Fig M. Dimensiones aproximadas [1]
En base a los antecedentes revisados y el estado del arte se definieron las características de diseño para nuestra propuesta de solución.
En primer lugar, considerando que la propuesta de solución será utilizada por niños, las dimensiones elegidas son de 28cm de largo, 12 cm de circunferencia superior y 17 cm de circunferencia inferior [1]
Fig M. Dimensiones aproximadas [1]
Los materiales elegidos para el dispositivo son elastano para el exterior, neopreno para el interior y algodón para la capa exterior que llevará el diseño. El material exterior se eligió debido a que es capaz de absorber la humedad lo que permitiría proteger la circuitería, además, es un material altamente resistente y elástico. También se eligió debido a que no produce electricidad estática lo que significa que no interfiere con el correcto funcionamiento del circuito. Por otro lado, el material interior debe ser capaz de aislar la piel del usuario del componente electrónico, es por ello, que se eligió el neopreno ya que es aislante térmico y eléctrico, además, es flexible y con un peso reducido lo que asegura la comodidad del usuario [2].
En cuanto a la batería, se necesita que el dispositivo sea portátil y recargable, considerando una duración mínima de 24 horas, es por ello que consideró una capacidad ideal de mínimo 500 mAh y un voltaje de funcionamiento de 3.7 voltios [3]
En cuanto al peso ideal, nos basamos en el peso de diferentes dispositivos para niños como relojes y concluímos que nuestro dispositivo debe tener un peso máximo de 200 g [4]
Además, considerando que el dispositivo debe ser capaz de realizar llamadas y mandar mensajes de texto, hemos considerado la utilización de un módulo sistema global para las comunicaciones móviles (GSM). También contemplamos que debe tener sensores que permitan medir la actividad electrodérmica (EDA)
Para medir los cambios motores se requiere un acelerómetro (ACM) con un requerimiento de energía de 1.8-3.6 VDC y con un rango de medición de hasta 16g [5].
Fuente: elaboración del grupo.
Se definieron las entradas y salidas del sistema considerando que el proyecto consiste en un dispositivo que se coloca en el brazo del niño que padece de epilepsia con la finalidad de enviar un SMS y hacer una llamada al contacto de ayuda registrado
Fuente: elaboración del grupo.
Energía: Se refiere a la energía eléctrica que se utilizará para que el dispositivo realice sus funciones asignadas.
Señales fisiológicas: A través de los sensores de acelerometría (ACC) y actividad electrodérmica (EDA) el dispositivo podrá recibir señales de movimiento y cambio de la variación de las propiedades eléctricas de la piel al producirse sudor en el usuario y procesarlas para evaluar si ocurre una convulsión.
Llamada y SMS: Una vez que se confirme la convulsión, el dispositivo enviará una llamada y un mensaje SMS al cuidador del niño informándole el suceso para que se dé una respuesta rápida y oportuna.
Señal indicador: Debido a que podría darse el caso de producir una falsa alarma, el dispositivo enviará una señal al usuario que le indicará que se ha detectado una posible convulsión, de no desactivar el dispositivo, se procederá a comunicarse con el cuidador.
En base a los antecedentes revisados y el estado del arte se definieron las características de diseño para nuestra propuesta de solución.
Image Fuente: elaboración del grupo.
Dominio de Energía
Alimentar: Recoge la señal de alimentación del sistema y las transforma según requerimiento de los sensores. Este módulo contempla tanto el energizar los componentes como el arduino como la recarga de la batería.
Dominio de Sensores
Detectar: Esta acción permitirá obtener información acerca del movimiento y de la actividad electrodérmica del individuo mediante el uso de los sensores.
Dominio de Procesamiento
Controlar: Esta función es la unidad de control principal y permitirá procesar las señales de entrada y salida del sistema.
Accionar: Esta permite seguir con la “función transformar”, que enviará una señal indicador al usuario. Asimismo, de no ser desactivada por el usuario, pasará a la “función transmitir”, la cual enviará un SMS y llamada al cuidador.
Transformar: Esta permitirá convertir la energía proveniente del exterior del sistema y convertirla en vibraciones que se sentirán en el brazo del usuario.
Transmitir: Recibe energía de la función previa y envía una señal de información al cuidador del niño a través de una llamada y SMS.
Dominio de Mecánica
Ajustar: Este permite mantener el circuito junto con los componentes en el brazo del usuario.
En base a los antecedentes revisados y el estado del arte se definieron las características de diseño para nuestra propuesta de solución.
C.S.(Concepto solución): C.S. 1 C.S.2 C.S.3
Fuente: elaboración del grupo.
De la matriz morfológica se procedió a realizar combinaciones entre las opciones asignadas a cada función. De las combinaciones, se obtuvieron tres conceptos de proyecto, los cuales fueron evaluados para obtener el mejor concepto de solución.
Este presenta una estructura de soporte compuesta por combinaciones de algodón, elastano y neopreno, el cual será alimentado por una batería lipo de 3.7v 500mAh y será controlado por un arduino mini pro. El dispositivo está compuesto por un sensor BITalino que haría las mediciones de la actividad electrodérmica mediante dos cables de electrones. Además, contiene un acelerómetro ADXL345 de 3 ejes (x,y,z) el cual tiene una sensibilidad ajustable por software con un rango de medición de hasta 16g que medirá los movimientos del brazo y en caso de que se detecten parámetros que indiquen una convulsión tónico clónica emitirá una vibración a través de un motor para poder alertar al niño; en el caso de que sea una falsa alarma, podrá desactivarla a través de un botón push. Finalmente, contaría con un módulo GSM modelo SIM900 que realizara llamadas y enviaría un SMS al celular del cuidador.
