Fluid dynamics and Usability Improvement of a Hygiene System

Abstract (Swedish)

This thesis investigates how the disinfection system in a medical bathtub can be im-
proved with both performance and usability in mind. The current system has oppor-
tunities for improvement regarding disinfectant concentration stability, sensitivity to
inlet pressure variations, and the adjustment process for caregivers. Addressing these
areas reduces the risk of incorrect dosing, unnecessary waste of water and disinfec-
tant, and helps ensure consistent disinfection between patients.
The project followed an iterative product development process based on the Double
Diamond design process, including concept generation, prototyping, and iterative
testing. Several alternative concepts for mixing disinfectant and water were explored,
including Venturi injectors, hydro pumps, air-driven systems, and electric pumps.
A physical test rig was built to replicate the existing system and enable controlled
testing under varying pressures and configurations.
Initial tests confirmed that the existing Venturi solution is sensitive to pressure
changes, resulting in variations in concentration. Through iterative testing and design
modifications, improved injector geometries were developed, showing stable perfor-
mance across a wide operating range. In parallel, user-centered design methods were
applied to improve ergonomics and interaction.
The final concept shows promise in providing a stable disinfectant mixture and aims
to reduce the need for repeated manual adjustments with a redesigned venturi injec-
tor. By relocating the adjustment interface to an accessible position and introducing
a clearly labelled dial around the adjustment knob, the new concept is intended to
make the disinfection process easy, intuitive and not physically demanding for the
caregiver. The results of the report show that even relatively small design changes
can have the potential to make a noticeable difference in both system reliability and
overall user experience.

Popular Abstract (Swedish)

Kan desinfektion av medicinska badkar bli både säkrare och enklare?
För lite desinfektionsmedel kan försämra desinfektionen, medan för mycket innebär onödig kemikalieanvändning. I detta examensarbete undersöktes hur både doseringsnoggrannhet och användarvänlighet kan förbättras i medicinska badkar.
På sjukhus och äldreboenden måste medicinska badkar desinficeras efter varje användning för att förhindra smittspridning mellan patienter. Desinfektionen sker genom att en blandning av vatten och desinfektionsmedel sprutas över badkarets ytor. För att desinfektionen ska fungera krävs rätt mängd desinfektionsmedel. En för låg koncentration riskerar att lämna kvar bakterier, medan en för hög koncentration leder till onödig kemikalieanvändning och ökad miljöpåverkan.
Arjo tillverkar medicinska badkar med integrerade desinfektionssystem där vatten och desinfektionsmedel blandas med hjälp av en så kallad venturiinjektor. Den utnyttjar vattnets rörelse för att suga in desinfektionsmedlet utan behov av pumpar eller motorer. Även om lösningen är robust och har få rörliga komponenter som kan orsaka fel, finns vissa begränsningar. Koncentrationen kan påverkas av variationer i vattentrycket, och flödesmätaren kan ibland vara svår att avläsa då suget varierar, vilket försvårar säkerställandet av en korrekt dosering.
Utöver de tekniska utmaningarna kan justeringen av systemet vara både tidskrävande och ergonomiskt belastande. För att ställa in rätt koncentration behöver användaren samtidigt hålla i sprayhandtaget, justera en ventil och läsa av en flödesmätare i en obekväm arbetsställning.
För att undersöka hur systemet kunde förbättras byggdes en fysisk testrigg som efterliknade desinfektionssystemet i ett medicinskt badkar. Flera olika lösningar utvärderades, bland annat alternativa pumpsystem och nya utformningar av venturiinjektorn. Resultaten visade att en förbättrad injektordesign kunde ge betydligt högre sugförmåga och samtidigt hålla en stabilare koncentration över ett större intervall av vattentryck.
Arbetet omfattade även utveckling av nya användargränssnitt för att förenkla inställningen av systemet. I stället för att behöva böja sig ner vid badkaret flyttades justeringen till ögonhöjd och flera alternativa lösningar utvecklades och testades. Användartester visade att de nya koncepten gjorde inställningen både snabbare och mer precis samtidigt som den upplevdes som enklare att utföra.
Resultaten visar att relativt små förändringar i både teknik och design kan ge stora förbättringar. Ett mer användarvänligt system minskar risken för felaktig dosering, förbättrar arbetsmiljön för vårdpersonal och kan samtidigt minska onödig användning av desinfektionsmedel. På så sätt kan bättre desinfektion bidra till både säkrare vård och minskad miljöpåverkan.

• author: Rydgren, Filip and Bergquist, Carl
• supervisor: Axel Nordin
• organization: Innovation
• course: MMKM10 20261
• year: 2026
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Venturi injector, disinfection system, medical bathtubs, usability, fluid dynamics
• language: English
• id: 9233218
• date added to LUP: 2026-06-10 10:59:54
• date last changed: 2026-06-10 10:59:54