Seguimiento del desarrollo y documentación de automatismo safematic de criopreservación de gametos

Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Trabajo Fin de Grado Ingeniería de Organización Industrial. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos Autor: Carlos Manuel De Lossada Tutor: Ramón Risco Delgado Dep. Física Aplicada III Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2020 Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Trabajo Fin de Grado Ingeniería de Organización Industrial. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos Autor: Carlos Manuel De Lossada Escabias Tutor: Ramón Risco Delgado Profesor Asociado Dep. Física Aplicada III Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2020 Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Trabajo Fin de Grado: Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos Autor: Carlos Manuel De Lossada Escabias Tutor: Ramón Risco Delgado El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2020 El Secretario del Tribunal Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. i Agradecimientos A mi familia A mis maestros Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. ii Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. iii Resumen Los avances en el campo de estudio de la criopreservación han permitido el desarrollo de nuevas técnicas y tecnologías en la vitrificación de gametos. La mayoría de las técnicas más novedosas se realizan de forma manual siguiendo unos protocolos de actuación muy rigurosos. Tras el éxito de la técnica Safespeed desarrollado por la Universidad de Sevilla junto con la empresa Safepreservation, la universidad se embarca en un proyecto ambicioso que da un paso más en el mundo de la criopreservación, creando un prototipo de automatismo llamado Safematic. Este dispositivo lo lleva a cabo el departamento de Física Aplicada III de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería con la colaboración de la empresa Ningenia. En el presente trabajo se realiza una documentación del prototipo realizado, incluyendo una descripción del automatismo desglosando cada uno de sus componentes tanto mecánicos como electrónicos, un manual de uso para el personal técnico y un breve seguimiento del desarrollo del proyecto en su fase final Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 10 1.3. Alcance del Trabajo Fin de Grado. Este trabajo trata de realizar una documentación del prototipo de un automatismo desarrollado por la Universidad de Sevilla con la colaboración de Ningenia, así como un seguimiento del desarrollo de la etapa final de dicho proyecto. Se realizará un breve estudio del campo de la criopreservación, para conocer las técnicas existentes en la actualidad, una lista de los materiales que conforman la máquina desglosando parte mecánica y electrónica, así como la redacción del manual de uso del automatismo. Por último, se realizará un seguimiento de la etapa final del proyecto, usando el diagrama de Gantt y reuniones de control para el controlar el desarrollo. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 11 2 Metodología La metodología seguida para la realización del Trabajo de Fin de Grado, cuyo objetivo cabe recordar que es la documentación del automatismo Safematic de criopreservación de gametos, así como el seguimiento del desarrollo de la fase final del proyecto ha sido: 1. Estudio del campo donde se desarrolla el automatismo, mediante la investigación y lectura comprensiva de información sobre la criopreservación de gametos para realizar una contextualización de la misma. Conocer los requisitos físicos del proceso, así como sus condiciones ambientales. 2. Recolección y redacción de información específica sobre los elementos que componen el automatismo, así como el estudio de todos los procesos que lleva acabo para poder realizar la lista de materiales y el manual de eso. 3. Diseño de un diagrama de Gantt para realizar el seguimiento del desarrollo de la etapa final del automatismo Safematic. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 12 3 Introducción a la Criopreservación La criopreservación es una rama de la ciencia que investiga el uso de bajas temperaturas en el rango de -80ºC y -196ºC con el fin de conservar células, tejidos, órganos y organismos vivos. Al usar estas temperaturas tan bajas se consigue detener la actividad metabólica, consiguiendo así una preservación efectiva. Una vez definido el concepto de criopreservación, repasemos uno de los elementos que consigue que sea posible esta técnica, el frío. El frio tiene un poder dual, tiene la tanto la capacidad de destruir, como la de preservar. Un hecho importante en este campo fue, debido a los avances científicos, el conseguir extraer de mamuts datados del pleistoceno, proteínas y su ADN. Debido a la exposición de las muestras a muy bajas temperaturas se pudieron conservar, aunque probablemente esas bajas temperaturas fueran la causa de muerte de los individuos. Estos descubrimientos ofrecen un amplio abanico de aplicaciones científicas, como puede ser la clonación de distintas especies extintas o en peligro de serlo, así como la criopreservación de células, tejidos, órganos y organismos vivos, aunque aún quedan algunos problemas que resolver. En la actualidad hay un cuantioso número de empresas, y universidades que se dedican a la investigación, puesta en marcha de esta técnica y de descubrir sus posibles aplicaciones. El sector de la reproducción asistida es uno de los grandes interesados en el desarrollo de la criopreservación, debido a que se utiliza este método para poder conservar, almacenar y preservar, los óvulos y espermatozoides de sus clientes. Para poder llevar a cabo la fecundación de una manera eficaz, y en el momento oportuno consiguiendo el óptimo resultado. Conseguir que el proceso de criopreservación sea exitoso, depende del control de diversos factores y elementos que interfieren en la técnica. Existen métodos que, en la actualidad, se usan para evitar formaciones de hielo que destruyen las muestras y la intoxicación de las muestras por exceso de crioprotector. Las técnicas que usan para evitar estos problemas serán descritas a lo largo de este apartado. 3.1. Fundamentos de la Criopreservación En el enfriamiento de una célula actúan dos principios físicos el principio de descenso crioscópico y el principio de osmosis. El descenso crioscópico es una propiedad coligativa que depende de la concentración de soluto que existe en una disolución. Esta propiedad consiste en disminuir el punto de fusión, respecto al mismo punto para el disolvente puro. Esta propiedad nos permite discernir la razón por la que el agua en estado líquido con presencia de sales disueltas sigue siendo líquida a temperaturas inferiores a 0 grados centígrados. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 13 La osmosis es una difusión pasiva a través de una membrana semipermeable, donde las partículas de soluto se dirigen desde la solución más concentrada, hasta la solución menos concentrada hasta que se alcanza el equilibrio entre ambas. La presión osmótica se entiende como la presión necesaria para detener el flujo de disolvente a través de la membrana semipermeable. Las células de los organismos pluricelulares presentan una membrana semipermeable llamada membrana plasmática, y estas células deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos en los que se bañan. Según este principio, al introducir una célula en un medio donde la concentración de sales es superior a la concentración del interior de la célula, la misma expulsará agua reduciendo su volumen y aumentando la concentración de sales conllevando una bajada del punto de fusión. [1] 3.2. Los agentes crioprotectores. Se tratan de sustancias hidrosolubles con capacidades para modificar las propiedades fisicoquímicas de las soluciones acuosas presentes en la materia viva. Hay varios tipos de crioprotectores cuyas funciones varían entre ellos. Aunque tengan funciones diferentes, todos los crioprotectores suscitan el aumento de la velocidad de la deshidratación celular y amortiguan el efecto de la alta concentración de solutos. Al agregar estos agentes crioprotectores en las muestras ya sean células, tejidos u órganos que se pretenden criopreservar, se produce una diferencia de concentraciones que, debido al principio de ósmosis descrito en el apartado anterior, el agua atraviesa la membrana plasmática hacia el exterior de la célula, al haber menos disolvente y más soluto dentro de la célula aumentando la concentración de sales. Este aumento de la concentración produce a su vez un descenso del punto de fusión, es decir, la temperatura a la que hielo aparece o se forma es más baja, hay que recordar que si se forma hielo dentro de la célula existe un gran riesgo de que el mismo dañe las estructuras de la célula. Con el uso de estos crioprotectores se erradica el problema de la formación de hielo intracelular, aunque estos agentes son un arma de doble filo ya que en altas concentraciones resultan ser tóxicos para la propia célula. Los agentes crioprotectores se van a agrupar en dos grupos según la permeabilidad celular.  Crioprotectores penetrantes: se tratan de sustancias que penetran dentro de la célula y la deshidratan sustituyendo el agua que presenta en ese interior. Al introducirse dentro de la célula, este tipo de crioprotector mitiga el incremento de soluto que provoca la salida del agua de dentro de la célula y a su vez previene la formación de dendritas de hielo en el interior de la célula impidiendo el estrés osmótico. Los más usados de este tipo son el glicerol, etilenglicol, dimetilsulfoxido(DMSO) y 1-2 propanodiol. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 14  Crioprotectores no penetrantes: este tipo de crioprotectores debido a su alto peso molecular actúan sobre el exterior de la célula deshidratándola rápidamente. Los que se usan más comúnmente son la sacarosa, la dextrosa, la glucosas, el dextrano y el polietilenglicol(PEG). [1] 3.3. Métodos de criopreservación. Para realizar la criopreservación se pueden usar varios métodos o protocolos para realizarla de la manera más efectiva posible. En este apartado se nombran los dos métodos que más se usan en este campo de la criopreservación, que varían en función de la velocidad de congelación. 3.3.1. Congelación lenta o “slow freezing”. Para este método se le agrega al organismo una cierta concentración de un agente crioprotector, impidiendo la formación de cristales de hielo dentro de la célula, aunque sí que se forma hielo extracelular. En este método el descenso de temperatura es programado, se controlan las velocidades de enfriamiento en un rango de entre -50ºC/min y -2ºC/min. Con este control sobre la velocidad de enfriamiento se consigue que se forme el hielo extracelular y se evita la formación del intracelular. Además de la formación del hielo extracelular, se produce un aumento de la concentración de soluto que resulta tóxico. Para hacer que esta concentración disminuya se disuelven crioprotectores en el interior de la célula protegiendo a la misma o el organismo a criopreservar de la toxicidad que producen estas altas concentraciones de soluto. 3.3.2. Vitrificación. La vitrificación es un método de criopreservación en el que se pretende evitar que se forme hielo extracelular e intracelular. La técnica se basa en un enfriamiento ultrarrápido de las células al solidificar, dan lugar a estructuras no cristalinas parecidas a las observadas en el vidrio, es decir, amorfas. La alta velocidad a la que se enfría usando esta técnica hace que el ovocito alcance un estado vítreo antes de que se formen dendritas de hielo y lo atraviese. Aunque no se forme hielo hay otros factores que dañan gravemente a la célula, uno de ellos como en otros métodos es que la concentración de sales que se encuentra dentro de la célula alcanza unos niveles tóxicos. Por otro lado, se produce una disminución del volumen de la célula, al salir el agua de la misma, este descenso tan acusado del volumen produce deformaciones estructurales irreversibles. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 15 Para lograr que esta técnica de vitrificación resulte efectiva y segura se han desarrollado una serie de estrategias basadas todas ellas en el uso de altas concentraciones de agentes crioprotectores. Al introducirse estos agentes en la célula, aumentan la viscosidad de la solución, favoreciendo la aparición del estado vítreo y reduciendo la velocidad de crecimiento de las dendritas de hielo. El dimetilsulfóxido(DMSO), es un crioprotector que debido a sus propiedades es detectable por el uso de TAC (Tomografía Axial Computarizada) a temperaturas criogénicas y ambientales. Gracias a estas propiedades se puede controlar la concentración de crioprotector con mayor exactitud. En este método o protocolo de criopreservación la solución criogénica normalmente usada es el nitrógeno líquido, aunque hay investigaciones que muestran que al modificar algunos aspectos de la solución acrecientan la tasa de enfriamiento. También se pueden usar mezclas criogénicas como slush, que es nitrógeno líquido subenfriado que procede del cambio de fase de nitrógeno líquido, o el slurry que es una mezcla de nitrógeno líquido con diferentes partículas como cobre en polvo o cloruro de sodio, uno u otra dependiendo de las características de la muestra a criopreservar. Otro elemento fundamental para alcanzar las velocidades de enfriamiento necesarias para la vitrificación son los contenedores de las muestras destinados a sumergirse en el nitrógeno líquido. Estos contenedores se diseñan orientados a que la transferencia de calor sea óptima.  “Open Pulled Straws (OPS)” y “Closed Pulled Straws”, estos contenedores son los más usados en el campo, se tratan de unas pajuelas de PVC abiertas y cerradas de unos 0.25 ml de volumen. Estas pajuelas se usan cargándolas con la muestra mediante la aspiración hacia el interior de la misma, y se sumergen directamente en nitrógeno líquido. Usando estas pajuelas no existe contacto directo de la muestra con el nitrógeno líquido, evitando que esta se contamine. Aunque debido al gran volumen de estas pajuelas, la tasa de enfriamiento es menor y la concentración de crioprotector necesario para ese volumen puede resultar tóxica. [2]  Crioloops, son contenedores con forma de espiral fabricados en nylon, son un sistema cerrado es decir que la muestra no entra en contacto directo con el nitrógeno líquido, al introducir el anillo en la solución criogénica. [3]  Solid-Surface Vitrification (SSV), trata de lanzar sobre una superficie metálica previamente enfriada con nitrógeno líquido microgotas con células en suspensión. [4]  Cryotop, este contenedor es un capilar de plástico con un volumen menor de 0.1 µl donde se cargan las muestras, tras cargarse se introduce en nitrógeno líquido. Usando estos contenedores se minimiza el volumen de la muestra y aumenta la velocidad de enfriamiento, debido al menor volumen que tienen estos contenedores las concentraciones de crioprotector se pueden disminuir. [5]  Cryotip, se trata de una variante del Cryotop, en este caso el capilar está sellado por ambos extremos con el fin de no producirse contacto de la muestra con el nitrógeno Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 16 líquido. Aunque la eficiencia que se ha obtenido es prácticamente la misma tanto para el Cryotop como para el Cryotip. [6].  Capilares de Policarbonato, contenedores tipo capilar con un diámetro exterior de 0.200mm y espesor de 0.016mm. que comparado con los demás contenedores tipo capilar es mucho menor tanto en diámetro como en espesor. Al ser tan bajo su volumen comparado con los demás hace que estos capilares sean unas 20 veces más eficiente en cuanto a transferencia de calor. [7] 3.4. Safespeed. Safespeed es una técnica novedosa desarrollada por la Universidad de Sevilla, se basa en un sistema cerrado de vitrificación ultrarrápida de gametos humanos, el desarrollo del proyecto Safematic se basa en la automatización de esta técnica. Para el desarrollo de la técnica se usan 3 soluciones la primera de lavado la segunda de equilibrio y la tercera de vitrificación. Las dos primeras es donde el gameto se depositará para que se equilibre. Mientras el gameto se equilibra se conecta la pajuela Safespeed al sistema de aspiración y se desenfunda el capilar de la pajuela, para proceder a aspirar la solución de vitrificación hasta la tercera marca de seguridad de la pajuela. En esa posición se enfunda la pajuela para poder transferir los gametos a la solución de vitrificación e inmediatamente sean aspirados de nuevo hasta quedar entre la segunda y tercera marca de seguridad de la pajuela. Una vez aspirado el gameto se realiza el sellado, posicionando la pajuela hasta antes de la primera marca de seguridad en la selladora, y se sellará durante 3 segundos. Una vez sellado se introduce en el tanque de nitrógeno, se enfundan la pajuela dentro del tanque y por último, se introducen en los viso tubos para su almacenaje por largos periodos de tiempo. Esta técnica debe de seguir el protocolo descrito de manera estricta por el técnico encargado, para realizar la vitrificación de una pajuela. Debido a esto surgió la idea de realizar un automatismo capaz de realizar el mismo procedimiento, de forma automática y en serie ahorrando tiempo y perfeccionando la técnica. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 17 4 Máquina de Criopreservación de Óvulos Los avances teóricos en el campo de la criopreservación han generado la necesidad de nuevas máquinas para poder llevar a cabo la experimentación en base a estas nuevas teorías. De la misma forma la precisión es esencial en las acciones que requieren las técnicos de esta naturaleza, que hasta ahora son realizadas en su mayoría por técnicos especializados, al introducir máquinas en estos procesos la precisión será mayor, realizando en primer lugar las tareas más sencillas con el fin de liberar el tiempo a los técnicos para que puedan invertirlo en tareas menos triviales, y en segundo lugar para realizar las prácticas donde la precisión sea crucial para la supervivencia de las muestras que se quieren criopreservar. Actualmente se está desarrollando un automatismo basado en la técnica Safespeed, para así poder reducir tiempos en la criopreservación de gametos, realizarlas de forma eficiente y con la menor presencia de técnicos. Este automatismo se está desarrollando por la Universidad de Sevilla en colaboración con la empresa Ningenia. 4.1. Componentes de la máquina A continuación, se describe el conjunto de elementos que componen la máquina de criopreservado de óvulos, la podemos dividir en dos bloques. El primer bloque se puede definir como el sistema de control de la máquina, compuestos por los controladores, el PLC, una fuente de alimentación y una pantalla táctil. El segundo bloque se definirá como el sistema mecánico compuesto por los actuadores del sistema de agarre, los actuadores del sistema de succión y los del bloque de sellado que se describirán en los siguientes apartados. 4.2. Componentes del sistema de control 4.2.1. Controladores: La máquina consta en total de cuatro controladores destinados a gobernar distintos actuadores que conforman el automatismo. Todos son de la serie JXCP18, que disponen de las mismas especificaciones técnicas. Estos controladores contienen 6 puertos destinados a conectarse con distintos elementos, entre ellos el actuador al que gobiernan. En orden descendente explicaremos, para lo que están destinados dichos puertos. El primero se conecta al PLC, a través de un cable Ethernet, el segundo puede conectarse a otro PLC, pero en nuestra máquina no lo usaremos. Los dos puertos siguientes están pensados para conectarse a los actuadores, para los que coinciden las referencias de controlador y actuador, como Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 18 describiremos a continuación y el puerto situado en la parte inferior está destinado para conectarse con la fuente de alimentación. El controlador JXCP18-LEHZ10LK2-4, conectado con el actuador pinza de SMC, de la serie LEHZ. Al contar con dos pinzas, también contamos con dos controladores, conectados uno a uno, controlador con actuador. El controlador JXCP18-LERH50K, se encuentra conectado a la mesa rotativa eléctrica, de la marca japonesa, de la serie LERH. El ultimo controlador JXCP18-LEHF40K2-80, conectada a una pinza con carrera larga que cuenta con dos soportes con objetivo de ser usados para conectar las pinzas de la serie LEHZ, anteriormente nombradas, creando así un soporte para la pajuela con dos agarres de pinza para conseguir una mayor precisión en los movimientos que se realizan con la pajuela. Estos son los cuatro controladores de los principales actuadores del automatismo, que se encuentran localizados en una caja de mandos próxima a los actuadores. Fuera de esta caja se pueden observar tres controladores más destinados a gobernar los motores paso a paso, que están instalados en el automatismo, que se describirán más adelante. Figura 1 Caja de maniobra. La figura 1 muestra la caja de maniobra compuesta por 1 la fuente de alimentación y el interruptor magnetotérmico, 2 los drivers descritos anteriormente, 3 el módulo de extensión del PLC, 4 el PLC y 5 el Switch, que se describirán en los capítulos posteriores. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 19 4.2.2. Fuente de alimentación e interruptor magnetotérmico. Para alimentar el automatismo se ha utilizado una fuente de alimentación Siemens del modelo SITOP ya que se trata de una fuente con tecnología modular aptas para máquinas complejas, y debido a su rango ultra amplio que permite conexiones a casi cualquier sistema de suministro. A parte esta fuente asegura un alto grado de seguridad, aunque se produzcan grandes fluctuaciones de voltaje. El consumo de energía se mantiene en bajos niveles gracias a su gran eficiencia. Figura 2 Fuente de alimentación SITOP PSU200M e Interruptor Magnetotérmico 5SL6216-7. [8] [9] Varias de las especificaciones que se han tenido en cuenta, aparte de las características descritas con anterioridad, se pueden observar en la siguiente tabla. Marca / Modelo Siemens / SITOP PSU200M Voltaje (V) 24 Resistencia a la sobretensión 1300 Vpico, 1.3ms Rango de intensidad (A) 0…10 Eficiencia de tensión de salida 91% Tabla 1 Especificaciones de la fuente de alimentación. [8] Para proteger el automatismo ante sobre intensidades y cortocircuitos eléctricos, se ha elegido el interruptor de Siemens del modelo 5SL6216-7, por motivos de compatibilidad, por la fiabilidad de la marca. En la siguiente tabla se observan algunas de las especificaciones de este dispositivo. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 26 esta base se instala la pinza principal, a la que a su vez se le instalan las otras dos pinzas menores, una en cada uno de sus dedos. Este ensamblaje de los actuadores permite el agarre de la pajuela en dos puntos, uno por cada pinza instalada, permitiendo el enfundado y desenfundado del capilar de la pajuela. 4.3.2.1. Mesa Rotatoria. La mesa rotatoria es de la serie LERH50K del fabricante japonés SMC, este es el modelo de más alta precisión de la serie por lo que el error en el posicionamiento de las pinzas es el ínfimo que se puede obtener. El ángulo de rotación de esta mesa es de 320 grados, lo que permite que se puedan alcanzar todas las estaciones del automatismo. Figura 7 Mesa Rotativa LERH50K. [15] Modelo LERH50K Máximo torque de rotación (N*m) 10 Ángulo de rotación (º) 320 Peso (Kg) 2.4 Tensión nominal 24 VDC ±10%. Tabla 9 Especificaciones de la Mesa Rotativa LERH50K. [15] 4.3.2.2. Pinza principal. La pinza principal es un elemento fundamental de este automatismo, se trata de una pinza de carrera larga con dos dedos a los que se le ensamblan una pinza más pequeña. Esta pinza se conecta al cilindro de la mesa rotatoria, se instala verticalmente para que sus dedos se muevan sobre el eje y. Con esta pinza de 80 mm de recorrido se puede conseguir realizar los movimientos de desenfundado, enfundado, así como los movimientos verticales pertinentes que necesite el automatismo en cada uno de los procesos que realiza. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 27 Figura 8 Pinza principal de carrera larga LEHF40K 2-80. [16] La pinza que se ha elegido está fabricada por la empresa japonesa SMC, el modelo elegido es el LEHF40K 2-80, algunas de las especificaciones técnicas de la pinza se muestran en la siguiente tabla. Modelo LEHF40. Fuerza de agarre (N) 72 -180. Peso (g) 2500. Repetibilidad (*) ±0.05. Tensión Nominal 24 VDC ±10%. Tabla 10 Especificaciones Técnicas de la pinza principal. [16] (*) Se llama repetibilidad a la variación de la posición de agarre de la pieza de trabajo, cuando la operación de agarre se realiza repetidamente para la misma secuencia y para la misma pieza de trabajo. 4.3.2.3. Pinzas de agarre. El automatismo consta de dos pinzas de agarre instaladas una a una en los dedos de la pinza guía o pinza principal. Al instalar estos dos actuadores, se consigue el agarre deseado sobre la pajuela. Estas pinzas son gobernadas por unos drivers de forma independiente, se pueden abrir y cerrar a placer, para realizar los procesos deseados. Figura 9 Pinza LEHZ10LK2-4. [16] Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 28 Algunas de las especificaciones técnicas de estos actuadores son las que se muestran en la siguiente tabla. Modelo LEHZ10LK2-4 Fuerza de agarre (N) 2-6 Velocidad de apertura y cerrado (mm/s) 5-80 Peso (g) 135 Tensión Nominal 24 VDC ±10% Tabla 11 Especificaciones técnicas de la pinza LEHZ10LK2-4. [16] 4.3.3. Bomba de succión. La succión de los ovocitos se controla mediante una bomba colocada en la parte trasera del automatismo, y se conecta mediante un tubo de aspiración a un soporte ubicado en la parte superior de la pinza superior del sistema de agarre de la pajuela. El soporte consta de un embudo invertido que guía el postizo de la pajuela hacia el tubo de aspiración. Figura 10 Bomba LPDA2720150L. La bomba elegida ha sido de la serie LPD es un dispositivo compacto, de tamaño reducido idóneo para el automatismo. Algunas de las especificaciones de este dispositivo se reflejan en la siguiente tabla. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 29 Modelo LPDA 2720150L Volumen (µL) 50 Material PMMA Presión de descarga máxima (psig) 60 Resolución a paso completo (µL) 0.04 Tabla 12 Especificaciones de la bomba LPDA 2720150L. [17] 4.3.4. Microscopio endoscopio digital Se ha instalado un microscopio digital a modo de cámara para que el técnico pueda controlar el proceso de succión de los ovocitos y los crioprotectores de una manera eficiente y precisa. Con este microscopio se consigue un aumento de 800X, pudiendo tomar imágenes de alta definición de los ovocitos y del proceso de succión en general. Usando este tipo de microscopio las imágenes que toma se ven directamente desde un ordenador o incluso un teléfono móvil. Figura 11 Microscopio Digital PCE-MM 800.. 4.3.5. Cinta transportadora de micropocillos. El movimiento de los micropocillos para que estos sean succionados por la pajuela está controlado por una cinta transportadora movida por un motor paso a paso. Esta cinta transportadora ha sido fabricada mediante impresión 3D. Se le han instalado tres soportes para colocar los micropocillos de los ovocitos y los crioprotectores, tal como se puede observar en la siguiente figura. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 30 Figura 12 Cinta transportadora de micropocillos. En la figura se puede observar cómo se han instalado los tres micropocillos en la cinta transportadora con una distancia equidistante entre ellos. El primer receptáculo es en el que se encuentra el ovocito y posee una geometría Rankine la cual permite optimizar el proceso de recogida, ya que esta geometría va guiando el capilar de la pajuela por el interior del micropocillo al punto exacto donde se encuentra el ovocito. 4.3.6. Bloque de Sellado de la pajuela Este bloque cumple una función fundamental en el proceso de la criopreservación, se encarga del sellado de la pajuela para que el ovocito y los crioprotectores succionados no se viertan ni por el capilar, ni por el postizo de la pajuela, para ello se ha diseñado un sistema de sellado basado dos principios la temperatura y la presión. El control de la temperatura se consigue a través de unos extrusores para calentar y de unos ventiladores para enfriar. La presión necesaria se consigue mediante un solenoide. Todos elementos son gobernados por un Arduino, encargado de la regulación de tiempos, temperaturas y fuerza necesaria para que el sellado se haga de la manera más eficiente posible. 4.3.6.1. Solenoide. La pajuela se sellará por dos partes, por el capilar y por el postizo. Por la zona del capilar la pajuela es relativamente blanda, pero en el caso del postizo, es necesario aplicar una fuerza mayor ya que ofrece mayor resistencia a la presión. Para ello se ha instalado En el bloque de sellado del automatismo un solenoide. El solenoide es un electroimán de accionamiento lineal en el que el núcleo se desliza sobre soportes autolubricados. Se ha montado en posición horizontal, acoplado a la estructura donde se aloja el hardware del bloque, mediante dos soportes impresos en 3D. Para poder transmitir la fuerza de tracción del electroimán a los extrusores para sellar en primer lugar el capilar y en segundo lugar el postizo, se ha implementado un sistema de transmisión compuesto por tubos de PVC dispuestos en forma de U perpendicular al eje del Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 31 electroimán, consiguiendo que al retraerse el solenoide arrastra consigo la estructura consiguiendo que los extrusores ejerza presión primero sobre el capilar y luego sobre el postizo. El solenoide que se ha elegido para este cometido es el electroimán de maniobra para corriente continua, de los fabricantes españoles Jové. Figura 13 Electroimán modelo 350 de Jové. [17] En la siguiente tabla se expondrán algunas de las especificaciones técnicas de este electroimán. Marca/Modelo Jové /modelo 350. Peso total (Kg) 0.85 Consumo (W) 16 Potencia (Kcm) 1 Carrera (mm) 0-10 Tabla 13 Especificaciones del electroimán. [17] Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 32 4.3.6.2. Cabezal caliente y Ventiladores. Otra de las partes fundamentales del bloque de sellado es el control de la temperatura, para ello se ha instalado un cabezal caliente y un ventilador en cada una de las estaciones de sellado. Los cabezales calientes son extrusores de impresora 3D adaptados a la necesidad, ya que cuentan con sensores de temperatura lo que permite su control mediante el microprocesador permitiendo así alcanzar la temperatura deseada para lograr un sellado óptimo y efectivo. Estos cabezales se han ubicado en los extremos de los tubos de PVC del sistema de transmisión del solenoide, de esta forma se consigue que el golpe deforme y selle el postizo y el capilar. Cuando se realiza el sellado se activa el ventilador enfriando y solidificando el punto sellado para poder ser retirado sin peligro de que se corrompa la muestra. Para poder enfriar el punto sellado tanto el postizo como el capilar, los ventiladores se han instalado en soportes impresos en 3D orientados hacia los cabezales. Figura 14 Cabezal y ventilador. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 33 5 Funcionamiento e instrucciones de uso 5.1. Funcionamiento Secuencial de la Máquina Paso 0: Posición inicial Paso 0.1: Inicialización brazo robótico. (Home). Termina con pinzas abiertas, superior en su posición más baja e inferior en la más alta. Paso 0.2: Movimiento de la matriz de las pajuelas hacia la posición de inicio. Paso 0.3: Movimiento de la correa de los pocillos hasta posición de inicio. Paso 1: Agarre de la pajuela: Paso 1.1: Separación de las pinzas, ascenso de la superior y descenso de la inferior. Paso 1.2: Aproximación del brazo hacia la matriz de las pajuelas. Paso 1.3: Movimiento de la matriz de la pajuela hacia el brazo. Paso 1.4: Cierre de la pinza inferior. Paso 1.5: Ascenso de la pinza inferior y descenso de la superior, encaje de la pajuela en la boca de la bomba insertada encima de la pinza superior. Paso 1.6: Cierre pinza superior. Paso 1.7: Retroceso de la matriz porta-pajuelas. Paso 2: Desenfundado de la pajuela. Paso 2.1: Ascenso pinza inferior y descenso pinza superior. (ascensos y descensos hacia posiciones intermedias.) Paso 2.2: Apertura pinza inferior. Paso 3: Succión del óvulo. Paso 3.1: Giro del brazo hacia la estación de succión. Paso 3.2: Descenso de pinza superior hacia pocillo con geometría Rankine. Paso 3.3: Succión del óvulo mediante bomba. Paso 3.4: Ascenso de pinza superior. Paso 3.5: Movimiento de la correa hasta siguiente pocillo. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 34 Paso 3.6: Descenso de pinza superior hacia pocillo 2. Paso 3.7: Succión de solución con 15% de crioprotector. Paso 3.8: Ascenso de pinza superior. Paso 3.9: Movimiento de la correa hasta siguiente pocillo. Paso 3.10: Descenso de pinza superior hacia pocillo 3. Paso 3.11: Succión de solución final de crioprotector. Paso 3.12: Ascenso de pinza superior. Paso 4: Sellado de la pajuela. Paso 4.1: Giro del brazo hasta primer sellado. Paso 4.2: Descenso de pinza superior. Paso 4.2: Sellado del capilar. Paso 4.3: Cierre de pinza inferior. Paso 4.3: Giro del brazo hasta segundo sellado. Paso 4.4: Descenso pinza inferior. Paso 4.4: Sellado del postizo. Paso 4.5: Ascenso de la pinza inferior y descenso de la superior. Paso 4.6: Cierre de la pinza superior. Paso 4.7: Giro intermedio encarando depósito de nitrógeno. Paso 4.8: Apertura pinza inferior. Paso 4.9: Ascenso pinza superior. Paso 4.10: Giro hacia depósito de nitrógeno. Paso 5: Baño de nitrógeno. Paso 5.1: Descenso de la pinza inferior aproximando capilar hasta el baño de nitrógeno. Paso 5.2: Cierre pinza inferior. Paso 5.3: Ascenso y descenso intermedio de las pinzas, enfundando capilar. Paso 5.4: Apertura de las pinzas. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 35 5.2. Manual de Uso Con la finalidad de dotar al personal técnico de los conocimientos necesarios para poder manipular la máquina, se realiza un documento que recoge las instrucciones de uso del automatismo. El control se realiza mediante un panel táctil desde el cual se puede manejar de una manera sencilla e intuitiva, todo el proceso de criopreservación. Puesto que la pantalla está basada en tecnología resistiva, se recomienda el uso de un lápiz táctil para ajustar la precisión de pulsado. Se proveen dos tipos de controles, uno manual y otro automático, para seleccionar uno de estos modos, se deberá presionar uno de los dos pulsadores grises, que aparecen en la parte inferior de la pantalla. El modo elegido se muestra en la parte superior de la pantalla, como se puede observar, en la Figura 15 Pantalla de modo automático. Para comenzar el criopreservado en cualquiera de los modos, el personal técnico encargado del proceso deberá colocar 10 pajuelas, en los orificios destinados para ellas, dispuestos en el soporte porta-pajuelas. Una vez cargadas las pajuelas, se deberán cargar los tres pocillos. El primero, que posee una geometría Rankine, diseñada para que al cargarse la pajuela sea guiada a través del micropocillo hasta la posición exacta del óvulo cargado previamente por el personal técnico. El segundo pocillo se deberá cargar con un contenedor relleno de crioprotector, de una concentración del 15%, por último se cargará el último pocillo, con un contenedor de una solución con la concentración final de crioprotector. 5.2.1. Modo Automático El modo automático, se provee con el fin de que el proceso de criopreservación, se realice con la menor intervención del personal técnico encargado del proceso. En primer lugar, se describirán los distintos pulsadores que aparecen en este modo de control del automatismo. La pantalla la componen doce pulsadores, un cuadro de texto y cuatro marcadores de funcionamiento. Los pulsadores, constan de distintos colores para evitar confusiones. A continuación se muestra una imagen de la pantalla de inicio del sistema, el cual arranca en modo automático por defecto. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 42 “Avanzar” y se realizará este proceso, exponiendo el capilar, para poder atrapar el óvulo a la hora de la succión. Cuando se haya desenfundado la pajuela, se debe de introducir el postizo en la bomba para poder realizar la succión. 8. Para realizar la introducción en bomba se debe de pulsar de nuevo “Avanzar”, esto conlleva la introducción del postizo en la boca de la bomba. La máquina se aproximará al primer pocillo y realizará la succión del mismo. La pantalla para este proceso mostrará el mensaje de “Succionando 1”. 9. Tras haber realizado la succión, al igual que en el modo automático el técnico determinará a través del monitor de la cámara dispuesta, de la correcta succión del primer pocillo. Si la succión se ha realizado de forma correcta, el técnico deberá pulsar validar succión, en caso contrario se pulsará repetir succión y el proceso se repetirá nuevamente. 10. En el instante en el que el primer pocillo contenedor del óvulo, haya sido succionado la máquina pasará a la succión del siguiente pocillo, se mostrará en la pantalla el mensaje de “Succionando 2”, el técnico deberá de determinar si la succión ha sido correcta pulsando validar succión. Si no considera correcta la succión pulsará repetir succión, y se volverá al instante de inicio de la segunda succión y se repetirán los pasos que se acaban de describir hasta la que se considere correcta la succión. 11. Una vez validada la segunda succión, la máquina pasará a la succión del tercer y último pocillo se procederá de manera idéntica a los demás pocillos. La pajuela succionará el contenido del pocillo, mientras se muestra en la pantalla el mensaje “Succionando 3” y el técnico será el responsable de determinar si la succión ha sido fructífera, pulsando validar succión. En el caso contrario, el técnico pulsará repetir succión hasta que la misma, se realice de forma correcta. 12. Cuando la última succión se haya realizado de forma correcta y se haya pulsado validar succión, la máquina se desplazará hacia el bloque de sellado, realizando el sellado inferior, o sellado del capilar, en la pantalla se muestra el mensaje “Sellado inferior”. 13. Cuando se haya realizado el sellado inferior correctamente, la pantalla mostrará el mensaje “Extracción bomba”, en este instante el técnico deberá de pulsar avanzar para que el automatismo haga la extracción de la bomba de la pajuela, y exponga el postizo para que posteriormente se desplace y realice el sellado superior, mostrando a su vez por pantalla “Sellado superior”. 14. Una vez realizado el sellado superior, la maquina se desplazará hacia el tanque de nitrógeno a su vez se mostrará en la pantalla el mensaje “Congelar capilar”, instante en el que el técnico deberá de pulsar avanzar para realizar dicha acción. En este proceso la pajuela será introducida en el tanque de nitrógeno, y se enfundará para proteger el capilar. 15. Tras haber congelado y enfundado el capilar, se mostrará el mensaje por la pantalla de “Depositando pajuela”, tras recibir el mensaje el técnico deberá de pulsar avanzar, y Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 43 las pinzas depositarán la pajuela en el tanque, concluyendo el proceso de criopreservación. 16. Si se desea realizar el criopreservado de otro óvulo solo se debe de pulsar Reiniciar el proceso, regresará al punto de inicio del proceso. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 44 6 Seguimiento del Desarrollo Se ha realizado un seguimiento de la recta final del desarrollo del automatismo, se concertaron algunas reuniones con las personas interesadas en la finalización del proyecto. Durante estas entrevistas se definieron las tareas a realizar, los equipos encargados en realizarlas. Con toda esta información se desarrolla un plan estratégico para secuenciar las actividades y poder realizar un seguimiento y control de las tareas. 