31
Reporte técnico Proyecto de diseño 2 - IBIO 3870 Departamento de Ingeniería Biomédica 2020-10 Proyecto de diseño de un sistema de sensores inerciales de bajo costo que capturan datos cinemáticos en espacio no controlado para el apoyo al diagnóstico o monitoreo de rehabilitación en pacientes con discapacidad en extremidades inferiores DOCSA SENSORS Alejandro Fontalvo Daniela Cifuentes Camilo Pérez Oscar Pinto Mentores: Christian Cifuentes & Dr. José Luis Duplat Instituciones: Instituto Roosevelt & Universidad de Los Andes Date: 06/12/2020

DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

  • Upload
    others

  • View
    14

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

Reporte técnico

Proyecto de diseño 2 - IBIO 3870

Departamento de Ingeniería Biomédica 2020-10

Proyecto de diseño de un sistema de sensores inerciales de bajo

costo que capturan datos cinemáticos en espacio no controlado

para el apoyo al diagnóstico o monitoreo de rehabilitación en

pacientes con discapacidad en extremidades inferiores

DOCSA SENSORS

Alejandro Fontalvo

Daniela Cifuentes

Camilo Pérez

Oscar Pinto

Mentores: Christian Cifuentes & Dr. José Luis Duplat

Instituciones: Instituto Roosevelt & Universidad de Los Andes

Date: 06/12/2020

Page 2: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

2

Contenido 1 Resumen Ejecutivo 4

2 Identificación y Detección 4

2.1 Estrategia Principal 4

2.2 Exploración de necesidades insatisfechas 4

2.2.1 Observaciones 4

2.2.2 Percepciones 5

2.2.3 Oportunidades 5

2.2.4 Problema Central 5

2.2.5 Población 5

2.2.6 Resultado deseado 6

2.2.7 Problema y fundamentos del estado de enfermedad 6

2.2.8 Soluciones existentes 6

2.2.9 Análisis de Mercado 6

3 Especificaciones de la necesidad 6

3.1 Selección de la necesidad 6

3.2 Validación Requerida 6

3.3 Criterios y especificación de la necesidad 7

4 Concepto 7

4.1 Restricciones de diseño 8

4.2 Ideación y generación de conceptos 8

4.2.1 Preguntas Helmeier 8

4.2.2 Viabilidad 9

4.3 Ideación y Selección de concepto 10

4.4 Concepto final 10

4.5 Nombre del producto 11

5 Producto viable mínimo (MVP) 11

6 Pruebas de concepto (experimento determinado) 12

7 Solución 13

7.1 Especificaciones 13

7.2 Aspectos regulatorios 15

8 Implementación y desarrollo de estrategia 16

8.1 Estrategia de Propiedad Intelectual (PI) 16

Page 3: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

3

8.2 Estrategia de investigación y desarrollo 17

8.3 Estrategia Clínica 17

8.4 Gestión de calidad 17

8.5 Estrategia de reembolso 18

8.6 CANVAS – Modelo de negocio 19

8.7 Estrategia de marketing, partes interesadas, ventas y distribución 19

8.8 Ventaja competitiva y estrategia comercial 21

8.9 Plan operacional y Modelo Financiero 22

8.10 Estrategia de Comunicación 23

8.11 Equipo 23

9 Impacto y consideraciones 24

10 Discusión y conclusión 24

11 Agradecimientos 25

12 Bibliografía 25

Page 4: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

4

1 Resumen Ejecutivo

Iniciando con la experiencia propia de un integrante del equipo de DOCSA SENSORS, quien tuvo un

traumático proceso de rehabilitación tras una rotura de ligamento cruzado y un sin número de

visitas al especialista y a laboratorios de análisis de movimiento. Surge una necesidad por brindar a

pacientes no solo con rotura de ligamento sino también con Parkinson, hidrocefalia e incluso

deportistas de alto rendimiento acceso a un rápido y sencillo diagnostico o monitoreo de la

marcha. No se busca reemplazar en su totalidad un laboratorio de análisis de movimiento, pero si

existe una cantidad importante de pacientes que con un examen que proporcione datos

cinemáticos al profesional médico, pueden ser diagnosticados y/o monitoreados sin la necesidad

de asistir a un complejo laboratorio de análisis de movimiento. Con lo cual, la necesidad y la

misión de DOCSA SENSORS es desarrollar una manera de recolectar datos cinemáticos en espacio

no controlados de para el apoyo al diagnóstico o monitoreo de rehabilitación en pacientes con

discapacidad en extremidades inferiores.

2 Identificación y Detección

El procedimiento de investigación y escogencia del proyecto tuvo varios puntos importantes que

se van a discutir en esta sección.

2.1 Estrategia Principal

Actualmente el campo de análisis de movimiento es uno de los más estudiados por su amplio

campo de investigación. Sin embargo, en Colombia el mercado de estos laboratorios esta contado

(8 centros especializados a nivel nacional), y de la misma manera un equipo de sensores de

marcha portátiles es distribuido por un número limitado de empresas. Este tema de oferta y valor

es la principal razón por el cual los precios de los dispositivos en este análisis tienen un valor

bastante elevado. Nuestra propuesto es poder realizar sensores como una manera de recolectar

datos cinemáticos en espacio no controlados de para el apoyo al diagnóstico o monitoreo de

rehabilitación en pacientes con discapacidad en extremidades inferiores. Ayudando así al 1,4% de

la población colombiana que requiere un análisis cuantitativo.

2.2 Exploración de necesidades insatisfechas

2.2.1 Observaciones

La observación y base de la investigación nació de la experiencia propia de un integrante del

grupo, el cual sufrió una ruptura de ligamento cruzado, generó un trauma por el hecho del

sometimiento a diferentes exámenes de análisis de movimiento. Para los cuales, él se sentía

sumamente incomodo dada la incapacidad desarrollada para caminar. Asimismo, nuestro

integrante del grupo mencionaba la pérdida de independencia durante todo este proceso de

rehabilitación y la subjetividad a la que las citas de control con especialistas a la cual debía

someterse cada 15 días. También se conoció la historia de una usuaria de prótesis de miembro

inferior, ella manifestó la necesidad de encontrar una forma de monitoreo de su proceso que

resultara más rápida y que no implicara el siempre desplazarse a un centro especializado. Por otra

parte, se contactó con ortopedistas, como el Dr. Duplat y expertos en el área de la biomecánica,

Page 5: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

5

como el profesor del departamento de ingeniería biomédica Christian Cifuentes, quienes

remarcaron la importancia en la necesidad.

2.2.2 Percepciones

En una de las visitas planeada al instituto Roosevelt por el Dr. José Luis Duplat, se tuvo acceso al

laboratorio de análisis de movimiento de dicha institución junto con un proceso en que se hace un

análisis completo. Como elemento principal se necesita una evaluación física del paciente para dar

un correcto diagnóstico y análisis de los resultados después de la captura de datos cinemáticos y

cinéticos, debido a que la prueba física confirma lo que evidencian dichos estudios. Por

consiguiente, se pensó en una forma de medir digitalmente dichos parámetros físicos en el

paciente, disminuyendo la necesidad de moverse y reduciendo la subjetividad de los resultados,

haciendo el proceso más agradable para ambos actores, tanto paciente como profesional de salud

y obteniendo resultados más precisos.

2.2.3 Oportunidades

Durante la visita al instituto se observó la evaluación física de un paciente de 13 años con displasia

de cadera, al cual, fue necesario realizarle movimientos abruptos en la cadera para tomar medidas

físicas con un goniómetro convencional, era evidente, la molestia y el dolor, de la misma manera

las medidas quedaban, nuevamente a la determinación de un profesional de salud basado en su

experiencia. Según el Dr. Duplat y la fisioterapeuta encargada del examen físico, adquirir dicha

precisión, acceso a zonas difíciles sin molestar al paciente, medir desplazamientos angulares y

mediciones en una o más dimensiones harían a dicho proceso más robusto y determinante a la

hora del análisis y el diagnóstico. Adicionalmente, se presentan dificultades para hacer mediciones

en desplazamientos angulares ya que el goniómetro convencional se ve limitado para esto, de

igual forma, se ve limitado para proporcionar mediciones exactas en una o dos dimensiones. De

aquí partió la idea de tener una recolección de datos mecánica y controlada.

