მიკროცენტრიფუგა ღია წყაროების ბიოსამედიცინო მოწყობილობა: 11 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

ეს არის მიმდინარე პროექტი, რომელიც განახლდება საზოგადოების მხარდაჭერით და შემდგომი კვლევებითა და ინსტრუქციებით

ამ პროექტის მიზანია შექმნას ღია წყაროებიდან მოდულური ლაბორატორიული აღჭურვილობა, რომლის ტრანსპორტირება ადვილია და დამზადებულია იაფფასიანი წყაროებიდან, რათა დაეხმაროს დაავადებების დიაგნოსტირებას შორეულ და დაბალ ინფრასტრუქტურულ ადგილებში

ეს იქნება უწყვეტი ღია წყარო, რომლის მიზანია უზრუნველყოს მოდულური პლატფორმა სამედიცინო მოწყობილობებისთვის, რომლის ადვილად შეცვლა და გაფართოება შესაძლებელია დაბალ ფასად

თავდაპირველი დიზაინი იქნება მოდულური ბატარეისა და DC ძრავის პაკეტისთვის და მიკრო ცენტრიფუგისთვის

ის მოიძიებს ონლაინ ღია კოდის დახმარებას დახმარების, მოდიფიკაციისა და შემდგომი დიზაინის დასახმარებლად, რათა დააკმაყოფილოს ჯანდაცვის მუშაკების ინდივიდუალური სპეციფიკური საჭიროებები შორეულ და სოფლად

უარყოფა: პროექტი ჯერ კიდევ გადის დიზაინისა და ფუნქციონირების ტესტირებას და ჯერ არ არის შესაფერისი რაიმე დიაგნოსტიკური ან კლინიკური გამოყენებისთვის. ელექტრონიკა და ძრავები უნდა შეიკრიბოს და გამოყენებულ იქნას მკითხველის პასუხისმგებლობით

ნაბიჯი 1: პრობლემა და დიზაინის განცხადებები

პრობლემის განცხადება:

ლაბორატორიულ და კლინიკურ აღჭურვილობაზე წვდომა დაავადებების დიაგნოსტიკასა და მკურნალობაში იწვევს მრავალი ადამიანის გარდაცვალების თავიდან აცილებას შორეულ და დაბალ ინფრასტრუქტურულ ადგილებში. კერძოდ, ძირითად საიმედო ცენტრიფუგებზე წვდომის არარსებობა ჯანდაცვის მუშაკებს ართმევს სასიცოცხლო იარაღს სისხლით გადამდები პათოგენების წინააღმდეგ ბრძოლაში, როგორიცაა შიდსი და მალარია.

დიზაინის განცხადება: მიკროცენტრიფუგის, მოდულური ბატარეის და DC საავტომობილო პაკეტის შემუშავება, რომელიც ხელს შეუწყობს სისხლით გამოწვეული პათოლოგიებით (პათოგენებითა და პარაზიტებით) გამოწვეული დაავადებების დიაგნოსტიკასა და მკურნალობას. დანამატის წარმოების ტექნიკის გამოყენებით, სადაც ეს შესაძლებელია, ეს დიზაინი ცდილობს გააუმჯობესოს პორტატულობა და შეამციროს სიცოცხლის შემნახველი ტექნოლოგიების ეკონომიკური ბარიერები.

ნაბიჯი 2: დიზაინის დასაბუთება:

ეს დიზაინი მიზნად ისახავს მიკროცენტრიფუგის წარმოებას, რომელიც შესაფერისია სოფლად გამოსაყენებლად, დესკტოპის FDM 3D ბეჭდვის, ლაზერული ჭრის და ელექტრონული ელექტრონული აღჭურვილობის გამოყენებით. ამით ვიმედოვნებთ, რომ მოწყობილობა ხელმისაწვდომი იქნება ჯანდაცვის პროფესიონალების ფართო სპექტრისთვის, რესურსებზე განსხვავებული წვდომის მქონე.

