Mikro-santrifüj Açıq mənbəli Biotibbi Cihaz: 11 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Bu, cəmiyyətin dəstəyi və əlavə araşdırma və təlimatla yenilənəcək davam edən bir layihədir

Bu layihənin məqsədi, uzaq və aşağı infrastruktur ərazilərində xəstəliklərin diaqnozuna kömək etmək üçün nəqli asan və ucuz qaynaqlı hissələrdən tikilmiş açıq mənbəli, modul laboratoriya avadanlıqları yaratmaqdır

Bu, aşağı qiymətə asanlıqla dəyişdirilə və genişləndirilə bilən tibbi cihazlar üçün modul bir platform təmin etmək missiyası ilə davam edən açıq qaynaqlı bir layihə olacaq

İlk dizaynlar modul tipli bir batareya və DC mühərrik paketi və mikro-santrifüj üçün olacaq

Uzaq və kənd yerlərində tibb işçilərinin fərdi ehtiyaclarını hədəf almaq üçün dəstək, dəyişiklik və əlavə dizaynlara kömək etmək üçün onlayn açıq mənbə cəmiyyətindən kömək istəyəcək

DISCLAIMER: Layihə hələ də dizayn və funksionallıq sınaqlarından keçir və HƏR HANGİ bir diaqnostik və ya klinik tətbiq üçün uyğun deyil. Elektronika və mühərriklər oxucuların öz riski altında yığılmalı və istifadə edilməlidir

Addım 1: Problem və Dizayn Bəyanatları

Problem bəyanat:

Xəstəliklərin diaqnozu və müalicəsinə kömək etmək üçün laboratoriya və klinik avadanlıqlara çıxışın olmaması, ucqar və aşağı infrastrukturlu ərazilərdə bir çoxlarının ölümünün qarşısını alır. Xüsusilə, etibarlı etibarlı santrifüjlərə çıxışın olmaması, səhiyyə işçilərini AİDS və malyariya kimi qanla ötürülən patogenlərlə mübarizədə vacib bir vasitədən məhrum edir.

Dizayn ifadəsi: Mikro-santrifüj, modul akkumulyator və DC mühərrik paketi hazırlamaq, qanla ötürülən patologiyaların (patogenlər və parazitlər) səbəb olduğu xəstəliklərin diaqnozu və müalicəsinə kömək etmək. Əlverişli istehsal üsullarından istifadə edərək, bu dizayn taşınabilirliyi yaxşılaşdırmağa və həyat qurtaran texnologiyaların iqtisadi maneələrini azaltmağa çalışır.

Addım 2: Dizayn əsaslandırması:

Bu dizayn, masa üstü FDM 3D çapı, lazer kəsmə və hobbi dərəcəli elektronikadan istifadə edərək kənd yerlərində istifadə üçün uyğun bir mikrosantrifüj istehsal etmək məqsədi daşıyır. Bunu edərkən, cihazın müxtəlif mənbələrə çıxışı olan bir çox sağlamlıq işçisi üçün əlçatan olacağına ümid edilir.

Santrifüj rotoru dizayn edərkən (sınaq borularını tutan dizaynın bir hissəsi):

Nümunələrin ayrılması üçün lazım olan G qüvvəsi, qanı tərkib hissələrinə ayırmaq üçün ortalama qüvvələri 1 000-2000 g arasında dəyişən istənilən nümunə növündən asılıdır (thermofisher.com)

RPM-nin RFC-yə (G-gücü) hesablanması, RCF = (rpm) 2 × 1.118 × 10-5 × r istifadə edərək hesablana bilər, burada 'r' rotorun radiusudur (bcf.technion.ac.il)

Addım 3: Dizaynla bağlı fikirlər

Əlavə istehsal qaydaları:

• Zəif təbəqə yapışması meydana gələ bilər, nəticədə gərilmə gücü zəif olur və hissə zədələnir

• Tələb olunan xüsusiyyətlər materiallara görə dəyişir. Bəziləri aşağı çəki və qiymətə yaxşı yanal gərginlik və sıxılma gücü təklif edir

• İstədiyiniz material xüsusiyyətlərinin əldə olunmasını təmin etmək üçün G kodunun dilimlənməsi zamanı düzgün parametrlər tətbiq olunmalıdır

• Bu texnika ilə istehsal olunan hissələrin ömrü, CNC freze metalları kimi daha bahalı texnika və materiallardan istifadə edənlərə nisbətən nisbətən aşağıdır.