2.2.4 Problema Central

Una forma práctica de realizar mediciones de ángulos de pacientes para ejecutar un correcto

análisis biomecánico y así reducir el margen de error junto con algunas dificultades de los análisis

de marcha actuales.

2.2.5 Población

Las lesiones por ligamento cruzado reportan en literatura que solo el 37% de los atletas que la

sufren vuelven a sus niveles de competencia previos a la lesión y aún más alarmante es, que el

riesgo que sufre esta población de sufrir nuevas lesiones es 30% mayor que la población joven

común [1]. Por otra parte, los deportes de carrera a pie han crecido desde 1980 hasta 2015 más de

un 50% y la actividad deportiva ha crecido un 43% los últimos 10 años [2]. Todos estos índices

están relacionados con nuestro grupo a enfocar sobre la toma de datos.

Además de los pocos laboratorios de análisis de movimiento en Colombia, se estima que el 1,4%

de la población del país requiere de un análisis cuantitativo, 375.00 personas sufren anualmente

una lesión medular, de las cuales, 3.000 se encuentran en Colombia, también se sabe que, al año

ocurren alrededor de 800.000 accidentes cerebrovasculares, de estos 45.000 en Colombia, y del

Page 6: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

6

6,3% de la población colombiana que sufre de discapacidad, el 22,16% sufren de alteraciones en la

marcha. [4]

2.2.6 Resultado deseado

La toma de datos seria de forma automática, el paciente podrá realizar sus movimientos rutinarios

sin tener que realizar mayor fuerza. Se podrán comparar desde un outcome de datos diversas

graficas reportadas. Es mucho más ergonómico, por lo tanto, el precio de por cita de este análisis

puede no ser un factor para que el paciente aplace las citas.

2.2.7 Problema y fundamentos del estado de enfermedad

Al tener ya la información recolectada de la observación se pudo determinar que el enfoque

estaba en la toma de datos. Al mirar con detalle las falencias en que cada una de estas presenta,

se pudo determinar que son error de cálculo menores asociados a una buena implementación de

algún dispositivo o parametrización que corrija el error. Una de las partes esenciales es el

goniómetro, un instrumento que ayuda a medir un ángulo en referencia a un plano determinado,

dicho plano, a su vez, puede verse afectado en partes del cuerpo en las que sea difícil el acceso,

especialmente, en pacientes en condición de discapacidad, que tienen superficies específicas del

cuerpo difíciles de tocar y mover.

2.2.8 Soluciones existentes

Actualmente como tratamiento principal existen los laboratorios de análisis de movimiento

convencionales. Los cuales se componen de sensores de movimiento, pistas de caminata, cámaras

3D, cámaras de video de alta velocidad y miógrafos. En estos laboratorios se realizan diferentes

pruebas, dependiendo de la necesidad del paciente o cliente. Por ejemplo, en algunos laboratorios

se permite realizar un Running Analysis, estudio el cual optimiza la postura y la técnica de running

para aumentar la eficiencia, distancia y velocidad alcanzada, y evitar lesiones en deportistas.[3]

2.2.9 Análisis de Mercado

Los clientes potenciales de DOCSA sensors vienen siendo aquellos profesionales relacionados con

el campo de la ortopedia, estos serían los que usaran el dispositivo para realizar los estudios. En

Colombia, se estima que en 2020 este número corresponde a 1500 profesionales en este

campo.[8]

3 Especificaciones de la necesidad

3.1 Selección de la necesidad

Una manera de recolectar datos cinemáticos en espacio no controlados de para el apoyo al

diagnóstico o monitoreo de rehabilitación en pacientes con discapacidad en extremidades

inferiores.

3.2 Validación Requerida

Desde 1960 el estudio de la marcha ha venido tomando importancia en el campo de la medicina,

gracias al Dr. Sutherland se crea el primer laboratorio de análisis de movimiento en el Hospital

Page 7: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

7

Shriners de San Francisco para estudiar las alteraciones biomecánicas de niños con parálisis

cerebral [1]. De esta forma, el estudio de la marcha y ciertos datos cinemáticos como la velocidad,

aceleración y ángulos entre los miembros o de inclinación han permitido a los médicos y

profesionales de la salud tener un acercamiento a un análisis más detallado ya sea para el

diagnóstico, monitoreo o mejora de la marcha e incluso en deportistas para un mejor desempeño.

Sin embargo, hoy en día la adecuación de un laboratorio de análisis de movimiento tiene un

elevado costo ya que los sensores que se elaboran son altamente sofisticados, permiten

reconstrucción en monitores en 3D y hasta brindan sugerencias al diagnóstico. Asimismo, las citas

para un examen en estos son escazas y costosas, aun mas en un país como Colombia, en donde

existen tan solo 8 laboratorios de análisis de movimiento.

Ahora bien, aunque se cree que los laboratorios de análisis de movimiento únicamente centran

sus estudios en personas con limitaciones en sus extremidades inferiores, este estudio abarca un

espectro mucho más amplio. Hoy en día se usan estos estudios para deportistas de alto

rendimiento como para pacientes con prótesis, con enfermedades como Parkinson, hidrocefalia,

entre otras. Con lo cual, el foco principal de estos laboratorios no solo se centra en pacientes que

hayan sufrido accidentes en sus extremidades inferiores, sino también tiene en cuenta a ese 0.1%

de la población mundial que sufre de hidrocefalia, a los 12 millones de personas que se estiman

sufrirán de Parkinson en 7 años y un sin número de beneficiarios más de este tipo de sistemas de

análisis. [2]

De igual forma, soportado por los mentores, en especial el especialista en ortopedia el Dr. Jose

Luis Duplat, la necesidad de un sistema de recolección de datos cinemáticos en espacios diferentes

a un laboratorio de análisis de movimiento es una realidad presente y que, en el momento,

aunque existen ciertos sensores portátiles, estos no están diseñado para un espacio no controlado

y tienen un valor comercial bastante elevado. También se cuenta con el apoyo de Christian

Cifuentes, profesor de planta de la Universidad de Los Andes enfocado en el área de biomecánica,

quien respalda la necesidad dad su experiencia en el laboratorio de análisis de movimiento con el

que la universidad cuenta.

3.3 Criterios y especificación de la necesidad

Haciendo uso del método MoSCow, se tiene que las especificaciones del diseño se deben regir por

lo siguiente.

• Debe tener (Must): Acelerómetro, giroscopio, goniómetro y sistema de almacenamiento

de datos, fuente de energía sin conexión.

• Debería tener (Should): Visualización sencilla para profesional de la salud, captura

completa de datos, fácil implementación en el paciente, tamaño adecuado para

comodidad.

• Podría tener (Could): Sistema para reconstrucción 3D, batería recargable.

• No tendrá esta vez (Won´t): Transmisión de datos en tiempo real, sugerencia de

diagnóstico automático.

4 Concepto

Page 8: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

8

4.1 Restricciones de diseño

DOCSA sensors es un kit de sensores de análisis de movimiento, estos poseen componentes

electrónicos situados en un circuito impreso, el costo de fabricación del kit se encuentra alrededor

de $148.000 pesos colombianos por sensor. Al ser un dispositivo no invasivo cuyo funcionamiento

no requiere estar en contacto con la piel (se puede usar sobre la ropa), no se presentan

limitaciones de salud, éticas y de seguridad. En cuanto al uso, se estima que la carga de las

baterías durara 1 mes si se usan todos los días 30 min. Por tener componentes electrónicos, se

estima que su vida útil será de alrededor de 5 años, y posteriormente, es necesario el tener en

cuenta el lugar de desecho de este para disminuir las consecuencias medioambientales. Para el

desarrollo de este, en una etapa de validación, no es necesario el experimentar con animales, para

esta, solo es necesario el comparar los datos obtenidos por los sensores con datos que se hagan

del mismo sujeto de estudio en un laboratorio de análisis de movimiento.

4.2 Ideación y generación de conceptos

El desarrollo de concepto de DOSCA sensors se basa en la investigación que se hizo del mercado,

en esta se observaron este tipo de dispositivos desarrollados en países extranjeros, como lo son

los sensores de análisis de movimiento de ISEN y los sensores G-Walk, de los cuales no se encontró

alguna patente registrada.

