SportsBioTech - Uniandes

Reporte Técnico

Proyecto de Diseño 2 - IBIO 3870 Departamento de Ingeniería Biomédica

Secure Dynamics: Sistema de monitoreo postural e inalámbrico para indoor cycling.

SportsBioTech

Gabriela Aldana Gabriela Friedrich

Isabela Hernández María José Pérez

Isabella Rodas María Alejandra

Sandoval

Universidad de los Andes

Fecha: Noviembre 26, 2019

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Contenido 1 Resumen 5

2 Identificación y Revisión de Necesidades 5

2.1 Enfoque Estratégico 5

2.2 Exploración de Necesidad Insatisfecha 6

2.2.1 Observación 6

2.2.2 Percepciones 7

2.2.3 Oportunidades 8

2.2.4 Problema Central 8

2.2.5 Población 8

2.2.6 Resultado Deseado 8

2.2.7 Fundamentos del Problema y Estado de Enfermedad 9

2.2.8 Soluciones Existentes y Tratamientos Actuales 10

2.2.9 Análisis de Partes Interesadas (Stakeholders) 11

2.2.10 Análisis de Mercado 11

3 Selección de Necesidad 12

3.1 Declaración 12

3.2 Selección 12

4 Especificaciones de Necesidad 12

4.1 Declaración de Necesidad Seleccionada 12

4.2 Validación de Necesidad 12

4.3 Especificaciones y Criterios de Necesidad 13

5 Concepto 13

5.1 Restricciones de Diseño 13

5.2 Ideación y Generación de Concepto 14

5.2.1 Preguntas de Helmeier 14

5.2.2 Viabilidad 16

5.3 Ideación y Selección de Concepto 16

5.4 Concepto Final 16

5.5 Nombre del Producto 17

6 Prueba de Concepto (Killer Experiment) 17

7 Producto 18

7.1 Especificaciones de Producto 18

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7.2 Aspectos Regulatorios 19

7.3 Estándares de Ingeniería 19

7.4 Pruebas, Verificación y Validación de Diseño 20

8 Tipo de Producto y Canvas 21

9 Desarrollo de Estrategia de Implementación 22

9.1 Estrategia de Propiedad Intelectual 22

9.2 Estrategia de Investigación y Desarrollo 23

9.3 Estrategia Clínica 24

9.4 Estrategia Regulatoria 24

9.5 Manejo de Calidad 24

9.6 Estrategia de Reembolso 25

9.7 Estrategia de Marketing, Stakeholders, Ventas y Distribución 25

9.8 Ventaja Competitiva y Estrategia de Negocio 27

9.9 Plan Operacional y Modelo Financiero 27

9.10 Estrategia de Comunicación 29

9.11 Equipo 30

10 Discusión y Conclusión 30

11 Agradecimientos 33

12 Referencias 33

13 Apéndices 35

13.1 Fundamentos de Problema y Estado de Enfermedad – Figuras 35

13.2 Referencia de marcadores 35

13.3 Grado de riesgo según FMEA 35

13.4 Encuesta validación de necesidad 36

13.5 Canvas 37

13.6 Personas 37

13.7 Prueba de Concepto 38

13.8 Proceso de Ideación 39

13.9 Ideación de un diagrama 40

13.10 Rango de ángulos de normalidad 40

13.11 Concepto 41

13.12 Ingresos por ventas 42

13.13 Cantidad de personal por cargo 42

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13.14 Sueldos por cargo, incluyendo prestaciones 43

13.15 Materiales utilizados para producción de SecureDynamics 43

13.16 Costos de venta 44

13.17 Gastos administrativos (excluyendo salarios) 44

13.18 Costo unitario 45

13.19 Estado de resultados 45

13.20 Margen de ganancia bruta y margen de ganancia neta 45

13.21 Estrategia R & D 45

13.22 Plan organizacional 46

13.23 Sistema electrónico de captura de datos - Figuras 46

13.24 Encuesta de evaluación de la aplicación móvil 47

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1 Resumen

La empresa SportsBioTech ofrece servicios de asesoramiento técnico en salud deportiva. El desarrollo del más reciente proyecto está centrado en la gestión de riesgo y prevención de lesiones en usuarios amateurs de indoor cycling. Se propone una aproximación enfocada en determinar el estado actual de segmentos corporales inferiores durante el gesto del pedaleo, para corregir posturas perjudiciales para la salud articular.

Para obtener una comprensión general del indoor cycling, se realizaron procesos de observación y entrevistas a actores fundamentales en el campo. Las percepciones derivadas fueron una fuente de información para identificar patrones y oportunidades para mejorar la experiencia de esta modalidad de ejercicio. Estas observaciones compartían una preocupación por las lesiones que el indoor cycling puede desarrollar e interés inminente por su prevención.

La sección de ideación y generación de concepto presenta el proceso llevado a cabo para aterrizar las oportunidades de trabajo, discutiendo posibilidades con los recursos materiales y tiempo a nuestra disposición. Se evalúan distintas alternativas dirigidas parcialmente a la necesidad elegida, llegando así a conceptualizar una solución final, que resuelve la necesidad de forma integral. Esta solución está basada en nodos sensoriales de movimiento corporal que procesan la información y proveen a los usuarios con retroalimentación sobre su movimiento de cycling. Esta aproximación permitirá la integración de tecnologías de análisis avanzadas con una fácil, accesible e intuitiva implementación para centros de indoor cycling y sus usuarios amateurs.

2 Identificación y Revisión de Necesidades

Esta sección se dirige al proceso completado para definir la necesidad insatisfecha a resolver, desde las fases generales hacia lo particular.

2.1 Enfoque Estratégico

La compañía SportsBioTech se desenvuelve en el área de gestión de riesgo en medicina deportiva. Su misión es proveer asistencia técnica a particulares o empresas relacionadas al ejercicio físico, a través de tecnología innovadora, buscando alcanzar máxima seguridad y desempeño.

SportsBioTech es un equipo con habilidades diversas. Sus miembros fundadores son actuales estudiantes de Ingeniería Biomédica y adicionalmente, algunos se desempeñan en Ingeniería Industrial y Electrónica. Entre los integrantes del equipo se encuentra un balance entre pensamiento creativo, pragmático y teórico con especial atención al detalle. Las áreas académicas en las que se presenta un alto grado de conocimiento están asociados al manejo de herramientas para adquirir, procesar y analizar señales biomédicas. La experiencia en la ejecución de diversos proyectos académicos ha proporcionado habilidades fundamentales para aproximarse sistemáticamente a la resolución de problemas en el campo biomédico. Finalmente, el conocimiento del equipo en el área de biomecánica y fisiología es básico. No obstante, la pasión por la actividad física y el contacto directo con profesionales del ejercicio como entrenadores y médicos deportólogos, brindan un apoyo fundamental para el análisis técnico del proyecto propuesto.

Para la elección de un proyecto, la compañía SportsBioTech se basa en los siguientes criterios de aceptación:

1. La problemática planteada debe encontrar una solución a término de 16 semanas, tiempo máximo dispuesto en acuerdo con las expectativas académicas.

2. El proyecto debe satisfacer y en lo posible, superar las necesidades expresas del cliente sin exceder su presupuesto.

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3. El proyecto debe tener un impacto positivo en las personas. Al establecer un convenio con un cliente, se realiza previamente un análisis para determinar si la problemática corresponde a una necesidad real de un grupo de personas.

2.2 Exploración de Necesidad Insatisfecha

Desde su fundación, el equipo SportsBioTech estuvo interesado en problemáticas potenciales en el área deportiva y de actividad física. Para ello, se estableció una línea de investigación y descubrimiento de necesidades, desarrollada a través de herramientas como entrevistas, observaciones y sondas. En general, estos modos de investigación tienen como objetivo conocer de cerca la metodología de la actividad física y descubrir inconvenientes o “hotspots” en sus rutinas (relacionadas a la salud deportiva) que pueden mejorar.

Dado que el ejercicio físico comprende un sinnúmero de actividades, habilidades y regiones del cuerpo involucradas, el primer paso era la elección de una modalidad cuya complejidad estuviera en línea con las limitaciones de tiempo y aptitudes del equipo. La investigación preliminar parte de la búsqueda de una actividad con movimientos cíclicos y estandarizados, sobre los cuales pudiésemos basar nuestro proyecto.

A partir de esta elección, la investigación a fondo se realizó a través de dos medios interconectados, que denominamos in- y ex-situ. La primera aproximación dirigió al equipo a experimentar el ejercicio de primera mano y contactar a usuarios y entrenadores que lo conocen de primera mano. Este modo de investigación provee conocimiento cualitativo que expresa necesidades “crudas” de la población en cuestión. Para construir sobre estos conceptos y conocer los detalles técnicos, el equipo se apoyó sobre el conocimiento de un profesional en medicina deportiva. Su experiencia en el área brinda una perspectiva exterior que complementa y explica las sensaciones experimentadas durante el ejercicio.

Una vez alcanzada una comprensión integral de las necesidades, el equipo procede a la revisión de literatura y contacto con proyectos ingenieriles relacionados. Este proceso permite la traducción de las ideas en el campo de la medicina a la ingeniería y conocer el alcance de la tecnología actual.

2.2.1 Observación

La primera aproximación a la gestión de riesgo en actividad física se realizó en el campo de las rutinas fitness, incluyendo baile, combat y aeróbicos. Esta respondía a la necesidad específica expresada por un entrenador particular que trabaja en el diseño de rutinas, relacionada con la evaluación de la seguridad de distintos movimientos. Sin embargo, la necesidad planteada se refería a una situación muy específica y sesgaba la investigación hacia los requerimientos de un cliente, alejándonos del bien común. Ahora bien, una evaluación sistemática del trabajo hecho durante el semestre 2019-I permitió identificar un componente global dentro de la necesidad y solución planteadas, para finalmente adaptarlas a un nuevo proyecto. Esta necesidad se refiere a la gestión de riesgo, dictando que el ejercicio debería ser una actividad consciente, adaptada al estado físico de cada persona y realizada con la mejor técnica posible para evitar lesiones desde edades tempranas.

Aunque esta necesidad es generalizada para todo tipo de entrenamiento, por limitaciones temporales, el grupo deberá concentrarse en una actividad con movimientos cíclicos y repetitivos, cuyo desarrollo esté estandarizado para favorecer su análisis. La decisión sobre la actividad a analizar parte de un encuentro con el equipo docente PD2, que discutió las posibilidades del grupo con los recursos a nuestra disposición y el trabajo realizado hasta el momento. El indoor cycling salió como posibilidad de trabajo por sus movimientos cíclicos, el dominio del tema y posible ayuda en captura de movimiento provista por Santiago Valencia (estudiante de postgrado del departamento) y la popularidad creciente de actividades relacionadas al ciclismo impulsada por deportistas como Egan Bernal, Rigoberto Urán y Nairo Quintana, entre otros.

Con esta actividad deportiva en mente, se planificaron entrevistas con actores competentes en el área, para obtener conocimiento sobre el estado del arte y comprender las problemáticas asociadas al indoor cycling.

Para obtener observaciones de primera mano, el equipo se dirigió a tres centros de entrenamiento que ofrecen cursos en esta área, para aprender de la experiencia de entrenadores y su conocimiento sobre el gesto deportivo

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del ciclismo. Estas entrevistas y demostraciones buscaban justificar la importancia de una técnica correcta en el desempeño de la actividad y una introducción a los errores más comunes de los usuarios amateurs que asisten a estos cursos. Los encuentros, también buscaban conocer el contexto actual de incidencia de lesiones y el estado actual del trabajo en gestión de riesgos. En el centro CYGLO, el equipo habló con los entrenadores Alejandro Guzmán y Boris Lafaurie, en el Club Pueblo Viejo con Óscar Torres y en Bodytech con Jaime Angarita.

Para tener una experiencia de primera mano del indoor cycling, dos integrantes del equipo realizaron una sesión de entrenamiento, conscientes de las incomodidades que pudieran aparecer y el control que ejercen los entrenadores para corregirlas. Esta experiencia fue también fundamental para comprender las limitaciones y retos que tenía el equipo al centrarse en la modalidad más conocida de indoor cycling: el spinning. Aunque esta actividad se basa en un movimiento de pedaleo cíclico, involucra movimientos adicionales que agregan aleatoriedad al ejercicio. Dado que esta situación devolvía al equipo al problema inicial, se debió realizar una investigación adicional sobre otras modalidades de indoor cycling. Así entonces, nuestra nueva modalidad objetivo de investigación se realiza en selectos centros de entrenamiento y en el domicilio del usuario y busca emular las condiciones de ciclismo en exterior (inclinación, resistencia…) sobre una bicicleta estática. Este entrenamiento se caracteriza por movimientos de pedaleo más controlados y limitados y en numerosas ocasiones, acompañado por sistemas virtuales que acompañan al usuario y contribuyen al entrenamiento y a la creación de un ambiente propicio. Como precisión, esta modalidad se conoce como indoor cycling, igual que la categoría general de ciclismo bajo techo que la comprende (junto con spinning). Además, a pesar de la diferencia en sus dinámicas de entrenamiento, estas modalidades comparten un movimiento de pedaleo base, para el cual las observaciones sobre la técnica y mecánica del gesto de pedaleo son igualmente válidas. Con el fin de conocer una perspectiva técnica y profesional de las incomodidades registradas en los puntos anteriores, el grupo organizó encuentros con el médico fisiatra Juan Pablo Forero y el ortopedista y traumatólogo Klaus Mieth. Estos encuentros fueron fundamentales para el direccionamiento y formulación de la necesidad. Sus contribuciones fueron esenciales para comprender el estado del arte en evaluaciones médicas y su rol en la prevención de lesiones. Finalmente, sus experiencias laborales y opiniones permitieron justificar la necesidad elegida a nivel general (correspondiente a la gestión de riesgo en medicina deportiva) como a nivel del indoor cycling.

En último lugar, el equipo realizó un encuentro con Santiago Valencia, estudiante de posgrado del departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de los Andes. La intervención estaba dirigida a la traducción de conceptos médicos a ingenieriles y conocer la tecnología actual ofrecida para el análisis cinético del movimiento en el ciclismo.

2.2.2 Percepciones

Para el desarrollo del proyecto, es fundamental una comprensión integral del indoor cycling, cubriendo conocimiento sobre la biomecánica del gesto, los fundamentos anatómicos y fisiológicos hasta métodos cuantitativos de evaluación cinética y detalles de implementación de servicios de entrenamiento. Las percepciones derivadas de los procesos de observación corresponden a la integralidad del proceso y se comparten, bajo forma de preocupación, entre distintos actores. A continuación, se listan las apreciaciones significativas derivadas de los encuentros con los actores:

• Falta de evaluación médica previa a la realización del ejercicio: Esta preocupación fue expresada por el médico fisiatra Juan Pablo Forero y confirmada por los entrenadores entrevistados. En general, no existe un servicio formal de evaluación y control sobre la técnica en rutinas de ejercicio comunes, que dirija el entrenamiento de cada persona. Es claro que se requiere una evaluación médica como prerrequisito para comenzar a entrenar en cualquier centro, independientemente de su presupuesto, para evitar lesiones en los usuarios según su estado actual.

