La seringue motorisée

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Enrico M. STADERINI, professeur
Institut d'Automatisation Industrielle et membre du groupe d'ingénierie biomédical à la HEIG-VD
3ème Atelier Microtechniques & Innovation de Minnovarc les 4-5 avril 2012 à Malbuisson, France
Plus d'infos sur www.minnovarc.fr

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La seringue motorisée

  1. 1. Seringue motorisée Enrico M. Staderini Western Switzerland University of Applied Sciences Haute Ecole d’Ingénieurs et de Gestion du Canton de Vaud Route de Cheseaux, 1 1400 Yverdon-les-Bains (Vaud) Switzerland enrico.staderini@heig-vd.ch This presentation has been prepared for: credits: language: FR date: April 4th 2012
  2. 2. Présentation du porteurLa HEIG-VD, forte de ses 12 instituts de Ra&D, est unmoteur de l’innovation:CHF 16 millions de contrats de recherche appliquée etdéveloppement par an;>250 ingénieur-e-s et économistes impliqué-e-s dans lesactivités de Ra&D;>10 transferts technologiques effectués par an, dont la pluspart avec des PMEs. 2
  3. 3. Présentation du porteurL’Institut d’Automatisation Industrielle compte à ce jour 13 professeursHES à plein temps, 21 ingénieurs et 3 secrétaires à temps partiel.En 2009, à côté des tâches d’enseignement au sein de la HEIG-VD, cetteéquipe a consacré 27000 heures à des tâches de Ra&D, réalisant unchiffre d’affaire de 2,3 MCHF (soit 1,6 M€, ou 2,0 M$).Travaillant avec un esprit d’équipe tourné vers l’efficacité, l’Institutd’Automatisation Industrielle a la capacité de réagir très rapidement etd’affecter les meilleures ressources à chaque projet Ra&D, avec commeimpératif le respect des délais, des coûts et des performances. 3
  4. 4. Présentation du porteurDomaines de compétence de lInstitutdAutomatisation Industrielle•Informatique de commandeBus de terrain, EtherCAT, SERCOS-Ethernet, architecture logicielle (C++, .NET, etc)•Mécatronique, Régulation, AutomatisationConception de dispositifs incorporant des éléments mécaniques et électroniques. Techniques de régulation et de commande, contrôle dumouvement (Motion control), contrôle robuste, développement de cartes électroniques•Optique et vision industrielleIntégrations opto-mécaniques et opto-électroniques complexes, traitement dimage, intégration et calibration dun miroir secondaire adaptatif•Techniques de réalisation industrielleInstrumentation, développement de systèmes de capteurs•RobotiqueRobotique fixe et robotique mobile•BiomédicalDéveloppement hard/soft dapplications DSP, traitement de signaux biométriques, monitoring de paramètres physiologiques ou neuro-cardiovasculaires•Electronique industrielleMise en place de solutions sur mesure dautomates communicants par réseau de terrain intégrés à des commandes de moteurs•Energies renouvelablesLes projets réalisés font appel à diverses compétences en automatique, régulation ou conception délectroniques de puissance. Le développementdurable et les énergies renouvelables sont des thèmes prioritaires à lHEIG-VD•Traitement du signal et de limageLimagerie est un domaine souvent employé dans lindustrie afin de comparer le résultat obtenu au résultat désiré 4
  5. 5. Présentation du porteurLe groupe dingénierie biomédical est un groupe transversal multidisciplinaire de chercheurs de laHEIG-VD (Haute Ecole dIngénierie et de Gestion du Canton de Vaud).Notre objectif principal est de rassembler les compétences technologiques pointues et lexpertisebiomédicale, afin dappliquer ces techniques à des projets de recherche appliquée et développementsimpliquant ou des applications Medtech ou Biotech.En tant que membres du Groupe, nous sommes tous des professeurs ou des ingénieurs attachés auxdifférents instituts de lEcole.En plus de notre domaine de compétence technique: informatique, électronique, mécatronique, nouspossédons tous des connaissances médicales trouvant leur origines dans la formation universitaire et/ou lexpérience avec des experts médicaux.Lactivité du groupe couvre une variété de projets, de la recherche appliquée au développementindustriel, y compris la gestion de la propriété intellectuelle. 5
