Микроцентрифуга Ашық бастапқы биомедициналық құрылғы: 11 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Бұл қоғамның қолдауымен, әрі қарай зерттеулер мен нұсқаулармен жаңартылатын үздіксіз жоба

Бұл жобаның мақсаты-шалғайдағы және инфрақұрылымы төмен аудандардағы ауруларды диагностикалауға көмектесу үшін тасымалдауға оңай және арзан бөлшектерден жасалған ашық көзді, модульдік зертханалық жабдықтар жасау

Бұл медициналық құрылғыларға арналған модульдік платформаны қамтамасыз ету миссиясымен жалғасатын ашық бастапқы жоба, оны аз шығынмен оңай өзгертуге және кеңейтуге болады

Бастапқы конструкциялар модульдік аккумулятор мен тұрақты ток қозғалтқышы мен микро центрифугаға арналған болады

Ол шалғайдағы және ауылдық жерлердегі медицина қызметкерлерінің жеке қажеттіліктерін қанағаттандыруға қолдау көрсетуге, өзгертуге және одан әрі жобалауға көмектесу үшін ашық бастапқы коды бар қоғамдастықтың көмегіне жүгінеді

ЕСКЕРТУ: Жоба әлі де дизайн мен функционалдылық бойынша тестілеуден өтуде және кез келген диагностикалық немесе клиникалық қолдануға жарамсыз. Электроника мен қозғалтқыштарды жинау және пайдалану оқырмандардың жеке тәуекеліне байланысты

1 -қадам: Мәселе мен дизайн туралы мәлімдеме

Мәселе туралы мәлімдеме:

Ауруларды диагностикалау мен емдеуге көмектесетін зертханалық және клиникалық қондырғылардың жетіспеушілігі шалғайдағы және инфрақұрылымы төмен аудандарда көптеген адамдардың өлімінің алдын алуға әкеледі. Нақтырақ айтсақ, негізгі сенімді центрифугаларға қол жетімсіздігі медицина қызметкерлерін СПИД пен безгек сияқты қан арқылы қоздырғыштармен күресте маңызды құралдан айырады.

Дизайн мәлімдемесі: микро-центрифуга, модульдік аккумулятор мен тұрақты ток қозғалтқышының жинағын құрастыру, қан арқылы берілетін патологиялардан (патогендер мен паразиттер) туындаған ауруларды диагностикалау мен емдеуге көмектеседі. Аддитивті өндіріс әдістерін қолдана отырып, бұл дизайн портативтілікті жақсартуға және өмірді құтқаратын технологиялардың экономикалық кедергілерін төмендетуге бағытталған.

2 -қадам: Дизайн негіздемесі:

Бұл дизайн ауылдық жерлерде FDM 3D басып шығаруды, лазерлік кесуді және әуесқойлыққа арналған электрониканы қолдану арқылы ауылдық жерлерде қолдануға жарамды микроцентрифуганы шығаруға бағытталған. Бұл ретте, құрылғы әр түрлі ресурстарға қол жеткізе алатын көптеген денсаулық сақтау мамандарына қол жетімді болады деп үміттенеміз.

Центрифуга роторын жобалау кезінде (пробиркаларды ұстайтын конструкция бөлігі):

Үлгілерді бөлу үшін қажетті G-күші қалаған үлгі түріне байланысты, қанды оның құрамдас бөліктеріне бөлу үшін орташа күштер 1 000-2 000 г құрайды (thermofisher.com)

RCM-ден RFC-ке (G-күші) есептелуі RCF = (rpm) 2 × 1.118 × 10-5 × r көмегімен есептелуі мүмкін, мұнда 'r'-ротордың радиусы (bcf.technion.ac.il)

3 -қадам: Дизайн туралы ойлар

Қосымша өндіріс ережелері:

• Нашар адгезия пайда болуы мүмкін, бұл созылу беріктігінің нашарлауына және бөлшектердің бұзылуына әкеледі

• Қажетті қасиеттер әр түрлі болады. Кейбіреулер төмен салмағы мен бағасы бойынша жақсы жанама кернеу мен қысу күшін ұсынады

• Қажетті материалдық қасиеттерге қол жеткізу үшін G-кодын кесу кезінде дұрыс параметрлерді қолдану қажет

• Осы техниканың көмегімен өндірілетін бөлшектердің қызмет ету мерзімі қымбат металдар мен фрезерлік фрезалар сияқты қымбатырақ әдістермен салыстырғанда салыстырмалы түрде төмен.