• Necesidad de un método cuantitativo para comprender los gestos deportivos: En complemento con la percepción anterior, el profesional Forero fue enfático en la significancia de obtener datos precisos y de contrastarlos con evaluaciones médicas (análisis físico, historial médico e imágenes diagnósticas) para tener una visión completa del estado de una persona. En este orden de ideas, presentó a ciertas integrantes el equipo CYBEX, el cual realiza análisis isocinéticos de movimientos fijos y determina el estado muscular en cuanto a potencia, resistencia y fuerza. Las evaluaciones realizadas con este equipo

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permiten a los especialistas de Personal GYM diseñar protocolos de entrenamiento para personas lesionadas y hacer un seguimiento temporal de las afecciones generadas por la lesión. El equipo, también permite realizar ejercicios controlados para favorecer la recuperación de los pacientes.

• Relación entre desempeño, probabilidad de lesión, posición y técnica de ciclismo: Este concepto es compartido por todos los actores involucrados en el proceso. Indica que el gesto de pedaleo debe ser optimizado para maximizar factores de desempeño como producción de potencia mecánica y eficiencia muscular, y minimizar el riesgo de lesiones por sobreuso asociados con movimientos repetitivos. Este concepto, invita a reflexionar sobre la importancia de la técnica y la posibilidad de corregirla para prevenir lesiones.

• Técnicas de asesoramiento con inconvenientes: El campo del indoor cycling actualmente ofrece servicios de bike fitting y mediciones en laboratorios avanzados de captura de movimiento. Estos servicios resultan inconvenientes en la evaluación del movimiento natural del usuario, por ejemplo, en sesiones de entrenamiento cuando la fatiga puede alterar su habilidad para ejercer fuerzas a los pedales e inducir cargas articulares inadecuadas. Además, estos servicios son generalmente costosos y no-accesibles para una parte de la población aficionada y centros de entrenamiento.

2.2.3 Oportunidades

Un análisis detenido de la información expuesta, indica que las oportunidades de trabajo se encuentran en la intersección de las percepciones. Cada concepto abre una posibilidad por separado, pero en conjunto, crean una oportunidad de mayor significancia para el bien común. Los resultados de su integración tendrían como fin, la reducción de las incomodidades de los usuarios, en forma de lesiones o patologías desarrolladas a largo plazo. Para lograr un amplio impacto (alcance a usuarios amateurs y numerosos centros de entrenamiento), se debe trabajar en la falta de accesibilidad a métodos cuantitativos actuales y la dificultad de su implementación en sitios fuera del ámbito académico o investigativo. Existe una oportunidad en la traducción de tecnologías de punta y datos procesados por medio de fácil comprensión para todo tipo de usuarios.

2.2.4 Problema Central

El problema central identificado comunica el dilema relacionado con salud que se debe atender. Este está relacionado con la inexistencia de gestión de riesgo en entrenamientos actuales, incluyendo aquellos de indoor cycling. Para garantizar un entrenamiento integral, una actividad física debe proponer un reto de fortalecimiento y mejoramiento de desempeño. Sin embargo, debe cuidarse de excesos y sobrecargas que puedan ser nocivas para las articulaciones a corto y largo plazo. La problemática surge en el balance entre estas fuerzas y la falta de control y previsión sobre las perjudiciales. La falta de un medio de prevención de lesiones se refleja también en una elusión de la responsabilidad y consciencia que debe acompañar el proceso de actividad física, desde el usuario hasta los centros que ofrecen servicios variados.  

2.2.5 Población

El alcance de la problemática expuesta es amplio y cobija a usuarios de actividades físicas, independientemente de su origen, historial o nivel de experiencia. En particular, se considera la población de usuarios que acuden a sesiones de indoor cycling como aficionados de esta modalidad, teniendo en cuenta que son aquellos quienes pueden presentar mayor problemática en la adopción de una técnica correcta y generalmente no están dispuestos a invertir en un servicio avanzado para mejorar su desempeño. Así entonces, esta población se ve en riesgo inminente de generar lesiones o desarrollar patologías a largo plazo. Por otro lado, la administración de los centros que ofrecen sesiones de indoor cycling se ven también afectados por esta situación, pues pueden desmotivar la continuación de sus servicios o perder la fidelidad con sus usuarios.

2.2.6 Resultado Deseado

El abordaje del problema expuesto tendría resultados positivos en distintos niveles. En primer lugar, se esperaría un impacto positivo en la consciencia de la población sobre el autocuidado en el ejercicio. SportsBioTech aspira a promover la actividad física instruida y adaptada a las necesidades particulares de los usuarios. Este cambio de concepción está también proyectado para los centros de entrenamiento, quienes esperamos implementen los productos y servicios ofrecidos para mejorar el desempeño y seguridad en las rutinas

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ofrecidas. Específicamente, la solución del problema central contempla la reducción de la incidencia de lesiones y patologías asociadas al gesto del cycling a largo plazo. A término corto, esto implica la promulgación de servicios de gestión de riesgo en centros de indoor cycling, implementando nuestros resultados para evaluar y corregir la técnica de usuarios amateurs.  

2.2.7 Fundamentos del Problema y Estado de Enfermedad

El gesto del pedaleo constituye el movimiento fundamental del indoor cycling. Para lograrlo, los usuarios dependen de la producción y transmisión de potencia a través de las articulaciones de la cadera, rodilla y tobillo. Se indica que la rodilla es el eje impulsor principal (≃ 60% de la potencia total), para transmitir esta potencia de los grandes músculos (extensores de cadera y rodilla) a la manivela. La significancia de la rodilla en el ejercicio se traduce al plano de las lesiones, pues esta, junto con la espalda baja, se registran como los sitios más comunes de dolor y/o lesiones entre ciclistas. Cabe mencionar que, las lesiones reportadas son comúnmente generadas por sobreutilización y no accidentales (Bini & Carpes, 2014b). Anatomía: La rodilla constituye la transición del muslo a la pierna y ocupa una posición crucial en el sistema de palanca de la extremidad inferior. Se considera como una articulación sinovial y uniaxial, que funciona como una bisagra modificada para proveer un rango amplio de movimiento en un plano. En cuanto a anatomía, la rodilla se forma con la articulación de tres huesos: fémur, tibia y rótula/patela. Con su unión, se distinguen dos partes fundamentales: femorotibial (entre los cóndilos laterales del fémur y la tibia) y patelofemoral (entre la patela y el surco troclear del fémur). La disposición ósea de la rodilla con anotaciones importantes sobre características anatómicas se muestra en la Figura 1 en Apéndices (14.1). La estabilidad de la rodilla está dada por cuatro ligamentos: bandas de tejido fibroso que soportan la rodilla lateralmente y del frente a atrás. Cada uno une cuidadosamente dos huesos y limita el movimiento de la articulación. Así entonces, el ligamento medial colateral provee estabilidad a la región medial de la rodilla contra presiones que intenten girar la pierna con respecto al muslo. Por otro lado, el ligamento lateral colateral limita el movimiento lateral de la articulación, sosteniendo el fémur y la fíbula. Finalmente, los ligamentos cruzados anterior y posterior soportan el interior de la articulación y limitan la rotación y los movimientos hacia delante y atrás de la tibia, respectivamente (Samuel, 2019). Los músculos en el muslo, cuádriceps e isquiotibiales generan el movimiento de flexo-extensión característico de la rodilla, a través de la asistencia de tendones, que conectan los músculos con el hueso.

Fisiología y Patofisiología: Para la comprensión de las lesiones deportivas, se deben tener en cuenta cuatro factores importantes: el tipo de deporte, la historia clínica, la evaluación física y las investigaciones apropiadas (Harris,Philip, Robertson, Angus, Ranson, 2014).

• Tipo de deporte: Ciertas estructuras son más propensas a ser lesionadas en actividades particulares. Se verá más adelante las fuerzas y el efecto sobre la articulación que se generan normalmente en indoor cycling.

• Historia clínica: Esta debe incluir el mecanismo de lesión y los síntomas del paciente. Síntomas patológicos comunes incluyen dolor, inflamación, sensación de inestabilidad, chasquido, chirrido o bloqueo. El dolor puede ser agudo o tener un comienzo gradual y su localización puede ayudar a la identificación de las estructuras involucradas.

• Evaluación física: Incluye inspección, manipulación y uso de técnicas especiales y maniobras para probar estructuras específicas.

• Investigaciones apropiadas: Exámenes complementarios deben ser seleccionados e interpretados. Estos incluyen rayos X, resonancia magnética y ultrasonido, así como inspección por artroscopía.

Uno de los síntomas más comunes entre ciclistas es el dolor anterior de la rodilla, relacionado a reportes de condromalacia y tendinitis patelar, síndrome de la banda iliotibial y tendinitis de isquiotibiales. Estos reportes han sido a su vez, relacionados con un ángulo de flexión de rodilla incrementado y mayores fuerzas de compresión patelofemorales. La evaluación de estas lesiones puede hacerse a través de métodos biomecánicos, como se presenta a continuación:

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La proyección anterior excesiva de la rótula en relación con el pedal y/o un ángulo de flexión de rodilla incrementado en la posición inferior del pedaleo, se han relacionado a mayores fuerzas patelofemorales. La razón principal se basa en la relación inversa entre la altura del sillín y el ángulo de flexión de rodilla. Este cambio en el ángulo puede conllevar cambios en el músculo/tendón y potencialmente, cambios en la fuerza transmitida por estas estructuras. Una ilustración del efecto de un ángulo de flexión de rodilla incrementado en las fuerzas patelofemorales se muestra en la Figura 2 en Anexos 14.1 (Bini & Carpes, 2014)

En general, un mal posicionamiento del usuario tendrá repercusiones en el gesto de caída del talón al final del pedaleo. Esto se verifica a través del ángulo de flexión plantar y refleja el mecanismo mediante el cual, se transmite la fuerza distalmente. Un mal posicionamiento puede inducir molestias a nivel muscular (tibialis anterior), síntomas en el tobillo (tendinopatía de Aquiles) o pies (neuroma de Morton o neuropatía periférica)(Silberman, Webner, Collina, & Shiple, 2005)

Epidemiología: Se observa que hasta un 85% de usuarios del ciclismo están en riesgo de desarrollar una afectación crónica. Estas lesiones, a diferencia de lesiones agudas, ocurren por sobreutilización a lo largo de un período de tiempo. Entre los sitios más comunes de lesiones se encuentran la rodilla (21-65%), espalda alta (9-66%), manos/muñecas (10-70%), nalgas (42-64%) y espalda baja (30-75%) (Bini & Carpes, 2014). Además de las lesiones analizadas anteriormente, para la espalda baja, se reporta una compresión de los nervios braquiales debido al reclutamiento del trapecio. La compresión del nervio ulnar se ha ligado también a largos soportes del peso corporal sobre las manos y muñecas. Por otro lado, el dolor en las nalgas se ha asociado a la oclusión del influjo arterial cavernoso. El dolor lumbar se ha vinculado a la compresión potencial de raíces nerviosas que dirigen potenciales de acción desde y hacia la espina dorsal debido a la protrusión posterior del disco invertebral. En paralelo, la desactivación del músculo erector de la columna se ha relacionado con el dolor lumbar no-específico, resultando en un patrón de flexión bajo (Bini & Carpes, 2014).

2.2.8 Soluciones Existentes y Tratamientos Actuales

A continuación, se resumen cuatro de las metodologías actuales empleadas para ajustar la posición de usuarios sobre sus bicicletas. Estas verifican el correcto acoplamiento entre usuarios y equipo de entrenamiento en ambientes controlados.

• Método antropométrico: Medición de diferentes segmentos corporales y aplicación de una serie de fórmulas matemáticas para obtener las medidas que debe tener la bicicleta del usuario.

• Medición estática de ángulos: Incluye la variable del rango de movimiento de las diferentes articulaciones cuando el ciclista está pedaleando. Así se sabe si el aprovechamiento de las fuerzas musculares y de las palancas óseas es óptimo. Se realizan medidas estáticas utilizando un goniómetro.

• Medición dinámica de ángulos (Grabación con video): Análisis de movimiento y ángulos de forma dinámica (mientras se desarrolla el pedaleo) a través de video y su posterior análisis. El análisis puede ser retrasado por el procesamiento de datos e imágenes y se realiza únicamente en un plano (2D).

• Sistema Retül (Captura de movimiento en 3D): Coloca una serie de LEDs en las articulaciones del ciclista. Grabación en tres dimensiones de las señales luminosas para captar la posición exacta de cada articulación en el tiempo analizado. Realización de un análisis sobre los ángulos y distancias que mejor describen la forma de pedalear del ciclista (Lago Peñas et al., 2011).

A pesar de la existencia de estos servicios a ciclistas, la ocurrencia de lesiones no disminuye. Esto se debe principalmente a la dificultad de accesibilidad que presentan a sus usuarios y la inversión que esto implica, además de costos relacionados con la compra de equipo para el ejercicio. Según la experiencia del médico fisiatra Juan Pablo Forero, estos servicios son escasos y resultan costosos para usuarios amateurs, quienes no disponen del deseo inminente de mejorar su postura. Es por esto que centros de rehabilitación como Personal GYM, lugar de trabajo del Dr. Forero, recibe nuevos pacientes a diario con lesiones causadas por distintas actividades físicas, incluyendo aquellas relacionadas al indoor cycling.

Aunque las lesiones asociadas al ciclismo tienen un comienzo típicamente gradual, los tratamientos entran en escena en estrados avanzados de la lesión. En el caso de la tendinitis patelar, causada por un exceso de fuerzas patelofemorales compresivas, los profesionales de la salud prefieren métodos menos invasivos de tratamiento

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antes de considerar opciones como cirugía. Según el estado de la lesión (evaluada mediante imágenes diagnósticas), el tratamiento de esta lesión en particular incluye medicamentos para el alivio del dolor como ibuprofeno o naproxeno sódico. La terapia puede reducir los síntomas asociados a la tendinitis patelar, incluyendo ejercicios de estiramiento y fortalecimiento, iontoforesis y el uso de bandas para el tendón rotuliano. Otros tratamientos incluyen cirugía e inyecciones de corticoesteroides o plasma rico en plaquetas (Mayo Clinic Staff, 2018).

En un estado más avanzado de la recuperación, los pacientes del médico fisiatra Forero se someten a una evaluación física y cuantitativa para determinar el estado de su sistema osteomuscular. Este último componente se realiza empleando el equipo CYBEX, que realiza análisis isocinéticos de movimientos fijos y determina el estado muscular en cuanto a potencia, resistencia y fuerza. Las evaluaciones realizadas con este equipo permiten a los especialistas de Personal GYM a diseñar protocolos de entrenamiento para personas lesionadas y hacer un seguimiento temporal de las afecciones generadas por la lesión. El equipo permite también realizar ejercicios controlados para favorecer la recuperación de los pacientes.