  6. 6. This is me: Enrico M. StaderiniNow: Education:Professor of biomedical technologies:  2003 Specializing Course onInstitute for Industrial Automation, Assistive Technology, University ofHaute Ecole dIngénierie et de Gestion Trieste, School of Engineeringdu Canton de Vaud, Yverdon les Bains  1988 PhD in Cardiovascular(2006-) Physiopathology University of Rome "La Sapienza", MedicalThen: SchoolPhysician Consultant and Researcher:  1982 Specializing Course in QualificationsNorwegian Centre for Telemedicine Bioengineering University of Rome  European Certification for(NYTT, Helsetjenesteprogrammet) "La Sapienza“, School of Informatics Professionals (coreUniversity Hospital of North-Norway, Engineering level) EUCIP (2003)Tromsø (-2006)  Medical certifications:  1981 MD degree with honours,Assistant Professor: Biopathology and University of Rome "La Sapienza"  Swiss ConfederationMedical Imaging Department, Medical (MEBEKO): GLN Medical School (The course of study wasPhysics Section, University of Rome extended by adding eleven extra-curriculum 7601000948465 examinations from the Course of Electrical and  Kingdom of Norway, Statens“Tor Vergata” (-2005) Electronic Engineering) autorisasjonskontor for helsepersonell: ID-nummer 008550379  Republic of Italy, Registered Physician Ordine dei Medici di Roma n. 31340 6
  7. 7. Présentation du produitEn 2009, une petite entreprise nous a conféré un mandat pour le développementd’une seringue motorisée pour usage humain.La problématique était de proposer sur le marché un système d’injection demédicaments liquides mais hautement visqueux tel que les liquides utilisés par lamédecine esthétique.Dans ce dernier cas, une grande force de poussée sur la tige de la seringue estdemandé au docteur pour injecter le médicament, ce qui rend le processus trèsimprécis, délicat et finalement très dangereux (surtout pour des applications surle visage !). 7
  8. 8. Présentation du produitLes spécifications étaient assez lourdes car la force de pousse devait être de 50N (5 kg) avec une précision d’injection au microlitre.Utilisation de cartouche seringues standard (pas besoin de stériliser le moteur).Miniaturisation du système (la concurrence sur le marché propose des sortes depistolets lourds et inconfortables).Fonctionnement avec batterie rechargeable à longue durée.En plus: plusieurs modalités d’injection (continue, pas à pas, courseavant/arrière), contrôle de fin de course avant/arrière, contrôle du bouchon,indication du niveau du remplissage, attention à l’interface homme-machine,etc etc.Un beau défi pour nous… 8
  9. 9. Présentation du produitOn a commencé avec quelque chose (assez terrible) comme ça… 9
  10. 10. Présentation du produitPuis on a joué avec la mécanique… 10
  11. 11. Présentation du produitEt beaucoup de mécanique… (et aussi de l’électroniquepour le contrôle moteur) et les idées se sont clarifiées… 11
  12. 12. Présentation du produitEt finalement, on est arrivé au bout. 12
  13. 13. Présentation du produitRésultats :Pour une seringue standard de 1 mL• Force maximal de poussée : 50 N• Contrôle Start-Stop, continue, avant-arrière, alarmes• Résolution d’injection : 2 μL• Programmation de fonctionnalités et réglages par ordinateur via USB• Recharge par connexion USB (ou alimentateur 5 V) 13
  14. 14. Besoins et attentesJuste à la fin du projet, la petite entreprise a fait faillite…On est resté avec un grand produit plein d’espoirs …Nous n’avons pas la mission de tourner un prototype dans un produit industriel…Nous attendons qu’une entreprise puisse utiliser ce prototype pour en développerun produit industriel.Nous restons là pour aider dans ce processus (réingénierie des pièces, respect desnormes applicables, électronique embarquée, interface homme-machine)Le domaine médical n’est pas les seul qu’on peut envisager:• food processing• parfumerie• vétérinaire• montage (collage) industriel• pharma 14
  15. 15. RemerciementsMerci de votre attention 15

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