4.2.1 Preguntas Helmeier

DOCSA sensors es un proyecto que busca desarrollar un sistema de sensores inerciales para

capturar datos cinemáticos y ayudar a población en rehabilitación ortopédica. Esta necesidad es

importante puesto a que Colombia no cuenta con suficientes establecimientos que brinden

cobertura a los individuos que requieran de un análisis de movimiento, hoy en día, como ya se

mencionó, para hacer este tipo de estudios se necesita de un laboratorio de análisis de

movimiento, estos son espacios que cuentan con sensores de análisis de movimiento, pistas de

Page 9: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

9

caminata, cámaras 3D, cámaras de video de alta velocidad y miógrafos, que se utilizan para

analizar pruebas para detectar anomalías o progreso de algún tratamiento de rehabilitación [2].

Sin embargo, dada la falta de disponibilidad de estos espacios en el país, las personas que los

requieran, deben agendar una cita, lo que implica un tiempo de espera, además de esto, si el

individuo presenta una movilidad reducida, se le dificultaría el llegar a estos sitios. DOCSA sensors

busca ofrecer un kit para que las personas puedan obtener sus datos en espacios no controlados

sin tener que agendar una cita o desplazarse a un laboratorio especializado, lo que resulta en un

ahorro tanto económico como de tiempo. La población de interés son las personas con procesos

en rehabilitación ortopédica, doctores e individuos cuyas labores se asocien a laboratorios de

análisis de movimiento. De llegar a tener éxito, la población de interés se vería beneficiada puesto

que, en primer lugar, la congestión de los laboratorios de análisis de movimiento descendería,

ocupando estos espacios para estudios especializados, y, en segundo lugar, las personas con

movilidad reducida no tendrían que movilizarse para monitorear el progreso de su proceso. El

riesgo de realizar este proyecto es que se presenten errores por la precisión del dispositivo, no

aporte suficiente valor médico, o que al final no se logre comercializar por falta de interés en el

producto, pero, la recompensa puede ser el impacto positivo que se puede llegar a causar en la

sociedad colombiana. El kit de sensores se alquilará a los ortopedistas a un valor de $ 50.000 pesos

mensuales, y se hará un cobro por estudio de $ 20.000 pesos colombianos, este kit incluye 2

sensores y un módulo servidor.

4.2.2 Viabilidad

Los sensores inerciales de movimiento no se comercializan en gran cantidad en el mercado

colombiano, a pesar de no requerir varios componentes electrónicos que no poseen un gran

costo. Los pocos que se venden en el país vienen del exterior con precios elevados, es por esto por

lo que la necesidad de comercializar este este tipo de dispositivos es significativo, estos se pueden

comercializar a laboratorios de análisis de movimiento a un precio competitivo para asignarlos a

pacientes que requieran monitorear su progreso, de tal forma que estos ayuden a disminuir la

demanda por el espacio y a ocuparse en estudios especializados. Para ocuparse de esta necesidad,

se encuentra un equipo de estudiantes de últimos semestres de ingeniería biomédica, de los

cuales uno se encuentra realizando un doble programa con ingeniería industrial y otro cuenta con

un título en ingeniería mecánica. También, se puede contar con el asesoramiento del Dr. José Luis

Duplat (especialista ortopédico del instituto Roosevelt), de pacientes que requerían del servicio

para la validación de la necesidad, con Christian Cifuentes (profesor de Biomecánica del

departamento de ingeniería biomédica de la universidad de los Andes) y el equipo encargado del

curso Proyecto de diseño.

Adicionalmente al realizar un análisis de riesgo, se puede observar el cómo DOCSA sensors no

tiene un alta de probabilidad de fallo, si algún fallo ocurriese, el encargado podría percatarse de

este, evitando así efectos negativos.

Page 10: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

10

4.3 Ideación y Selección de concepto

Para el desarrollo de la solución se tuvieron en cuenta algunos aspectos, en primer lugar, sabiendo

que esta implementaba el uso de sensores, se planteó un traje que los tuviera adheridos (opción

1) y sensores independientes (opción 2), al hacer el prototipo del traje y usarlo, fue claro que este

causaba incomodidad en el paciente, razón por la cual se optó por el uso de sensores

independientes, para esto, se plantea el requerimiento de usar mínimo 3 sensores por

extremidad, también se hicieron pruebas para verificar el material indicado para realizar la banda

que cargara cada sensor, se seleccionaron 3 tipos de telas (anti fluido, Dril y licra), y realizaron

pruebas para conocer la respuesta de estas a la humedad y la elongación de los materiales. Para la

conocer la respuesta a la humedad, se realizó el conteo del número de gotas que el material era

capaz de absorber, de esto se llegó a la conclusión de que el material que más absorbía era la licra

y el menor era la tela anti fluidos. Para conocer la elongación y se hizo uso de la siguiente formula:

Con esto, se concluyó que el material más elástico era la licra con un 85% de elongación y el

menor era la tela antifluido con un 0% de elongación.

Para el desarrollo de los sensores, como se ha venido mencionando, se empezó armando el

circuito en una protoboard, este después se hizo en una baquela y a lo que se quiere llegar es a

tener un circuito impreso con los componentes electrónicos. El procesamiento y muestra de datos

se ha venido realizando en el lenguaje de programación Python, con el avance que se lleva, ya se

logran visualizar las gráficas deseadas.

4.4 Concepto final

El sensor de análisis de movimiento se compone de 4 elementos, en primer lugar, se tiene la

batería, que es la encargada de alimentar el dispositivo. Para la adquisición de las señales se usan

2 acelerómetros de referencia MPU6050, estas serán enviadas vía wifi o Bluetooth mediante el

uso de un microcontrolador (ESP32), para este paso, dado que son 2 señales las que se obtienen

de los acelerómetros, es necesario multiplexarlas dado que solo se tiene un pin de entrada en el

microcontrolador. Posteriormente, se procesarán los datos mediante un software entrenado con

dicho propósito. En cuanto al software, se requiere: Anaconda, CP210X Driver de silicon Labs,

Firmware de Mycropython, además se recomienda usar como sistema operativo Windows o Linux.

Page 11: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

11

Para usar el dispositivo se requiere el posicionar los módulos en las extremidades, iniciar la toma

de datos y utilizar el código indicado en el manual.

4.5 Nombre del producto

Nombre: DOCSA sensors

5 Producto viable mínimo (MVP)

En este caso específico, nuestro MVP sería desarrollar una versión de sensores que conste de tres

módulos y estén organizados de la siguiente manera:

Un módulo servidor, conectado vía USB a un computador con el software de captura,

transferencia y visualización de datos previamente instalada.

Dos módulos clientes, encargados de capturar datos en dos articulaciones determinadas, ya sea

rodilla, tobillo o rodilla cadera.

La función de este primer producto mínimo viable sería como goniómetro digital, capturando

ángulos a partir de la aceleración y posición entre dos puntos fijos predeterminados. Esta primera

iteración sería útil tanto en el examen físico previo de laboratorios de análisis, específicamente

para nuestro laboratorio en la Universidad de los Andes y para procesos de rehabilitación

posoperatorio, a la hora de evaluar la capacidad de hacer flexión, extensión, hiperflexión e

hiperextensión.

A continuación, se puede apreciar el sistema completo, el MVP sería proporcionar este primer

sistema a potenciales clientes que les interese solucionar la situación anteriormente expuesta

Page 12: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

12

Compuesto por dos módulos clientes y un módulo servidor, cabe aclarar que el nuevo prototipo

consta de un circuito impreso con una capa protectora fotomecánica y una combinación entre

baquelita y fibra de vidrio. Por otro lado, se plantea presentar un panel de control o dashboard

como la alternativa para almacenar los datos que se tomen en días específicos usando el sistema.

Los resultados en tiempo real se verán como a continuación:

Figura resultada después de 1 minuto de captura de datos.

Ahora bien, el MVP tomará estos datos y los plasmará en un servidor de Python con un dashboard

donde estarán las variables de interés médico, tales como ángulos de extensión, flexión y

velocidad y aceleración angular, es decir, la descripción de cómo cambian estos ángulos con

respecto al tiempo.

6 Pruebas de concepto (experimento determinado)

Los elementos críticos que deben ser incluidos es un diseño que se adapte a las articulaciones del

cuerpo humano que puedan ser de interés. Por lo tanto, se debe incluir una caja protectora con

las dimensiones del dispositivo, que sea fija y cubra el circuito ante el sudor. El circuito viene

impreso con un diseño y ajuste encapsulado, además de un refuerzo fotomecánico y una capa de

fibra de vidrio de 100 cm2. Ahora bien, para realizar la prueba de concepto se usó un simulador y

distintas pruebas para hacer selección de telas para, como se puede apreciar en el siguiente

esquema.

Page 13: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

13

Para la última prueba de concepto, se planea hacer una instalación previa del sistema que visualiza

y analiza los datos crudos en un panel de control, la idea es presentar esta información, un

concepto de captura de datos en tiempo real en un dashboard que permita encontrar utilidad con

fines médicos de evaluar la funcionalidad de una persona que a su vez, esté haciendo prueba de

concepto con el nuevo diseño y aspecto físico del circuito impreso, valorando la presentación al

usuario y la comodidad usando el dispositivo (Anexo 1).

Finalmente, teniendo en cuenta las dificultades que se han presentado para retomar contacto con

el Instituto Roosevelt, se contactó al profesor de Biomecánica, Christian Cifuentes, el cual nos

propuso para la siguiente prueba de concepto hacer comparaciones con Kinovea en el laboratorio

de captura de movimiento de la Universidad de los Andes. Adicionalmente, se nos sugirió hacer

validaciones de la necesidad dentro de este laboratorio, con la idea de que el sistema de sensores

también pueda ser usado para educación superior.

7 Solución

7.1 Especificaciones

En primer lugar, se presentarán el circuito en protoboard como su primer acercamiento, en

segundo lugar, se presentará simulaciones sobre el circuito impreso y sus características técnicas.

En tercer lugar, se presentará la fase final del circuito impreso, los avances en visualización que

permiten tomar datos en tiempos cortos, entre 1 y 5 minutos, teniendo en cuenta las

recomendaciones hechas en la primera prueba de concepto. Finalmente, se describirá los métodos

computacionales implementados para poder capturar los datos del módulo servidor y visualizarlos

en tiempo completo y cómo se planea visualizar en un dashboard posteriormente para que estos

sean digeridos apropiadamente por personal médico interesado.

Prueba de concepto con simulador de

tamaño

• Resultados satisfactorios, sugerencias

sobre el tiempo de uso

Prueba de concepto con distintas telas

• Se concluyó que de las 3 opciones la tela

antitranspirante sería la ideal para el

prototipo

Prueba de concepto con

PCB y software dashboard

Page 14: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

14

Primer acercamiento, como lo dice la etiqueta, este es un módulo cliente, es decir, el encargado

de tomar los datos de manera inalámbrica y enviarlos a un módulo similar, programado como

servidor, encargado de recibir los datos, enviarlos vía puerto serial a un computador con el

software de análisis y visualización previamente instalado. Este fue el primer acercamiento en este

año, es un circuito significativamente más sencillo que sus homólogos anteriores, consta de menos

cables y conexiones y un microprocesador potente (ESP32) y el acelerómetro MPU6050.

Paso seguido, se planteó la idea de crear un circuito impreso, teniendo en cuenta los últimos

cambios en el prototipo del circuito, se obtuvo la siguiente simulación Gerber, donde se aprecian

datos técnicos sobre este circuito impreso y cómo se visualizaría.

Respecto a software, se implementaron métodos computacionales mediante el firmware

micropython. Se creó un script, llamado pcvis.py, el cual se encarga de emular una consola,

llamando el puerto serial, al cual está conectado el módulo servidor, y le pide que haga una

descarga de los datos que están llegando a partir de la red local previamente creada entre los

Page 15: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

15

microprocesadores. Posteriormente, usando la librería de Python matplotlib, se implementan

funciones simples que permitan plotear los datos crudos y posteriormente filtrarlos usando una

base de datos alimentada con datos crudos entre los rangos de utilidad y evitando que los datos

lleguen a puntos de saturación, mediante un filtro adaptable. (Anexo 8) (Anexo 9)

Por otro lado, el objetivo es que esas líneas de código sean aún más amigables para los usuarios,

por lo que, para la implementación del dashboard se planea que estas líneas de código sean

reemplazadas por botones que hagan la misma función. El dashboard se encuentra en desarrollo,

implementa métodos de react y javascript, la idea es implementar un servidor local simple donde

se carguen los datos de ángulos, estén los 3 botones disponibles y se carguen los datos de interés

anteriores según un código para cada paciente, y así poder hacer comparaciones de su evolución.

(Anexo 9)

7.2 Aspectos regulatorios

Para realizar la clasificación de los sensores fabricados por DOCSA Sensors, antes de seguir

alguno de los mapas de reglas establecidos por el INVIMA. Lo que se hizo fue establecer si el

dispositivo es invasivo o no. Dado que los sensores se situarán externamente, serán removibles y

no tendrán contacto con ningún órgano interno, se considera que son un “Dispositivo médico NO

invasivo”. Ahora bien, analizando el mapa de reglas para esta clasificación de dispositivos,

notamos rápidamente que los sensores de DOCSA Sensors son clasificados como dispositivos de

clase I (Anexo 2). Ya que no aplica ninguna de las demás reglas de decisión y rápidamente

termina el proceso de clasificación.

Cabe resaltar que no se utiliza el mapa de decisión para dispositivos activos, ya que, aunque

estos dependen de una fuente de energía eléctrica, no transmiten de manera significativa

energía al paciente. Con lo cual el mapa de decisión de este tipo de dispositivos se descarta.

7.3 Estándares Ingenieriles

En orden de cumplir con todos los estándares ingenieriles, se tiene que el dispositivo debe pasar

por pruebas eléctricas y mecánicas en este caso. El dispositivo que entra en contacto con el

cuerpo humano tiene una batería de polímero de litio de 9 voltios, esa sería la fuente de energía,

la cual cuenta con el aval del Invima, adicionalmente, no posee cables, al ser un circuito

totalmente impreso y al poseer una capa fotomecánica protectora se blinda frente a posibles

altercados mecánicos, ópticos o térmicos. Se deben plantear pruebas de radicación

electromecánica ante posibles escenarios donde tenga interferencia de otros dispositivos que

puedan entrar o interferir en la red wifi local, ya sea un Router u otro dispositivo Iot cerca.

Teniendo en cuenta el IEC 60601-1, y que el dispositivo será un equipo electrónico con internet de

las cosas y que está destinado a diagnóstico, tratamiento o vigilancia de paciente, se debe plantear

pruebas que validen la seguridad de los pacientes durante el tiempo que usen el dispositivo. Se

plantean los siguientes estándares:

Page 16: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

16

7.4 Testeo, diseño de verificación y verificación

La fase de verificación y validación se espera llevar a cabo con experimentos controlados que

permita comparar resultados con métodos actualmente implementados. Se planteaba realizar

varias sesiones con el fin de comparar progresos para evaluar cómo el sistema de sensores captura

anomalías o recuperaciones de funcionalidad en las extremidades de los pacientes. A su vez,

realizar encuestas de satisfacción donde los pacientes y médicos evalúen la funcionalidad y

eficacia del dispositivo, cabe mencionar que serían personas sin ningún conocimiento previo del

dispositivo. (Anexo 7)

La hipótesis por probar es que el sistema de sensores es capaz de capturar datos que sean útiles

para una prueba física previa a un análisis de captura de movimiento completo con cámaras de

alta sensibilidad. Es decir, la labor de un goniómetro de alta precisión digital y en tiempo real. La

idea es realizar diferentes sesiones de experimentos durante 1 semana donde se compruebe la

validación de la necesidad, funcionalidad, seguridad y eficacia del dispositivo. Se planea comparar

gráficos, capacidad de captura de datos y calidad de los datos. Para realizar las pruebas eléctricas y

electrónicas se plantea usar el laboratorio de la Universidad donde se evalúa interferencia

electrónica de redes, en especial wifi, donde se puede plantear la posibilidad de interferencia de

dispositivos con la misma tecnología o similar cerca de los sensores. Finalmente, hacer una

comparación con los resultados confirmados posevaluación y retroalimentados con las encuestas y

comparar en qué se progresó con respecto a las especificaciones iniciales y así, trazar una

planificación que mejore los aspectos que deban mejorarse para una posible nueva iteración.

