Вот реальная задача-проект и снова с колючим названием. Решил опубликовать это здесь: вдруг кому-то станет интересно. Можно решать эту проблему индивидуально, а можно сообща. Каждый волен выбирать как ему больше нравится.
Источник: https://gw.innocentive.com/ar/challenge/9932610
Вознаграждение - $20000 USD
Срок окончания – 17 марта 2011 г.
Опубликовано -17 января 2011 г.
Активных решателей – 325 (на 8 февраля 2011)

Заказчик желал бы приобрести предложения с конструкцией устройства, которое позволяло бы аккуратное и точное подкожное введение высоковязкостного лекарственного средства (ВЛС).
Закзчика совсем не интересуют решения, которые основаны на изменении вязкости дозируемого лекарственного средства (например, нагреванием или добавлением растворителя), что могло бы привести к изменению качества лекарства. Заказчик конкретно интересуется инженерными решениями, позволяющими доставлять ВЛС в том виде, как оно есть. Два возможных метода были уже рассмотрены заказчиком. Вот его мнение:
1. Использование механических усилителей – например, использование шприцевого насоса было бы непрактичным из-за расходов (порядка тысяч долларов), а также по др.причинам. К ним относятся сложность, использование переменного тока, значительное давление, приходящееся на плунжер, и повышенная вероятность его разрушения.
2. Использование пневматики – в этом случае применение прямой инъекции ВЛС давлением воздуха, возможно не будет эффективным. Предполагается, что результатом этого способа может оказаться «кольцевой эффект». ВЛС, расположенное только в центре устройства будет подаваться на его выход, в то время как ВЛС, находящееся по краям, будет продолжать оставться в устройстве. Так же как и в механических усилителях, проблема разрушения должна полностью приниматься во внимание и учитываться.
Отмечается, что устройство должно быть способно перемещать РВС с вязкостями до 20000-25000 сантипуаз (для сравнения, при комнатной температуре вода имеет вязкость примерно 1сП, мёд имеет вязкость 2000-10000 сП).
Рассматриваются любые предложения. Если интересуют другие технические требования заказчика, или есть вопросы – пишите. Постараюсь ответить.
Вопросы к условию
Здравствуйте, Валман!
Не хочется лезть под Вашу БРИТВУ, но здесь можно размяться.
Надеюсь, следующие вопросы Вас не затруднят:
1. Подкожно – то есть НЕ внутривенно и НЕ внутримышечно?
2. Вещество – раствор (какой растворитель?), мелкодисперсная смесь (с чем, какие параметры) или чистый продукт? Какого цвета?
3. Какова реакция на кратковременные вибрации и ультразвук?
4. Какие объемы должны вводиться, за какой промежуток времени?
5. Сроки хранения, температура хранения, давление?
6. Скорость растворения, разложения или рассасывания под кожей?
7. Диаметр и материал иглы?
Всего доброго,
Леонид
Re: Вопросы к условию
1. Да, подкожно.
2. Вещество Заказчиком не раскрывается. Указывается только, что это высоковязкостное лекарственное средство - High Viscosity Formulation. Но указывается, что оно должно рассматриваться, как ньютоновская жидкость. Дополнительными аналогами для вводимого лекарства могут служить, например, глицерин, тяжёлое масло, кукурузный сироп или даже с большей вязкостьью, как густой сахарный сироп.
3. Про реакцию на кратковременные вибрации и ультразвук ничего ни в описании, ни в требованиях не говорится. Однако указано, что при использовании нового устройства травма пациента должна быть не более, чем от применения иглы 18 калибра (ам.стандарт – внешний диаметр – 1,270мм; внутренний диам.- 0,838мм; длина 420мм).
4. Устройство должно быть способно вводить объемы лекарства от 0,1мл до 5мл. В идеале, указывает Заказчик, время, необходимое для введения дозы, должно составлять 1-2 сек. Немного большее время могло бы быть приемлемым, но устройство, требующее более 1 мин. на дозу будет не соответствовать требованиям Заказчика.
5. Устройство с вводимым лекарством будет храниться и использоваться в современных клинических условиях при комнатной температуре. Важно, что устройство должно быть как можно более компактным. Было бы идеально, если такой прибор можно было бы применять в отдаленных местностях с более грубыми условиями (например, в отдаленных местностях без электричества).
6. Это не рассматривается в ТЗ (наверное, не имеет отношения непосредственно к прибору)
7. В настоящее время, в экспериментальном образце применяется игла с несколько большим диаметром, чем игла 18 калибра (см.выше), для того чтобы уменьшить силу и время при введении лекарства. Такое положение устраивает для эксп.образца, но не годится для серийного устройства. Например, введение лекарства через что-то, имеющее диаметр, равный диаметру трубочки для напитков/коктейлей – будет неприемлемым решением.
- Прибор должен быть способен вводить лекарство под кожу с точностью +/- 5%
- Стерилизация должна быть такой же, как и обычных шприцев
- Физические усилия, необходимые для управления устройством при введении лекарства, должны быть минимальны. Простому врачу может понадобиться выполнить примерно 100 доз в течение дня; он не должен испытывать какое-либо утомление от управления таким устройством.
