El proyecto consiste en la reproducción del sistema de movimiento de una flor de girasol, buscando la luz mediante componentes electrónicos.

Creador: Christopher Ramírez Vega

Suturing upper and lower extremities must be done quickly, evenly and easily. Therefore, the need to design a medical device that facilitates the health professional’s work arises. This work presents the design for a class 2 medical device that meets the basic requirements of the current and known suturing methods in Costa Rica. The design process was achieved in three main stages, (i)Research on similar technologies; e.g. The operation principles of a sewing machine, materials used; (ii) The study of types of skin traumas; (iii) General approach toward the suturing device, including device functionality, integration with the human body and manufacturing process. The device model was designed and fabricated using 3D printing technology, this allowed the team to analyze ergonomics, the assembly of the parts and the equipment’s motion. The printed prototype made it possible for potential users to provide feedback on the design and suggestions for improvement. 

Puede leer el articulo completo en la segunda edición de la Revista: Journal of Engineering in Medical Devices Nº2

This research deals with the study and characterization of two materials with different chemical nature, a metallic alloy (Ti-Al-7Nb) and an FDM 3D-printed thermoplastic polymer (Nylon 6), applying techniques such as metallographic analysis, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy and X-ray diffraction for the titanium alloy; and Fourier transform infrared spectroscopy and differential scanning calorimetry for the analysis of the Nylon polymer. Among the most relevant results for the titanium alloy stands the presence of two phases in the crystal structure: a primary phase α immersed in a duplex matrix (α+β), with a lower fraction of β crystals. The X-ray analysis showed the existence of Ti and TiO in the sample. For the polymeric sample, it was possible to identify the basic structure with infrared analysis, confirming that the sample is from a Nylon 6 filament. Also, the calorimetric analysis made possible the identification and comparison of the melting temperature for both raw and processed samples. 

Puede leer el articulo completo en la segunda edición de la Revista: Journal of Engineering in Medical Devices Nº2

Acetabular cup positioning in total hip arthroplasty has become the most problematic part in this type of orthopedic surgery, given that there are a series of factors which are difficult to control, such as age, gender, medical conditions, reduced space and approach chosen. In this article, twelve cadaveric pelvises were analyzed by image processing and CAD software, to find the optimal combinations between the fundamental angles involved in cup orientation. The results of this work show that cup rotation between the first and third quadrants of safe zones could withhold longer screws without putting at risk important structures surrounding the pelvis. Optimal anteversion and abduction angles also help to avoid danger areas and a more serious complication such as dislocation in a hip replacement. The analyses show that 30 - 40 mm screws fit without risk with 15° ± 5° anteversion and 45° ± 5° abduction angles, if they are in the first and third quadrants of the pelvis. Any screw outside this area could seriously risk one or more structures near the pelvis, with dangerous consequences to the patient.

Puede leer el articulo completo en la Primera edición de la Revista: Journal of Engineering in Medical Devices Nº1 

EVALUACIÓN Y PROPUESTA DE MEJORA DEL PROCESO DE ESTERILIZACIÓN EN UNO DE LOS HOSPITALES DE LA GRAN ÁREA METROPOLITANA (GAM) EN COSTA RICA. 

La Central  de Esterilización de unos de los principales hospitales del gran área metropolitana, posee importantes oportunidades de mejora, principalmente en lo referente a la definición, medición de la efectividad  y optimización  de los procesos de esterilización utilizados en esta unidad así como el flujo de proceso que utilizan para llevar a cabo sus actividades de esterilización en las principales familias de instrumentaria y suministros del quirófano (catalogados por el tipo y naturaleza de material del que están creados). 

El proyecto a desarrollar pretende abordar precisamente esos puntos de mejora de la Central de Esterilización, y colaborar con propuestas de optimización en el flujo de proceso que siguen las principales familias de productos definidos como de “alta demanda” o “productos críticos” a ser esterilizados y que a su vez permita un ordenamiento lógico y concienzudo con bases ingenieriles y estructuradas que concluya en un proceso óptimo y estándar siendo seguro para el paciente, los doctores, enfermeras y personal involucrado en los procesos de esterilización. Además, se propondrá una estrategia de medición de la efectividad del proceso de esterilización (de estas familias, principales de insumos e instrumentaria),  utilizado actualmente con el fin de determinar su eficacia para lograr el propósito requerido de esterilizar, así como el cumplimiento de las normas internas del centro hospitalario de la Caja Costarricense del Seguro Social de Costa Rica e internacionales. 