8 Implementación y desarrollo de estrategia

8.1 Estrategia de Propiedad Intelectual (PI)

Pruebas mecánicas (Análisis de tensión estático) y térmicas (Rendimiento en temperaturas extremas 4° y 40°,

condiciones de humedad alta y baja)

Pruebas electricas, electrónicas y de señales (Laboratorio Uniandes)

Pruebas de validación en el laboratorio de Captura de Movimiento Uniandes

Page 17: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

17

Actualmente existen laboratorios portátil y tradicional que representan la mayor parte de

competencia de DOCSA Sensors, y aunque todos presentan un sistema más complejo lo que más

nos caracteriza es la utilidad del modelo. El circuito y análisis de la base de datos se pudo obtener

por bases tratadas anteriormente. Sin embargo, la practicidad para usar los sensores, el bajo

costo, el modelamiento y el diseño de la caja donde van asegurados los módulos son lo que

caracterizan DOCSA Sensors, pues actualmente en el mercado estos dispositivos tienen

complementos más complejos, pero con la dependencia a un espacio controlado, lo cual no

sucede con el prototipo diseñado de los sensores. Por esta razón, se puede proteger la propiedad

intelectual del proyecto de diseño.

8.2 Estrategia de investigación y desarrollo

Para poder evidenciar la efectividad de los sensores de movimiento fue necesario evaluarlos con

resultados de literatura. A medida que se realizaba un proceso en el sistema de circuitos se iban

probar los resultados que arrojaban y comparando con los teóricos se podía evidenciar el

desempeño. Durante las primeras fases el ruido era una fuente significante de los resultados, esto

se podía presentar por el sudor que afectaba el prototipo o el movimiento brusco que generaba

picos prominentes en las gráficas. Por esta razón fue clave un análisis sistemático de las diferentes

telas que podían beneficiar de mejor manera las bandas, y de la misma manera, diseñar un

compartimiento practico de los sensores que evitara el mayor ruido posible. A nivel técnico, el

primer prototipado estaba ensamblado en una protoboard y debido al gran tamaño y poca

practicidad se descartó, de igual forma una baquela presentaba poca resistencia para estar en un

constante uso de análisis de movimiento.

En primera medida, el desarrollo de las diferentes telas analizadas fue evidencia en la sección xx,

con esta medida y al elegir la licra por mayor comodidad en el usuario disminuía en gran medida el

daño ocasionado por sudor o líquidos que alteraban los datos. Así mismo, se implemento un

diseño en forma de caja que minimizara el ruido generado por le movimiento. Como parte final, se

reestructuro el circuito para diseñar una PCB que pudiera contar con un tamaño apropiado y

cumpliera con las especificaciones a la hora de la toma de datos.

8.3 Estrategia Clínica

Una parte fundamental del desarrollo del prototipado de DOSCSA Sensors es el almacenamiento

de los datos. Como el sistema es portátil es esencial que la toma de datos sea la adecuada

siguiendo el protocolo de análisis de marcha, y que cada módulo pueda recopilar la información

necesaria. De esta manera, cada módulo va a almacenar los datos y comunicarlos al servidor

master. Para el motor del servidor online, el cual cada servidor de los sensores se comunica y pasa

los datos capturados, se creo por medio de FastAPI por donde la comunicación del server master y

el servidor online es mediante puerto serial. Este servidor master es capaz de receptar la

información de cada modulo cliente, organiza los datos y los envía al script que se encarga de

procesarlos y visualizarlos en tiempo real. En estas graficas se podrá observar la aceleración y

giroscopio en cada eje de una articulación respecto a la otra. Por esta razón, la información

recolectada es esencial en el análisis clínico de cada usuario y en el avance que podrá evidenciar el

especialista medico.

8.4 Gestión de calidad

Page 18: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

18

La evaluación de los datos recolectados se podía realizar comparando en primera medida con

resultados teóricos y luego con resultados prácticos. Como este diseño nació de la recuperación

que tuvo que pasar nuestro compañero de grupo al presentar una rotura de ligamento cruzado

anterior, con lo cual se realizó un análisis de movimiento en el laboratorio de la Universidad de los

Andes, como se puede observar en el Anexo 8. A partir de esta simulación se compararon con los

resultados obtenidos del prototipo realizado evidenciado en el Anexo 9, como se puede observar

este mantiene una dinámica similar al experimental, pero a gran escala y en un mayor tiempo. De

esta manera, se pudo verificar con buen desempeño los módulos creados y el procesamiento de

estos mismos para obtener las visualizaciones correspondientes que necesita el especialista

medico que esta tratando al usuario.

8.5 Estrategia de reembolso

Teniendo en cuenta que el flujo de recursos en el sector Salud en Colombia se estructura de la

siguiente manera.

Fuente: Dr. Camilo Arenas, 2020. [3]

En donde la entidad principal de esta estructura es el ADRES, la cual centra sus ingresos en la caja

de compensación familiar (CCF), cotizaciones de los colombianos y los aportes patronales. A raíz

de esto, realiza la distribución de los fondos a EPS tipo S y C, es decir, subsidiado y contributivo

para que estas a su vez, realicen el pago correspondiente a las IPS.

Ahora bien, es importante aclarar que DOCSA Sensors no pretende entrar al sistema de Salud

Pública en un corto panorama de tiempo, simplemente por los objetivos que tiene el Estado en su

Top 10 de prioridades (Anexo 6).

El segmento de mercado o la solución que trae DOCSA Sensors, no se encuentra dentro de estas

prioridades que cubre la Salud Pública, así que por el momento se opta por dos figuras

comerciales que se ajusten al sistema existente. Una es la renta y la otra consiste en regalías, esto

quiere decir que haciendo alianzas claves con algunos de las entidades aliadas como son por

ejemplo el Instituto Roosevelt o la Fundación Santafé, la fuente de ingresos de DOCSA Sensors se

basa en un modelo de renta de los sensores, en donde el monto será el equivalente a $50.000

pesos colombianos por mes de arriendo de un kit de sensores. Por otra parte, ya que los

kits/software ofrecen toma de datos, tratamiento y almacenamiento en la nube se cobrará una

Page 19: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

19

cuota de $20.000 por cada análisis cinemático que se realice. En resumen, el modelo por el cual se

generan los ingresos consiste en el arriendo de los sensores y una cuota por cada análisis que se

capture con los sensores.

Si bien es cierto que el sistema de Salud en Colombia tiene sus particularidades, DOCSA Sensors

tiene conocimiento de la estrategia de reembolso que debe manejar en su política, es por esto que

nos ajustamos al común denominador de las empresas ligadas al sistema de salud colombiano y

aprovisionamos en cartera el 25% de nuestras cuentas, lo que nos permite tener como clientes

tanto a IPS como a EPS, con el fin de que a medida que se va satisfaciendo la demanda de análisis

cuantitativo en pacientes colombianos, el número de EPS que subsidien este tipo de estudios

aumente y cerrar paso a paso la brecha entre la población colombiana y los análisis cuantitativos

de movimiento.

8.6 CANVAS – Modelo de negocio

DOCSA Sensors plantea su negocio en la renta del dispositivo a IPS y profesionales médicos

independientes, de tal forma que se tenga un servicio de suscripción mensual que cubre el

mantenimiento del dispositivo, además se tendrá una tarifa por uso (cada análisis de movimiento

que se cobrara).

Como socios claves se tienen a las compañías que son de importancia para nuestra cadena de

producción, por el lado del hardware se tiene a la compañía encargada de imprimir los circuitos

(Shuster circuitos) y por el lado del software se tendrá a alguna compañía que sea capaz de brindar

almacenamiento en la nube. Nuestra compañía será la encargada de la manufactura, distribución y

mantenimiento de los dispositivos, estos se llevarán a las IPS, EPS y consultorios médicos

independientes, inicialmente se piensa establecer contacto con centros como lo son el instituto

Roosevelt, el hospital santa fe y el hospital San José.

Para que DOCSA Sensors inicie operación necesitara de personal, especialmente en el área de

ventas y producción, también se requerirá de una planta donde se lleve a cabo el ensamblaje y

calibración de los sensores, por el lado de recursos informáticos, es necesario contar con una base

de datos para almacenar los estudios que realicen, y, por último, en el campo financiero, se

necesitarán líneas de crédito para respaldar la operación.

Nuestra propuesta de valor se compone de 2 aspectos, el primero consiste en acompañar a los

pacientes brindándoles la retroalimentación necesaria en su proceso, y la segunda consiste en la

accesibilidad, puesto que el precio de un estudio realizado con nuestro dispositivo es inferior a la

competencia.

