새로운 의료기기를 디자인하다

Jun 08, 2023

ES227 팀 HeartStep: Maycee Wieczorek, Harini Kannan, Daniel Mhrous 및 Joey Liu. (엘리자 그리넬/SEAS)

빛의 터널이 인체와의 접촉을 감지할 수 있습니까? 손목 근육의 강성을 모니터링하면 파킨슨병에 대해 무엇을 알 수 있습니까? 상업용 웨어러블 기기를 임상 연구에 적용할 수 있나요? 자동화된 리프팅 장치가 노인들이 집안 곳곳을 더욱 안전하게 이동하는 데 도움이 될까요?

Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences(SEAS)의 학생들은 "ES227: Medical Device Design"에서 이 네 가지 질문을 모두 다루었습니다. Conor Walsh, Paul A. Maeder 공학 및 응용 과학 교수, Linsey Moyer, 생의학 공학 학부 부소장이 공동으로 진행하는 이 과정에서는 학생들에게 전체 장치 설계 과정을 안내했습니다. ES227이 4년 만에 처음으로 제공되는 것이며 과학기술단지(SEC)에서는 사상 처음입니다.

Walsh는 "이 강좌를 다시 제공하게 되어 매우 기쁩니다."라고 말했습니다. "우리 학생들은 모두 다른 수업에서 배운 내용을 실제 디자인 프로젝트에 적용하고 실제 이해관계자와 협력한다는 아이디어를 높이 평가합니다."

Walsh와 Moyer는 학급을 네 그룹으로 나누었고, 각 그룹에는 광범위한 의학적 도전이 주어졌습니다. 그런 다음 이 과정은 문제 및 주요 이해관계자 정의부터 잠재적 솔루션 반복 및 테스트, 프로토타입 구축에 이르기까지 모든 설계 단계를 거쳤습니다.

Moyer는 "처음에는 즉시 디자인하려는 욕구에 제동을 걸고 이해관계자를 인터뷰하고 문제의 상황을 이해하는 데 더 많은 시간을 할애해야 했습니다"라고 말했습니다.

ES227 팀 UpRight: Ruben Fonseca, Lachlain McGranahan, Sofia Castore, Katherine Pane 및 Bersabeh Kelkai. (엘리자 그리넬/SEAS)

수업은 한 학기를 대략 3등분으로 나누었습니다. 1/3은 문제 식별에 중점을 두고 최종 프로젝트의 아이디어 구상 및 선택이 이어졌습니다. 세 번째 단계에서는 구현 및 프로토타입 제작에 중점을 두었으며 수업은 종종 공개 실습 시간으로 진행되었습니다.

"우리가 첫 달 반 안에 그들에게 엔지니어링 솔루션을 가져오면 그들은 '아뇨, 우리는 그것에 대해 이야기하는 것이 아닙니다. 문제를 계속 정의하세요'라고 말할 것입니다."라고 주니어 기계 공학 집중자인 Sofia Castore는 말했습니다. . "무언가를 시각화하고 생생하게 만드는 것은 많은 일이었습니다. 우리 수업 중 상당수는 이론적이며 원하는 모든 것을 이론화할 수 있지만 실제로 엔지니어링은 그렇지 않습니다. 결국에는 실제로 무언가를 만들고 실제로 작동하는지 확인하세요."

문제와 이해관계자가 정의되면 각 그룹은 자유롭게 해결책을 생각해 낼 수 있었습니다. Castore와 기계공학 3학년 학생 Lachlain McGranahan은 선형 액추에이터와 풋 페달을 사용하여 사람을 앉은 자세에서 서 있는 자세로 들어 올리는 독립형 장치인 UpRight를 설계하는 데 도움을 주었습니다. 이러한 장치는 노인 요양원에서 찾을 수 있지만 McGranahan 팀은 집에서 감독 없이 사용할 수 있는 장치를 만들었습니다.

McGranahan은 "그들이 부상을 입지 않았는지 확인하는 사람이 아무도 없기 때문에 집으로 보낼 수 있을 만큼 저렴한 물건을 가질 수 있다는 것은 정말 강력합니다"라고 말했습니다. "강좌 초반에 Conor가 정말 강조한 것 중 하나는 최종 제품이 무엇을 원하는지 망각했다는 것입니다. 실제로 디자인에 대해 생각하는 것을 잊어버리고 문제가 무엇인지 최대한 많이 알아두십시오. 이는 정말 도움이 됩니다. 솔루션에 바로 뛰어들면 자신이 무엇을 찾고 있는지 알 수 없습니다."

ES227 팀 SPARC: Chelsey Campillo Rodriguez, Sarah Cavanagh, Daniel Smith 및 Marcel Torné Villasevil. (엘리자 그리넬/SEAS)

McGranahan의 그룹에는 여러 기계 공학 학생이 포함되어 있어 기계 솔루션을 개발했습니다. 그러나 생명공학과 컴퓨터 과학 대학원생으로 구성된 또 다른 팀은 파킨슨병 환자의 경직성을 정량화하는 알고리즘을 개발하여 그들의 과제를 해결했습니다. 그들은 Harvard University와 Wyss Institute에서 개발된 새로운 웨어러블 스트레인 센서를 사용했습니다.