A wearable mechatronic device for extracorporeal blood ultrafiltration

L'interesse per la progettazione di dispositivi medici portatili e indossabili è legato sia ai vantaggi clinici e sociali rilevanti per i pazienti, sia ai potenziali risparmi economici per i servizi sanitari nazionali. Le tecnologie biomediche stanno migliorando a un ritmo molto rapido e rappresentano un mezzo straordinario per sviluppare dispositivi portatili e indossabili innovativi che possano garantendo ai pazienti una migliore qualità di vita. Ciò implica uno sforzo per sviluppare dispositivi che possono eseguire terapie domiciliari che vengono solitamente eseguite negli ospedali. Questa tesi presenta un nuovo dispositivo indossabile e portatile per l'ultrafiltrazione extracorporea del sangue, denominato WUF (Wearable UltraFiltration device), in grado di rimuovere i liquidi in eccesso da pazienti con sovraccarico di liquidi con malattia renale cronica e / o insufficienza cardiaca congestizia. I requisiti di progettazione che un moderno dispositivo indossabile per l'ultrafiltrazione extracorporeo deve soddisfare sono stati identificati grazie a un'accurata revisione della letteratura, basata su simili proposte precedenti, e da un'estesa analisi dei rischi. Il design del prototipo WUF ha incontrato diverse difficoltà, a partire dall'identificazione o concezione di componenti sicuri e affidabili, alla progettazione di un layout compatto. Per la maggior parte dei componenti è stato possibile identificare prodotti commerciali che hanno soddisfatto i requisiti, tuttavia per altri sono stati necessari studi specifici che hanno portato alla progettazione di soluzioni customizzate o alla formulazione di approcci originali. La progettazione di un'architettura di controllo efficace, efficiente, sicura e affidabile, basata su due microcontrollori e un microcomputer, l'implementazione della logica di controllo e di un'interfaccia grafica per l’utente sono state altresì sviluppate, essendo caratteristiche essenziali di un dispositivo meccatronico. Un design a zaino/trolley è stato scelto come layout per il dispositivo, poiché tale soluzione garantisce il miglior compromesso tra miniaturizzazione ed ergonomia. L’innovativo design introduce un posizionamento originale della maggior parte dei componenti in tre pannelli planari indipendenti: uno per componenti monouso, uno per dispositivi non monouso e uno per schede elettroniche e microcontrollori. Questa disposizione dei componenti può drasticamente semplificare e accelerare le operazioni in ospedale necessarie prima e dopo la terapia con il dispositivo WUF.