Rannenivelen liikeanalyysilaitteiston tuotekehitys

Abstract

Keski-suomen keskussairaalassa on ilmennyt tarve laitteistolle, joka mittaa niveltraumasta kärsivän potilaan nivelkulmia, hänelle luonnollisessa toimintaympäristössä on-line mittauksena. Opinnäytetyö toteutettiin yhteistyössä Keski-suomen keskussairaalan osaston ylilääkäri Teemu Karjalaisen kanssa.

Opinnäytetyön tavoitteena on löytää ratkaisu rannenivelen liikkuvuuden mittaamiseen langattomasti. Opinnäytetyössä on tarkoituksena löytää sopiva mittausmetodiikka jatkuvaan liikkuvuuden mittaamiseen ja siihen tarkoitukseen soveltuva teknologia. Opinnäytetyö on tuotekehitysprojekti ja opinnäytetyön lopputulemana on ensimmäinen prototyyppi liikkuvuutta mittaavasta laitteesta.

Tuotekehityksen mallina käytettiin R. G Cooperin luomaa Stage Gate mallia, joka soveltuu uuden tuotteen tuotekehitystyöhön. Prototyypin valmistamisen pohjalle kerättiin tietoa AHRS ja MEMS antureista, sekä näiden lisäksi tarkasteltiin muita vaihtoehtoja. Rannenivelen anatomia ja ran-nenivelen liikeradat ovat myös tärkeä osa opinnäytetyötä, jotta voidaan paremmin prosessoida saatuja tuloksia.

Prototyypillä saatuja tuloksia verrattiin astemitalla, goniometrillä ja robotilla saatuihin tuloksiin. Opinnäytetyössä onnistuttiin mittaamaan prototyypillä nivelkulmat ±2°:een tarkkuudella, vertailutu-loksiin nähden. Robotin kohdalla voidaan olettaa magnetismin aiheuttaneen mittauksiin ongelmia ja vääristymiä tuloksiin. Opinnäytetyön on tarkoitus avustaa toimeksiantajaa ja opinnäytetyöntekijää tulevissa tuotekehitysprojekteissa liikeanalyysilaitteistoon liittyen.

The Central Hospital Finland’s Central Hospital had need for a device that would measure joint angles of the patient who are suffering from the joint trauma. These measurements are made in patient normal operating environment. This thesis project was carried out in co-operation with the senior physician, Teemu Karjalainen of the Central Finland’s central hospital’s senior physician Teemu Karjalainen.

The aim of this thesis was to find a solution to measure wrist movements wirelessly. The purpose of this thesis was to find a suitable measurement methodology for the continuous measurement of the patient’s movements and the technology for that purpose. The thesis is a product development project. Outcome of the thesis is a first prototype of the device which measurements movements.

R. G Cooper’s Stage Gate was the basis for the product development. Stage Gate is a suitable method when creating a new product. For the basis of the prototype information was collected from a AHRS and MEMS sensor and in addition to these other choices were reviewed. The anatomy and motions of the wrist are also an important part of thesis so that the result can be analyzed better.

The measurement results of the prototype were compared to the results of a degree meter, goni-ometer and robot. In the thesis project measuring the joint angles was successful within the accuracy of ±2° compared to the results of the degree meter, goniometer and the robot. In the case of the robot magnetism can be assumed to cause problems in the measurement and distortion in the results. The thesis is intended to assist the client and the author in the future development projects which are connected to movement analysis.