Por último, nuestra estructura de costos se compone de 4 elementos, en primer lugar, se tiene la

nómina de los trabajadores de la compañía, en segundo lugar, se tiene el pago a los proveedores,

a la compañía que imprime los circuitos, los proveedores de componentes electrónicos (TD

robotic), fabricantes de telas y proveedores del material para la elaboración de la protección de

los módulos. También se deben tener en cuenta los costos asociados al mantenimiento, tanto de

la planta física como de los recursos informáticos.

8.7 Estrategia de marketing, partes interesadas, ventas y distribución

Page 20: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

20

Para DOCSA Sensors la estrategia de marketing más importante se da entre los mismos

especialistas. Como empresa tenemos claro que la mejor publicidad es aquella que dan los mismos

usuarios a sus colegas. Es sumamente importante conocer que lo que DOCSA Sensors brinda es un

sistema, que, aunque no permite un análisis tan profundo como un laboratorio de análisis de

movimiento tradicional es sumamente confiable y de calidad para el profesional médico.

Por otra parte, si es necesario un componente de marketing tradicional, en donde necesitamos

incurrir en gastos de sitios web, es necesaria una página web en donde los pacientes puedan

conocer de la tecnología y de los especialistas que implementan la tecnología de DOCSA Sensors.

Pero también donde las personas interesadas en adquirir el servicio de DOCSA Sensors lo puedan

hacer puedan tener toda la información sobre capacitaciones, contactos, información técnica y

estudios donde se valida los sensores. Es por esto, que en el modelo financiero se tiene cierto

costo asociado a mantenimiento del sitio web que también contempla prioridades en búsquedas.

Ahora bien, como se mencionó anteriormente, el mejor sujeto de marketing serán los mismos

especialistas, es por esto por lo que DOCSA Sensors invierte anualmente alrededor de $10.000.000

de pesos colombianos en gastos de representación. Esto sin mencionar las capacitaciones que

realiza la fuerza de ventas, de tal forma que están capacitados a viajar por el país capacitando a los

especialistas en cada ciudad del país en donde haya un equipo de DOCSA Sensors.

Es vital que, para ofrecer un precio tan asequible, de $50.000 pesos por arriendo mensual y

$20.000 por análisis realizado, se tenga por lo menos un contrato de tiempo mínimo establecido,

con lo cual se puede brindar más seguridad en los flujos de caja proyectados por el factor del

arriendo. Es importante resaltar que esta tarifa que se cobra mensual permite a DOCSA Sensors a

plantear uno de los diferenciadores con la competencia, en el momento en el que el especialista

adquiere el kit, este ya cuenta con licencia para el uso del software, la instalación de este se hará

sin ningún costo adicional. Sumado a esto, la tarifa brinda un seguro en caso de reposición o

mantenimiento del kit, en caso de fallas del hardware que hacen responsables a DOCSA Sensors

directamente.

Dicho esto, es importante tener en cuenta nuestro canal de ventas, el cual para Bogotá será la

entrega mediante un mensajero y la capacitación por alguien de fuerza de ventas que se

encuentre de la ciudad. Mientras que para la entrega en ciudades fuera de Bogotá es necesaria

una alianza con alguna entidad transportadora (Servientrega, Deprisa, Coordinadora, entre otras)

mediante la cual se hace el envío del kit. En cuanto a la capacitación de los clientes fuera de

Bogotá, en el modelo financiero se contempla una fuerza de ventas distribuido en las principales

ciudades del país, con lo cual, parte del dinero destinado a gastos de representación estará

destinado al personal fuera de Bogotá para que puedan representar a la empresa y realizar la

gestión correspondiente y activación para el uso de los kits.

Por otra parte, una vez ya se conoce cómo se va a interactuar con los especialistas, es importante

tener en cuenta el impacto que puede llegar a generar DOCSA Sensors en la población

colombiana. Tan solo con las entidades clave que se cuentan en este momento, que, si bien

pueden ser llamados nuestros stakeholders, serán nuestros principales potenciales clientes ya que

a raíz de observación y contacto con especialistas de estas instituciones surge la necesidad a

satisfacer. Con lo cual, analizando cifras a nivel Colombia, hay un mercado potencial de 700.000

mil personas que requieren al menos un análisis cuantitativo básico que es lo que DOCSA Sensors

Page 21: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

21

ofrece. Sin embargo, nos centramos en alcanzar al menos 1% de este mercado por medio del 1%

del total de ortopedistas en Colombia. Esto quiere decir que con aproximado de 1500 ortopedistas

en Colombia para el 2020, con que el 1% (market share, año 1) inicien a utilizar DOCSA Sensors

podremos acoger al 1% de la población que requiere el análisis, alrededor de 7200 personas. [4]

Los objetivos del market share establecidos están dados por el alcance de especialistas que tiene

DOCSA Sensors hoy en día, teniendo en cuenta que el Instituto Roosevelt y la Fundación Santa Fé

cuenta con 21 y 27 especialistas respectivamente, el hecho de iniciar con 15 dispositivos para el

primer año es sumamente viable. Aunque como empresa conocemos que la expansión es

paulatina, para el año 5 el objetivo del market share corresponde al 6% de los ortopedistas en

Colombia, es decir, alrededor de 100 especialistas que pueden atender a alrededor de 46.000

personas anualmente. Esto teniendo en cuenta un crecimiento constante en los pacientes a

atender, no existen cambios buscos en la tendencia, se ajusta únicamente al crecimiento

poblacional en Colombia, que corresponde al 1.5%. [5]

8.8 Ventaja competitiva y estrategia comercial

La tecnología en el campo de la medicina es un factor que crece de manera exponencial

actualmente. El análisis de marcha tiene diversas áreas de aplicación y los sensores de movimiento

son un elemento crucial para esta toma de datos. Desde la parte de DOCSA Sensors ideamos un

dispositivo de bajo costo que pueda obtener la información necesaria sobre el análisis de marcha

si necesidad de mantener un espacio controlado, estos aspectos son los fundamentales en la

creación y fabricación de este prototipo (Anexo 3).

Uno de los principales competidores en el sector colombiano es la empresa portuguesa AXON Bio,

creada en 1991, debido a su gran trayectoria maneja diversas áreas sobre la elaboración y montaje

de equipos médicos, entre estos se encuentra el sistema de sensores de movimiento. Sin

embargo, el precio de un equipo de sensores de movimiento de esta empresa está por encima del

millón de pesos colombianos. Adicional el tiempo para poder acceder a este laboratorio puede

durar dos meses con cita previa, y por ser un equipo especializado solamente se pueden realizar

sus estudios en un laboratorio controlado que pase información simultáneamente con la prueba.

Como se puede observar en la curva de valor el precio, en total $50.000 COP por el arriendo

mensual del kit y $20.000 COP cada análisis que se tome, como resultado una gran diferencia de

valor con respecto a los demás competidores. Un laboratorio de análisis de marcha colombiano

Biomec, presta un servicio de toma de datos para un deportista por un valor en la primera sesión

de $490.000 COP y en los siguientes controles de $390.000 COP.

De la misma manera, al ser equipos de rápida toma de datos, portátiles y relativamente rápido

ensamblaje el tiempo para acceder a este estudio es bastante mínimo, la persona podrá hacer el

estudio en poco tiempo y en una cita no muy lejana pues no es necesario de un espacio

controlado como un laboratorio, factor de igual medida en relevancia sobre la diferencia con los

competidores. Por último, la toma de datos podrá ir mostrando simultáneamente diferentes

graficas de acuerdo con el fin del análisis, como respuesta se tendrá un estudio completo que

podrá visualizar inmediatamente el especialista medico con el fin de tener una respuesta y

solución en un corto tiempo.

Page 22: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

22

Por último, como la organización va a tener una comunicación directa y constante con los

compradores de esta manera se podrá generar un feedback necesario para aumentar el feed de

funcionamiento y eficacia del dispositivo. Esto se debe a que, al ser un préstamo de servicio

mensual, el contacto tendrá que estar presente consultando las propiedades y adaptabilidad que

tiene los sensores con respecto a lo que necesitan los especialistas médicos en sus análisis.

