Mikrosantrifüj Ochiq manbali biomedikal qurilma: 11 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Bu davom etayotgan loyiha bo'lib, u jamoatchilik ko'magi va keyingi tadqiqotlar va ko'rsatmalar bilan yangilanadi

Ushbu loyihaning maqsadi uzoq va past infratuzilmali hududlarda kasalliklarni tashxislash uchun tashish oson bo'lgan va arzon manbalardan ishlab chiqariladigan ochiq manbali, modulli laboratoriya uskunalarini yaratishdir

Bu tibbiy asboblar uchun modulli platformani taqdim etish vazifasi bilan davom etadigan ochiq manbali loyiha bo'lib, uni arzon narxda osongina o'zgartirish va kengaytirish mumkin

Dastlabki dizaynlar modulli akkumulyator va doimiy dvigatellar to'plami va mikrosantrifüjaga mo'ljallangan bo'ladi

U uzoq va qishloq joylarida tibbiyot xodimlarining individual ehtiyojlarini qondirish, o'zgartirish, o'zgartirish va boshqa loyihalarga yordam berish uchun ochiq manbali onlayn hamjamiyatdan yordam so'raydi

DISCLAIMER: Loyiha hali ham dizayn va funksionallik sinovidan o'tmoqda va hech qanday diagnostika yoki klinik dastur uchun mos emas. Elektron va dvigatellarni yig'ish va o'quvchilarning xavfi ostida ishlatish kerak

1 -qadam: Muammo va dizayn bayonoti

Muammo bayonoti:

Kasalliklarni tashxislash va davolashda yordam beradigan laboratoriya va klinik asbob -uskunalardan foydalana olmaslik uzoq va past infratuzilmali hududlarda ko'pchilikning o'limini oldini oladi. Xususan, asosiy ishonchli santrifüjlardan foydalana olmaslik sog'liqni saqlash xodimlarini OITS va bezgak kabi qon bilan yuqadigan patogenlarga qarshi kurashda muhim vositadan mahrum qiladi.

Dizayn bayonoti: mikro-santrifugani, modulli akkumulyatorni va shahar motorli dvigatelini ishlab chiqish, qon orqali yuqadigan patologiyalar (patogenlar va parazitlar) keltirib chiqaradigan kasalliklarni tashxislash va davolashda yordam berish. Qo'shimcha ishlab chiqarish usullaridan foydalangan holda, bu dizayn portativlikni yaxshilashga va hayotni saqlaydigan texnologiyalarning iqtisodiy to'siqlarini kamaytirishga qaratilgan.

2 -qadam: Dizayn asoslari:

Ushbu dizayn FDM 3D bosib chiqarish, lazerli kesish va sevimli mashg'ulotlari elektronikasi yordamida qishloq joylarida foydalanish uchun mos bo'lgan mikrosantrifugani ishlab chiqarishga qaratilgan. Bunda, qurilma turli xil manbalarga ega bo'lgan, sog'liqni saqlash sohasidagi ko'plab mutaxassislar uchun ochiq bo'ladi deb umid qilinadi.

Santrifüj rotorini loyihalashda (dizayn naychalari bo'lgan dizayn qismi):

Namunalarni ajratish uchun zarur bo'lgan G-kuchi kerakli namunaning turiga bog'liq bo'lib, uning tarkibiy qismlariga qonni ajratish uchun o'rtacha kuchlar 1 000-2 000 g ni tashkil qiladi (thermofisher.com)

RFC (G-kuch) ga aylanish tezligini RCF = (rpm) 2 × 1.118 × 10-5 × r yordamida hisoblash mumkin, bu erda 'r'-rotor radiusi (bcf.technion.ac.il)

3 -qadam: Dizayn masalalari

Qo'shimcha ishlab chiqarish parametrlari:

• Qatlamning yomon yopishishi sodir bo'lishi mumkin, buning natijasida tortishish kuchi yomonlashadi va uning qismlari shikastlanadi

• Kerakli xususiyatlar materiallarga qarab o'zgaradi. Ba'zilar past og'irlik va narxda yaxshi lateral kuchlanish va siqilish kuchini taklif qilishadi

• G-kodni kesish paytida to'g'ri sozlangan materiallarning kerakli xususiyatlarini olishini ta'minlash kerak

• Ushbu texnikadan foydalangan holda ishlab chiqarilgan qismlarning xizmat qilish muddati, qimmatroq texnika va CNC frezeleme metallari kabi materiallarga qaraganda ancha past.