Re: ШПРИЦ
С запретом на нагрев не совсем ясно.
После ввода под кожу материал быстро нагревается до температуры тела. Вязкость при этом уменьшаться в 1,5-1,8 раза.
Предварительное доведение Т° препарата до температуры тела (или чуть выше, например, 40°) давало бы дополнительные эффекты – снижение травматизма при повышении комфортности, повышение точности дозировки и пр.
Кроме того, в полевых условиях препарат так или иначе будет нагреваться / охлаждаться до температуры воздуха.
Re: ШПРИЦ
С нагревом, увы, пока так - это ТЗ. Можно, разумеется рассматривать повышение температуры лекарства до 36,6-40,0 в каком-то кратковременном интервале перед введением подкожно. Но будет ли согласен З. с этим, не знаю. Можно, впрочем, обратиться и спросить, но предложил бы прежде подумать ещё немножко.
Не совсем понимаю Вас, почему вязкость уменьшится сразу в 1,5-1,8 раза. Свойства и состав З. не раскрывает. Уменьшится, да. Но вот насколько? - вопрос открытый (или наоборот, закрытый).
Re: ШПРИЦ
Я взял за основу растительные масла. Но даже у воды в этом промежутке Т вязкость снизится на 15-20%
Задуматься стоит вот над чем:
При прокачке 5мл жидкости через иглу с внутр. диаметром 0,838мм за 2 секунды, скорость течения составляет примерно 5 м/с (словами: пять метров в секунду).
Вы уверены, что З. с Вами совершенно откровенен?
И еще – «длина 420мм»? Может быть, 42мм? Хотя это тоже прилично.
Re: ШПРИЦ
В том же порядке:
1 -не стал бы ориентироваться на раст.масло. Но вот возможное падение вязкости до 20% при изменении Т с 20 до 40град. мог бы принять, как вполне вероятное (по графику для сахарного сиропа)
2 - всё верно: по моим расчетам при макс.расходе 5мл, диаметре 0,838мм и времени дозирования 1-2сек - макс.скорость лекарства в игле составит 4,5-9 м/с. Меня это не смущает. Заказчику я вполне доверяю.
3 -конечно, это описка, виноват :) Длина иглы 42,0мм. Спасибо.
Re: ШПРИЦ
Леонид, в общем, прав. Для всевозможной органики (а я не верю, что вводимое средство - минеральное; водный раствор органики при высокой вязкости тоже будет вести себя как "органика", а не как "вода") температурный коэффициент изменения вязкости (определяемый как отношение приращения логарифма вязкости к приращению логарифма абсолютной температуры) зависит прежде всего от величины самой вязкости, и в фиксированном диапазоне значений вязкости меняется весьма и весьма незначительно. Так что можно взять по существу ЛЮБОЕ органическое вещество с данной вязкостью (~20000 сП) при 20 градусах и посмотреть, как эта вязкость изменяется при нагревании до 40. Сильно не ошибетесь!
Re: ШПРИЦ
Валман, я подозреваю, что в случае сахарного сиропа Вы не вполне корректно выполнили преобразование. Нужно:
1. Взять ту температуру ,при которой вязкость сиропа равна 20000 сП.
2. Увеличить абсолютную температуру в 1.068 раза (это соответствует интервалу от 293 до 313 К)).
3. Посмотреть, какова вязкость сиропа при этой температуре.
4. Разделить результат на 20000.
И что-то мне подсказывает, что различие будет совсем не 20%.
Re: ШПРИЦ
Re: ШПРИЦ
А если Вы посмотрите данные по другой органике, и таки при 20000 сП (как именно сравнивать температуры - я объяснил выше), то увидите, что приращения различаются не сильно. Леонид мог ЗАНИЗИТЬ коэффициент - но очень вряд ли, чтобы завысил. Мое ожидание (точно не проверял) - вязкость снизится примерно на порядок величины.
Re: ШПРИЦ
Re: ШПРИЦ
ОК. Итак, давить на шприц - низзя, впрыскивать что-то - тоже низзя. Но, прежде чем перейти к метОде, можно еще вопрос: а "размножить" иглы - можно? Скажем, вместо одной толстой иглы сделать у шприца сто тонких?
Поясняю. В Корее продают лекарства в том числе и в такой специальной упаковке: микрокапсула с микроиглой. Накладываешь на кожу - микроигла входит под кожу, видимо, прорывает заодно микрокапсулу (за счет усилия надавливания при наложении иголки), и лекарство из капсулы идет прямиком под кожу. Что, если сделать из таких иголок с капсулами, скажем, ленту, от которой можно отрезать кусок нужной площади и тем самым ввести ровно нужное количество лекарства? Как раз под кожу, и безо всякого шприца :).