ცენტრიფუგის როტორის დიზაინის შექმნისას (დიზაინის ნაწილი, რომელიც შეიცავს საცდელ მილებს):

ნიმუშების გამოყოფისათვის საჭირო G ძალა დამოკიდებულია სასურველი ნიმუშის ტიპზე, საშუალო ძალები სისხლის შემადგენელ ნაწილებად გამოყოფისთვის 1 000 000-2 000 000 გრამდე (thermofisher.com)

RPM– ის გაანგარიშება RFC– მდე (G- ძალა), შეიძლება გამოითვალოს RCF = (rpm) 2 × 1.118 × 10–5 × r გამოყენებით, სადაც 'r' არის როტორის რადიუსი (bcf.technion.ac.il) რა

ნაბიჯი 3: დიზაინის მოსაზრებები

დამატებითი წარმოების მოსაზრებები:

• შეიძლება მოხდეს ფენის ცუდი ადჰეზია, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ცუდი დაძაბულობა და ნაწილის დაზიანება

• საჭირო თვისებები, იცვლება მასალების მიხედვით. ზოგი გვთავაზობს კარგ გვერდით დაძაბვას და შეკუმშვის ძალას მცირე წონასა და ფასში

• G- კოდის გაჭრისას უნდა იქნას გამოყენებული სწორი პარამეტრები იმის უზრუნველსაყოფად, რომ სასურველი მასალის თვისებები მიიღება

• ამ ტექნიკის გამოყენებით წარმოებული ნაწილების ხანგრძლივობა შედარებით დაბალია, ვიდრე შედარებით ძვირადღირებულ ტექნიკასა და მასალებს, როგორიცაა CNC საფქვავი ლითონები.

• თერმოპლასტიკას აქვს შედარებით დაბალი გარდამავალი ტემპერატურა, ამიტომ უნდა შენარჩუნდეს დაბალი საოპერაციო ტემპერატურა (<დაახ. 80-90 გრადუსი ცელსიუსი) • ღია წყაროებით 3D ბეჭდური დიზაინი საშუალებას მისცემს მომხმარებლებს შეცვალონ დიზაინი მათი საჭიროებების და შეზღუდვების შესაბამისად.

დიზაინის შემდგომი შეზღუდვები:

• ზოგიერთ უბანს შეიძლება არ ჰქონდეს ადექვატური წვდომა ელექტროენერგიაზე, შეიძლება საჭირო გახდეს ძირითადი პორტატული მზის, ბატარეების და ა.შ.

• ვიბრაცია და ბალანსი შეიძლება იყოს პრობლემა

• უნდა შეეძლოს მაღალი RPM– ის გამომუშავება 15 წუთამდე ან მეტი პერიოდის განმავლობაში, რამაც გამოიწვია მაღალი მექანიკური დატვირთვა ზოგიერთ ნაწილზე

• მომხმარებლები შეიძლება არ იყვნენ გამოცდილი აღჭურვილობის გამოყენებაში და მოითხოვენ ტექნიკურ ბარიერის შემცირებას

ნაბიჯი 4: საწყისი/ბაზის მოდულის დიზაინი

ზემოაღნიშნული დიზაინი საუკეთესოდ იყენებს სივრცეს შიდა ელექტრონული კომპონენტებისთვის ადექვატური ადგილის უზრუნველსაყოფად და უზრუნველყოფს საკმარისად დიდ რადიუსს სხვადასხვა ცენტრიფუგა როტორებისა და მილების ზომისათვის. დიზაინის სტილი "შერწყმულია ერთად" შეირჩა წარმოების დროს დამხმარე მასალის საჭიროების აღმოსაფხვრელად და საშუალებას მისცემს მარტივად დაბეჭდოს, შეაკეთოს და დაამზადოს როგორც დამატებით, ისე გამომწვევ წარმოებაში. გარდა ამისა, მცირე ზომის ცალკეული ნაწილების დაბეჭდვა შეამცირებს ბეჭდვის უკმარისობის/შეცდომის გავლენას და საშუალებას მისცემს გამოიყენოს დასაბეჭდი ზომის უფრო ფართო არჩევანი.