Este consiste en un sistema compuesto por combinaciones de algodón, elastano y neopreno, el cual será alimentado por una batería del Rephone Geo Kit de 1000mAh. El dispositivo está compuesto por un sensor seeed studio GSR (respuesta galvánica de la piel, según sus siglas en inglés) que hará las mediciones de la actividad electrodérmica, además, contaría con un acelerómetro MPU 6050 de 3 ejes (x,y,z) el cual tiene una sensibilidad ajustable por software con un rango de medición de hasta 16g que medirá los movimientos del brazo y en caso de que se detecten parámetros que indiquen una convulsión tónico clónica emitirá un sonido a través de un zumbador o “buzzer para poder alertar al niño en el caso de que sea una falsa alarma y pueda desactivarla a través de un botón push. También contaría con un Rephone Geo Kit que se encargaría de ser el microcontrolador del dispositivo, realizar llamadas y enviar un SMS al celular del cuidador.
Este concepto está basado en un dispositivo compuesto por combinaciones de algodón, elastano y neopreno, el cual será alimentado por cuatro pilas alcalinas de 1,5 V. En el apartado de sensores contará con un acelerómetro modelo MMA 7631 de 3 ejes (x,y,z) el cual tiene una sensibilidad ajustable por software con un rango de medición de hasta 6g mientras que en en el apartado de sensor de la actividad electrodérmica tendremos el modelo CJMCU-6701 que utiliza electrodos de módulo EMG (electromiografía). El dispositivo presenta un módulo GSM Wio tracker que se encargará de ser el controlador del dispositivo, realizar llamadas y enviar mensajes.Además, en caso de que se detecte un episodio epiléptico, este mandará un SMS y realizará una llamada automáticamente. También contará con luces LED (diodo emisor de luz) que avisarán al paciente cuando se detecte una convulsión tónico-clónica para que tenga la opción de desactivarlo mediante un botón táctil modelo TTP223, en caso de una falsa alarma.
Fuente: elaboración del grupo.
En la tabla se asignaron pesos a las siguientes categorías: funcional (50%), estético (10%), seguridad (20%) y técnico-productivo (20%). La valoración numérica se asignó siguiendo la norma VDI 2225 (1=insuficiente, 2=aceptable, 3=suficiente, 4=bueno, 5=ideal). Como podemos observar, el concepto con un número más cercano a cinco es el concepto 2 y por lo tanto es el seleccionado.
En este apartado desarrollaremos 3 propuestas de solución de acuerdo al concepto de solución seleccionado (concepto 2).
Fuente: elaborada por el grupo
En este proyecto preliminar se tiene un guante el cual no tiene una cobertura total en los dedos para que pueda realizar sus actividades de manera más cómoda y cubre hasta la mitad del antebrazo. Este estará hecho por tres capas de una tela que contenga elastano, algodón y neopreno. En la primera capa estarán los electrodos cerca a la muñeca, en la segunda se situarán los componentes electrónicos en el antebrazo del niño,y en la última se imprimirá la tela con diseños atractivos para los niños. La caja donde estará toda la circuitería será fabricada por una impresora 3D con PLA (ácido poliláctico, según sus siglas en inglés) y se podrá diseñar el exterior.
Fuente: elaborada por el grupo
En este proyecto preliminar se tiene una manga que cubre el antebrazo, empieza a la altura de la muñeca y termina centímetros antes del codo. Cuenta con tres capas de tela: elastano, neopreno y algodón. La primera recubre directamente el brazo y los electrodos que medirán la actividad electrodérmica. Encima de esta capa se sitúa la placa con los componentes electrónicos. Esta placa se ubicará dentro de una caja hecha con impresión 3D en PLA (ácido poliláctico) para proteger la circuitería. Además, estará recubierta por una segunda capa de tela que ajustará la caja con los componentes al brazo. Finalmente una capa de tela con diseños atractivos para los niños terminará de cubrir el dispositivo.
Fuente: elaborada por el grupo
En este proyecto preliminar se tiene una manga que cubre desde la palma de la mano hasta antes del codo. Cuenta con 3 capas: una interna, de neopreno y una externa, de elastano que será recubierta por una capa de algodón. La capa interna está en contacto directo con la piel y permite la salida de los electrodos que estarán ubicados en el antebrazo y medirán la actividad electrodérmica. La capa siguiente, permite que los componentes electrónicos y la circuitería en general no se dañen y estén protegidas. Finalmente, la última capa terminará de cubrir al dispositivo con diseños atractivos para los niños.
Fuente: elaborada por el grupo
Fuente: elaborada por el grupo
De las tablas anteriores, se obtuvo el diagrama de evaluación basado en la norma VDI 2225. En este podemos observar que el proyecto óptimo con mayor balance técnico-económico y de mayor valoración técnica es el proyecto preliminar 2, ya que se encuentra cercano al punto (1,1) por lo que este es el definido como proyecto óptimo a desarrollar
Fuente: elaborada por el grupo
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