P.S. Еще одно уточнение: 1-2 секунды - это лимит времени на ВВОД ЛЕКАРСТВА или на ДЕЙСТВИЯ ВРАЧА? Ибо в предложенном варианте пары секунд врачу вполне может и хватить, а вот лекарству - не факт.
Re: ШПРИЦ
За что захочет заплатить заказчик.
Читаем внимательно про «ввод» и «действия». Снова:
То есть продолжительность действия врача при вводе лекарства с помощью желаемого прибора должна лежать в интервале от 1-2 сек до 60 сек. Ясно, что выиграют те предложения, которые позволят врачу вводить лекарство за меньшее время.
Re: ШПРИЦ
В таком случае, каким именно характеристикам не удовлетворяет предложенное мною решение сделать ленту из микро-ампул с микро-иглами? Меня в данной ситуации не так волнует сумма выигрыша (хотя как раз сейчас он бы ну очень не помешал :), как сам факт: решена задача, на Ваш взгляд, или нет, а если нет - то в чем "загвоздка"? Я же знаю, что Вы никогда не "мутите" темы просто так, без весьма детального понимания ситуации :)
Re: ШПРИЦ
На самом деле, у меня у самого много вопросов. Просто я их собираю и отправляю заказчику. Но ответа приходиться ждать очень долго: цепочка длинная, да и заказчик перегружен текущими важными делами.
Лучшая стратегия здесь - опираться на свой прежний опыт. И методологическую сообразительность.
Re: ШПРИЦ
Это не совсем так - есть лекарства, которые, наоборот, надо вводить в организм как можно медленнее.
Осознание

системности
Re: ШПРИЦ
Re: ШПРИЦ
Тогда надо ориентироваться на временной диапазон с отсчетом от 1 минуты вниз до... (дальше нуля). Иначе ИКР не увидать :)
Осознание

системности
Re: ШПРИЦ
Re: ШПРИЦ
Я, как всегда. Может $2 млн.?
Спросите Александра Ильича, если не верите. $20000 -- это работа 5 корейских инженеров в течении одного месяца. Чего бы заказчику их и не нанять? По постановке задачи цена вопроса много выше, ИМХО.
С уважением, Александр.
Re: ШПРИЦ
Ну, если только нанять свежеиспеченных выпускников - тогда даже и семерых можно "зафрахтовать"... Только вот решат они проблему или нет - не факт :).
Я посмотрел одним глазом требования (в оригинале) - там нужны чертежи с диаграммами, расчеты стоимости, обоснования... Боюсь, кореянцы банально не успеют за означенное время :)
P.S. А чем, собственно, Вас не устраивает мое решение - если по существу?
Re: ШПРИЦ
Не-ну-нормально, больше-не-меньше.Здесь всё просто: Заказчик – фармацевт, поэтому привык всё дозировать при рОзливе. Корейцы тоже уже при деле. Говорит, если понравится и пойдет в серию, то купит лицензию на полюбившийся прибор. Это как раз те-ещё-бабки. В любом климате.
Re: ШПРИЦ
если из лекарства формировать жгутик и его через иголку вводить? Есть свед. как быстро усваивается лекарство организмом?
Re: ШПРИЦ
удален повтор
Re: ШПРИЦ
Приветствую всех:)
В ТЗ прописано, что снижать вязкость за счет нагревания иззя, но ничего нет про охлаждение. На сколько я представляю, от охлаждения не многие лекарства портятся...
Предложение: Сделать наоборот. Охлаждением довести вязкость до "твердости" с одновременным формированием формы препарата в виде веретена.
Тонкая сторона легко проколет кожу, средняя растянет отверстие, за концевой частью кожа схлопнется.
Короче, "лекарство-игла".
Лекарство вводится как "заноза" соответствующего размера.
Re: ШПРИЦ
Но чем-то вводить всё равно придется. Ещё: 5 мл - это оч. приличный объём лекарства. Твердое лекарство с таким объемом трудно единоразово ввести под кожу. Огромная заноза. Или есть какие-то соображения??
Re: ШПРИЦ
Да, 5 см3 - заноза огромная. Но есть принцип дробления, вместо одной большой три поменьше.
Холодная заноза - местная анестезия.
Заноза сверху может быть покрыта (обмакиванием?) анестезирующим растворм.
Возможно, что анестетик входит в состав, иначе 5 кубиков под кожу даже физраствора мало не покажется:(
Re: ШПРИЦ
Расчет перепада давления по длине иглы по формуле Пуайзейля при течении жидкости вязкостью 2500Па*с через иглу диаметром 0.838мм и длиной 42мм:
Δp=128νlQ/(3.14*d*d*d*d)=128 * 2500Па*с * 0.042м * 2.5*10-6 м3/с / (3.14*0.000838*0.000838*0.000838*0.000838 м4) = 2*10000000 атм
Даже, если ошибся на 2-3 порядка, все равно много. Пусть ищут дураков в другом месте. Разве что изменить принцип действия...
Re: ШПРИЦ
Re: ШПРИЦ
Да, прошу прощения, получилось 20000 атм. Вроде, на три порядка меньше. Все равно много.
Страницы