LivePod

LIVE POD 
 

Le but de ce projet est de reprendre la modélisation d’un sujet de PRT de l’année dernière. Le produit en question est le live pod, outil médical permettant de prendre différentes mesures médicales d’un patient. Cet objet se place au niveau de l'oreille, tel un écouteur. Il est composé d'une coque et de composants électroniques: des capteurs, un interrupteur et une carte électronique. Les différentes données que les capteurs permettent de mesurer sont: la fréquence cardiaque, la fréquence respiratoire, la saturation en oxygène, la température et la glycémie du patient.
 

Notre projet est donc de changer la modélisation de la coque, afin de la rendre plus pratique et plus esthétique.

 

CAHIER DES CHARGES FONCTIONNEL


Nous nous sommes tout d'abord intéressées au cahier des charges fonctionnel de la coque, afin de connaître les contraintes à remplir en modélisant ce produit.

Nous avons trouvé ces fonctions:


FP1 : Permettre de prendre différentes mesures médicales sur un patient au même endroit

FC1 : Être adapté à la morphologie de l’oreille et tenir en position
FC2 : Contenir les différents capteurs et composants en fonctionnement (capteurs, carte électronique et interrupteur)
FC3 : Résister à de nombreuses utilisations et être non toxique pour la peau
FC4 : Être esthétique, avec des formes confortables pour l’oreille et au toucher

 

MODELISATION


Nous avons ensuite commencé à modéliser la coque, avec l'aide de la CAO du projet du PFE. Nous avons repris la modélisation des différents composants (capteurs, interrupteur et carte électronique) qui n'avaient pas changé et avons refait totalement la coque.
Voici l'évolution des différentes versions de notre CAO:

1.
Pour notre première version, nous nous sommes penchées sur les fonctions suivantes:
-être adapté à la morphologie de l'oreille
-être esthétique
-contenir certains composants 
-avoir un couvercle afin de placer les composants à l'intérieur de la coque


coque
Nous avons alors remarqué que c'était difficile d'allier design à fonctionnel, avec des composants dont les dimensions sont assez importantes, tout en faisant une pièce relativement petite. Nous avons alors décidé de dimensionner la coque le plus petit possible, en pouvant tout de même placer les composants dedans, pour qu'elle ne dépasse pas trop de l'oreille du patient.
Pour l'esthétisme de la coque, nous avons choisi une forme rappelant celle de l'oreille, forme avec des arrondis confortables au toucher.
Nous avons prévu des logements pour les différents composants (capteurs, interrupteur et carte Arduino).
Le couvercle vient se clipser sur le reste de la coque, pour une utilisation facile. 
Le composant qui nous a posé le plus de problème est le micro, celui-ci doit se trouver dans le canal qui vient se loger dans le canal auditif du patient, or ses dimensions sont plus grandes que le canal. 

2.
Pour notre deuxième version, nous avons réfléchi sur la fonction suivante:
-tenir sur l'oreille


tige

Afin que le produit soit ajustable pour tous les patients, nous avons voulu mettre une tige qui peut se régler en rotation pour convenir à chaque oreille. Nous avons ensuite retenu une solution pour faire tenir la tige sur la coque:

tige
Cette solution permet encore à la tige de tourner afin de régler sa position selon l'utilisateur, elle est cependant bloquée pour les autres degrés de liberté. 
Nous avons laissé une distance de1.5mm entre les deux parties du clip afin de pouvoir assembler la tige à la coque par déformation du clip.

Nous avons également réféchi à un système permettant de tenir le lobe en contact avec l'oxymètre. Nous souhaitions faire une sorte de clapet réglable qui vient sur le lobe, sans trop de pression. Nous avons modélisé une glissière ainsi qu'un clapet qui peut tourner.

La glissière permet de régler l'espace où sera le lobe de l'utilisateur, puis le clapet vient en appui sur le lobe afin de maintenir le contact capteur-lobe. 
Nous n'avions cependant pas encore trouver de solution pour contraindre le clapet à rester contre le lobe, sans trop de pression. 

 

3.
Après une revue de projet, nous avons décidé de changer certaines parties de notre modélisation.
Le système du clapet réglable a des dimensions trop petites (pour être réalisable avec les procédés habituels et
 espérer résister mécaniquement), que ce soit imprimé en 3D ou injecté. Nous sommes donc parties sur une autre solution, un système glissière en queue d'aronde avec un léger serrage, où le clapet vient se loger et peut tenir à l'aide du serrage. 

 


système queue d'arondeserrageclapet

inclinaison
 
Nous avons légèrement incliné le clapet, afin que celui-ci vienne plaquer le lobe de l'oreille contre le capteur sur le dessus.

De plus, nous avons changé certaines dimensions qui étaient trop petites, car celles-ci n'allaient pas résister mécaniquement à l'usage après impression. En effet les dimensions inférieures à 1.5mm ne sont pas propices au bon fonctionnement pour l'impression 3D et l'injection. 