• Термопластиканың өтпелі температурасы салыстырмалы түрде төмен, сондықтан төмен жұмыс температурасын сақтау қажет (<80-90 градус шамасында) • Ашық түрде шығарылған 3d басып шығарылған конструкциялар пайдаланушыларға конструкцияларды қажеттіліктері мен шектеулеріне сәйкес өзгертуге мүмкіндік береді.

Қосымша дизайн шектеулері:

• Кейбір аудандарда электр қуаты жеткіліксіз болуы мүмкін, негізгі портативті күн батареялары, батареялар және т.б.

• Діріл мен тепе -теңдік мәселе болуы мүмкін

• 15 мин немесе одан көп уақытқа жоғары айналу жиілігін шығара алуы керек, бұл кейбір бөліктерде жоғары механикалық кернеуге әкеледі.

• Пайдаланушылардың жабдықты пайдалану тәжірибесі болмауы мүмкін және олар техникалық тосқауылды төмендету үшін қолдауды қажет етеді

4 -қадам: Бастапқы/Негізгі модуль дизайны

Жоғарыда келтірілген дизайн ішкі электронды компоненттерге жеткілікті орын беру үшін кеңістікті тиімді пайдаланады және центрифуга роторлары мен түтіктердің өлшемдері үшін жеткілікті үлкен радиусты қамтамасыз етеді. Дизайндың «біріктіру» стилі өндіріс кезінде көмекші материалға деген қажеттілікті жою үшін және қоспа түрінде де, субтрактивті өндірісте де оңай басып шығаруға, жөндеуге және дайындауға мүмкіндік беру үшін таңдалған. Сонымен қатар, кішігірім бөлшектерді басып шығару басып шығару ақаулығының/қатесінің әсерін азайтады және баспа өлшемдерінің кең таңдауын қолдануға мүмкіндік береді.

Модульдік конструкцияны пайдалана отырып, құрылғыға әр түрлі центрифугалық табақтарды бекітуге болады. Аддитивті өндіріс арқылы бұл бөлшектерді жылдам модификациялау және өндіру G-күшінің өзгеруіне және өңделген үлгі өлшеміне/түріне мүмкіндік береді. Бұл оған дәстүрлі машиналардан артықшылық береді және соңғы пайдаланушының қажеттіліктері бойынша машиналарды жобалаудың инновациялық әдісін ұсынады.

5 -қадам: Бөлшектер тізімі

3D басып шығарылған бөліктер: Файлдар Github және әр түрлі жүктеледі және тез арада жаңартылады.

• 1 x Шпиндельді бұранда
• 1 x роторлы гайка
• 1 x Қақпақ гайкасы
• 1 x негізгі қақпақ
• 4 x роторлы корпус
• 1 x Тұрақты бұрыштық ротор
• 4 x Жоғарғы/төменгі балласт
• 2 x бүйірлік балласт

Электроника: (жақын арада өнімдерге сілтеме)

Ардуино Нано ($ 8-10)

Коннектор сымдары (<$ 0,2)

Электрондық жылдамдықты реттегіш ($ 8-10)

12В щеткасыз тұрақты ток қозғалтқышы ($ 15-25)

Потенциометр (0,1 доллар)

Li-po қайта зарядталатын батарея ($ 15-25)

6 -қадам: Бөлшектерді басып шығару:

Барлық бөлшектерді github -дан мына жерден алуға болады: Сонымен қатар мұнда әр түрлі жерден алуға болады:

3d басылған бөлшектер: 1 x шпиндельді бұранда

1 x роторлы гайка

1 x Қақпақ гайкасы

1 x негізгі қақпақ

4 x роторлы корпус

1 x Тұрақты бұрыштық ротор

4 x Жоғарғы/төменгі балласт

2 x бүйірлік балласт

Cura немесе таңдалған кескіш бағдарламалық жасақтамадағы ұқсас жалпы жоба параметрлері барлық корпус пен балласт бөлшектерін басып шығаруға жақсы нұсқаулық болып табылады.

7 -қадам: құрастыру: бірінші қадам

• Келесі бөлшектерді құрастыруға дайындаңыз:

  • Центрифуга негізі
  • Компоненттердің корпусы
  • 4 роторлы корпус
• Барлық бөліктер бір -біріне тығыз жабысып, тиісті желімдермен бекітілуі керек

8 -қадам: құрастыру: электронды компоненттер

Келесі электронды компоненттерді тестілеуге дайындаңыз:

• Тұрақты ток қозғалтқышы және ECS
• Батарея
• Ардуино Нано
• Нан тақтасы
• Потенциометр
• Өткізгіш сымдар

Arduino үшін кодтау мен нұсқаулықты мына жерден табуға болады:

Мақала

Сынақ қозғалтқышы біркелкі жұмыс істейді және потенциометрге жауап береді. Егер солай болса, электрониканы корпусқа орнатып, қозғалтқыштың тегіс және аз дірілмен жұмыс жасайтынын тексеріңіз.

Нақты орналастыру суреттері жақын арада қосылады.

9 -қадам: құрастыру: ротор мен айналдыру бұрандасын бекіту

Роторды, роликтерді, айналдырғыштарды және айналдырғыштарды жинаңыз.

Барлық бөліктер жақсы бекітілгеніне көз жеткізіңіз. Тығыздау тым қатты болса, тегістеу көмектеседі.

Ротордың тегіс жолға ие екеніне көз жеткізіңіз және ол қатты секірмеуі немесе тербелмеуі керек. Қажет болса, тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін жалпақ табақты басып шығаруға немесе акрилден кесуге болады.

Бөлшектер тегістеліп, бекітілгеннен кейін, айналдыру бұрандасын қозғалтқыш шпинделіне бекітіп, роторды гайкалармен суреттегідей бекітіңіз.

Үлгілерді түсіру және тиеу үшін немесе ротордың түрін өзгерту үшін роторды алып тастауға болады.

10 -қадам: құрастыру: балласттар мен қақпақтар

Жоғарғы және бүйірлік балласты контейнерлерді жинаңыз, олар тірек, таразылау және дірілді басу қызметін атқарады.

Бөлшектер бір -біріне ілініп, толтырылған кезде орнында қалуы керек. Қажет болса, бөлшектерді супер желіммен немесе ұқсас желіммен бірге бекітуге болады.

Ротордың негізгі қақпағы ротордың жоғарғы гайкасымен бекітілген кезде мықтап бекітілуі керек.

Бөлшектер суретте көрсетілгендей орналасуы керек.

11 -қадам: Қорытынды

Қашықтағы медициналық қызметкерлер маңызды медициналық және диагностикалық құрылғылар мен бөлшектерді алуға және сақтауға байланысты экономикалық және логистикалық кедергілермен бетпе -бет келеді. Центрифугалар мен сорғы жүйелері сияқты негізгі қондырғыларға қол жеткізе алмау күту уақыты мен қате диагнозға әкелуі мүмкін.

Бұл дизайн қалаған нәтижеге қол жеткізді, бұл жұмыс үстелі өндірісінің техникасы мен негізгі электронды компоненттерді қолдана отырып, ашық көзден тұратын медициналық құрылғыны (микроцентрифуганы) құруға болатынын көрсетті. Ол коммерциялық қол жетімді машиналардың оннан бір бөлігінде өндірілуі мүмкін және басқа құрылғыларда қолданылатын бөлшектер үшін оңай жөнделуі немесе бөлшектелуі, экономикалық кедергілерді төмендетуі мүмкін. Электрондық компоненттер инфрақұрылымы төмен аудандарда қолмен жұмыс істейтін немесе шығатын қондырғыларға қарағанда жақсы диагностиканы қамтамасыз ететін қанның көп таралатын үлгілерін өңдеуге қажетті уақыт бойы тұрақты сенімді қуат береді. Бұл конструкцияның орындылығы медициналық құрылғылардың модульдік ашық платформасын құруда болашақ әлеуетке ие, перистальтикалық сорғылар немесе осы конструкциядағыдай микроцентрифугалар сияқты әр түрлі жабдықтарды басқару үшін негізгі компоненттер жиынтығын қолданады. Ашық файлдар кітапханасы құрылған кезде, FDM -дің бір принтеріне кіру ақырғы пайдаланушы талап ететін дизайн туралы аз білімді бөліктерді шығару үшін пайдаланылуы мүмкін. Бұл негізгі компоненттерді жеткізуге байланысты логистикалық мәселелерді жояды, уақыт пен өмірді үнемдейді.