Puede leer el articulo completo en la Primera edición de la Revista: Journal of Engineering in Medical Devices Nº1

Dentro de las afectaciones cardíacas más comunes se encuentran los “soplos” cardiacos, los cuales se definen como ruidos anormales durante el ciclo de función del corazón. Estos ruidos anormales son un síntoma de diversas patologías cardiacas, algunas de las cuales pueden llegar a ser muy graves y poner en riesgo la vida de la persona. Actualmente solamente un médico especialista con ayuda de equipos avanzados puede dar un diagnóstico certero sobre la presencia de un soplo cardiaco. Sin embargo estos recursos son costos y escasos. Ante esta realidad es que se identifica la necesidad de disponer de un dispositivo médico de bajo costo y de fácil utilización que ayude a los médicos no especialistas a mejorar su capacidad de detectar y diagnosticar los soplos cardiacos.. Esta investigación presenta una propuesta diseño de tal dispositivo; a un nivel de prototipo, el cual tendría la capacidad de capturar, analizar y proveer el diagnóstico de los sonidos cardiacos anormales como síntomas de las principales patologías valvulares del corazón. 

La propuesta de diseño se evaluó mediante un estudio del algoritmo funcional de diagnóstico, utilizando un simulador por computadora. Los resultados mostraron una sensibilidad de 91.7% y especificidad de 82.6%, los cuales son resultados aceptables comparándolos con evaluaciones realizadas sobre el tema por otros investigadores. 

Se concluye que el algoritmo funciona de forma adecuada durante la evaluación inicial, sin embargo, se requiere realizar evaluaciones adicionales con una muestra mayor de registros de sonidos cardiacos, con el fin de lograr una mejor determinación estadística de los parámetros de configuración.  

Puede leer el articulo completo en la Primera edición de la Revista: Journal of Engineering in Medical Devices Nº1

• Advancing in the Quest for Smarter Implants: A Bioactive and Antibacterial Plasma Sprayed Coating on Biocompatible Polymers 

The use of polymers in the field of orthopedics and tissue engineering is leading to new frontiers in its applications. Usually, it is desired for implants to support bone in-growth and to enhance osseointegration as well as to avoid post-surgical complications like bacterial infections. When these requirements are met, new advances in the quest for smarter implants can be achieved. Being Atmospheric Plasma Spray (APS) the most widely used technology for surfacing metal implants, the coating of polymers is a step towards the goal for smarter implants. Nonetheless, plasma sprayed coatings have not been widely studied on polymers. Therefore, the aim of this study was to plasma spray polymer samples with bioactive and antibacterial materials, in order prove their viability, and analyze their micro-structure and stability, as well as determine their equivalence with plasma sprayed coatings over metals. Characterization of samples was performed using visual inspection and scanning electron microscopy. Results indicate comparable outcomes with plasma sprayed coatings over metals, proving the viability for bioactive and antibacterial plasma sprayed coatings over polymers. Also, bone cells adhesion to the treated samples show the clinical potential in the quest for smarter biomaterials. 

Puede leer el articulo completo en la Primera edición de la Revista: Journal of Engineering in Medical Devices Nº1

Investigadores:

Investigadore principal: Laura Barillas Mora

Profesor Guía: Ing. Jorge Cubero Sesín, PhD. 

Justificación: El cáncer de piel es una de las enfermedades con mayor crecimiento en el mundo. Su temprana detección y tratamiento son claves para la reducción de la mortalidad causados por esta enfermedad, especialmente en su forma más letal ( el melanoma). Sin embargo, los criterios para el diagnóstico de lesiones en la piel es difuso, subjetivo, y se basa más en factores como experiencia del doctor y situaciones puntuales, más que en criterios cuantificables y veraces. El presente proyecto busca dar una alternativa cientifica a estos métodos, mediante el diseño de un dispositivo capaz de mapear los tejidos de la piel, con base en tecnología disponible en el mercado que garantice la repetitibilidad y trazabilidad de los procesos de deteccion. 