2.2.9 Análisis de Partes Interesadas (Stakeholders)

Sin analizar detalles de la solución propuesta, el proceso mencionado describe los siguientes stakeholders: gimnasios o centros de entrenamiento, entrenadores, los investigadores y médicos, los primeros acudientes a lesionados y los clientes. La siguiente imagen describe sus interacciones y funciones principales:

Figura 1. Diagrama de partes interesadas en los problemas y necesidades identificados.

2.2.10 Análisis de Mercado

Para realizar un análisis preliminar del mercado, se sigue el modelo de las cinco fuerzas de Porter, describiendo el nivel de competencia al que se enfrenta la compañía SportsBioTech al penetrar en el mercado del indoor cycling.

• Amenaza a nuevos competidores: Esta es una fuerza alta, debido a que en este momento se están desarrollando muchos productos con el uso de sensores. Por lo anterior, se considera que puede existir una competencia con nuevos productos.

• Poder de los proveedores: Estos tienen nuevamente una fuerza alta. Lo anterior porque actualmente en el mercado se están desarrollando muchos productos con sensores. La combinación de una demanda alta y pocos proveedores de calidad que ofrecen el componente ayuda a aumentar el poder de negociación de precio de los proveedores.

• Poder de los compradores: En este caso, debido a que el segmento de mercado es específico, los mismos compradores son los que tienen el poder de definir el valor. Por esto, esta es una fuerza alta.

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• Presión de productos o servicios sustitutos: En este caso, teniendo en cuenta que los servicios que se pueden considerar como sustitutos tienen un alto costo. Por esto, esta fuerza es baja, puesto que además de ser más económico presenta grandes beneficios para los usuarios y, tiene propósitos académicos o profesionales. el valor. Por esto, esta es una fuerza alta.

• Presión de productos o servicios sustitutos: En este caso, teniendo en cuenta que los servicios que se pueden considerar como sustitutos tienen un alto costo. Por esto, esta fuerza es baja, puesto que además de ser más económico presenta grandes beneficios para los usuarios y, tiene propósitos académicos o profesionales.

3 Selección de Necesidad

3.1 Declaración

Para dirigir el proyecto, el grupo de investigación seleccionó la siguiente necesidad definitiva: “Nosotras somos SportsBioTech y estamos desarrollando una forma de evaluar el gesto deportivo de indoor cycling en usuarios amateurs, para prevenir lesiones por medio de una retroalimentación de la técnica del individuo”

3.2 Selección

La selección de la necesidad parte de la búsqueda de generar un impacto real en la comunidad que practica una actividad física, especialmente ciclismo e indoor cycling. A partir de reuniones con médicos, entrenadores y potenciales usuarios, llegamos a la conclusión que la necesidad planteada cumplía con los pilares fundamentales para que su solución sea exitosa. Los criterios contemplados por SportsBioTech para establecer la probabilidad de resolver la necesidad con éxito son:

1. Concordancia con la misión de la empresa: asesorar y proveer a centros deportivos y deportistas independientes con tecnologías innovadoras para prevenir lesiones y mejorar su eficiencia.

2. Consistencia e impacto: La necesidad fue expresada desde la perspectiva de entrenadores, fisiatras, deportólogos, administradores y personas en la academia. Por lo anterior, solucionar la necesidad planteada sería beneficiosa para toda la comunidad que está relacionada con esta actividad física.

3. Coherencia: La necesidad reúne las preocupaciones e inconvenientes expuestos durante los métodos de observación.

4. Utilidad: La solución a la necesidad debe tener un impacto positivo en el bienestar de las personas, lo cual implica que uno de los objetivos principales del negocio debe estar asociado a resolver una necesidad real de un grupo de personas.

4 Especificaciones de Necesidad

4.1 Declaración de Necesidad Seleccionada

Para dirigir el proyecto, el grupo de investigación seleccionó la siguiente necesidad definitiva: “Nosotras somos SportsBioTech y estamos desarrollando una forma de evaluar el gesto deportivo de indoor cycling en usuarios amateurs, para prevenir lesiones por medio de una retroalimentación de la técnica del individuo”.

4.2 Validación de Necesidad

Por un lado, para validar la necesidad se realizaron entrevistas presenciales a practicantes de indoor cycling de CYGLO y Bodytech. El “punto de dolor” que se logró identificar a partir de las conversaciones con los usuarios fue que, la mayoría, ajusta la posición de la silla de acuerdo con cómo se sienta más cómodo. Sin embargo, justamente por la comodidad, muchas veces no preguntan al entrenador si efectivamente su técnica es correcta. Dado que durante la clase se sienten cómodos, no experimentan las molestias en rodillas y espalda (entre otros) hasta horas o días después de la clase. Para algunos usuarios este dolor/molestia se extiende, durando más de una semana, o se vuelve crónico (permanente). Resulta preocupante que a pesar de presentar dolores crónicos no acuden a evaluaciones médicas. Similarmente, las entrevistas con los entrenadores de indoor cycling nos ayudaron a comprender que el reto para lograr una práctica segura de esta actividad física no consiste en conseguir que el alumno ajuste bien la bicicleta, pues según ellos, este es un aspecto de la clase que pueden controlar con facilidad, pero controlar la técnica de

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pedaleo y posicionamiento del tren inferior es muy difícil. Primero, por la cantidad de personas en la clase, y segundo, porque, aunque ellos mencionen en clase como debe estar posicionada la espalda, brazos, alineación de las rodillas, movimiento de cadera y planta del pie, los alumnos no son conscientes de que están adoptando posiciones inseguras. Adicionalmente, la literatura indica que hasta 85% de los ciclistas desarrollan lesiones crónicas. Estas son lesiones con un grado de severidad bajo o moderado, pero pueden ser fuente de gran frustración para el deportista y su médico, pues son difíciles de tratar. El sitio anatómico más común en el que se reporta este tipo de lesión es la rodilla, con un 41.7%. La causa más común de dolor crónico de la rodilla en ciclistas es el síndrome de dolor patelofemoral, que resulta de las presiones generadas por la fuerza de contracción de los cuádriceps durante la extensión de rodilla. Los factores de riesgo que conducen a esta lesión son principalmente: errores en el entrenamiento, posición incorrecta de pedal/pie y configuración incorrecta de la bicicleta, lo que produce ángulos de flexión y extensión de la rodilla inadecuados (Marin-Perianu et al., 2013). Esta revisión de literatura coincide con las preocupaciones expresadas por el Dr. Klaus Mieth, médico ortopedista de la Fundación Santa Fe (Bogotá). Finalmente, tanto los médicos como los entrenadores coinciden en que gran parte de la comunidad de indoor cycling no acude al médico de forma preventiva, sino una vez ha ocurrido la lesión. Por consiguiente, es urgente que en las instalaciones deportivas comiencen a prestar más servicios de gestión de riesgo.

4.3 Especificaciones y Criterios de Necesidad

Para la definición de las especificaciones de diseño, se emplea el método de priorización MoSCoW buscando entregar a las partes interesadas los beneficios mayores y más inmediatos. Se clasifican las especificaciones según su significancia en la calidad y funcionalidad de la solución. Esta estructura tiene en cuenta las características generales que la solución debe tener. Más adelante, se especificarán aspectos particulares de la solución. Una solución que integre estos elementos será lo más eficiente posible, relevante y adaptada a las necesidades explícitas de las partes interesadas y mantendrá las actividades que realmente le aporten valor.

Tabla 1. Método de priorización de MoSCoW

Debe tener

• Retroalimentación al deportista sobre técnica en

todas las posiciones utilizadas en indoor cycling.

Específicamente considerando la posición de la

planta del pie, alineación de rodillas y cadera.

• Mecanismo para analizar la posición del usuario.

• Protocolo de seguridad y manual de uso del

producto.

Debería tener

• Retroalimentación en tiempo real.

• Diseño de protocolo de ajuste de sillín específico

para cada usuario.

• Proyección de un avatar (una silueta de una

persona con técnica adecuada) que el usuario

pueda imitar.

Podría tener

• Análisis de esfuerzos generados sobre la rodilla.

• Análisis de postura del tren superior.

Específicamente la posición de las manos,

hombros y codos.

• Campaña de concientización para practicar

ejercicio de manera segura.

No tendrá

• Electromiografía para medir activación muscular.

• Análisis de seguridad teniendo en cuenta como

factor de riesgo la carga de la bicicleta.

5 Concepto

5.1 Restricciones de Diseño

El estudio por realizar quiere generar concientización en las personas que practican indoor cycling sobre la importancia de realizar este tipo de ejercicios de la técnica correcta. Esto para prevenir lesiones y, aunque la lesión no se produzca directamente durante la realización del ejercicio, que la técnica utilizada no genere desgastes innecesarios en las articulaciones, puesto que esto puede generar patologías articulares a largo plazo (Garrick &

Requa, 2003). Por otro lado, los resultados de este estudio permitirán mejorar las condiciones de seguridad del servicio que prestan entrenadores en diversos contextos socioeconómicos tales como ciclovía, parques, gimnasios, clubes

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deportivos y centros educativos. Por lo tanto, los beneficiarios potenciales se encuentran en todos los estratos sociales y grupos etarios. Para permitir la evaluación del gesto de pedaleo es posible que se empleen artefactos que entren en contacto directo con la piel del usuario. Esto implica que el diseño deberá tener en cuenta medidas de seguridad para minimizar los riesgos de los artefactos al bienestar del usuario. También, deberá tener en cuenta la sudoración que el usuario genere durante la actividad física, factor que puede afectar el correcto funcionamiento de la solución. Por otro lado, los artefactos empleados deberán presentar una buena relación precio/calidad y cumplir con los estándares de ingeniería para asegurar su funcionamiento, mientras cumplen también con un criterio de presentación, para lograr una posible comercialización.

5.2 Ideación y Generación de Concepto

El proceso de ideación comenzó por investigar las soluciones actuales a la necesidad propuesta (aunque fueren indirectas). Se analizó el equipo CYBEX que realiza análisis isocinéticos de movimientos fijos y determina el estado muscular en cuanto a potencia, resistencia y fuerza. Entonces, la idea inicial era adaptar este funcionamiento al movimiento de pedaleo y realizar análisis más accesibles a usuarios y en ambientes menos controlados. Sin embargo, los protocolos conocidos y establecidos hacen referencia únicamente a los movimientos fijos contemplados en el funcionamiento actual y resulta difícil descomponer el gesto natural en términos de estos movimientos simples. Teniendo en cuenta la elección del ciclismo indoor como objeto de investigación, dada su creciente popularidad en Colombia (Salazar Morales, 2018) y las lesiones crónicas resultantes que derivan de la mala técnica al realizar

esta actividad (Rubén, Rubio, Universidad, & Valle, 2012), se realizó una búsqueda de productos/servicios que

realicen mediciones o análisis cuantitativos durante esta actividad. Estas tecnologías permiten medir factores importantes al realizar la actividad. Por ejemplo, los accesorios de la marca Garmin® que permiten monitorear el ritmo cardiaco, la cadencia, la velocidad y la distancia de la ruta. Por otro lado, para evaluar la posición corporal durante la actividad física, existen técnicas de Bike Fitting y de análisis en laboratorios de captura de movimiento. Sin embargo, estos solamente contemplan un periodo de tiempo fijo y se realizan dentro de un laboratorio debido a sus requerimientos técnicos, por lo que las pruebas solamente están confinadas a este espacio controlado y a poco tiempo (Marin-Perianu et al., 2013). Sin embargo, estas soluciones se guían por un concepto importante de adaptación del equipo (en este caso una bicicleta) al usuario y no en dirección opuesta. Este concepto útil motivó al equipo a investigar sobre el funcionamiento de estos métodos cuantitativos para obtener ideas en cómo simplificarlos. La simplificación de esta tecnología se convierte entonces en un hilo conductor en el proceso de ideación. Esto también cobra importancia puesto que los servicios actuales son poco accesibles para la mayoría de los usuarios por razones técnicas y de disponibilidad. La simplificación propuesta también debe atacar la dificultad de estas técnicas para representar la técnica real del usuario, dado que sus ambientes controlados no promueven condiciones naturales de entrenamiento. Por otro lado, la investigación sobre estas técnicas permitió conocer detalles sobre el mercado de indoor cyclists en Colombia y notar una tendencia fuerte de los ciclistas aficionados a desarrollar actividades bajo techo para entrenar. El proceso de ideación también incluye una investigación sobre las dificultades y sitios de lesiones de mayor frecuencia durante actividades propias de ciclismo. Junto con búsqueda en literatura, las entrevistas a diferentes instructores de diferentes modalidades de indoor cycling que incluyeron a Alejandro Gómez, instructor de CYGLO, Jaime Angarita, entrenador y capacitador del Bodytech en Bogotá, y Álvaro Santiago Valencia, aficionado al ciclismo y estudiante de maestría en la Universidad de los Andes. A partir de estas entrevistas, se pudo identificar el tren inferior como un hotspot en la intersección entre postura y probabilidad de lesión. Finalmente, Álvaro Santiago Valencia desarrolla su tesis de maestría en el correcto posicionamiento de la bicicleta para optimizar la técnica de pedaleo. A partir de entrevistas con él, se pudieron identificar dos problemas críticos, la posición de los pies durante el pedaleo y el movimiento de caderas al pedalear. En el Apéndice 13.9 se ilustra el proceso de ideación descrito anteriormente.

5.2.1 Preguntas de Helmeier

¿Qué se está intentando hacer? La solución planteada debe tener como objetivo la promoción de una buena técnica en las sesiones de indoor cycling. Se busca el mejoramiento de la posición del usuario al montar bicicleta bajo la modalidad indoor. El medio

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utilizado serán herramientas para el análisis cuantitativo como sensores, que permitan evaluar precisamente la postura. ¿Cómo se realiza actualmente y cuáles son las limitaciones de esta práctica? Accesorios como los pedales Garmin® Vector 3 permiten determinar la cadencia y el balance del usuario sobre los pedales. Sin embargo, estos no dan una retroalimentación durante el entrenamiento y no ofrecen información acerca de la postura incorrecta del ciclista. Como se ha visto antes, existen servicios de Bike Fitting, como BineNet, que realizan adaptaciones de ciclistas a sus bicicletas, pero en condiciones controladas y sin representar fielmente la técnica del usuario. Otros equipos de medición de gestos deportivos, como el equipo CYBEX, presentan dificultad en evaluar movimientos complejos. A pesar de la existencia de estos métodos, la persistencia de lesiones y una tasa considerable de deserción en el campo del indoor cycling, indican que hay aspectos a mejorar: donde el grupo SportsBioTech han visto oportunidades de trabajo. ¿Qué novedades presenta nuestra aproximación y porqué se cree que será exitosa? La aproximación que presenta SportsBioTech será la posibilidad de una retroalimentación directa e intuitiva al usuario sobre su postura, de forma que no se requiera un especialista para indicar el cambio a realizar y mejorar. El análisis se realizará en un ambiente no controlado, para poder ser utilizado durante una sesión normal de entrenamiento, incluso en situaciones de agotamiento físico. Las mediciones realizadas por el sistema serán precisas. Estas características diferencian la solución de SportsBioTech del estado del arte, serán utilizadas como propuesta de valor y se creen, son las características que aseguran el éxito de la solución. ¿A quién le importa? La exitosa implementación de nuestra solución favorece directamente a los usuarios, comprendidos como las personas que realizan actividades de indoor cycling. Además de ellos, la correcta implementación de la solución planteada será de interés para centros de entrenamiento que ofrezcan servicio de ciclismo estático. En general, estas dos instancias se ven beneficiadas por la gestión de riesgo y la minimización del impacto y probabilidad de lesión que presenta la actividad física. Si la aproximación es exitosa, ¿qué diferencia marcará? En caso de éxito, la solución les otorgará a los usuarios una retroalimentación en tiempo real de la técnica que están utilizando sobre la bicicleta, dándoles la oportunidad de corregirse a sí mismos sobre la marcha. Con una buena técnica, los usuarios podrán tener la certeza de ejercitarse y mantenerse al margen de posibles lesiones crónicas que puedan afectar su desempeño a largo plazo. ¿Cuáles son los riesgos y beneficios? El beneficio principal de la solución, como se ha mencionado anteriormente, es la retroalimentación en tiempo cercano al real sobre la postura y técnica de pedaleo del usuario. De esta forma, el ciclista podrá tener un sistema de control sencillo pero efectivo en la prevención de lesiones crónicas asociadas al indoor cycling. Si se cuenta con un correcto funcionamiento y alineamiento con estándares de seguridad, los posibles riesgos de la solución corren por cuenta del usuario y se refieren a su incorrecta utilización. Si el dispositivo no se utiliza de la manera adecuada, puede que los resultados y retroalimentación que obtenga no sean los apropiados. ¿Cuánto costará? El producto costará $1’550’000 COP. Para ver detalles sobre el modelo financiero y el establecimiento de este precio, ver la Sección 9. ¿Cuánto tiempo tomará? Como se definió en los criterios de aceptación del proyecto, el tiempo límite para desarrollar la solución es de 16 semanas, tiempo correspondiente a las semanas hábiles del segundo semestre del año 2019. ¿Cuáles son “exámenes” parciales y finales para verificar el éxito? Como mecanismo de verificación, y en la medida de lo posible, el grupo de investigación se propone realizar pruebas con sujetos para verificar el correcto funcionamiento del sistema. Por otro lado, pruebas parciales podrán incluir pruebas de funcionamiento de artefactos o de aprobación de diseño, previas a la incorporación de la solución y pruebas finales como producto utilizable. Una prueba final fundamental comprende la comparación del desempeño de la solución frente a una solución actual, como lo son los análisis en laboratorios de captura de movimiento. Las medidas obtenidas por ambos métodos deben corresponder. Además de esto se validará la comodidad y ergonomía del dispositivo para los usuarios. Finalmente, el grupo llevará a cabo un proceso ágil e iterativo para validar los prototipos propuestos e incluir modificaciones progresivamente para llegar a la mejor forma de la solución. La validación dependerá de la naturaleza de la solución, pero en general, estará dirigida a maximizar la satisfacción de los clientes.

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5.2.2 Viabilidad

La viabilidad del proyecto está dictada por el grado de expansión y éxito que tienen sesiones de indoor cycling global y localmente. Como se ha mencionado anteriormente el mercado del indoor cycling está creciendo rápidamente a nivel global, se espera que este mercado crezca alrededor del 12.76% anual (Alton, 2019).Esto demuestra que el mercado del producto está en auge y que podría llegar a ser exitoso. Además de esto, el producto a desarrollar cuenta con clientes potenciales, debido a que ya hay usuarios de servicios similares, pero con precios más altos que el que se proyecta para la solución propia. Por ello, se cree que dichos usuarios pueden con una alta probabilidad ser usuarios del producto a ofrecer. Además de esto, todos los clientes que no utilizan los servicios ya existentes por su precio serían potenciales clientes de esta idea. Se considera que, en esta gran comunidad, es un interés común encontrar formas avaladas por la ingeniería biomédica, de disminuir la ocurrencia de lesiones y aumentar la sensación de seguridad al realizar estas rutinas. Cumplida cualquier necesidad, los clientes actuales y potenciales podrán ejercitarse tranquila e inequívocamente, realizando movimientos enérgicos con la correcta técnica. Los centros que ofrecen las rutinas de la empresa podrán recibir clientes nuevos, atraídos por aquella promesa.

5.3 Ideación y Selección de Concepto

En primer lugar, se definieron las características que debe satisfacer la solución a plantear incluyendo la corrección, prevención y mejoramiento de la técnica del usuario de manera personalizada. En el proceso de ideación se pensaron varias soluciones, incluyendo la creación de una campaña de concientización sobre la buena técnica de pedaleo sobre la bicicleta. Por otro lado, y luego de hablar con Santiago Valencia y el doctor Juan Pablo Forero, el grupo se inclinó por la utilización del laboratorio de captura de movimiento para estudiar el gesto realizado en indoor cycling. Debido a todas las medidas que se pueden obtener en este laboratorio y la poca accesibilidad a él, se decidió hacer una simplificación de este sistema para poder brindarle el mismo servicio a un mayor porcentaje de la población interesada. Luego de la conversación con Santiago Valencia, se pensó que esta simplificación podría hacerse por medio de cámaras de baja gama, un televisor y una bicicleta. La idea inicial era crear un sistema de retroalimentación en tiempo real por medio de análisis de imágenes que pudiera mostrar al usuario exactamente qué movimiento está haciendo de la manera incorrecta. Después de realizar investigación sobre el tema, hablar con Pablo Arbeláez y María Ana Ortiz, profesor y monitora del curso de análisis de imágenes médicas respectivamente, se pudo concluir que esta idea puede llegar a ser inviable por la complejidad del análisis de imágenes que se debe realizar. El paso por seguir fue la reflexión sobre otros artefactos que permitieran la cuantificación del movimiento. Los sensores más conocidos para este fin son aquellos denominados inerciales, que incluyen acelerómetros y giroscopios. Su implementación es conocida y está estandarizada según los diferentes modelos, por lo cual resultan más fáciles de manejar y, posicionados de manera correcta, pueden generar datos precisos y deseados sobre el movimiento del usuario. Todo este proceso se puede ver en la figura del Apéndice 13.8.

5.4 Concepto Final

La solución propuesta es un sistema de medición inercial que proveerá al usuario con retroalimentación en tiempo cercano al real sobre su técnica sobre la bicicleta estática. Este sistema deberá atacar las problemáticas que presentan las soluciones actuales que incluyen permitir un monitoreo inalámbrico y lo más cercano a condiciones naturales de entrenamiento. En el concepto final se tiene en cuenta la necesidad de una alta precisión en los datos, para que estos sean útiles y describan la situación postural correctamente. Una parte fundamental del concepto que envuelve la solución es la utilización de ángulos entre segmentos corporales como noción de postura en el indoor cycling. En el caso de la articulación de la rodilla, la relación entre el ángulo de flexión, la fuerza patelofemoral y la probabilidad de lesión se visualiza en la Figura 2 (Apéndice 14.1). Por otro lado, la figura en el Apéndice 14.10 muestra los rangos de normalidad para el ángulo de flexión de rodilla y plantar, el otro ángulo de interés en nuestro sistema. Estos valores delimitan los límites en los que la posición es segura y en los que el movimiento tiene más baja probabilidad de causar dolores, lesiones o patologías a largo plazo. Para la articulación de la rodilla, un ángulo fuera de estos valores crea por ejemplo, dolores en la región iliotibial (si el ángulo es mayor al límite superior) y en la región patelofemoral (si el ángulo es menor al límite inferior) (Ferrer-Roca, Roig, Galilea, & GarcíA-Lopez, 2012). Es importante resaltar que el alcance de estos ángulos está asociado por un lado, a la configuración de la bicicleta estática y la posición resultante del usuario sobre ella (por ejemplo, tener el sillín muy alto o bajo). Por otro lado, se asocia también a la posición del usuario en situación de agotamiento físico, cuando el usuario no presta máxima atención a su postura, sino a la compleción satisfactoria del entrenamiento.

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Una parte fundamental de la solución es el concepto de retroalimentación directa e intuitiva al usuario. En las soluciones actuales el usuario no tiene el control sobre los datos de su movimiento. La interpretación de los datos se realiza automáticamente o por un técnico/experto, quien realiza los cambios pertinentes en la posición. El concepto de la solución de SportsBioTech contempla una traducción automática de datos inerciales a una forma comprensible para usuarios. Se trata de traducir un lenguaje ingenieril a uno que se pueda comprender por personas fuera de este dominio.

5.5 Nombre del Producto

El nombre decidido para el producto es Secure Dynamics – Ciclismo seguro e inteligente.

6 Prueba de Concepto (Killer Experiment)

Como se propuso anteriormente, el corazón de la solución son los sensores inerciales que permiten cuantificar el movimiento. Con el propósito de evaluar su funcionalidad y utilidad, se diseñó un protocolo de experimentación simple buscando la obtención de información útil y precisa a partir de sensores básicos. En este, se realizaba la comparación de datos obtenidos con los resultados arrojados por un software de análisis de imágenes, siguiendo una misma metodología en ambos casos. A partir de este experimento piloto, se pretende analizar la validez y el potencial del concepto para generar los resultados adecuados y correspondientes a los usuarios de indoor cycling. Adicionalmente, permite entender las posiciones en las cuales deben estar ubicados los sensores para obtener los datos deseados y aprender a interpretar los datos inerciales para adquirir la información que permite realizarla retroalimentación al usuario. Metodología Para la lograr llevar a cabo la prueba de concepto, fue necesario contar con la disposición de un individuo para realizar la actividad de indoor cycling. En este, fueron ubicados tres acelerómetros en los sitios específicos para la medición de los ángulos generados en la rodilla y en el pie (uno en el pedal, uno en la pantorrilla y el último en el muslo), estos fueron posicionados de manera frontal únicamente en la pierna izquierda. De esta manera, el sujeto fue grabado mientras ejercía el movimiento con una técnica correcta e incorrecta. Posteriormente, los resultados arrojados por los sensores fueron procesados en R y, haciendo uso de la formula (1) se calcularon los ángulos generados en el muslo, la pantorrilla y el pie.

(1) A continuación, a partir de los ángulos obtenidos por los sensores del muslo y la pantorrilla, se calculó el ángulo deseado de la rodilla (K). Asimismo, el ángulo deseado del tobillo fue encontrado a partir de aquellos arrojados por los sensores de la pantorrilla nuevamente y del pie. De esta manera, se determina si la técnica con la que se está realizando el movimiento es la adecuada.

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Figura 2. Imagen y ecuaciones de referencia de los ángulos de interés. R1: Ángulo del sensor del muslo, R2: Ángulo

del sensor de la pantorrilla, R3: Ángulo del sensor del pie.

Por otro lado, para lograr un análisis comparativo, también se ubicaron tres marcadores en el individuo (tobillo, rodilla y cadera) de manera lateral igualmente en la pierna izquierda. A continuación, el video fue evaluado por medio del software Kinoveva, el cual por medio de los marcadores arroja los ángulos de interés. Ahora, para estudiar la alineación de rodillas se realizó un análisis cualitativo, en el cual, nuevamente haciendo uso de R, se siguió el trazo frontal de las rodillas. Adicionalmente, al observar los resultados arrojados por los acelerómetros, se evaluó la variación del movimiento de en eje X.

7 Producto

Una vez comprobada la funcionalidad de los sensores inerciales y la transformación numérica de sus señales en ángulos de flexión, se traslada el concepto a un sistema con componentes electrónicos. A continuación, se describen sus características.

7.1 Especificaciones de Producto

• El sistema es portable, está compuesto por sensores inalámbricos que permiten el análisis dinámico de las personas al realizar indoor cycling. Esto hace posible una corrección casi inmediata de las posiciones incorrectas.

• El sistema es distribuido, debido a que es inalámbrico. Esto también indica que tiene múltiples parámetros cinemáticos que pueden ser monitoreados. Los sensores, se colocarán en distintos lugares para mediciones de datos que serán utilizados para medidas más complejas. Más adelante se explicará la ubicación de dichos sensores.

• El algoritmo propuesto para determinar las posiciones correctas será ligero, preciso y capaz de computar los datos tomados por los sensores para determinar si la posición se encuentra dentro de los rangos de seguridad o debe corregir el movimiento. Para poder avisarle al usuario que debe mejorar su posición se notificará por medio de una señal visual, especificando el error y la acción a tomar para corregirlo.

• En primera instancia y para transmitir el mensaje al usuario, se diseñará un aplicativo móvil conectado de forma inalámbrica al sistema detallado.

Diagrama de visualización de los usuarios con los sensores:

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Figura 3. Percepción visual transversal de ubicación de los sensores y percepción frontal de los sensores.

Los sensores se colocarán encima del pie, justo bajo la rodilla y en el muslo. A continuación, se presenta el sensor que se va a utilizar y se conectará vía Bluetooth:

Figura 4. Sensor inercial (acelerómetro).

Este dispositivo es un “acelerómetro ADXL335 de 3 ejes, que incluye condensadores de desacoplo para un óptimo funcionamiento” (Vistronica SAS, 2016). Posee las siguientes características: un modelo GY-61, un chip ADXL335, fuente de alimentación de 3V-5V y una salida analógica de 3 ejes: X, Y, Z. Se conectará vía Bluetooth, donde el output llegará a un computador donde pasarán por un filtro debido al ruido que pueda manejar el sensor Además de esto se transforman los datos obtenidos por medio de un algoritmo a ángulos. Estos ángulos serán los que serán interpretados para notificar al ususario cómo mejorar su movimiento y que sección esta siendo afectada.(Devices, 2010). Se observa el proceso seguido en el Apéndice 13.1 (Marin-Perianu et al., 2013) La solución planteada será similar a lo que se presentó en la figura3. Con esto se puede determinar la ubicación adecuada de los sensores para obtención de datos deseada.

7.2 Aspectos Regulatorios

La clasificación según el INVIMA: Debido a que el producto no tiene ningún contacto con la piel, entonces no es necesario que tenga una certificación INVIMA rigurosa.

7.3 Estándares de Ingeniería

Es necesario cumplir con todo el decreto 4725 del 2005 para poder aplicar una lista de pruebas estándar de ingeniería y así tener una aprobación por parte de la agencia regulatoria. El dispositivo debe cumplir con ciertos estándares para poder ser aprobado:

- El International Standards Organization (ISO) y el International Electro-technical Commission (IEC) son estándares aceptados a nivel mundial. Estos abordan desde el diseño de dispositivos médicos, además del aseguramiento continuo de la calidad. Por lo tanto, y a partir de estas organizaciones, las pruebas que se deben hacer son:

• Seguridad eléctrica

• Compatibilidad electromagnética

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• Alarmas

• La comunicación entre dispositivos y la red.

- La IEC60601 Referido a la seguridad y desempeño eléctrico de equipos Médicos. Estándar de Diseño y

prueba, se aplica a fabricantes (Campus Virtual, 2015). - Norma ISO 13485 también se especifica en los dispositivos médicos. Se menciona sobre el uso de

calibración, qué tipo de potencia utilizar y crear a partir de los sensores un datasheet del dispositivo a comercializar.

Ahora bien, para determinar las fallas y efectos, además de métodos de riesgo se utiliza el Failure Mode and Fffects Analysis (FMEA). Para poder aplicar este análisis se debe comprender:

1. Identificar posibles fallas del producto: o Identificación incorrecta del movimiento que está haciendo el usuario por parte de los

acelerómetros. o Identificación errónea de la corrección de la pose. o Conexión no exitosa al software o filtrado incorrecto de los datos para determinar postura

incorrecta. o Inestabilidad en la posición de los sensores.

2. Grado de severidad (Grado de 1-10 según la tabla: Apéndice 13.3 step 2): o Identificación incorrecta del movimiento que está haciendo el usuario por parte de los

acelerómetros: 3 o Identificación errónea de la corrección de la pose: 4 o Conexión no exitosa al software o filtrado incorrecto de los datos para determinar postura

incorrecta: 5 o Inestabilidad en la posición de los sensores: 4.

3. Probabilidad de falla: (Definido los factores de 1-10 según la tabla del apéndice 13.3, step 3) o Identificación incorrecta del movimiento que está haciendo el usuario por parte de los

acelerómetros: 4 o Identificación errónea de la corrección de la pose: 1 o Conexión no exitosa al software o filtrado incorrecto de los datos para determinar postura


4. Detección de falla: (Definido los factores de 1-10 según la tabla del apéndice 13.3, step 4)

o Identificación incorrecta del movimiento que está haciendo el usuario por parte de los acelerómetros: 2

o Identificación errónea de la corrección de la pose: 3 o Conexión no exitosa al software o filtrado incorrecto de los datos para determinar postura


7.4 Pruebas, Verificación y Validación de Diseño

Métodos por utilizar para obtener la funcionalidad del producto, durante el ejercicio y su uso. Para demostrar la funcionalidad del dispositivo, se plantea a futuro que éste será utilizado por más de 10 entrenamientos por un entrenador. En estas pruebas el dispositivo medirá ángulos de la rodilla y tobillo para determinar la adecuación postural del sujeto. Lo anterior, permitirá determinar los efectos externos que soporta el dispositivo, la cantidad de voltaje máximo, el tipo de ambiente que es adecuado para su utilización, su capacidad de soportar fuerzas externas (como golpes), etc. Por otro lado, para determinar la seguridad se evaluarán los tipos de riesgos que puede generar el dispositivo al ser utilizado. Esta evaluación podrá ser guiada por un fisiatra o especialista que comente qué tipo de movimientos pueden perjudicar la salud del usuario. Finalmente, su eficiencia podrá ser evaluada por medio de la evaluación del porcentaje de errores en los ángulos tomados. El producto es diseñado para indoor cyclists amateurs, quienes serán los que compran el producto y también los que lo utilizan. Los sensores de Secure Dynamics tendrán que ser fáciles de poner para el usuario, ya que éste sólo debe tener conocimiento básico de anatomía. Además, el sistema debe ser ligero y no debe obstaculizar el

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desempeño del entrenamiento. De lo contrario, el usuario optará por no utilizarlo, ya que no querrá sacrificar un buen entrenamiento. En el dispositivo los componentes interactuarán entre sí a través de señales. El usuario debe ponerse los sensores antes de comenzar su entrenamiento. Éstos serán inalámbricos y sus señales serán leídas por un software con un algoritmo que procesará y analizará los datos. Cuando esto ocurra, si se detecta un mal posicionamiento, el sistema le notificará al usuario a través de un sistema de retroalimentación. El sistema de retroalimentación debe ser simple y fácil de comprender para el usuario. De lo contrario, el análisis no servirá de nada, pues el ciclista no podrá hacer los cambios de postura correspondientes. Actualmente se están evaluando dos posibles métodos de retroalimentación al usuario: 1. Sistema de luces LED y vibración:

En este caso, cada sensor tendría asociada un color de luz LED y podrá vibrar. En caso de que sea inadecuada la posición correspondiente a este sensor, se prenderá la luz y se activará la vibración en el sensor. De este modo el usuario se alertará de que está haciendo algo mal, entenderá cuál es su error y lo corregirá.

2. Interfaz con notificaciones: Con este sistema de retroalimentación el usuario tendrá frente a él un dispositivo al que le llegarán notificaciones en caso de que alguna posición sea incorrecta. En este caso, cuando el algoritmo creado detecte un mal ángulo, se generará una notificación indicándole al usuario qué posición debe corregir. Ejemplos de notificaciones incluyen “La pierna está muy estirada en su extensión. ¡Sube el sillín un poco!”, “Las piernas no están alineadas; inclínalas hacia adentro.”.

Se harán pruebas con prototipos de cada sistema de retroalimentación, utilizando usuarios de nuestro mercado objetivo para poder determinar cuál sistema es más intuitivo y más fácil de comprender para el usuario.

8 Tipo de Producto y Canvas

El producto de SportsBioTech es un producto reutilizable. Después de todo, se espera que el usuario compre los sensores y los utilice cada vez que vaya a realizar indoor cycling. A continuación, se presenta el modelo de negocio; éste se resume en el Canvas (Apéndice 13.5):

1. Segmento del mercado: El producto está diseñado para dos diferentes clientes: 1. Usuarios amateurs del indoor cycling: El primer segmento del mercado son los usuarios amateurs

del indoor cycling, lo cual es un nicho del mercado. Éstos son los usuarios finales del producto. De este modo, Secure Dynamics permite que aquel que realiza la actividad por su propia cuenta pueda recibir retroalimentación acerca de su postura durante la práctica, y así evitar lesiones. Por otro lado, además permite que aquellos que hacen indoor cycling en clases grupales puedan tener retroalimentación personalizada durante la clase, ya que es imposible que el instructor evalúe la postura de todos los alumnos durante toda la clase. En el Apéndice 13.6 se presenta la caracterización de ambas personas.

2. Gimnasios: El segundo segmento de mercado son los gimnasios y centro de entrenamiento que tienen bicicletas estáticas y/o ofrecen clases grupales de indoor cycling, lo cual es un mercado masivo. Estos no son los usuarios finales del producto, sino que son clientes que proporcionarán el dispositivo a sus usuarios. De este modo, si llega un usuario del gimnasio a realizar indoor cycling (ya sea por su cuenta o dentro de una clase grupal), le facilitarán Secure Dynamics para monitorear y corregir la postura durante el entrenamiento.

2. Propuesta de valor:

SportsBioTech ofrece un producto que actualmente no existe en el mercado. Hoy en día existe el servicio de bike fitting para asegurar que la bicicleta se ajusta adecuadamente al usuario. Sin embargo, no existe un producto que verifique el posicionamiento y la postura durante la actividad para aumentar la gestión de riesgo y reducir la incidencia de lesiones.

3. Canales: SportsBioTech llegará a sus clientes a través de gimnasios y tiendas de ciclismo. Aquí se les dará la oportunidad de probar el dispositivo, así concientizándolos acerca del producto y dándoles la oportunidad

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de evaluarlo. Ellos podrán comprarlo en tiendas especializadas o a través de la página web de SportsBioTech. En caso de que lo compren por la página, el producto será enviado por correo. Por otro lado, los clientes podrán acceder a soporte al cliente a través de la página web.

4. Relación con el cliente: En SportsBioTech la relación con los clientes será una mezcla de asistencia personal y autoservicio. El producto contará con todas las indicaciones para que el usuario pueda usarlo por sí mismo. Sin embargo, el personal de los puntos de venta y de los gimnasios para asesorar acerca del uso del dispositivo. Por otro lado, el usuario podrá comunicarse con el personal de SportsBioTech a través de la página web en caso de requerir asistencia antes o después de la compra del dispositivo.

5. Fuentes de ingreso: La fuente de ingreso de este producto es el ingreso por transacción. Por lo tanto, se recibirá el ingreso en el momento que un cliente compra el producto (asset sale). El precio del producto será fijo de acuerdo al precio listado.

6. Recursos clave: 1. Recursos físicos:

Los recursos físicos necesarios para poder ofrecer el producto son los sensores y el dispositivo que procesará e interpretará la información recibida por los sensores.

2. Recursos intelectuales: El algoritmo y la aplicación móvil desarrollados para procesar e interpretar los datos son recursos intelectuales. Además, SportsBioTech dependerá de asociaciones con entrenadores, gimnasios y tiendas de ciclismo para poder llegar a clientes potenciales.

3. Recursos humanos: Será necesario contar con el personal capacitado para ayudar al cliente en el proceso de asesoría y de compra, y también en caso de dudas o complicaciones después de haber realizado la compra. Además, se necesitará tener personal capacitado para innovar en el producto, y así mantener la fuente de ingreso.

4. Recursos financieros: Es necesario contar con el capital para poder desarrollar y producir el dispositivo.

7. Actividades clave: Las actividades clave para poder tener un producto son:

i. Producción del dispositivo ii. Desarrollo del software

Sin embargo, otras actividades clave también son el proceso promotor y la asesoría en los puntos de venta y en los gimnasios y el soporte a través de la página web.

8. Socios clave: SportsBioTech creará alianzas estratégicas con gimnasios, entrenadores y tiendas de ciclismo para poder promover su producto ante clientes potenciales. Por otro lado, se creará otra alianza estratégica con el proveedor de sensores para tener economías de escala.

9. Estructura de costos: Los costos de SportsBioTech son enfocados en el valor (value driven), ya que SportsBioTech se enfocará en ofrecer un producto innovador y efectivo de alta calidad. Estos son los costos incurridos en el desarrollo y la producción (materia prima, mano de obra), los costos de crear las alianzas estratégicas con gimnasios, entrenadores y tiendas de ciclismo y los costos de contar con personal en los puntos de venta y a través de la página web.

9 Desarrollo de Estrategia de Implementación

9.1 Estrategia de Propiedad Intelectual

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A continuación, se describe el portafolio de propiedad intelectual que permitirá que SportsBioTech cree una ventaja competitiva. Los mecanismos de protección de propiedad intelectual a los que aplicará SportsBioTech son:

1. Diseño: Una de las innovaciones del producto Secure Dynamics consiste en la integración física de los sensores en un producto atractivo, cómodo e intuitivo para el deportista.

2. Copyright: La característica funcional más importante del producto es el código desarrollado que permite integrar la adquisición y el procesamiento de los datos con una retroalimentación en tiempo real.

3. Trademark: El producto Secure Dynamics cuenta con un logo distintivo para generar estatus, atraer clientes y aumentar el valor del producto.

El producto tendrá una señalización de las características del diseño y la patente para advertir a terceros sobre los componentes del producto que están protegidos. Así como es importante proteger la propiedad intelectual, SportsBioTech también quiere ser un líder en creación de propiedad intelectual. Para esto, SportsBioTech desarrollará estrategias para tener una colaboración continua con universidades e instituciones de investigación deportiva, centros deportivos de alto rendimiento y empresas que tienen como misión desarrollar tecnología aplicada al deporte. Por último, dado que el producto depende de sensores que no serán fabricados directamente por la compañía, SportsBioTech se asegurará de que sus proveedores brinden garantías de que sus productos no infringen los derechos de propiedad intelectual de otros.

9.2 Estrategia de Investigación y Desarrollo

La estrategia de investigación y desarrollo implementada por SportsBioTech busca maximizar la coherencia, la consistencia y el alineamiento con el contexto organizacional. Esto para asegurar que todas las utilidades generadas sean producto de un cumulo de decisiones, acciones y comportamientos a través del tiempo. Una buena estrategia provee el marco en donde se van a tomar decisiones consistentes, coherentes y alineadas con la realidad organizacional de la empresa para llegar al objetivo final de la organización. Para realizar esto se fragmentó la estrategia en cuatro niveles: arquitectura (1), personas (2), procesos (3) y portafolio (4). La empresa pretende ganarse al mercado por medio de la diferenciación e innovación de sus productos. Es decir, ofrecer un producto que no sea ofrecido por ningún otro proveedor. Es en este caso un dispositivo que evalué la postura del ciclista en tiempo real durante un intervalo de tiempo considerado. Para esto se tendrán en cuenta los cuatro niveles de la estrategia. Primeramente, se evaluará la arquitectura, es decir la distribución de la organización. Ésta será centralizada, debido a que como se trata de una empresa de manufactura, todos los empleados, las plantas de producción, y los centros de distribución deben estar haciendo lo mismo. La empresa solamente tiene un tipo de producto, por lo que se cree que es mejor tener un diseño centralizado para poder mantener a todos los integrantes del equipo dentro de una misma línea de producción. Siguiendo esto, se evaluarán las personas que hacen parte de la organización. Éstas serán personas con una capacitación mediana, ya que se necesitarán conocimientos básicos para poder ensamblar o vender los productos que se diseñan en la empresa. Además de esto, se busca que la rotación de personal sea baja, debido a que se debe capacitar a los empleados. Es por esto que se buscan personas disponibles para trabajar durante largos periodos de tiempo. Los procesos que se llevarán a cabo en la organización serán procesos que estén supervisados por un mismo jefe siempre, debido a la centralización del sistema, y que además son estándares para cualquiera de los dispositivos creados; es decir, son generales para todos los productos que se vayan a manufacturar. Esto para asegurar la calidad y utilidad del producto de los usuarios. Es por esto que además los procesos serán evaluados con los mismos indicadores de desempeño, es decir las utilidades netas vendidas, el valor de las utilidades, el número de piezas que son producidas en una ronda de manufactura. Por último, se evaluaron las alternativas de portafolio que tiene la empresa. En este caso se tuvo en cuenta que la compañía intenta mantenerse en el mercado por medio de la innovación de sus productos. Todo esto se puede ver resumido en el diagrama estratégico que se hace parte de los anexos. Para desarrollar el producto se debe tener en cuenta que se van a llevar a cabo los siguientes pasos:

1. Desarrollo del algoritmo de detección de anomalidades: En este paso se tendrá en cuenta la dificultad para filtrar todos los datos obtenidos y poder detectar correctamente los instantes en donde se registran posturas incorrectas.

2. Desarrollo del dispositivo de detección con baterías y conexión bluetooth: en este paso, es posible que se dificulte la implementación del dispositivo, ya que se deben tener en cuentas las restricciones de peso y cableado para la comodidad del usuario.

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Con estos dos pasos se puede evidenciar que el diseño del dispositivo es bastante complejo, ya que se deben tener en cuenta todas las restricciones de los usuarios, como la comodidad. Sin embargo, como ya se tiene en el plan la meta a donde se quiere llegar con la organización, se tomarán decisiones coherentes, consistentes y alineadas al entorno para poder brindarles una solución a los problemas ingenieriles encontrados en los pasos del desarrollo del dispositivo (Pisano, 2012).

9.3 Estrategia Clínica

1. Prueba de rendimiento: En primer lugar, se realizarán pruebas de calibración y funcionamiento de los acelerómetros individualmente. Esto, con el objetivo de incluir únicamente los que demuestran un funcionamiento adecuado. Se seguirá el protocolo propuesto por(D’Emilia, Gaspari, & Natale, 2018).

2. Prueba de eficacia: Se realizarán pruebas en el laboratorio de captura de movimiento (gold standard) de la Universidad de los Andes para establecer el margen de error de nuestro dispositivo. o Participantes: Sujetos amateurs que practican indoor cycling mínimo dos veces por semana y

firmaron el consentimiento informado. o Instrumentos: Software de captura de movimiento STT System, ocho cámaras Optitrack (grabando

a 100 frames por segundo), 14 marcadores de 4mm de ancho, cinta deportiva elástica KT Tape, bicicleta estática, producto Secure Dynamics.

o Procedimiento: a. Preparación: El sujeto debe vestirse con unos shorts y camisa deportiva ceñidos al cuerpo y sin

reflectivos. Adicionalmente, debe colocarse el producto Secure Dynamics. b. Posicionamiento de marcadores siguiendo el protocolo Helen Hayes del software STT System. c. Etapa de calentamiento y familiarización: Antes de iniciar las mediciones, los sujetos llevan a

cabo un calentamiento estandarizado de 10 minutos para ajustarse a la posición de la bicicleta. d. Etapa de medición:

▪ Por cada sujeto se toman tres réplicas. ▪ Pasados los 10 minutos de calentamiento al sujeto se le indica que va a iniciar la toma de

datos. ▪ En total se graban intervalos de un minuto. Entre cada grabación se deja transcurrir dos

minutos. ▪ Al sujeto de prueba se le indica cuando se acaba la etapa de calentamiento, mas no sabe en

qué momento se está realizando la captura de datos. e. Análisis de resultados: Se estimará la diferencia de los ángulos de interés obtenidos entre el

software de captura de movimiento y el dispositivo Secure Dynamics.

3. Seguridad de los componentes electrónicos: SportsBioTech escogerá un proveedor de sensores que cumpla con los certificados de calidad requeridos (SGS) para dispositivos electrónicos. Por esta razón, la empresa no realizará directamente pruebas de seguridad de estos componentes.

9.4 Estrategia Regulatoria

Como se había dicho anteriormente, debido a que el dispositivo no tiene contacto con la piel no es necesario la certificación INVIMA, por lo que con respecto a la estrategia regulatoria no se deberían tener en cuenta. El dispositivo a desarrollar no tendría una estrategia regulatoria exacta según el gobierno colombiano.

9.5 Manejo de Calidad

Para el desarrollo del dispositivo, es esencial tener un buen manejo de calidad, pues de lo contrario el producto será inútil. Después de todo, si no se miden los ángulos correctamente, el dispositivo no estará cumpliendo su propósito. Por lo tanto, para poder verificar que esté funcionando bien, cada sensor será sometido a una prueba en la cual se moverá a una aceleración constante en el plano X, después en el plano Y, y por último en el plano Z. Se verificará entonces que en cada dirección el sensor mida la aceleración correcta. De lo contrario, será necesario reclamar al proveedor, ya que se trata de un acelerómetro defectuoso.

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Después, cuando ya se tenga el producto ensamblado, se someterá a ángulos conocidos y se tomarán las mediciones correspondientes. De esta manera se revisará que marque los ángulos correctamente. De lo contrario, tendrá que volver a pasar por ensamblaje para arreglar el error de manufactura. Para el desarrollo del dispositivo, es esencial tener un buen manejo de calidad, pues de lo contrario el producto será inútil. Después de todo, si no se miden los ángulos correctamente, el dispositivo no estará cumpliendo su propósito. Por lo tanto, para poder verificar que esté funcionando bien, cada sensor será sometido a una prueba en la cual se moverá a una aceleración constante en el plano X, después en el plano Y, y por último en el plano Z. Se verificará entonces que en cada dirección el sensor mida la aceleración correcta. De lo contrario, será necesario reclamar al proveedor, ya que se trata de un acelerómetro defectuoso. Después, cuando ya se tenga el producto ensamblado, se someterá a ángulos conocidos y se tomarán las mediciones correspondientes. De esta manera se revisará que marque los ángulos correctamente. De lo contrario, tendrá que volver a pasar por ensamblaje para arreglar el error de manufactura. Además, antes de ser despachado, el dispositivo debe contar con el sello del Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC), el cual servirá para certificar que Secure Dynamics cumple las normas de calidad.

9.6 Estrategia de Reembolso

Para lograr el desarrollo del sistema, se deben tener en cuenta todos los personajes que pueden estar involucrados con el producto. Principalmente, los centros de entrenamiento y entrenadores, las tiendas especializadas en ciclismo y los inversionistas. Los primeros son los promotores del producto y deben concientizar a los ciclistas acerca de la importancia en la buena técnica al practicar el deporte. Los segundos serán el canal de distribución del producto. Finalmente, los terceros son quienes aportan el capital que permite el desarrollo del producto. Para lograr su distribución, la promoción del producto se dará por medio de las tiendas especializadas y los centros de entrenamiento, quienes realizarán publicidad sobre el producto a sus clientes por medio de un contrato; para ello se les darán los insumos necesarios. De esta manera, para la distribución del producto se tendrán dos canales de venta. El producto puede ser adquirido por medio de la tienda virtual de SportsBioTech, o por medio de las tiendas especializadas de ciclismo tanto físicas como virtuales, a las cuales se les dará un descuento entre el 30 y el 40% del valor de venta al público. Para lograr impulsar el negocio y conseguir el capital necesario, se proponen tres estrategias:

• Asistir a ferias de innovadores para captar la atención de inversionistas.

• Buscar empresas que ya estén en el sector deportivo y puedan tener capital para invertir en una nueva línea de negocio.

• Relaciones con grupos en el sector financiero que tienen empresas especializadas en hacer Venture capital. (Stark, 2011)

9.7 Estrategia de Marketing, Stakeholders, Ventas y Distribución

A continuación, se presentará los 4P’s que hacen parte de la descripción del mercado. Esto es con el fin de entender la composición del mercado, donde se discutirá el producto, el precio, la plaza y la promoción. Producto: El producto es un sistema que contiene un dispositivo creado a partir de sensores para una prevención de lesión o supervisión de un movimiento físico, además de un código que determina qué tipos de movimientos son inadecuados y cómo corregirlos. El producto posee una parte tangible e intangible para satisfacer al público objetivo. Permite la corrección en tiempo real de las acciones realizadas por los usuarios, es sencillo de comprender y fácil de usar. El producto es único y diferente a otros debido a su respuesta en tiempo real, además se enfoca en ciertos movimientos riesgosos durante indoor cycling y se comunica con el usuario de forma inalámbrica sin necesidad de necesitar un equipo costoso. Además, cubre las necesidades del cliente de conocer cuáles son los movimientos que debe corregir y aumentan la seguridad, al prevenir eventuales lesiones en las articulaciones. Por lo tanto, los clientes esperan que este producto les brinde la información necesaria para corregir sus movimientos, proteger su cuerpo y disfrutar de un deporte seguro. Tangible: El dispositivo de los sensores puestos en los lugares determinados para poder medir los procesos adecuados durante el movimiento de indoor cycling es un elemento tangible. Los sensores vienen con un Arduino Lilypad y

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con un convertidor de bluetooth. Esto estará implementado en su totalidad en unas bandas que el usuario podrá colocarse, tres bandas en total, asignadas por articulación. Intangible: El valor intangible de nuestro sistema es la seguridad que le brinda a las articulaciones a futuro, además de la interfaz donde recibe la retroalimentación el usuario acerca de los movimientos que debe cambiar. Además, el dispositivo vendrá con una garantía. Precio: El precio de nuestro equipo es de $1’550’000 COP. Este precio se encuentra dentro del rango de los accesorios de bicicleta, ya que por ejemplo un Rodillo de Bicicleta, Sportneer Bike Trainer Stand Steel, cuesta alrededor de $719.000 COP, un reloj Garmin Edge 830 Blunde Ciclocomputador con GPS y sensores cuesta aproximadamente $1’699’900 COP, y existen otros más costosos de casi $4’000’000 COP. El costo de producción varía de acuerdo al año y a la cantidad de equipos realizados. Esto se explica más a fondo en el modelo financiero. Plaza: El lugar y la distribución del producto será en Colombia. Se utilizará internet para facilitar la venta y la promoción del producto. Se tendrá una página de internet también que representará el producto y explicarán detalles de éste. Los clientes podrán comprar el producto vía internet y se les entregará por con cobertura nacional. Promoción:

• Marketing por correo electrónico

• Publicidad en las redes sociales

• Relaciones públicas

• Publicidad en la web con SEM de Google

• Imagen corporativa y marca

La promoción también se llevará a cabo en espacios de interés deportivo, en ferias deportivas y con la ayuda de los gimnasios. Además, se utilizarán vitrinas y afiches.

Luego de explicar las 4P’s, se empezará a especificar cómo se realizó la segmentación del mercado, el tamaño, sus dinámicas, el cliente objetivo, cómo crece el mercado y las necesidades del mercado. El cliente es el ciclista amateur inmerso en la tecnología del deporte y tiene entre 15 y 65 años de edad. Este cliente crecerá según un supuesto que se explicará a continuación: Un estudio del mercado de indoor cycling en Estados Unidos determinó que en el 2015 había 500.000 usuarios que practicaban regularmente este deporte (Goode, 2017). Además, en un estudio del mercado global de ciclismo se determinó que el crecimiento del mercado de fitness anual es de 12,76% (Alton, 2019). A partir de estas dos cifras se estima que, en el 2018, Estados Unidos tendría un total de 720.000 practicantes de indoor cycling. Ahora bien, estos 720.000 usuarios representan el 0,22% de la población total estadounidense. Para calcular un estimado del total de personas que practica indoor cycling en Colombia, se extrapoló este 0,22% a la población colombiana, obteniendo un total de 110.000 personas en Colombia que practican indoor cycling. Adicionalmente a este estimado, se pudo encontrar que el producto a desarrollar es uno que no existe en el mercado actualemente. Es un producto que suple una necesidad de los deportistas de forma innovadora y segura. No hay ningún otro producto que cumpla con los mismos objetivos y haga una retroalimentación en tiempo real de los movimientos. Es por esto que se estima que, de estos, un 10% compraría nuestro producto. Por ende, el tamaño de mercado estimado para Secure Dynamics en el 2019 es de 11.000 personas. Las necesidades del mercado son las necesidades del cliente, quien necesita poder practicar deporte sin generar lesiones y así seguir practicando a futuro. Necesita corregir sus movimientos sin necesidad de parar el ejercicio. El crecimiento del mercado del 12,76% anual, y éste se tendrá en cuenta a medida de los años que se van expandiendo nuestros clientes. Finalmente, el willingness to pay es lo que está dispuesto a pagar el usuario por unidad. Para este análisis es importante mencionar que un usuario que practica este tipo de deporte tiene un alto willingnes to pay. Después de todo, el precio de un reloj alrededor de $4.000.000 COP, el precio de una bicicleta esta alrededor de los $2.000.000 COP(Tienda Sportfitness, 2019), el precio de zapatos especializados $500.000 COP(Finanzas, 2010), el precio de pantalones de ciclismo va desde los $150.000 hasta los $450.000 COP y una camiseta puede costas desde $90.000 COP hasta $180.000 COP(Finanzas, 2010). Es por esto que es un deporte que puede costar hasta $30.000.000 COP(Finanzas, 2010), por lo que el precio de nuestro equipo se estima que se encuentra en un rango en el que el cliente está dispuesto a pagar.

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9.8 Ventaja Competitiva y Estrategia de Negocio

Actualmente existen dos competidores principales. A continuación, se describe cada uno y la diferenciación de

Secure Dynamics: 1. Garmin®:

Garmin tiene un producto llamado VectorTM 3, un pedal que le ofrece al ciclista estadísticas acerca de su potencia, su equilibrio y las dinámicas del pedaleo. Sin embargo, las estadísticas no están disponibles durante la ejecución del entrenamiento, sino solamente al final. Adicionalmente, en cuanto a la postura del individuo, únicamente ofrece detalles acerca de la posición del pie sobre el pedal. En cambio, Secure Dynamics le ofrecerá al ciclista realimentación durante el entrenamiento acerca de la postura de todo el tren inferior.

2. Laboratorio de captura de movimiento: El laboratorio de captura de movimiento es un espacio al que pueden acceder los ciclistas para obtener un análisis personalizado acerca de su técnica y el posicionamiento adecuado del sillín de la bicicleta. Sin embargo, este análisis se realiza en un ambiente controlado, así que el usuario estará consciente de que

está siendo vigilado y por lo tanto mejorará su postura así sea inconscientemente (Chib, Adachi, & O’Doherty, 2018). Además, la postura tiende a empeorar a medida que aumenta el agotamiento, y este es un factor que no alcanza a tener en cuenta el análisis en el laboratorio de captura de movimiento (Too, 1990). En cambio, Secure Dynamics estará haciendo un monitoreo del usuario durante todo su entrenamiento, el cual permitirá ir más allá de las condiciones controladas del laboratorio de captura de movimiento.

A pesar de que Secure Dynamics cuenta con ventajas diferenciales frente a la competencia, igual existen barreras de entrada naturales en este mercado. En primer lugar, Garmin® tiene una identidad de marca muy fuerte, y ha creado una red de clientes que tienen una alta lealtad y confianza en la marca. Por lo tanto, los clientes podrían estar vacilantes ante la opción de pasarse a Secure Dynamics si sienten que esto implica deslealtad a Garmin®. Asimismo, si Garmin® decidiera lanzar un producto como Secure Dynamics al mercado, contaría con esta ventaja de lealtad y de valor de marca, y además tendría la capacidad de fijar precios bajos para dificultar que

SportsBioTech pueda obtener ganancia y sobrevivir dentro del mercado (Hayes, 2019), (CFI, 2019). Por otro

lado, el laboratorio de captura de movimiento cuenta con una barrera de entrada, que es la posición de autoridad que tienen, pues es hecho por un especialista dentro de un laboratorio. Esto puede hacer que los clientes vacilen antes de escoger Secure Dynamics sobre un análisis en el laboratorio de captura de movimiento. Teniendo esto en cuenta, es importante que Secure Dynamics establezca claramente que no es un producto sustituto a los productos de Garmin® y al análisis en el laboratorio de captura de movimiento. Al contrario, puede ser un producto complementario a éstos, ya que puede mejorar la efectividad de los productos de Garmin® y servir como un análisis que da continuidad al del laboratorio de captura de movimiento. Otros bienes complementarios a Secure Dynamics son los rodillos para bicicletas (e.g. Takx, Bkool, Wahoo) y los simuladores de ciclismo (e.g. Zwift, TrainerRoad, Rouvy). Por lo tanto, es importante que SportsBioTech demuestre con claridad que Secure Dynamics es un bien complementario que ampliará los beneficios de productos ya existentes del indoor cycling. Esto se logrará a través de la estrategia de ventas y publicidad utilizada, usando imágenes y videos que demuestren esto. La estrategia de ventas que utilizará la empresa para llegar a sus clientes se realizará a través de promotores ubicados en tiendas de ciclismo y centros de entrenamiento de indoor cycling. Éstos animarán a los clientes a que conozcan y prueben Secure Dynamics. De este modo, el mercado objetivo de Secure Dynamics se enterará de la existencia de este nuevo producto y además podrá entender qué hace, cómo funciona y su propuesta de valor. Así, se empezará a crear una red de usuarios que comprarán, utilizarán y recomendarán Secure Dynamics. Esto permitirá que aumente la participación del producto en el mercado y que así pueda obtener utilidades positivas.

9.9 Plan Operacional y Modelo Financiero

Para la elaboración del prototipo se llevará a cabo el siguiente plan de operación. Este está dividido en siete etapas diferentes. En la primera etapa se debe investigar y desarrollar el prototipo inicial. Para esto se adquirieron datos en el contexto real, es decir durante la sesión de ciclismo de un individuo. Con estos datos se crea un algoritmo que provee retroalimentación sobre la postura del usuario a partir de simples cálculos matemáticos, se diseña una interfaz gráfica amigable para el usuario y se integra con los elementos físicos, y luego se integra el dispositivo fijo

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con el algoritmo previamente diseñado. Por último, se debe realizar un killer experiment, en donde se validan todas las hipótesis y supuestos que se están teniendo en cuenta, y se verifica que la necesidad de nuestro usuario este siendo suplida. Después de esto se llevará a cabo la siguiente etapa, es esta se registrará toda la organización y sus productos dentro del régimen tributario colombiano. Para esto se debe desarrollar la descripción del dispositivo, los estudios técnicos y las comprobaciones analíticas que demuestren que efectivamente el dispositivo funciona. Además, se deben desarrollar los métodos de disposición final y registrar la empresa en la Cámara de Comercio. Asimismo, se reunirán todos los documentos necesarios para patentar el sistema del dispositivo como un conjunto, y se pasará la patente, la cual se puede demorar aproximadamente tres años. Siguiendo este plan, se debe continuar a la etapa de preproducción, donde se negociará y se escogerán los proveedores de cada una de las materias primas del producto, y luego se hará la debida recepción de estos insumos. Con esto hecho, ya se puede continuará a la etapa de desarrollo y producción, en donde se contratará y capacitará al personal calificado para manufacturar el producto final, se diseñará la página web del dispositivo, y se hará la debida manufactura de los productos. Por último, se procederá a las etapas de ventas y post ventas, en donde se contratará y capacitará a los empleados de la fuerza de ventas para que puedan hacer una adecuada demostración del dispositivo en marcha al ser vendido. Se empezarán las ventas en línea, por medio de gimnasios y en tiendas especializadas de ciclismo. Para finalizar, entonces, habrá una ventana de postventas en donde se le ofrece soporte técnico a cada uno de los usuarios de ejercicio. Además, se creó el modelo financiero de la empresa SportsBioTech con Secure Dynamics. Para ello se tuvo en cuenta que el tamaño de mercado en Colombia es de 11.000 personas, que la población colombiana entre los 15 y los 65 años crece a una tasa del 1,07% anual, y que está proyectado que el mercado del indoor cycling crezca un 12,76% anual (Banco Mundial, 2016). Con esto se calculó la demanda anual para determinar la cantidad a producir anualmente. Además, se acordó que en el primer año se producirán dos unidades de prueba. Por otro lado, se utilizó la inflación proyectada para el 2020 (3,2%) como la inflación constante para los próximos cinco años para calcular el aumento anual en el precio (Anexo 13.12). Asimismo, se creó un presupuesto salarial

que tiene en cuenta prestaciones de acuerdo a los empleados que se van a necesitar durante cada año de la

proyección (Anexo 13.13). Se acordaron todos los salarios y se estableció que todos aumentarán anualmente el

equivalente a la inflación más 10 puntos base (3,2% + 10 bp = 3,3%) (Anexo 13.14).

Adicionalmente, se establecieron los costos de venta y gastos operacionales anuales. Los costos de venta consisten en los salarios del personal de manufactura, el arriendo de la instalación que será utilizada para todo el

proceso de producción, los materiales necesarios para crear el producto (Anexo 13.15), y el costo de transportar

las unidades producidas hasta los centros de distribución (Anexo 13.16). Por otro lado, los gastos operacionales

constan de los salarios del personal de ventas y administración, el arriendo de las instalaciones utilizadas para estos fines, los servicios, las capacitaciones, los materiales publicitarios y los aspectos legales (e.g. asesoría, trámites, registro INVIMA y patente). Además, se tienen en cuenta los gastos necesarios para poder distribuir la aplicación de Secure Dynamics en el App Store de Apple (que cobra $100 USD anuales12) y en el Play Store de Android (que cobra una única cuota inicial de $30 USD), y para comprar una máquina de coser industrial que tendrá

una vida útil de cinco años (Anexo 13.17).

Al calcular los costos de venta, se obtuvieron los egresos correspondientes que tendrá SportsBioTech por cada

unidad producida (Anexo 13.18), los cuales son en promedio $1.279.060 COP. Teniendo en cuenta esto y además

que los distribuidores piden un descuento del 30% - 40%, se decidió fijar el precio en $1.550.000 COP. Además, basado en la estructura de costos, se decidió establecer una inversión inicial de $2.000.000 COP. De acuerdo a lo

anterior, y asumiendo una tasa impositiva igual al 33%, se obtuvo el estado de resultados (Anexo 13.19), que

permitió obtener la utilidad neta, el margen de ganancia neta y el margen de ganancia bruta (Anexo 13.20):

1 Se utilizó una tasa de cambio de $3,500 COP/USD.

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Figura 5. Utilidad neta y márgenes de ganancia.

Además, se obtuvo el flujo de caja libre sin inversionista y con inversionista, comprobando que con la inversión elegida se podrá tener un flujo de caja positivo desde el año 4:

Figura 6. Flujo de caja con y sin inversión

Según el flujo de caja presentado, el flujo de caja será negativo durante los primeros tres años, pero la inversión se logra recuperar desde el año 4. Así que la inversión es suficiente teniendo un horizonte temporal de cinco años. Para corroborar lo anterior, se valoró la propuesta con un costo de oportunidad igual al 11%, el cual tiene en cuenta el costo de la deuda, la tasa libre de riesgo y los intereses. La tasa interna de retorno (TIR) da 17% y el valor presente neto (VPN) dio $47.636.672. Ya que la TIR es mayor al costo de oportunidad y el VPN es mayor a 0, se puede concluir que el proyecto es rentable con la inversión elegida. En cuanto a la inversión inicial, ésta se obtendrá a través de crowdfunding. Esto permitirá recaudar el dinero necesario y a su vez promocionar y vender el producto. Para comenzar el proceso, primero se producirá una unidad del producto. Después, se creará un video promocional dónde sean claros la problemática, el uso, la funcionalidad y los beneficios del dispositivo. Ésta, al igual que la historia del desarrollo y los detalles del dispositivo, se subirá a la página (e.g. INDIEGOGO) y se fijará un plazo de cuatro meses para obtener la meta establecida. Cuando esta se haya obtenido, será posible comenzar la producción en masa de Secure Dynamics.

9.10 Estrategia de Comunicación

La estrategia de comunicación para promover el producto Secure Dynamics aprovecha su carácter innovador y la inexistencia de productos similares. Además, pretende posicionar el sistema al reforzar la importancia de realizar ejercicio de forma adecuada para cuidar de la salud a largo plazo. A continuación, se encuentra un resumen integrado de la estrategia: El sistema Secure Dynamics nace de la necesidad de desarrollar estrategias de gestión de riesgo en ciclismo bajo techo. Esta modalidad deportiva ofrece a sus usuarios eficiencia y ventajas de seguridad (cruciales en ciudades como Bogotá) y la posibilidad de cumplir la tarea bajo supervisión permanente dada la naturaliza cíclica y repetitiva

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de los movimientos sobre la máquina. Sin embargo, esta actividad reporta una alta ocurrencia de afectaciones o lesiones crónicas, generadas por la sobreutilización del sistema osteomuscular. Valorado en $560.850.000 USD en el 2018, el mercado global de indoor cycling representa una fuerza y potencial de ventas importante, teniendo también en cuenta su crecimiento estimado de 5,7% entre el 2018 y el 2025. Con una estimación poblacional de 110.000 indoor cyclists en Colombia, caracterizados por su inmersión en el campo de tecnología deportiva, se espera que Secure Dynamics llegue a complementar e innovar en sus entrenamientos. Esta inmersión en el mercado se espera lograr con la propuesta de valor del producto y su portabilidad, uso fácil e intuitivo, análisis ligero y mayor accesibilidad a usuarios amateurs a la gestión de riesgo en medicina deportiva, frente a tecnologías alternativas (como se enumeran en la sección 2.2.8). Para su distribución y comercialización, la compañía SportsBioTech realiza alianzas estratégicas con tiendas de ciclismo especializadas y centros de entrenamiento, con la tarea de promover y difundir las novedades y ventajas que presenta el sistema Secure Dynamics. Los usuarios podrán acceder a información técnica a través de redes sociales o asistencia física en las tiendas, a través de asesores especializados en ventas. Además, contarán con la facilidad de realizar su compra online sobre diferentes plataformas virtuales. Para la comodidad del usuario, la empresa desarrollará una página web que reunirá aspectos informativos y comerciales, para establecer relaciones con nuestros usuarios. Secure Dynamics es un producto con la mira en el futuro del indoor cycling. Innova en el campo, pues realiza la gestión de riesgos que el accionar humano no está en total capacidad de ejercer. Se presenta en el mercado como un esfuerzo por lograr un ejercicio con alto desempeño y seguridad, maximizando los beneficios del ejercicio en la salud y el bienestar de las personas.

9.11 Equipo

El personal contratado por SportsBioTech para las diferentes funciones que involucra el producto Secure Dynamics se encuentra en el corazón de la empresa. El capital humano es fundamental para asegurar la alta calidad y el reconocimiento del producto en el mercado. Este personal se encuentra repartido en tres divisiones principales: manufactura, investigación y desarrollo (R&D) y ventas y administrativos. La línea de manufactura incluye ingenieros electrónicos, especialistas en el manejo de componentes eléctricos y su correcta conexión y aislamiento. Incluye también costureros que realizan la composición del producto utilizable, tomando los componentes electrónicos e incorporándolos al diseño establecido con velcro y material antideslizante. Finalmente, se requiere un técnico que realice el control de calidad, calibración y mantenimiento de los productos ensamblados. Por otro lado, en la división de investigación y desarrollo se encuentra un ingeniero biomédico, encargado de proveer su conocimiento de la biomecánica del cuerpo humano. Se encuentra también un ingeniero electrónico que aporta su conocimiento en el área de sensores inerciales y la mejora continua de la captura y procesamiento de datos de movimiento. Se requiere también un médico especialista (fisiatra/deportólogo) que conozca la fisiopatología de las lesiones en ciclismo y provea constante retroalimentación sobre los productos ensamblados. Por el lado de sistemas, es necesario un ingeniero que realice el desarrollo de la plataforma móvil y su mantenimiento pertinente. Éste debe manejar las plataformas de Apple y Android para realizar su trabajo de forma completa. Finalmente, se encuentra un diseñador que aporte su experiencia en el diseño del producto físico y utilizable por los usuarios, buscando siempre alcanzar un diseño innovador, cómodo y útil para usar en contexto de ejercicio. El área administrativa y de ventas se encarga de gerenciar y coordinar las divisiones anteriores para mantener una marcha constante y mantener la empresa activa. Ésta comprende de un director administrativo, un director científico y un director comercial, cuyas responsabilidades organizacionales y de coordinación son requeridas en sus campos correspondientes. En esta área, se requiere también un contador, encargado de las cuentas y finanzas de la empresa, un asistente que realice labores varias, incluyendo la recepción de pedidos de la tienda virtual y el manejo de papeles importantes dentro de la empresa. Finalmente, se encuentra un auxiliar/mensajero que apoye en trámites que requieran una salida de la planta de producción. En general, la compañía SportsBioTech busca personas comprometidas con su trabajo, conocedoras y diligentes en la compleción de sus responsabilidades. El grupo desarrollador se mantendrá a la cabeza de la compañía, manteniendo una comunicación constante con los directores y vigilando el suave funcionamiento de esta.

10 Discusión y Conclusión

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El proceso de desarrollo de la propuesta siguió tres líneas de producción. A continuación, se detallan los resultados obtenidos en cada etapa para luego discutir el desempeño del producto ensamblado. Sistema electrónico de captura de datos inerciales A partir de un proceso iterativo y aditivo, se obtuvo un sistema básico de captura de datos inerciales. Como se ha mencionado antes, este comprende tres acelerómetros en su base y elementos de transmisión, conversión y procesamiento de datos como un Arduino Lilypad, un multiplexor y un módulo Bluetooth. Al final, se incorporó al sistema una batería de litio para cumplir con la especificación de inalámbrico. Estos elementos fueron integrados en un circuito impreso en PCB para ajustarse a su aplicación como “accesorio” sobre el usuario. Indudablemente, este sistema presentó numerosos problemas durante su fabricación, en lo que concierne a las conexiones físicas entre componentes, la traducción de señales analógicas a digitales (comprender correspondencias entre estas para obtener información útil), su correcta alimentación y finalmente, la calibración de los acelerómetros para obtener señales con sentido. Esta última cuestión se propone como mejoría para el futuro pues, como se verá más adelante, el sistema presenta diferencias moderadas entre los ángulos marcados en pantalla y aquellos medidos manualmente por el equipo, para diferentes puntos en el tiempo. A pesar de estas, se observa una correcta captura de datos inerciales y satisfactoria traducción a ángulos de flexión para estimar la seguridad de la postura de un usuario de indoor cycling. Se valida el método numérico y la utilidad de los componentes electrónicos para el fin propuesto. En el Apéndice 14.23, se muestra el diagrama de conexiones final entre componentes, diseñado por el equipo como guía para futura fabricación. Adicionalmente, se muestran los tres prototipos realizados por el equipo para llegar al producto final. Desarrollo del aplicativo móvil De igual manera, se obtuvo una versión final de una aplicación móvil disponible para teléfonos Android. Su desarrollo se caracterizó por iteraciones que incorporaban comentarios de usuarios que no conocían el proyecto de antemano, a través de una encuesta corta que se muestra en el Apéndice 14.24. La propuesta de diseño final se muestra a continuación:

Figura 7. Pantallas ejemplares del aplicativo móvil en tres situaciones posturales distintas.

Una constante en el desarrollo de la aplicación fue la sencillez y facilidad de uso por parte del usuario. Se eligió mostrar los mensajes con una señal de color pues esto atrae la visión del usuario y puede ser interpretado más fácilmente que un mensaje de texto simple. Se predispusieron botones y un mensaje para verificar la conexión al dispositivo electrónico mediante Bluetooth y botones para comenzar y terminar una sesión de entrenamiento, correspondientes a las funciones básicas con las que debía contar la aplicación. Un gran reto en el desarrollo de la aplicación fue asegurar el correcto recibimiento de datos, enviados mediante el módulo Bluetooth desde el Arduino. Este fue satisfactoriamente solucionado para obtener ángulos de flexión en pantalla, como se muestra en la figura anterior. El equipo es consciente de que mostrar los ángulos en pantalla no aporta información útil al usuario, sin embargo, esta característica era necesaria para la verificación de la correcta transmisión de datos entre componentes del sistema. Se propone para trabajo a futuro, eliminar esta característica. Diseño de un producto utilizable

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Este lado de la producción tenía como objetivo transformar el sistema electrónico de captura de datos en un producto utilizable o wearable por un usuario de ciclismo bajo techo. El producto fundamental fue el hilo conductor3 que permitía a la vez transmitir señales eléctricas entre componentes, integrarlos a un accesorio wearable y garantizar mayor seguridad al usuario, dejando atrás cables tradicionales en contacto con la piel. A su vez, el accesorio fue creado con tela respirable, velcro y hebillas, con un diseño que sostuviera correctamente los componentes electrónicos en su lugar y maximizara comodidad al usuario. La figura a continuación muestra la disposición general del diseño final:

Figura 8. Disposición del diseño final. De izquierda a derecha: Tobillera y cintas para rodilla y muslo.

Aunque el diseño es sencillo, este resulta funcional para una persona de altura y contextura intermedia. Sin embargo, para futuro trabajo, se propone un cambio en el diseño que permita ajustar el posicionamiento de los sensores a las medidas del usuario. De igual forma, se propone un trabajo de aislamiento adicional, para separar más claramente los componentes eléctricos del contacto con la piel. Producto final La integración de los tres componentes detallados da finalmente un sentido a la solución propuesta. Su desempeño general se evaluó con respecto a aspectos como comodidad y facilidad de uso. Más específicamente, su funcionalidad fue evaluada mediante una comparación del ángulo derivado y mostrado en pantalla por el aplicativo y el ángulo medido de forma manual, mediante el software Kinovea. Se toman dos momentos clave en el gesto del pedaleo: cuando el pedal se encuentra lo más bajo posible y la pierna estirada y cuando el pedal alcanza su punto superior y la pierna se encuentra más recogida. A continuación, se muestra la comparación gráfica:

Figura 9. a-b) Medición del ángulo de flexión de rodilla y plantar, respectivamente. c) Pantalla correspondiente a la

situación.

Figura 10. a) Medición del ángulo de flexión de rodilla. b) Pantalla correspondiente a la situación.

3 Referencia: https://www.sigmaelectronica.net/producto/adafr-640/

https://www.sigmaelectronica.net/producto/adafr-640/

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Como se evidencia en la Figura 9, la medición del ángulo de flexión plantar es satisfactoria. El error corresponde a 1.85º o 4.76% con respecto al ángulo medido manualmente. Sin embargo, la precisión en la medición del ángulo de flexión de rodilla decae alcanzando un error de 20.5% durante la flexión de la pierna (Figura 9) y 22.6% en la extensión de la pierna (Figura 10) con respecto a los ángulos obtenidos de forma manual. La fuente de error con mayor peso es la incorrecta calibración o funcionamiento de los sensores, especialmente aquellos ubicados sobre el muslo y bajo la rodilla. Por otro lado, es posible que la demora (delay) asociada a la transmisión de datos entre el sistema electrónico y el aplicativo móvil, explique la presentación de un ángulo que no corresponde precisamente a los momentos capturados. Aunque esta demora genera imprecisiones en momentos exactos del tiempo, este no resulta tan significativo durante la utilización del producto en tiempo real. Esto está ligado al hecho de que el gesto del pedaleo es cíclico y repetitivo, por lo que un error cometido durante un pedaleo, con alta probabilidad será reiterado en el siguiente. Con esto en mente, se propone la visualización del sistema en funcionamiento en tiempo real, en un contexto fuera del normal (fuera de un entrenamiento de indoor cycling) en el siguiente link: https://www.youtube.com/watch?v=ZVcvVrm9GMU A modo de conclusión, se ha visto como la solución Secure Dynamics responde a la necesidad global referente a

la falta de gestión de riesgo en medicina deportiva. A través de un exhaustivo proceso de observación,

investigación y evaluación, esta necesidad fue tomando una forma más particular dentro del contexto del indoor

cycling y las fuentes de lesiones allí existentes. Para la transición hacia la solución, se vio la importancia de los

ángulos entre segmentos del tren inferior como indicadores de las posturas en indoor cycling y el planteamiento

de un método base para medirlos, a partir de sensores inerciales con alta disponibilidad al equipo y revisión de

literatura al respecto. La fabricación responde a un proceso iterativo y aditivo, dividido en tres líneas de producción

y cuyo ensamble, resultó en la concepción de un producto utilizable y funcional. Este producto responde a las

múltiples preocupaciones y necesidades particulares del sector médico, entrenadores y usuarios de indoor cycling

y toma en cuenta las limitaciones y carencias de las soluciones actuales, como se revisaron en la Sección 2 de

este reporte. Sin duda, el producto presentado tiene múltiples ajustes y mejorías por realizar, pero el equipo confía

en que el concepto que dirigió su diseño tiene el potencial de realizar los análisis posturales para usuarios

aficionados propuestos. Se cree en la capacidad del producto de acercar la ingeniería y aspectos característicos

como la obtención y procesamiento de señales a personas fuera del dominio, de una manera que promueva buenos

hábitos posturales y prevenga lesiones a largo plazo.

11 Agradecimientos

El grupo SportsBioTech desea agradecer a las siguientes personas por su apoyo constante e impulso para trabajar por el bien común: Juan Pablo Forero, Klaus Mieth, Santiago Valencia, David Bigio, Rodrigo Gómez, Fernando Luis García y Angie Henríquez. Agradecemos también a Alejandro Guzmán, Boris Lafaurie, Óscar Torres y Jaime Angarita por compartir su conocimiento sobre el entrenamiento del indoor cycling, en la parte de investigación del proyecto.

12 Referencias

Alton, K. (2019). It’s not just the Leaders powering the Indoor Bicycle Hometrainer market’s growth – The Market

Journal. Retrieved October 22, 2019, from https://www.marketjournal.co.uk/its-not-just-the-leaders-powering-the-indoor-bicycle-hometrainer-markets-growth/12691/

Banco Munidal. (2016). Crecimiento de la población (% anual) | Data. Retrieved October 22, 2019, from https://datos.bancomundial.org/indicador/SP.POP.GROW?end=2018&start=2016

Bini, R. R., & Carpes, F. P. (2014a). Biomechanics of cycling. Biomechanics of Cycling (Vol. 9783319055398). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-05539-8

Bini, R. R., & Carpes, F. P. (2014b). Introduction to biomechanical analysis for performance enhancement and injury prevention. In Biomechanics of Cycling (Vol. 9783319055398, pp. 1–11). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-05539-8_1

Campus Virtual. (2015). Regulación, Estándares, Programas y Acreditación. Retrieved September 9, 2019, from https://cursos.campusvirtualsp.org/repository/coursefilearea/file.php/18/Contenido2015/10_Standards_regs/

https://www.youtube.com/watch?v=ZVcvVrm9GMU

34

standards_regs2015SPRR.html CFI. (2019). Barriers to Entry - Types of Barriers to Markets & How They Work. Retrieved October 22, 2019, from

https://corporatefinanceinstitute.com/resources/knowledge/economics/barriers-to-entry/ Chib, V. S., Adachi, R., & O’Doherty, J. P. (2018). Neural substrates of social facilitation effects on incentive-

based performance. Social Cognitive and Affective Neuroscience, 13(4), 391–403. https://doi.org/10.1093/scan/nsy024

D’Emilia, G., Gaspari, A., & Natale, E. (2018). Calibration test bench for three-axis accelerometers An accurate and low-cost proposal. In I2MTC 2018 - 2018 IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference: Discovering New Horizons in Instrumentation and Measurement, Proceedings (pp. 1–6). Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. https://doi.org/10.1109/I2MTC.2018.8409584

Devices, A. (2010). ADXL335 (Rev. B). Retrieved from www.analog.com Ferrer-Roca, V., Roig, A., Galilea, P., & GarcíA-Lopez, J. (2012). Influence of saddle height on lower limb

kinematics inwell-Trained cyclists: Static vs. dynamic evaluation in bike fitting. Journal of Strength and Conditioning Research, 26(11), 3025–3029. https://doi.org/10.1519/JSC.0b013e318245c09d

Finanzas, P. (2010). El ciclismo, un deporte bastante costoso. Retrieved December 6, 2019, from https://www.finanzaspersonales.co/cuanto-cuesta/articulo/el-ciclismo-un-deporte-bastante-costoso/37067

Garrick, J., & Requa, R. (2003). Sports and Fitness Activities: The Negative Consequences. The Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons, 11, 439–443. https://doi.org/10.5435/00124635-200311000-00008

Goode, L. (2017). My two-month ride with Peloton, the cultish, internet-connected fitness bike - The Verge. Retrieved December 6, 2019, from https://www.theverge.com/2017/4/25/15408338/bike-peloton-review-indoor-cycle-live-streaming-cycling

Harris,Philip, Robertson, Angus, Ranson, C. (2014). Anatomy for Problem Solving in Sports Medicine. Retrieved from http://eds.b.ebscohost.com/ehost/ebookviewer/ebook/bmxlYmtfXzcwODYzNV9fQU41?sid=73cea060-da55-44de-b3b4-08fbe59832c9@pdc-v-sessmgr03&vid=0&format=EB&lpid=lp_1&rid=0

Hayes, A. (2019). Barriers to Entry Definition. Retrieved October 22, 2019, from https://www.investopedia.com/terms/b/barrierstoentry.asp

Lago Peñas, C., Sánchez Sánchez, F., Martín Acero, R., Lalin Novoa, C., Seirul-lo Vargas, F., Fernández Del Olmo, M., … Francisco J. Vizcaya Pérez. (2011). La Relación de la Fatiga con el Rendimiento en Deportes de Equipo. Revista de Entrenamiento Deportivo, 25(4). Retrieved from http://revistadeentrenamientodeportivo.com/articulo/la-relacion-de-la-fatiga-con-el-rendimiento-en-deportes-de-equipo-1574-sa-n57cfb272304fe/

Marin-Perianu, R., Marin-Perianu, M., Havinga, P., Taylor, S., Begg, R., Palaniswami, M., & Rouffet, D. (2013). A performance analysis of a wireless body-area network monitoring system for professional cycling. Personal and Ubiquitous Computing, 17(1), 197–209. https://doi.org/10.1007/s00779-011-0486-x

Mayo Clinic Staff. (2018). Mayo Clinic Patellar Tendinitis. Retrieved September 10, 2019, from https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/patellar-tendinitis/diagnosis-treatment/drc-20376118

Pisano, G. P. (2012). Creating an R&D Strategy. Rubén, L., Rubio, F., Universidad, H., & Valle, D. (2012). Realizado bajo la tutoría del. Salazar Morales, J. (2018). La bici está de moda | Blogs El Tiempo. Retrieved October 22, 2019, from

http://blogs.eltiempo.com/mas-ciclismo/2018/01/23/la-bici-esta-moda/ Samuel, L. (2019). Functional Anatomy of the Knee: Movement and Stability - Interactive Biology, with Leslie

Samuel. Retrieved from http://www.interactive-biology.com/3992/functional-anatomy-of-the-knee-movement-and-stability/

Silberman, M. R., Webner, D., Collina, S., & Shiple, B. J. (2005). Road bicycle fit. Clinical Journal of Sport Medicine : Official Journal of the Canadian Academy of Sport Medicine, 15(4), 271–276. https://doi.org/10.1097/01.jsm.0000171255.70156.da

Stark, N. (2011). Reimbursement Strategies for New Technologies - CDG Whitepapers. Retrieved October 22, 2019, from https://clinicaldevice.typepad.com/cdg_whitepapers/2011/05/reimbursement-strategies.html

Tienda Sportfitness. (2019). Bicicletas Spinning - Tienda Sport Fitness Colombia. Retrieved December 6, 2019, from https://tienda-sportfitness.com/categoria/cardio/bicicletas-estaticas-spinning/bicicletas-spinning/

Too, D. (1990). Biomechanics of Cycling and Factors Affecting Performance. Review Article Sports Medicine (Vol. 10). Retrieved from https://digitalcommons.brockport.edu/pes_facpub

Vistronica SAS. (2016). Acelerómetro de 3 Ejes ADXL335 GY61 - VISTRONICA SAS. Retrieved September 9, 2019, from https://www.vistronica.com/sensores/imu/acelerometro-de-3-ejes-adxl335-gy61-detail.html?product_rewrite=acelerometro-de-3-ejes-gy-61-adxl335

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13 Apéndices

13.1 Fundamentos de Problema y Estado de Enfermedad – Figuras

Figura 1. Anotaciones anatómicas sobre los tres huesos que conforman la articulación de la rodilla.

Figura 2. Un incremento en la altura del sillín de A a B (3 cm) que reduce el ángulo de flexión de rodilla de 47° a 31°.

Reducción de la fuerza patelofemoral compresiva (vector FP).

13.2 Referencia de marcadores

13.3 Grado de riesgo según FMEA

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Step 2.

Step 3.

Step 4.

13.4 Encuesta validación de necesidad

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Bill of materials and the suppliers with addresses and catalog numbers. Instruments used with identifying information. Mathematical models and equations used. Your laboratory notebook must be submitted with the report for evaluation. Financial Model.

13.5 Canvas

13.6 Personas

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13.7 Prueba de Concepto

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Figura 2. Uso de celulares para modular acelerómetros. Marcadores para comprobar dichos datos tomados por los sensores.

13.8 Proceso de Ideación

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13.9 Ideación de un diagrama

13.10 Rango de ángulos de normalidad

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Figura 1. Rango de normalidad para los ángulos de flexión de rodilla y plantar. Tomada de (Bini et al., 2011).

13.11 Concepto

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13.12 Ingresos por ventas

13.13 Cantidad de personal por cargo4

4 0,5 indica que se contratará medio tiempo; 0,125 indica que se contratará medio tiempo durante un trimestre del año.

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13.14 Sueldos por cargo, incluyendo prestaciones

13.15 Materiales utilizados para producción de SecureDynamics

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13.16 Costos de venta

13.17 Gastos administrativos (excluyendo salarios)

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13.18 Costo unitario

13.19 Estado de resultados

13.20 Margen de ganancia bruta y margen de ganancia neta

13.21 Estrategia R & D

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13.22 Plan organizacional

13.23 Sistema electrónico de captura de datos - Figuras

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Figura 1. Esquema de conexiones entre componentes electrónicos del sistema de captura de datos.

Figura 2. Evolución del producto diseñado. Ajuste de componentes y diseño para adecuarse al uso propuesto.

13.24 Encuesta de evaluación de la aplicación móvil

• ¿La aplicación le parece visualmente atractiva?

• ¿La aplicación le parece intuitiva de usar?

• ¿Le gusta la forma como se recibe la retroalimentación?

• ¿Le gustaría compartir otra observación acerca de la aplicación?

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