8.9 Plan operacional y Modelo Financiero

En primer lugar, el modelo financiero parte de los siguientes supuestos. El crecimiento del precio

del alquiler y servicio del kit de sensores será del 6%, mayor que la inflación y la tasa de captura

del mercado. En segundo lugar, las dos principales fuentes de ingresos, al menos en los primeros

dos años serán el alquiler y la captura de cada servicio del kit de sensores. En tercer lugar, se

plantea prestar servicios externos y con empresas de terceros usando la base de datos

previamente alimentada con al menos 2 años de operaciones. Finalmente, se asume que en el

primer año y segundo año exista una reinversión de un porcentaje de la utilidad bruta enfocada en

fortalecer la tecnología del kit de sensores (Anexo 11).

Por otro lado, el modelo financiero también tiene supuestos con respecto a costos. En primer

lugar, los costos de ventas se tercerizan, no se requieren activos fijos al menos lo primeros 4 años.

En segundo lugar, se asume que el ciclo de vida de la tecnología correspondiente al kit de sensores

llamado ubkey1 es de 5 años, por lo tanto, en el año 4 se debe plantear la necesidad de crear un

segundo modelo alimentado con retroalimentación de usuarios, operadores de ventas e

influenciadores como ortopedistas, fisiatras, médicos del deporte entre otros. Adicionalmente, se

asume una tasa impositiva del 34% y que se requiere una primera inversión de 200.000.000 M

COP para saldar gastos operacionales de al menos los primeros dos años. Cabe aclarar, que esa

primera inversión ángel incluye costos operacionales, dentro de esos, salarios, los cuales estarían

sujetos a negociación al menos por parte del equipo fundador (Anexo 4).

Por otro lado, se debe tener en cuenta que el modelo de negocio plantea un papel importante por

parte de los influenciadores. Por consiguiente, es importante mencionar que en los primeros años

la estrategia estará enfocada en crear una reputación robusta y una relación de beneficio mutuo

con los influenciadores que permitan que nuestro market share se proyecte a lo largo de los años

como está en los supuestos. Por ejemplo, se incluye un rubro para específicamente crear

relaciones y expandir las redes de trabajo de la empresa, se asigna un personal específico para

esta tarea a partir de año 2. Otra estrategia será la capacitación de nuestro equipo de ventas con

personal especialista tanto en ventas como en medicina funcional y ortopedia, enfocando en que

las ventas sean orientadas en crear una experiencia de usuario satisfactoria para todos los actores

involucrados en un proceso. Adicionalmente, se plantea un macroproceso de vigilancia y

constante control de calidad de cada uno de los procesos y políticas de ventas y servicio al cliente

que estén estipuladas, planteando arboles de decisión, modelación de procesos, diagramas de

espina de pescado para quejas de insatisfacción y análisis de problemáticas estricto. Esto se

encuentra incluido en nuestro presupuesto salarial, tanto en cantidad de personal y su respectivo

salario y prestaciones anuales.

De esa forma, se obtiene un modelo que incluye un departamento de ventas y comercial robusto y

un departamento de investigación, desarrollo y manufactura sólido. Ambas ramas dirigidas desde

Page 23: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

23

el equipo ejecutivo que a su vez responde directamente a los inversionistas y velan netamente por

el beneficio de la compañía.

Por otra parte, se tiene una línea de tiempo clara para los años, 2022, 2023 y 2024. Las

necesidades financieras de la compañía durante los primeros 3 años estarán fijadas netamente en

costos operacionales, gastos operacionales, costos de manufactura y presupuesto salarial.

Adicionalmente, para el 2024, se plantea la necesidad de expansión, adicional a otros hitos

importantes como la solicitud y la obtención de la patente en Colombia, lo cual nos permitiría

asegurar una posición de ventaja en Colombia y nos indicaría una oportunidad de expansión

latente al menos en mercados similares como en LATAM. Por consiguiente, se plantea la

presentación de un nuevo modelo mejorado y un plan de ventas y comercial de expansión para el

cual se necesitaría plantear una primera ronda de inversión (Anexo 5).

8.10 Estrategia de Comunicación

DOCSA Sensors inició a partir de una necesidad particular de uno de nuestros integrantes, el cual

sufrió una rotura de ligamento cruzado anterior que cambió su vida. Nuestro compañero en su

proceso decía que le parecía importante para su motivación conocer de qué manera su proceso de

rehabilitación avanzaba a medida que se recuperaba de una cirugía ortopédica. Por lo que se dio

cuenta que necesitaba un análisis de captura de movimiento. Sin embargo, la accesibilidad a este

tipo de exámenes especializados en nuestro país es complicada, además tampoco son cubiertos

por las empresas aseguradoras y los precios en laboratorios particulares están lejos del alcance de

una familia colombiana con ingresos promedio. Por esta razón, DOCSA Sensors presenta un

sistema de sensores inerciales que obtienen datos cinemáticos que pueden ayudar a estimar la

orientación de segmentos corporales y ángulos entre ellos en tiempo real a partir de módulos

individuales comunicados entre sí. Nuestro objetivo es lograr una adquisición de datos que

permita al profesional de salud fundamentar su toma de decisiones en el proceso de rehabilitación

de un paciente en datos y evidencia cuantitativa. Adicionalmente, que esta captura sea

complementaria y tamizaje a procesos avanzados significativamente con mayor precio, con

restricciones de accesibilidad, espacios controlados y poca portabilidad. Representamos una

oportunidad de ahorro de tiempo, telemedicina, traslado, dinero y agilización de proceso

hospitalarios. De igual forma, aumentamos la independencia de los pacientes en su proceso y su

capacidad de empoderamiento de este.

Por otro lado, se planea hacer un proceso de comercialización que implique arrendar varios

módulos a distintos hospitales y clientes. El proceso consiste en cobrar un arriendo mensual más

una couta de mantenimiento asociada a cada captura de datos que se realice con un sistema de al

menos 2 módulos.

8.11 Equipo

Cada miembro del grupo fue esencial para la elaboración de todo el proyecto. En primera medida,

Alejandro Fontalvo, quien es ingeniero industrial de la universidad de los Andes, con sus

habilidades financieras pudo guiar todo el proceso del margen y flujo de caja. Por otra parte,

Camilo Pérez se encargo de toda la implementación del circuito y su montaje, pues con sus

habilidades como ingeniero mecánico logro dar como resultado unos excelentes sensores de

movimiento que pueden entrar al campo competitivo en el laboratorio de análisis de marcha.

Oscar Pinto implemento sus características como diseñador y analista de diagramas y graficas para

Page 24: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

24

realizar todo el diseño estético y bien fundamentado con estadísticas de los experimentos llevados

a cabo. Por último, Daniela Cifuentes se encargo de realizar las pruebas, experimentos y

recolección de información con el fin de testear y evaluar de forma estandarizada todo el

desarrollo de DOCSA Sensors. Los integrantes del proyecto se pueden evidenciar en el Anexo 10.

9 Impacto y consideraciones

Conocemos que el impacto que DOCSA Sensors puede llegar a tener en la población tanto

colombiana como mundial es significativamente alto. No simplemente se está tratando de

reemplazar o reducir el uso de los laboratorios de análisis de movimiento tradicional, sino también

se está buscando cerrar una brecha con dos frentes principales que pasan alrededor del mundo.

Donde la primera es reducir al máximo los análisis cualitativos que se realizan a los pacientes, que

tal vez la experiencia en un profesional médico puede determinar, pero en aquellos que no tienen

la capacidad de generar este tipo de análisis, esta herramienta será de gran ayuda. Por otra parte,

el impacto que se genera en cuanto al aspecto económico es sumamente grande. Se está

incursionando en un mercado potencial en Colombia de 1.4% de la población total, esto equivale a

alrededor 700.000 mil personas, que, si lo analizamos como el promedio de persona colombiana,

no cuenta con los recursos económicos para cubrir un análisis de movimiento tradicional. Con lo

cual, el bajo costo que ofrece DOCSA Sensors, permite tanto llegar a lugares de difícil acceso como

ser asequible para la población, esto sin tener en cuenta la sencillez del modelo que permite su

replicación para expandirse a nivel mundial.