• Termoplastiklar nisbatan past o'tish haroratiga ega, shuning uchun past ish haroratini saqlash kerak (<80-90 daraja)

Boshqa dizayn cheklovlari:

• Ba'zi hududlar elektr energiyasidan etarli darajada foydalana olmasligi mumkin, asosiy portativ quyosh batareyalari, batareyalar va hk.

• Vibratsiya va muvozanat muammo bo'lishi mumkin

• 15 daqiqagacha yoki undan ko'p vaqt davomida yuqori aylanish tezligiga ega bo'lishi kerak, bu esa ba'zi qismlarga yuqori mexanik stressni keltirib chiqaradi.

• Foydalanuvchilar uskunadan foydalanish tajribasiga ega bo'lmasligi mumkin va texnik to'siqni pasaytirish uchun yordamga muhtoj bo'ladi

4 -qadam: boshlang'ich/asosiy modul dizayni

Yuqoridagi dizayn ichki elektron komponentlar uchun etarli joy ajratish uchun bo'sh joydan maksimal darajada foydalanadi va har xil santrifüj rotorlari va trubkalarning o'lchamlari uchun etarlicha katta radiusni ta'minlaydi. Dizaynning "birlashma" uslubi ishlab chiqarish vaqtida qo'llab -quvvatlovchi materiallarga bo'lgan ehtiyojni yo'q qilish va qo'shimchali va subtraktiv ishlab chiqarishda oson bosib chiqarish, ta'mirlash va tayyorlashga imkon berish uchun tanlangan. Bundan tashqari, kichikroq qismlarni bosib chiqarish bosma xatolar ta'sirini kamaytiradi va har xil bosma o'lchamlarini ishlatishga imkon beradi.

Modulli dizayndan foydalanib, qurilmaga har xil turdagi santrifüj idishlar biriktirilishi mumkin. Qo'shimchali ishlab chiqarish orqali ushbu qismlarni tez o'zgartirish va ishlab chiqarish G-kuchining o'zgarishiga va qayta ishlanadigan namunaning o'lchamiga/turiga imkon beradi. Bu an'anaviy mashinalarga nisbatan ustunlik beradi va oxirgi foydalanuvchining ehtiyojlari bo'yicha mashinalarni loyihalashda innovatsion yondashuvni ta'minlaydi.

5 -qadam: qismlar ro'yxati

3d bosma qismlar: fayllar Github va boshqa narsalarga yuklanadi va tezda yangilanadi.

• 1 x Milli vint
• 1 x Rotorli yong'oq
• 1 x Qopqoqli yong'oq
• 1 x asosiy qopqoq
• 4 x Rotor tanasi
• 1 x Ruxsat etilgan burchakli rotor
• 4 x Yuqori/pastki ballast
• 2 x Yon balast

Elektronika: (tez orada mahsulotlarga havola)

Arduino Nano (8-10 dollar)

Ulanish simlari (<$ 0,2)

Elektron tezlikni boshqaruvchi (8-10 dollar)

12V cho'tkasi bo'lmagan doimiy dvigatel (15-25 dollar)

Potentsiometr (0,1 dollar)

Li-po qayta zaryadlanuvchi batareya (15-25 dollar)

6 -qadam: qismlarni chop etish:

Github -dan barcha qismlar bu erda mavjud: Bundan tashqari, bu erda turli narsalarda mavjud:

3D bosilgan qismlar: 1 x Milli vint

1 x Rotorli yong'oq

1 x Qopqoqli yong'oq

1 x asosiy qopqoq

4 x Rotor tanasi

1 x Ruxsat etilgan burchakli rotor

4 x Yuqori/pastki ballast

2 x Yon balast

Cura -ning umumiy loyiha sozlamalari yoki shunga o'xshash tanlangan kesuvchi dasturlar korpus va balast qismlarini chop etish uchun yaxshi ko'rsatma bo'ladi.

7 -qadam: yig'ish: birinchi qadam

• Quyidagi qismlarni yig'ish uchun tayyorlang:

  • Santrifüj bazasi
  • Komponent qoplamasi
  • 4 x rotorli korpus
• Barcha qismlar bir -biriga mahkam o'rnashishi va tegishli yopishtiruvchi bilan mahkamlanishi kerak

8 -qadam: O'rnatish: elektron komponentlar

Sinov uchun quyidagi elektron komponentlarni tayyorlang:

• DC motor va ECS
• Batareya
• Arduino Nano
• Non paneli
• Potentsiometr
• Jumper simlari

Arduino uchun kodlash va ko'rsatmalarni bu erda topishingiz mumkin:

Maqola

Sinov mexanizmi muammosiz ishlaydi va potansiyometrga javob beradi. Agar shunday bo'lsa, elektronni korpusga o'rnating va dvigatelning silliq va oz tebranish bilan ishlashini tekshiring.

Tez orada aniq joylashuv rasmlari qo'shiladi.

9 -qadam: O'rnatish: Rotor va burilish vintini biriktirish

Rotor, rulo, yigiruvchi va yigiruvchi nonlarni yig'ing.

Barcha qismlar yaxshi joylashtirilganligiga ishonch hosil qiling. Qoplama juda qattiq bo'lsa, silliqlash yordam berishi mumkin.

Rotorning silliq yo'lga ega ekanligiga ishonch hosil qiling va haddan tashqari qimirlamang. Agar kerak bo'lsa, barqarorlikni ta'minlash uchun tekis idishni akrildan chop etish yoki kesish mumkin.

Qismlarga silliqlash va o'rnatish ishlari olib borilgandan so'ng, dvigatel miliga vintni mahkamlang va rotorni yong'oq bilan ko'rsatilgan tarzda mahkamlang.

Namunalarni tushirish va yuklash yoki rotor turlarini o'zgartirish uchun rotorni olib tashlash mumkin.

10 -qadam: yig'ish: balast va qopqoqlar

Balast idishlarini to'plang, ular qo'llab -quvvatlash, tortish va tebranishni yumshatish vazifasini bajaradi.

Qismlar bir -biriga yopishishi va to'ldirilganda joyida qolishi kerak. Agar kerak bo'lsa, uning qismlarini yopishtiruvchi yoki shunga o'xshash yopishtiruvchi bilan mahkamlash mumkin.

Rotor ustidagi asosiy qopqoq yuqori rotorli non bilan mahkamlanganda mahkam o'rnashishi kerak.

Qismlar rasmda ko'rsatilgandek bo'lishi kerak.

11 -qadam: Xulosa

Masofadagi tibbiyot xodimlari hayotiy tibbiy va diagnostik asboblar va ehtiyot qismlarni olish va saqlash bilan bog'liq iqtisodiy va logistik to'siqlarga duch kelishadi. Santrifüj va nasos tizimlari kabi asosiy asbob -uskunalarga kira olmaslik, kutish vaqtini o'limga va noto'g'ri tashxisga olib kelishi mumkin.

Ushbu dizayn, ish stoli ishlab chiqarish texnikasi va asosiy elektron komponentlardan foydalangan holda, ochiq manbali tibbiy asbobni (mikrosantrifugani) yaratish mumkinligini ko'rsatib, kerakli natijaga erishdi. U sotuvda mavjud bo'lgan mashinalar narxining o'ndan birida ishlab chiqarilishi va boshqa qurilmalarda ishlatilishi mumkin bo'lgan qismlarni osonlikcha ta'mirlanishi yoki demontaj qilinishi, iqtisodiy to'siqlarni kamaytirishi mumkin. Elektron komponentlar eng keng tarqalgan qon namunalarini qayta ishlash uchun zarur bo'lgan vaqt davomida ishonchli ishonchli quvvatni ta'minlaydi, infratuzilmaning past joylarida qo'lda ishlaydigan yoki chiqadigan qurilmalarga qaraganda yaxshiroq diagnostika beradi. Ushbu dizaynning maqsadga muvofiqligi, peristaltik nasoslar yoki ushbu dizayndagi kabi, mikrosantrifugalar kabi turli xil asbob-uskunalarni boshqarish uchun asosiy komponentlar to'plamidan foydalangan holda, tibbiy asbob-uskunalarning modulli ochiq platformali platformasini ishlab chiqishda kelajakda salohiyatga ega. Ochiq manbali fayllar kutubxonasi tashkil etilgandan so'ng, bitta FDM printeridan foydalanish mumkin, bu qismlarni ishlab chiqarishda, oxirgi foydalanuvchi talab qiladigan dizayn haqida kam ma'lumotga ega. Bu asosiy komponentlarni etkazib berish, vaqt va hayotni tejash bilan bog'liq logistik muammolarni bartaraf etadi.