მოდულური დიზაინის უპირატესობით, მოწყობილობაზე შეიძლება დაერთოს მრავალი სხვადასხვა ტიპის ცენტრიდანული თასი. ამ ნაწილების სწრაფი მოდიფიკაცია და წარმოება დანამატების წარმოების საშუალებით იძლევა ცვლილებებს G- ძალის წარმოებაში და ნიმუშის ზომას/ტიპში დამუშავებას. ეს ეხმარება მას უპირატესობა მიანიჭოს ტრადიციულ მანქანებს და უზრუნველყოფს ინოვაციურ მიდგომას მანქანების დიზაინში საბოლოო მომხმარებლის მოთხოვნილებების გათვალისწინებით. გარდა ამისა, ბალასტის კონტეინერები იძლევა შესაძლებლობას დაამატოთ მხარდაჭერა და შეანელონ ვიბრაცია

ნაბიჯი 5: ნაწილების სია

3D ნაბეჭდი ნაწილები: ფაილები აიტვირთება Github- ში და thingiverse- ში და განახლდება რაც შეიძლება მალე.

• 1 x Spindle Screw
• 1 x როტორის თხილი
• 1 x სახურავი თხილი
• 1 x მთავარი სახურავი
• 4 x როტორის სხეული
• 1 x ფიქსირებული კუთხის როტორი
• 4 x ზედა/ქვედა ბალასტი
• 2 x გვერდითი ბალასტი

ელექტრონიკა: (პროდუქტების ბმულები მალე)

არდუინო ნანო ($ 8-10)

კონექტორის მავთულები (<$ 0.2)

სიჩქარის ელექტრონული კონტროლერი ($ 8-10)

ჯაგრისი DC ძრავა 12V ($ 15-25)

პოტენომეტრი ($ 0.1)

Li-po მრავალჯერადი დატენვის ბატარეა ($ 15-25)

ნაბიჯი 6: ნაწილების ბეჭდვა:

ყველა ნაწილი ხელმისაწვდომია github– დან აქ: ასევე შესაძლებელია thingiverse– დან აქ:

3D ნაბეჭდი ნაწილები: 1 x Spindle Screw

1 x როტორის თხილი

1 x სახურავი თხილი

1 x მთავარი სახურავი

4 x როტორის სხეული

1 x ფიქსირებული კუთხის როტორი

4 x ზედა/ქვედა ბალასტი

2 x გვერდითი ბალასტი

ზოგადი პროექტი Cura– სგან, ან მსგავსი რჩეული პროგრამული უზრუნველყოფის პროგრამებში, კარგი სახელმძღვანელოა სხეულისა და ბალასტის ყველა ნაწილის დასაბეჭდად.

ნაბიჯი 7: შეკრება: პირველი ნაბიჯი

• მოამზადეთ შემდეგი ნაწილები შეკრებისთვის, როგორც ნაჩვენებია:

  • ცენტრიფუგის ბაზა
  • კომპონენტის გარსაცმები
  • 4 x როტორის სხეული
• ყველა ნაწილი მჭიდროდ უნდა იყოს შეკრული ერთმანეთთან და დაცული იყოს შესაბამისი წებებით

ნაბიჯი 8: შეკრება: ელექტრონული კომპონენტები

მოამზადეთ შემდეგი ელექტრონული კომპონენტები ტესტირებისთვის:

• DC ძრავა და ECS
• ბატარეა
• არდუინო ნანო
• პურის დაფა
• პოტენომეტრი
• ჯუმბერის მავთულები

Arduino– ს კოდირება და ინსტრუქცია შეგიძლიათ იხილოთ აქ:

სტატია

სატესტო ძრავა მუშაობს შეუფერხებლად და რეაგირებს პოტენომეტრზე. თუ ასეა, მაშინ დააინსტალირეთ ელექტრონიკა გარსაცმში და შეამოწმეთ ძრავა მუშაობს გლუვი და მცირე ვიბრაციით.

ზუსტი განთავსების სურათები მალე დაემატება.

ნაბიჯი 9: შეკრება: დამაგრება როტორსა და სპინერზე

შეაგროვეთ როტორი, ლილვაკები, სპინერი და მბრუნავი თხილი.

დარწმუნდით, რომ ყველა ნაწილი კარგად არის მორგებული. დაფქვა შეიძლება დაგეხმაროთ, თუ მორგება ძალიან მჭიდროა.

დარწმუნდით, რომ როტორს აქვს გლუვი გზა და ზედმეტად არ გამოტოვებს და არ ირხევა. ბრტყელი კერძი შეიძლება დაბეჭდოთ, ან აკრილისგან გაჭრათ, საჭიროების შემთხვევაში სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად.

მას შემდეგ რაც ნაწილები გაივლის ქვიშას და მორგებას, მიამაგრეთ ძაფის ძრავა ძრავის ბორბალზე და მიამაგრეთ როტორი თხილით, როგორც ეს ნაჩვენებია.

როტორის ამოღება შესაძლებელია ნიმუშების გადმოტვირთვისა და ჩატვირთვისას, ან როტორის ტიპების შესაცვლელად.

ნაბიჯი 10: შეკრება: ბალასტი და ხუფები

შეაგროვეთ ზედა და გვერდითი ბალასტური კონტეინერები, ისინი იმოქმედებენ როგორც დამხმარე, წონა და ვიბრაცია.

ნაწილები უნდა დაიყაროს ერთმანეთთან და დარჩეს ადგილზე შევსებისას. საჭიროების შემთხვევაში, ნაწილების დაფიქსირება შესაძლებელია სუპერ წებოსთან ან მსგავს წებოსთან ერთად.

როტორის მთავარი სახურავი საიმედოდ უნდა მოთავსდეს როტორის ზედა კაკლით დამაგრებისას.

ნაწილები უნდა შეესაბამებოდეს ისე, როგორც სურათზეა ნაჩვენები.

ნაბიჯი 11: დასკვნა

დისტანციური მდებარეობის ჯანდაცვის მუშაკები დგანან ეკონომიკური და ლოგისტიკური ბარიერების გამოწვევის წინაშე, რომლებიც დაკავშირებულია სასიცოცხლო მნიშვნელობის სამედიცინო და დიაგნოსტიკური მოწყობილობებისა და ნაწილების მოპოვებასთან და შენარჩუნებასთან. ძირითადი აღჭურვილობის ხელმისაწვდომობის ნაკლებობა, როგორიცაა ცენტრიფუგები და ტუმბოს სისტემები, შეიძლება გამოიწვიოს ფატალური ლოდინის დრო და არასწორი დიაგნოზი.

ამ დიზაინმა მიაღწია სასურველ შედეგს და აჩვენა, რომ შესაძლებელია ღია წყაროების სამედიცინო მოწყობილობის (მიკროცენტრიფუგის) შექმნა დესკტოპის წარმოების ტექნიკისა და ძირითადი ელექტრონული კომპონენტების გამოყენებით. მისი წარმოება შესაძლებელია კომერციულად ხელმისაწვდომი მანქანების ღირებულების მეათედზე და ადვილად შეკეთება ან დაშლა სხვა ნაწილების გამოსაყენებლად, რაც ამცირებს ეკონომიკურ ბარიერებს. ელექტრონული კომპონენტები უზრუნველყოფენ მუდმივ საიმედო ენერგიას იმ დროისათვის, რაც საჭიროა სისხლის ყველაზე გავრცელებული ნიმუშების დასამუშავებლად, რაც უზრუნველყოფს უკეთეს დიაგნოსტიკას, ვიდრე ხელით მომუშავე ან გამომავალი ერთეულები დაბალ ინფრასტრუქტურულ უბნებში. ამ დიზაინის მიზანშეწონილობას აქვს მომავალი პოტენციალი სამედიცინო მოწყობილობების მოდულური ღია პლატფორმის შემუშავებაში, კომპონენტების ძირითადი კომპლექტის გამოყენებით სხვადასხვა აღჭურვილობის მართვისთვის, როგორიცაა პერისტალტიკური ტუმბოები, ან როგორც ამ დიზაინში, მიკროცენტრიფუგები. ღია წყაროების ფაილების ბიბლიოთეკის შექმნით, ერთი FDM პრინტერზე წვდომა შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნაწილების ასორტიმენტისთვის, საბოლოო მომხმარებლისათვის დიზაინის მცირე ცოდნით. ეს აღმოფხვრის ლოგისტიკურ პრობლემებს, რომლებიც დაკავშირებულია ძირითადი კომპონენტების გადაზიდვასთან, დაზოგავს დროს და სიცოცხლეს.