Lummina 8: incubadora con análisis óptico por ocho cámaras

La Lummina 8 nació de una idea de Maxximed para automatizar la lectura de los indicadores biológicos que se usan para verificar los procesos de esterilización.

El producto tenía que incubar ocho muestras al mismo tiempo y seguir automáticamente su evolución con un sistema óptico basado en cámaras.

El desarrollo se hizo en conjunto entre ECK y WLD, combinando electrónica embebida, control térmico, procesamiento de imagen y desarrollo de la interfaz del equipo.

La Lummina 8 empezó por validar el concepto

Antes de llegar a ECK, Maxximed ya había intentado desarrollar la solución con otros proveedores, pero el concepto todavía no se había demostrado de forma satisfactoria.

Por eso, en lugar de pasar directamente al desarrollo completo del producto, se propuso una etapa inicial de validación.

ECK desarrolló un MVP funcional con el objetivo específico de verificar si era posible detectar de forma confiable la respuesta óptica de las muestras con cámaras.

El acuerdo se estructuró para reducir el riesgo tecnológico del cliente: primero se comprobaría el principio de funcionamiento y, solo después, el proyecto avanzaría hacia el producto completo.

Las primeras pruebas confirmaron que la arquitectura era viable. A partir de esa validación empezó el desarrollo definitivo de la Lummina 8.

Ocho posiciones monitoreadas por cámaras

La Lummina 8 se diseñó con ocho posiciones de incubación independientes.

Cada posición recibe una muestra usada para verificar la eficacia de un proceso de esterilización.

Después del proceso, la muestra se incuba en condiciones controladas. Cuando hay supervivencia microbiológica, se produce una respuesta óptica asociada a la actividad biológica que el sistema puede seguir.

En la Lummina 8, esa evolución se monitorea con cámaras. El equipo captura imágenes de las muestras y usa procesamiento digital para determinar su estado.

Raspberry Pi para procesamiento de imagen e interfaz

El núcleo de alto nivel del equipo se basa en una Raspberry Pi.

Esta plataforma se usó para las funciones que exigían más capacidad de procesamiento y una interfaz gráfica más sofisticada:

• adquisición de las imágenes de las cámaras;
• procesamiento de las imágenes;
• análisis de la respuesta óptica de las muestras;
• gestión de la pantalla frontal;
• interfaz con el usuario;
• registro de la información;
• impresión de los resultados.

Usar una plataforma Linux también dio flexibilidad para hacer evolucionar el software e implementar funciones adicionales.

STM32 para el control en tiempo real

Mientras la Raspberry Pi se encargaba del procesamiento y la interfaz, un microcontrolador STM32 manejaba las tareas de control directo del equipo.

Entre sus responsabilidades estaban el control de temperatura de la incubadora y la gestión de la selección de las cámaras.

Esta división permitió usar cada plataforma en la función más adecuada: la Raspberry Pi para el procesamiento y la interfaz, y el STM32 para las tareas deterministas de control del hardware.

Control térmico y adquisición óptica trabajando juntos

Una incubadora para indicadores biológicos exige estabilidad térmica.

La reacción que se observa en las muestras depende de condiciones de incubación controladas, por lo que el sistema tenía que mantener la temperatura dentro del rango definido mientras hacía la lectura óptica.

Eso exigió integrar control térmico, selección de canales, adquisición de imágenes, procesamiento e interfaz gráfica en una sola arquitectura.

El resultado fue un equipo mucho más complejo que una incubadora convencional.

Del MVP al producto comercial

Después de la validación inicial, el proyecto evolucionó hacia un producto comercial completo.

Además del circuito electrónico, hubo que integrar ocho canales de lectura, cámaras, procesamiento en Linux, microcontrolador STM32, control térmico, display gráfico, interfaz de usuario, impresión, mecánica, firmware y software.

Este tipo de arquitectura exige que hardware, firmware y software se desarrollen de forma coordinada, porque los cambios en un subsistema pueden afectar directamente el comportamiento de los demás.

Un proyecto que se mantuvo estable en el mercado

La Lummina 8 llegó al mercado y pasó a formar parte de la línea comercial de Maxximed.

El equipo se presentó en ferias y siguió a la venta a lo largo de los años.

Un aspecto relevante es que, después de los ajustes hechos durante el desarrollo, no fueron necesarios grandes cambios de arquitectura en aproximadamente cuatro años de uso comercial.

Eso es significativo en un producto que combina control térmico, procesamiento de imagen, varias cámaras y una interfaz gráfica sofisticada.

La importancia de validar antes de desarrollar

Quizás la principal lección de este proyecto esté al principio del proceso.

Cuando hay una incertidumbre tecnológica importante, desarrollar de inmediato el producto completo puede ser un riesgo alto para el cliente y para el proveedor.

En el caso de la Lummina 8, primero se demostró que el principio físico y el método de lectura funcionaban. Solo después se invirtieron recursos en el producto definitivo.

El MVP inicial permitió eliminar la mayor incertidumbre técnica antes de desarrollar la mecánica, la electrónica y el software completos.

Ingeniería multidisciplinaria aplicada al producto

La Lummina 8 es un ejemplo de producto en el que no hay una sola tecnología dominante.

El resultado depende de la combinación de electrónica embebida, control térmico, visión artificial, Linux, firmware, interfaz gráfica e integración mecánica.

La participación de ECK estuvo justamente en esa integración de las distintas tecnologías necesarias para convertir una idea difícil de validar en un producto comercial.

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