Nous avons refait le système de clipsage du couvercle avec des dimensions plus grandes:

couvercle

Nous avons opté pour une forme ronde sur le dessus des clips et pour les trous débouchants sur la coque, afin que les clips et donc le couvercle puissent être enlevés à l'aide d'une pointe d'un stylo. 
clips
 

4.
Notre modélisation finale est donc:

produit final
Le système final comporte donc une coque, incluant des endroits où loger les composants, une tige rotative pour le placement sur l'oreille, un clapet pour faire pression sur le lobe afin de le placer sur l'oxymètre et un couvercle pour fermer la coque. Ce couvercle est clipsé sur la coque, et peut être enlevé à l'aide d'une pointe (de stylo par exemple). 

MATERIAUX

En parallèle de notre modélisation, nous avons réfléchi à quel matériau serait le mieux adapter pour notre pièce. Nous souhaitions de base faire un comparatif expérimental, en imprimant en 3D avec plusieurs matériaux différents notre pièce afin de comparer lequel remplit au mieux les contraintes. Nous n'avons seulement pu faire qu'un comparatif théorique.

 
Nous nous sommes intéressées tout d'abord au prototype. Nous avons recherché quelques matériaux utilisables au Fablab qui pourraient correspondre pour notre pièce, afin de les classer selon les propriétés qu'ils doivent remplir pour notre produit. Nous avons séparé les recherches pour deux parties: la coque seule et la coque avec la tige, car la tige peut être assemblée par la suite. (voir tableau) Le clapet et le couvercle sont inclus dans la recherche pour la coque. 

prototype
On peut conclure que la poudre de PA convient le mieux à notre pièce, elle peut être utilisée sur la machine Lisar au Fablab.

Nous avons ensuite réfléchi aux matériaux que nous pourrions utiliser pour le produit final injecté.
De même, nous avons séparé les recherches pour les deux différentes parties. 

matériaux produit final
Les matières PPC et PC conviennent le mieux, cependant le PC a un mauvais contact avec l'eau, on choisit alors le polypropylène copolymère pour notre pièce finale injectée.
 

INJECTABILITE

Notre pièce étant complexe avec beaucoup de contre-dépouilles, sa moulabilité n'est pas facile. Nous avons réfléchi à deux solutions possibles.

 
1ère solution:
 
Le moule serait un moule à deux empreintes. Nous séparons la pièce comme sur le schéma suivant:

 

Pour l'empreinte de gauche, il faudrait 4 tiroirs (représentés par les flèches rouges), pour un démoulage horizontal. Pour l'empreinte de droite, il faudrait un tiroir pour mouler le cône qui vient dans le tube auditif. Cependant le noyau intérieur sera bloqué par des composants intérieurs de la coque. Nous n'avons pas trouvé de solution pour mouler l'intérieur du cône.

 

2ème solution:

Le moule aurait également deux empreintes. Nous séparons la pièce selon l'horitzontal, selon le trait rouge: 

 
 
 
Pour l'empreinte du haut, il faudrait deux tiroirs: un pour mouler les formes intérieures de la coque, un autre pour mouler le trou débouchant de l'interrupteur. 




Pour l'empreinte du bas, il faudrait quatre tiroirs en tout: un tiroir pour mouler également les formes intérieures de la coque, trois autres pour les trous débouchants sur les côtés (pour l'interrupteur et les clips du couvercle). 




Pour les deux solutions, la moulabilité n'est pas optimale et nécessite de nombreux tiroirs, ainsi que de souder les deux parties après injection. Les moules seront donc complexes et donc très chers. Pour une petite série, l'impression 3D est donc plus mieux pour ce produit. En cas de nécessité à injecter, il faudrait revoir la modélisation de la pièce pour faciliter l'injection et le moule. 

 
FUTURES AMELIORATIONS

Pour augmenter le confort, nous voulions intégrer un embout en caoutchouc, comme sur les écouteurs, au bout du cône. Nous n'avions cependant pas les dimensions de ceux utilisés par l'entreprise TOKTOKDOC. Nous n'avons donc pas modélisé cette partie, mais elle pourrait être ajoutée facilement. 

 

Le changement le plus important reste de faciliter l'injection de cette pièce. 


CONCLUSION


Nous avons donc remodélisé la coque du live pod, en la rendant plus pratique et plus esthétique. La forme est plus confortable à manipuler et la tige est réglable pour bien placer l'objet sur l'oreille. Nous avons rajouté un clapet pour tenir le lobe contre l'oxymètre, afin d'améliorer les mesures du capteur. Le couvercle est démontable à l'aide d'un stylo. 
Cependant la modélisation n'est pas encore optimale et nécessite encore des changements pour rendre la pièce injectable plus facilement. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

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  • over a year ago

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