6.1. Cargos y responsabilidades. En este apartado se definen los roles de los participantes del proyecto y las responsabilidades que tienen sobre el desarrollo del proyecto. En el proyecto existen dos figuras muy relevantes encargados en definir el alcance del proyecto y los requisitos que debe cumplir. Estas dos figuras son el director técnico que también cumple la función de director de proyecto y el sponsor, estos roles recaen respectivamente sobre el responsable de la empresa Ningenia, empresa asociada y encargada del desarrollo del automatismo y del encargado del departamento de la escuela técnica superior de ingeniería. También existen otras dos figuras en este proyecto, el equipo técnico compuesto por 3 integrantes encargados del desarrollo del automatismo bajo el mando del director técnico y la del secretario figura de interlocutor entre el director técnico y el sponsor del proyecto. En la siguiente tabla se exponen las figuras descritas y los roles que llevan a cabo en el presente proyecto. Rol Responsabilidades Director técnico y director del proyecto. Aceptar o denegar las proposiciones de cambios en la definición del alcance del proyecto antes de comunicárselas al inversor. Evaluar y proponer cambios en la definición del alcance del proyecto. Organizar al equipo técnico. Participar en la definición de cambios en el alcance del proyecto. Asignar las tareas al equipo técnico. Controlar el cumplimiento del cronograma. Sponsor Definir los requisitos que debe cumplir el automatismo. Comunicar los cambios propuestos por los demás integrantes Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 45 del proyecto. Supervisar y aceptar o denegar los cambios en el alcance del proyecto. Evaluar y proponer cambios en la definición del alcance del proyecto. Secretario Tomar notas de los puntos clave abordados en la reunión. Participar en la definición de cambios en el alcance del proyecto. Interlocutor entre director técnico y sponsor. Equipo Técnico Desarrollar las tareas encargadas por el director técnico. Notificar al director de problemas o posibles cambios durante el desarrollo del proyecto. Tabla 14 Roles y responsabilidades. 6.2. Tareas por realizar. Tras la reunión de control del proyecto, entre los responsables del mismo es decir director de proyecto y sponsor, donde se comentó el estado del proyecto hasta la fecha. Se redactó una lista de las tareas a realizar hasta la conclusión del proyecto. Para organizar las tareas se han agrupado según su naturaleza en 3 bloques, el primero se le ha denotado como bloque de ejecución en el que se agrupan las tareas de instalación de los elementos del automatismo que faltaban y la redacción del manual. En el segundo bloque nombrado como acciones correctivas, se han agrupado las tareas de ajuste de posicionamientos y tiempos así como tareas de rediseño y ensamblaje de nuevas piezas debido al mal funcionamiento de las anteriores. Por último el tercer bloque donde se encuentran las tareas de validación, o comprobación del buen funcionamiento tanto de los últimos dispositivos instalados como del automatismo en su conjunto. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 46 Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3 Nivel 4 0. Finalización del automatismo Safematic de criopreservación de ovocitos 1. Ejecución 1.1 Instalación 1.1.1 Instalación de cámara. 1.1.2 Instalación de bomba. 1.2 Redacción del manual de funcionamiento 2. Acciones correctivas 2.1 Ajustes 2.1.1 Ajuste de posiciones. 2.1.2 Ajuste de tiempos de sellado. 2.2 Rediseño de piezas de mejora 2.2.1 Diseño de embudos. 2.2.2 Diseño de guiado del bloque sellado. 2.2.3 Diseño soporte cámara. 2.3 Fabricación de piezas de mejora 2.4 Ensamblaje de piezas de mejora. 2.4.1 Instalación de embudos 2.4.2 Instalación de guiado. 2.4.3 Instalación de soporte cámara. 3. Validación. 3.1 Validaciones 3.1.1 Validación bomba. 3.1.2 Validación cámara. 3.1.3 Validación sellado. 3.1.4 Validación del prototipo. Tabla 15 Lista de tareas a realizar. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 47 6.3. Diagrama de Gantt. Con la lista de tareas por realizar se ha creado un diagrama de Gantt a través de la herramienta Microsoft Project con el fin de representar las actividades gráficamente facilitando la estimación de la duración de esta última etapa del proyecto y permitiendo realizar el seguimiento y control de cada una de las tareas que quedan por realizar. El diagrama representa en el eje horizontal el tiempo expresado en días y en el eje vertical las actividades, cada rectángulo representa la ejecución prevista de la actividad. Se observa en el diagrama que hay vínculos entre las actividades es decir que existen precedencias entre ellas debido a dos razones, la primera es que el equipo técnico está formado por tres personas especializados en campos distintos, por lo que hasta que no terminen la actividad que estén realizando no podrán liberarse para hacer la siguiente. La segunda razón es que hay actividades que son precursoras de otras, por lo que hasta que estas no se hayan finalizado no se podrán comenzar. La duración de las actividades se ha realizado por analogía al tiempo requerido en actividades realizadas anteriormente en este mismo proyecto y por otras realizadas en otros proyectos. En la siguiente figura se puede observar dicho diagrama. Figura 18 Diagrama de Gantt de la tareas por realizar. Otra de las utilidades de este diagrama es la de poder identificar la ruta crítica, el conjunto de tareas que si sufren algún retraso condiciona la fecha de finalización del proyecto. El conocimiento de esta ruta nos permite focalizar la atención en esas actividades. Observando la figura se ve que el proyecto tiene una duración de 29 días, esta estimación fue desechada en la primera reunión de control del desarrollo ya que se detectó un error en las estimaciones de tiempo de las actividades debido a que el equipo técnico tenía una mayor carga de trabajo de la habitual, consecuencia de estar desarrollando otros proyectos en paralelo. Esto conllevó que el tiempo que le dedicaban a este proyecto era menor del estimado. Como solución a este problema se volvió a realizar otra estimación de tiempo para las actividades teniendo en cuenta el factor que se acaba de describir. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 48 En el siguiente diagrama de se ha aplicado el cambio en las estimaciones de tiempo de las tareas y el comienzo de este ya que a esa fecha aún no se había comenzado con la tarea 2 ya que se había terminado con la primera. Figura 19 Diagrama de Gantt modificado. Una vez desarrollado este segundo diagrama se concertaron nuevas reuniones de control cada dos semanas donde se reunía al director de proyecto y director técnico con el sponsor en presencia del secretario, a fin de controlar el desarrollo del automatismo. Las tareas 2.1 y 2.2, las de diseño y ajuste se desarrollaron con normalidad, es decir se cumplieron los plazos establecidos en el diagrama, aunque en el transcurso de la tarea 2.3 se produjeron problemas con el proveedor de las piezas diseñadas, ya que no cumplieron con los especificaciones del diseño, debido a esto se tomó la decisión de cambiar de proveedor y esto supuso un nuevo retraso en el proyecto de 30 días. Figura 20 Diagrama de Gantt tras retraso del proveedor. Se puede observar en esta figura como la estimación de la duración del proyecto ha aumentado a 72 días, debido a que el retraso de la actividad 2.3 ha causado que todas las actividades posteriores sean retrasadas, ya que esta actividad en esta fase del proyecto es la primera de la cadena crítica. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 49 6.4. Estado actual del proyecto y futuras mejoras. Tras las vicisitudes encontradas durante el desarrollo del proyecto, el prototipo se encuentra totalmente montado, aunque se han encontrado problemas sustanciales con algunos elementos que impiden realizar las validaciones oportunas. Los principales problemas son los siguientes: La succión del gameto se realiza a través del capilar de la pajuela. Un requisito fundamental es que la succión se realice de una forma fluida y controlada, ya que de lo contrario el gameto podría golpearse con las paredes de la pajuela y dañarse. La bomba instalada cumple con los requisitos de presiones para absorber a través del capilar, pero la absorción no se realiza de forma controlada, ésta provocando saltos bruscos de presiones, incrementando el riesgo de daño al gameto. La pajuela contiene dos marcas que indican las dos posiciones entre las cuales debe quedar posicionado el gameto. La validación de este proceso se realiza por parte del técnico responsable a través del sistema óptico instalado. El sistema óptico actual no tiene la calidad de imagen suficiente lo que dificulta al operario corroborar con facilidad este proceso. Para la aproximación del capilar hacia la muestra para su posterior succión actualmente se ha optado por un sistema de agarre compuesto por dos pinzas. Una de ellas sostiene la pajuela por la parte superior llamada postizo y tiene como función el movimiento vertical de aproximación del capilar a la muestra. La segunda pinza se sitúa en la parte inferior de la pajuela y su función es la de enfundar y desenfundar el capilar. Ambas pinzas se mueven solidariamente en sentido opuesto, provocando que la carrera máxima sea la mitad de la longitud de la guía en la que se ensamblan. Esto conlleva que la carrera disponible no sea suficiente para que el capilar alcance la muestra imposibilitando así la succión. Por un lado, la existencia de los problemas anteriormente descritos imposibilita la realización de las pruebas de validación por parte del equipo técnico. Por otro lado el proyecto requeriría una ampliación del presupuesto así como una prórroga de la fecha límite de entrega para solventar estos problemas. Llegados a este punto, el equipo directivo, decidido dar por finalizado el proyecto actual a expensas de comenzar un nuevo proyecto basado en este incluyendo las mejoras oportunas. Para llevar a cabo un rediseño completo de la máquina, se han realizado algunas propuestas de mejoras que se muestran a continuación:  Mejorar el sistema de succión sustituyendo la bomba instalada ya que con el sistema actual es muy difícil realizar la succión de forma controlada. Se propone sustituirla por un sistema de vacío.  Mejorar el sistema óptico, aumentando el presupuesto destinado para este sistema y adquirir un dispositivo de mayor calidad y complejidad para mejorar la visualización del gameto al ser introducido en la pajuela.  Mejorar el sistema de agarre de la pajuela. Para aumentar dicha carrera se propone independizar los movimientos de cada una de las pinzas logrando así un aumento de la carrera y mayor libertad de movimiento. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Memoria Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 50 7 Conclusiones. En este trabajo se ha realizado la documentación y seguimiento del automatismo Safematic para la criopreservación de gametos desarrollado conjuntamente por el departamento de Física Aplicada III de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla y la empresa Ningenia. La documentación generada consta por un lado de un manual de uso de la máquina, en la que se describe tanto las instrucciones, como las operaciones de validación. Con ello se desea que en un futuro cualquier equipo técnico disponga de la información necesaria para utilizar la máquina de una forma óptima y correcta. Por otro lado se han documentado todas las partes de las que se compone el automatismo, tanto la parte mecánica como la parte electrónica, condensando así toda la información de la máquina en un solo documento que servirá como soporte de información para futuros rediseños, modificaciones o ajustes. Con la llegada del automatismo Safematic de criopreservación de ovocitos, se demuestra que en este campo aún queda mucho que explorar, abre la ventana de la automatización en la criopreservación, donde hasta ahora se realizaban los procesos de forma manual. Este automatismo de criopreservación tarda en criopreservar un ovocito aproximadamente de 3 minutos Con este proyecto se observa claramente como la impresión 3D es una realidad en el prototipado de máquinas, ya que de esa forma se obtienen piezas totalmente funcionales a un coste muy reducido en comparación con piezas mecanizadas. Seguimiento del Desarrollo y Documentación de Automatismo Safematic de Criopreservación de Gametos TFG Grado en Ingeniería de Organización Industrial. Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 51 Bibliografía [1] M. d. S. Romero, «Criopreservación de blastocitos de ratón mediante el empleo de microcapilares de policarbonato y velocidades de enfriamiento utrarrápidas usando bajas concentraciones de crioprotector,» TFG, Sevilla, 2009. [2] V. G. K. O. a. L. S. Kuwayama M, «Highly efficient vitrification method for cryopreservation of human oocytes,» Reprod. Biomed. Online, 2005. [3] B. B. L. E. a. F. K. Lane M, «Containerless vitrification of mammalian oocytes and embryos,» NAt. Biorechnol , 1997. [4] D. Y. J. S. a. Y. X. Dinnyes A, «High developmental rates of vitrified bovine oocytes following parthenogenetic activation, in vitro fertilization, and somatic cell nuclear transfer.,» Biol.Reprod , 2000. [5] T. T. K. M. K. M. H. M. a. H. M. Hochi S, «Successful vitrification of pronuclear-stage rabbit zygotes by minimum volume cooling procedure,» Theriogenology, 2004. [6] V. G. L. S. a. K. O. X. R. B. O. (. 1. 6.-1. Kuwayama M, «Vitrification of human embryos using the CryotipTM method.,» Reprod. Biomed.Online, pp. 608-14, (2005b). [7] E. H. D. M. H. X. a. T. M. Risco R, «Thermal performance of quartz capillaries for vitrification.,» Cryobiology , 2007. [8] SIEMENS, «Datasheet Fuente de alimentación,» [En línea]. Available: https://mall.industry.siemens.com/mall/es/WW/Catalog/Product/6EP1334-3BA10. [Último acceso: Mayo 2020]. [9] SIEMENS, «Datasheet interruptor magnetotérmico,» [En línea]. Available: https://mall.industry.siemens.com/mall/es/WW/Catalog/Product/5SL6216-7. [Último acceso: Mayo 2020]. [10 ] SIEMENS, «Datasheet PLC,» [En línea]. Available: https://media.automation24.com/datasheet/es/6ES72141BG400XB0_es.pdf. [Último acceso: Mayo 2020]. [11 ] SIEMENS, «Datasheet módulo,» [En línea]. Available: https://media.automation24.com/datasheet/es/6ES72231BL320XB0.pdf . [Último acceso: Mayo 2020]. [12 Siemens, «Datasheet Siemens Switch,» [En línea]. Available: