Միկրո ցենտրիֆուգա Բաց աղբյուրի կենսաբժշկական սարք. 11 քայլ

2025 Հեղինակ: John Day | day@howwhatproduce.com. Վերջին փոփոխված: 2025-01-23 14:48

Սա շարունակական նախագիծ է, որը կթարմացվի համայնքի աջակցությամբ և լրացուցիչ հետազոտություններով և հրահանգներով:

Այս նախագծի նպատակն է ստեղծել բաց աղբյուրներով, մոդուլային լաբորատոր սարքավորում, որը հեշտ է տեղափոխել և կառուցվել էժան աղբյուրներից `օգնելու հեռավոր և ցածր ենթակառուցվածքային տարածքներում հիվանդությունների ախտորոշմանը:

Սա լինելու է շարունակական բաց աղբյուրի նախագիծ ՝ բժշկական սարքերի համար մոդուլային հարթակ տրամադրելու առաքելությամբ, որը կարող է հեշտությամբ փոփոխվել և ընդլայնվել ցածր գնով:

Նախնական նախագծերը կլինեն մոդուլային մարտկոցի և DC շարժիչի տուփի և միկրո ցենտրիֆուգայի համար:

Այն դիմելու է առցանց բաց կոդով համայնքի օգնությանը ՝ աջակցությամբ, փոփոխություններով և հետագա նախագծերով, հեռավոր և գյուղական վայրերում բուժաշխատողների անհատական կարիքները թիրախավորելու համար:

ISՐԱԳՐՈԹՅՈՆ. Projectրագիրը դեռ նախագծման և ֆունկցիոնալության փորձարկում է անցնում և դեռ հարմար չէ որևէ ախտորոշիչ կամ կլինիկական կիրառման համար: Էլեկտրոնիկան և շարժիչները պետք է հավաքվեն և օգտագործվեն ընթերցողների պատասխանատվությամբ:

Քայլ 1: Խնդիր և նախագծման հայտարարություններ

Խնդրի հայտարարություն

Լաբորատոր և կլինիկական սարքավորումների հասանելիության բացակայությունը, որոնք կօգնեն ախտորոշել և բուժել հիվանդությունները, հանգեցնում է հեռավոր և ցածր ենթակառուցվածքների շատերի կանխարգելելի մահվան: Մասնավորապես, հիմնական հուսալի ցենտրիֆուգների հասանելիության բացակայությունը բուժաշխատողներին զրկում է արյան միջոցով փոխանցվող պաթոգենների դեմ պայքարի կարևոր գործիքներից, ինչպիսիք են ՁԻԱՀ-ը և մալարիան:

Նախագծման հայտարարություն. Նախագծել միկրո ցենտրիֆուգա և մոդուլային մարտկոց և DC շարժիչային փաթեթ, որն օգնում է արյան միջոցով փոխանցվող պաթոլոգիաների (պաթոգեններ և մակաբույծներ) առաջացած հիվանդությունների ախտորոշմանը և բուժմանը: Օգտագործելով հավելյալ արտադրության տեխնիկա, որտեղ դա կենսունակ է, այս դիզայնը ձգտում է բարելավել շարժունակությունը և նվազեցնել կյանքի փրկող տեխնոլոգիաների տնտեսական խոչընդոտները:

Քայլ 2. Նախագծման հիմնավորում

Այս դիզայնը նպատակաուղղված է միկրոկենտրիֆուգայի արտադրությանը, որը հարմար է գյուղական վայրերում փոխարինելու համար `օգտագործելով աշխատասեղանի FDM 3D տպագրություն, լազերային կտրում և հոբբի էլեկտրոնիկա: Դրանով հույս կա, որ սարքը հասանելի կլինի առողջապահության ոլորտի տարբեր մասնագետների համար `ռեսուրսների տարբեր հասանելիությամբ:

Կենտրոնախույս ռոտորը նախագծելիս (դիզայնի մի մաս, որը պահում է փորձանոթներ).

Նմուշների տարանջատման համար պահանջվող G ուժը կախված է նմուշի ցանկալի տեսակից: Արյունը դրա բաղադրիչներին բաժանելու միջին ուժերը տատանվում են 1, 000-2, 000 գ (thermofisher.com):

RPM- ի հաշվարկը դեպի RFC (G-force), կարող է հաշվարկվել RCF = (rpm) 2 × 1.118 × 10-5 × r- ի միջոցով, որտեղ 'r' ռոտորի շառավիղն է (bcf.technion.ac.il)

Քայլ 3: Դիզայնի նկատառումներ

Լրացուցիչ արտադրական նկատառումներ

• Կարող է առաջանալ շերտի վատ կպչում, ինչը կհանգեցնի թույլ առաձգական ուժի և մասերի վնասման

• Պահանջվող հատկությունները տարբեր կլինեն նյութերով: Ոմանք առաջարկում են լավ կողային լարվածություն և սեղմման ուժ ցածր քաշով և արժեքով

• G- կոդի կտրատման ընթացքում պետք է կիրառվեն ճիշտ կարգավորումներ `ապահովելու համար ցանկալի նյութի հատկությունների ձեռքբերումը

• Այս տեխնիկայով արտադրվող մասերի երկարակեցությունը համեմատաբար ցածր է, եթե համեմատենք ավելի թանկարժեք տեխնիկայի և նյութերի կիրառման հետ, ինչպիսիք են CNC ֆրեզերային մետաղները:

• rmերմապլաստիկներն ունեն համեմատաբար ցածր անցումային ջերմաստիճան, ուստի պետք է պահպանվի ցածր աշխատանքային ջերմաստիճան (<մոտ. 80-90 աստիճան տաքություն).

Դիզայնի հետագա սահմանափակումները

• Որոշ տարածքներ կարող են չունենալ էներգիայի համարժեք հասանելիություն, կարող են սնվել հիմնական շարժական արևից, մարտկոցներից և այլն:

• Թրթռումը և հավասարակշռությունը կարող են խնդիր լինել

• Պետք է կարողանա թողնել բարձր RPM մինչև 15 րոպե կամ ավելի ժամանակահատվածների համար, ինչը հանգեցնում է որոշ մասերի բարձր մեխանիկական սթրեսի

• Օգտագործողները կարող են փորձ չունեն սարքավորումների օգտագործման մեջ և կպահանջեն աջակցություն `տեխնիկական խոչընդոտը իջեցնելու համար

Քայլ 4. Նախնական/բազային մոդուլի ձևավորում

Վերոնշյալ դիզայնը լավագույնս օգտագործում է տարածքը `ներքին էլեկտրոնային բաղադրիչներին համապատասխան տարածք տրամադրելու համար և ապահովում է բավականաչափ մեծ շառավիղ` ցենտրիֆուգայի ռոտորների և խողովակների չափսերի համար: Դիզայնի «համատեղ հավաքել» ոճն ընտրվել է արտադրության ընթացքում օժանդակ նյութի կարիքը վերացնելու և հեշտ տպագրություն, վերանորոգում և պատրաստում ինչպես հավելումներով, այնպես էլ հանումներով: Բացի այդ, ավելի փոքր առանձին մասերի տպագրությունը կնվազեցնի տպագրության ձախողման/սխալի ազդեցությունը և թույլ կտա օգտագործել տպված չափերի ավելի մեծ տեսականի:

Օգտվելով մոդուլային դիզայնից ՝ սարքին կարող են կցվել բազմաթիվ տարբեր տեսակի կենտրոնախույս ամաններ: Այս մասերի արագ փոփոխումներն ու արտադրությունը հավելյալ արտադրության միջոցով թույլ է տալիս փոփոխություններ կատարել արտադրված G- ուժի, և նմուշի չափի/տեսակի մշակման մեջ: Սա օգնում է նրան առավելություն տալ ավանդական մեքենաների նկատմամբ և ապահովում է նորարարական մոտեցում վերջնական օգտագործողի կարիքների շուրջ մեքենաներ նախագծելուն: Ավելին, բալաստի տարաները հնարավորություն են տալիս աջակցություն ավելացնելու և թուլացնելու թրթռումը

Քայլ 5: Մասերի ցուցակ

3D տպագիր մասեր. Ֆայլերը կբեռնվեն Github և thingiverse և կթարմացվեն որքան հնարավոր է շուտ:

• 1 x Spindle պտուտակ
• 1 x Ռոտոր ընկույզ
• 1 x Կափարիչի ընկույզ
• 1 x Հիմնական կափարիչ
• 4 x Ռոտորային մարմին
• 1 x Ֆիքսված անկյունի ռոտոր
• 4 x Վերևի/ներքևի բալաստ
• 2 x Կողային բալաստ

Էլեկտրոնիկա. (Ապրանքների հղումներ շուտով)

Arduino Nano ($ 8-10)

Միակցիչ լարեր (<0.2 դոլար)

Էլեկտրոնային արագության վերահսկիչ (8-10 դոլար)

Անխոզանակ DC շարժիչ 12 Վ (15-25 դոլար)

Պոտենցիոմետր ($ 0.1)

Li-po վերալիցքավորվող մարտկոց (15-25 դոլար)

Քայլ 6: Մասերի տպագրություն

Բոլոր մասերը հասանելի են github- ից այստեղ. Նաև հասանելի են thingiverse- ից այստեղ.

3D տպագիր մասեր `1 x Spindle պտուտակ

1 x Ռոտոր ընկույզ

1 x Կափարիչի ընկույզ

1 x Հիմնական կափարիչ

4 x Ռոտորային մարմին

1 x Ֆիքսված անկյունի ռոտոր

4 x Վերևի/ներքևի բալաստ

2 x Կողային բալաստ

Cura- ի կամ նմանատիպ կտրող ծրագրաշարի նման ընդհանուր կարգավորումները լավ ուղեցույց են մարմնի և բալաստի բոլոր մասերի տպագրության համար:

Քայլ 7: Հավաքում. Առաջին քայլ

• Պատրաստեք հետևյալ մասերը հավաքման համար, ինչպես ցույց է տրված.

  • Կենտրոնախույս բազա
  • Բաղադրիչի պատյան
  • 4 x ռոտորի մարմին
• Բոլոր մասերը պետք է սերտորեն տեղավորվեն միմյանց հետ և ամրացվեն համապատասխան սոսինձներով

Քայլ 8. Հավաքում. Էլեկտրոնային բաղադրիչներ

Փորձարկման համար պատրաստեք հետևյալ էլեկտրոնային բաղադրիչները.

• DC շարժիչ և ECS
• Մարտկոց
• Արդուինո Նանո
• Breadboard
• Պոտենցիոմետր
• Jumper լարերը

Արդուինոյի կոդավորումը և հրահանգը կարող եք գտնել այստեղ ՝

Հոդված ՝

Փորձարկման շարժիչը սահուն է աշխատում և արձագանքում է պոտենցիոմետրին: Եթե դա այդպես է, ապա տեղադրեք էլեկտրոնիկան պատյանում և փորձեք, որ շարժիչն աշխատում է հարթ և փոքր թրթռանքներով:

Exactշգրիտ տեղադրման նկարները շուտով կավելացվեն:

Քայլ 9. Հավաքում. Ռոտորի և մանող պտուտակի ամրացում

Հավաքեք ռոտոր, գլանափաթեթներ, մանող և մանող ընկույզներ:

Համոզվեք, որ բոլոր մասերը լավ տեղավորվում են: Եթե հղկումը չափազանց ամուր է, հղկումը կարող է օգնել:

Համոզվեք, որ ռոտորն ունի հարթ ուղի և չափից դուրս չի ցատկում և չի շարժվում: Անհրաժեշտության դեպքում կայունությանը նպաստելու համար կարելի է տպել կամ կտրել ակրիլից հարթ ուտեստ:

Երբ մասերը ենթարկվել են հղկման և ամրացման, կցեք պտտվող պտուտակը շարժիչի spindle- ին և ամրացրեք ռոտորը ընկույզներով, ինչպես ցույց է տրված:

Ռոտորը կարող է հեռացվել նմուշների բեռնաթափման և բեռնման կամ ռոտորի տեսակները փոխելու համար:

Քայլ 10. Հավաքում. Բալաստ և կափարիչներ

Հավաքեք վերևի և կողային բալաստի տարաներ, դրանք հանդես կգան որպես հենարան, կշիռ և թրթռումների թուլացում:

Մասերը պետք է իրար տեղավորվեն և լցված վիճակում մնան տեղում: Անհրաժեշտության դեպքում մասերը կարող են ամրացվել գերծանրքաշային կամ նմանատիպ սոսինձի հետ միասին:

Ռոտորի հիմնական կափարիչը պետք է ապահով տեղավորվի, երբ ամրացվի ռոտորի վերին ընկույզով:

Մասերը պետք է տեղավորվեն այնպես, ինչպես պատկերված է նկարում:

Քայլ 11: Եզրակացություն

Հեռավոր տեղակայման բուժաշխատողները բախվում են տնտեսական և նյութատեխնիկական խոչընդոտների մարտահրավերի հետ, որոնք կապված են կենսական նշանակության բժշկական և ախտորոշիչ սարքերի և մասերի ձեռքբերման և պահպանման հետ: Հիմնական սարքավորումների հասանելիության բացակայությունը, ինչպիսիք են ցենտրիֆուգները և պոմպային համակարգերը, կարող են հանգեցնել մահացու սպասման ժամանակների և սխալ ախտորոշման:

Այս դիզայնը ցանկալի արդյունքի է հասել ՝ ցույց տալով, որ իրագործելի է բաց աղբյուրներով բժշկական սարք (միկրոկենտրիֆուգա) ստեղծել ՝ աշխատասեղանի արտադրության տեխնիկայի և հիմնական էլեկտրոնային բաղադրիչների օգտագործմամբ: Այն կարող է արտադրվել կոմերցիոն մատչելի մեքենաների արժեքի մեկ տասներորդ մասով և հեշտությամբ վերանորոգվել կամ ապամոնտաժվել այլ սարքերում օգտագործվող մասերի համար ՝ նվազեցնելով տնտեսական խոչընդոտները: Էլեկտրոնային բաղադրիչներն ապահովում են մշտական հուսալի հզորություն արյան ամենատարածված նմուշների մշակման համար պահանջվող ժամանակի համար ՝ ապահովելով ավելի լավ ախտորոշում, քան ձեռքով աշխատող կամ ելքային ստորաբաժանումները ցածր ենթակառուցվածքային տարածքներում: Այս դիզայնի իրագործելիությունը ապագա ներուժ ունի բժշկական սարքավորումների մոդուլային բաց աղբյուրի պլատֆորմի զարգացման մեջ `օգտագործելով տարբեր սարքավորումներ, ինչպիսիք են պերիստալտիկ պոմպերը, կամ ինչպես այս նախագծում, միկրոկենտրիֆուգներ օգտագործող բաղադրիչների հիմնական փաթեթը: Բաց աղբյուրների ֆայլերի գրադարանի ստեղծմամբ, մեկ FDM տպիչին հասանելիությունը կարող է օգտագործվել մի շարք մասեր արտադրելու համար, իսկ վերջնական օգտագործողի կողմից դիզայնի վերաբերյալ փոքր գիտելիքներով: Սա կվերացնի նյութատեխնիկական խնդիրները, որոնք կապված են հիմնական բաղադրիչների առաքման, ժամանակի և կյանքի խնայողության հետ: