenário do problema", disse Moyer.

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

A classe dividiu o semestre aproximadamente em terços. O primeiro terço concentrou-se na identificação do problema, seguido pela concepção e seleção de um projeto final. A terceira fase focou na implementação e prototipagem, com aulas muitas vezes funcionando como tempo de laboratório aberto.

"Se trouxermos alguma solução de engenharia para eles no primeiro mês e meio, eles diriam: 'Não, não estamos falando sobre isso. Continue definindo seu problema'", disse Sofia Castore, uma concentradora júnior de engenharia mecânica . "Era muito difícil visualizar algo e fazê-lo ganhar vida. Muitas de nossas aulas são teóricas e você pode teorizar o quanto quiser, mas isso não é exatamente o que é engenharia. No final do dia, você precisa realmente construa algo e certifique-se de que realmente funcione."

Com o problema e as partes interessadas definidos, cada grupo teve a liberdade de propor uma solução. Castore e o estudante de engenharia mecânica do terceiro ano, Lachlain McGranahan, ajudaram a projetar o UpRight, um dispositivo autônomo que usa um atuador linear e um pedal para elevar uma pessoa da posição sentada para a posição em pé. Embora esses dispositivos possam ser encontrados em lares de idosos, a equipe de McGranahan construiu um que pode ser usado sem supervisão em casa.

“Não há ninguém observando para garantir que não estão se machucando, então poder ter algo acessível o suficiente para enviar para casa é realmente poderoso”, disse McGranahan. "Uma coisa que Conor realmente enfatizou no início do curso foi esquecer o que você queria que o produto final fosse. Esqueça de pensar em designs e apenas informe-se o máximo possível sobre qual é o problema. Isso é muito útil porque se você apenas mergulhe direto na solução, você não sabe o que está procurando."

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

O grupo de McGranahan incluía vários estudantes de engenharia mecânica, levando a uma solução mecânica. Mas outra equipe - composta por estudantes de pós-graduação em bioengenharia e ciência da computação - enfrentou seu desafio desenvolvendo algoritmos para quantificar a rigidez em pacientes com doença de Parkinson. Eles usaram novos sensores de tensão vestíveis que foram desenvolvidos na Universidade de Harvard e no Wyss Institute.