Método: Entrevistas con expertos en el área de dermatología y en sistemas de visión para la industria. Acceso y búsqueda en bases de datos de revistas, libros y artículos (Springerlink, SciFinder, ScienceDirect, ebrary), así como en bases de datos de tesis de diferentes partes del mundo y la academia. 

Resultados: 20 artículos y trabajos relacionados al área de estudio, sin embargo muchos de ellos coincidían en que aunque hay avances en áreas de escaneo y digitalización, hay camino por recorrer aún para poder tener datos repetibles que puedan ser usados para el diagnóstico. 

Puede leer el articulo completo en la Primera edición de la Revista: Journal of Engineering in Medical Devices Nº1

La cada vez más creciente generación y propagación de la radiación electromagnética en el ambiente, consecuencia del uso generalizado de dispositivos y equipo electrónico basado en tecnologías de comunicación inalámbrica, se ha convertido en tema de discusión y un problema por resolver, pues esta polución electromagnética no solo afecta el correcto funcionamiento de estos aparatos, incluidos los dispositivos y equipos médicos, sino que tiene implicaciones en la salud humana. Nuevos materiales celulares están mostrando su potencial de blindaje en contra de la energía electromagnética gracias a sus características de absorción de energía que, combinadas con un coeficiente de reflexión de ondas electromagnéticas alto y una buena conductividad eléctrica, los convierten en un material útil para esta aplicación.
Este trabajo propone el uso de espumas metálicas de aluminio y acero inoxidable de celda abierta, fabricadas por técnicas de manufactura aditiva o impresión 3D de metales, como elementos atenuadores de la radiación EM. El comportamiento electromagnético de estas estructuras fue evaluado por medio de herramientas de modelación y simulación computacional, validando estos resultados con la medición de los coeficientes de transmisión de una red de dos puertos, y posterior cálculo de su efectividad de blindaje en un rango de frecuencias entre 6GHz y 13.6GHz. Los resultados muestran el potencial de atenuación de estas estructuras para determinadas frecuencias dependientes del tipo de material, la geometría de su matriz y la distribución de sus celdas.

Caracterización de la capacidad de almacenamiento y retorno de energía de estructuras fabricadas mediante manufactura aditiva para su implementación en componentes protésicos.

La necesidad de prótesis transtibiales (amputación por debajo de la rodilla) ha ido en aumento en los últimos años debido a una mayor incidencia de enfermedades degenerativas y los traumas por accidentes. El TNOP (Taller nacional de ortesis y prótesis) y las clínicas privadas implementan dispositivos que resuelven el problema, pero no son las más adecuadas para los pacientes con necesidades funcionales altas.

Debido a esta problemática el Laboratorio de Ergonomía Aplicada (ergoTec) desarrolla, desde el 2016, componentes protésicos de bajo costo implementando tecnologías innovadoras como escaneo e impresión en 3D.

Las prótesis no son un simple remplazo estético sino más bien deben cumplir múltiples funciones que hacia el miembro anatómico como lo son la resistencia estructural, el soporte y equilibrio durante la marcha y el retorno energético para ayudar en el impulso. En conjunto con ergoTec y de los proyectos de investigación ya desarrollados se plantea la pregunta ¿Cuál es la capacidad de almacenamiento y retorno de energía de las estructuras impresas en 3D, mediante la tecnología de deposición de filamento continuo (CFF), para su aplicación en componentes protésicos?

Se propone entonces desarrollar, mediante el presente proyecto de maestría, la caracterización de estructuras fabricadas con manufactura aditiva enfocado en su capacidad de almacenamiento y retorno de energía.

Como resultado se espera obtener una serie de parámetros de diseño y fabricación que permitan ajustar futuros diseños de componentes protésicos para lograr un determinado almacenamiento y retorno energético según las necesidades de los pacientes.