Es importante considerar que lo que DOCSA Sensor brinda es un análisis sencillo si se compara con

los laboratorios de análisis tradicionales, por lo cual, no podemos asumir que se va a remplazar en

su totalidad el uso de estos laboratorios, pero si, se puede hacer uso de DOCSA Sensors como

medida de tamizaje ya que le ayudará al profesional médico a determinar si es necesario un

análisis más avanzado, es decir, puede funcionar como prueba de tamizaje y apoyo a toma de

decisiones. Finalmente, cabe mencionar dentro de las consideraciones que para lo que se tiene

actualmente es un avance bastante importante si se desea continuar con el proyecto. Sin

embargo, para llevarlo a un nivel de escalabilidad un poco superior, sería necesario aumentar un

poco la inversión en cuanto a desarrollo de la plataforma virtual, ya que, para soportar y

almacenar todas las mediciones proyectadas, se requiere un poco más de trabajo, personal y

capacidad de procesamiento.

10 Discusión y conclusión

El proceso de diseño de DOCSA Sensors surge como una necesidad que, si bien hubo que

desarrollarla a profundidad y utilizar técnicas de observación, desde un momento inicial, cuando

uno de los integrantes del grupo paso por un proceso de rehabilitación y notó que existía una

manera de ayudar a muchas personas que se encontraban en la misma posición que él, identifico

una necesidad latente que necesitaba comenzarse a solucionar en un país como Colombia o países

en desarrollo.

Page 25: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

25

Tratando un poco más a fondo y visualizando el impacto que puede tener DOCSA Sensors, el

principal grupo poblacional al que se desea llegar es a ese 1.4% de la población colombiana que

potencialmente requiere un análisis cuantitativo y que hoy en día no puede acceder al mismo ya

sea porque su doctor no lo consideró necesario y se centra únicamente en su dictamen cualitativo,

o porque no cuenta con los recursos económicos necesarios para cubrir el valor de un análisis de

estos. Esto le permitirá a DOCSA Sensors ir entrando a otras ramas que tiene presentes y que

pueden ser atacadas, como lo son el uso en cuestiones deportivas, pacientes con accidentes

cerebrovasculares, lesiones medulares, hidrocefalia e investigación y desarrollo en el área de la

biomecánica.

Por último, a modo de conclusión, el equipo de DOCSA Sensors reconoce que existe una gran

oportunidad de ayuda y negocio en este campo de la salud, muy pocas instituciones se preocupan

por una actividad tan necesaria y básica como es la marcha del ser humano y aunque ha venido

evolucionando su estudio, acceder a un análisis y prácticamente imposible en un país en desarrollo

en donde las oportunidades son escasas y un plan de salud básico no lo cubre. No es poca la gente

que requiere un análisis cuantitativo de marcha, tampoco es una sola la causante de uso de estos

laboratorios, enfermedades neurodegenerativas, accidentes cerebrales, lesiones ortopédicas y

muchos factores más hacen que este mercado día a día vaya creciendo y las soluciones existentes

son bastante desarrolladas, pero asimismo altamente costosas. Con lo cual, DOCSA Sensors

incursiono en el prototipado durante un año académico de un sistema de sensores que

permitieran la recolección de datos cinemáticos en espacios no controlados para el apoyo al

diagnóstico o monitoreo de rehabilitación en pacientes con discapacidad en extremidades

inferiores. Con el fin de ayudar al 1.4% de la población colombiana que potencialmente requiere

un análisis y que no puede si quiera tener uno ya sea porque no hay citas cercanas, no cuenta con

el dinero o su médico se rige por su dictamen cualitativo. Y posteriormente no solo quedarse en

Colombia, sino ayudar a aquellos países que también se encuentran en condiciones similares.

11 Agradecimientos

Por parte de DOCSA sensors, como grupo queremos manifestar nuestro agradecimiento a todos

aquellos que formaron parte de este proceso. En primer lugar, al equipo de proyecto de diseño,

quienes fueron los encargados de guiarnos y brindarnos las herramientas necesarias. Por otra

parte, nuestros mentores, el Dr. José Luis Duplat, quien nos ayudó con la validación de nuestra

necesidad, y al profesor del departamento de ingeniería biomédica Christian Cifuentes que nos

brindó asesoría en cuanto aspectos técnicos. A la universidad de los Andes, por brindarnos los

espacios, herramientas y la financiación necesaria, y al profesor asistente del laboratorio de

biomecánica Saul Gómez, quien nos ayudó a realizar la validación experimental.

12 Bibliografía

Page 26: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

26

[1]. P. Yock, S. Zenios, J. Makower, T. Brinton, U. Kumar, F.T. Watkins, L. Denend ,«BIODESING, the

process of innovation medical technologies» 2nd edition, ebiodesing, Cambridge

Univertisy Press 2015.

[2]. Biomec, «Biomecánica Deportiva - Equipos de Biomecánica y análisis de movimiento,» 2020.

[En línea]. Available: https://www.biomec.com.co

[3]. E. Medina, Estudio del estado de fatiga en corredores de fondo a partir de patrones

biomecánicos. Monitorización mediante sistemas integrados en el calzado. Valencia: Universidad

Politecnica de Valencia, 2018, pp. 25-26.

[4]. M. Colombia, Ondiscapacidad.minsalud.gov.co. [Online]. Available:

http://ondiscapacidad.minsalud.gov.co/Paginas/Inicio.aspx. [Accessed: 07- Dec- 2020].

[5]. M. Haro, «Laboratorio de análisis de marcha y movimiento,» Revista Médica Las Condes, pp.

237-247, 2014.

[6]. Lundbeck, «Enfermedad de Parkinson,» 2017. [En línea]. Available:

https://www.lundbeck.com/es/areas/enfermedad-de-

parkinson#:~:text=Seg%C3%BAn%20la%20Organizaci%C3%B3n%20Mundial%20de,ser%20m%C3%

A1s%20de%2012%20millones. [Último acceso: 14 09 2020].

[7]. C. Arenas, «Sector Salud Colombiano,» de Boston Scientific Group, Bogotá, 2020.

[8]. Ministerio de Salud, «Estimación de oferta de médicos especialistas en Colombia 1950-2030,»

Bogotá, 2018.

[9]. Banco Mundial, «Data Commons Colombia,» 2018. [En línea]. Available:

https://datacommons.org/place/country/COL.

[1

] M. Haro, «Laboratorio de análisis de marcha y movimiento,» Revista Médica Las Condes, pp.

237-247, 2014.

[2

]

Lundbeck, «Enfermedad de Parkinson,» 2017. [En línea]. Available:

https://www.lundbeck.com/es/areas/enfermedad-de-

parkinson#:~:text=Seg%C3%BAn%20la%20Organizaci%C3%B3n%20Mundial%20de,ser%20m%C

3%A1s%20de%2012%20millones.. [Último acceso: 14 09 2020].

[3

]

C. Arenas, «Sector Salud Colombiano,» de Boston Scientific Group, Bogotá, 2020.

[4

]

Ministerio de Salud, «Estimación de oferta de médicos especialistas en Colombia 1950-2030,»

Bogotá, 2018.

[5

]

Banco Mundial, «Data Commons Colombia,» 2018. [En línea]. Available:

https://datacommons.org/place/country/COL.

Page 27: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

27

Anexos:

Anexo 1. Proceso de prueba de concepto para viabilidad de telas acompañando al diseño del

circuito.

Page 28: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

28

Anexo 2. Clasificación del dispositivo.

Anexo 3. Análisis del mercado.

Page 29: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

29

Anexo 4. Reflejo de los supuestos mencionados anteriormente dentro del modelo de ingresos de

estado de resultados.

Anexo 5. Planteamiento operacional de fechas importantes en los primeros 4 años de DOCSA.

Anexo 6. Top 10 de prioridades en el sistema de salud colombiano.

Anexo 7. Fases de validación y verificación esperadas.

• Prueba de validación Lab uniandes

• Preparación sujetos de prueba

Pre-Fase

• Obtener resultados con sensores, cámaras especiales y Kinovea.

• Comparar resultados

Validación • Encontrar sujetos de prueba sin conocimiento previo del dispositivo

• Realizar encuentas sobre satisfacción( Médicos y pacientes)

Posvalidación

Page 30: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

30

Anexo 8. Marcha tomada en el laboratorio de análisis de movimiento del pie derecho de Camilo

Perez.

Anexo 9. Resultados obtenidos de los sensores de movimiento de DOCSA Sensors.

Page 31: DOCSA SENSORS - repositorio.uniandes.edu.co

31

Anexo 10. Equipo.