• Termoplastiklərin keçid temperaturu nisbətən aşağıdır, buna görə də aşağı işləmə temperaturu saxlanılmalıdır (<təxminən. 80-90 dərəcə) • Açıq mənbəli 3d çaplı dizaynlar istifadəçilərə dizaynlarını ehtiyaclarına və məhdudiyyətlərinə uyğun olaraq dəyişdirməyə imkan verəcəkdir.

Digər dizayn məhdudiyyətləri:

• Bəzi ərazilərin kifayət qədər gücə malik olmaması, əsas portativ günəş enerjisi, batareyalar və s.

• Vibrasiya və tarazlıq problem ola bilər

• 15 dəqiqəyə və ya daha çox müddətə yüksək RPM çıxara bilməli, bəzi hissələrdə yüksək mexaniki stresslə nəticələnir

• İstifadəçilərin avadanlıqdan istifadə təcrübəsi olmaya bilər və texniki maneəni azaltmaq üçün dəstəyə ehtiyac duyacaqlar

Addım 4: İlk/Baza Modul Dizaynı

Yuxarıdakı dizayn, daxili elektron komponentlər üçün kifayət qədər yer təmin etmək üçün yerdən ən yaxşı istifadə edir və müxtəlif santrifüj rotorları və boru ölçüləri üçün kifayət qədər böyük bir radius təmin edir. İstehsal zamanı dəstəkləyici materiallara olan ehtiyacın aradan qaldırılması və həm aşqar, həm də cəlbedici istehsalda asan çap, təmir və istehsalın təmin edilməsi üçün dizaynın "bir araya gəlməsi" üslubu seçilmişdir. Əlavə olaraq, kiçik fərdi hissələrin çap edilməsi çap çatışmazlığının/səhvinin təsirini azaldacaq və daha geniş çaplı çap ölçülərinin istifadəsinə imkan verəcəkdir.

Modul bir dizayndan istifadə edərək, cihaza bir çox fərqli tip mərkəzdənqaçma qablar əlavə edilə bilər. Əlavə istehsal yolu ilə bu hissələrin sürətli modifikasiyası və istehsalı G qüvvəsinin istehsalına və işlənmiş nümunə ölçüsünə/tipinə dəyişiklik etməyə imkan verir. Bu, ənənəvi maşınlara üstünlük verməyə kömək edir və son istifadəçinin ehtiyaclarına uyğun olaraq maşınların dizaynına yenilikçi bir yanaşma təmin edir.

Addım 5: Parça siyahısı

3d Çap olunmuş hissələr: Dosyalar Github və hər şeyə yüklənəcək və ən qısa müddətdə yenilənəcəkdir.

• 1 x Mil Vida
• 1 x Rotor Somunu
• 1 x Qapaq Somunu
• 1 x Əsas Qapaq
• 4 x Rotor gövdəsi
• 1 x Sabit Bucaqlı Rotor
• 4 x Üst/Alt Balast
• 2 x Yan Balast

Elektronika: (Tezliklə məhsullara bağlantılar)

Arduino Nano (8-10 dollar)

Bağlayıcı tellər (<$ 0.2)

Elektron Sürət Nəzarətçisi (8-10 dollar)

Fırçasız DC Motor 12V (15-25 dollar)

Potensialiometr (0,1 dollar)

Li-po şarj edilə bilən batareya (15-25 dollar)

Addım 6: Parçaların çapı:

Bütün hissələr burada github -dan əldə edilə bilər: Həm də burada müxtəlif şeylərdən əldə edilə bilər:

3d Çaplı hissələr: 1 x Mil Vidası

1 x Rotor Somunu

1 x Qapaq Somunu

1 x Əsas Qapaq

4 x Rotor gövdəsi

1 x Sabit Bucaqlı Rotor

4 x Üst/Alt Balast

2 x Yan Balast

Cura və ya seçilmiş dilimləmə proqramında oxşar olan ümumi qaralama parametrləri, bütün gövdə və balast hissələrinin çapı üçün yaxşı bir təlimatdır.

Addım 7: Montaj: İlk addım

• Aşağıdakı hissələri montaj üçün hazırlayın:

  • Santrifüj bazası
  • Komponent korpusu
  • 4 x rotor gövdəsi
• Bütün hissələr bir -birinə möhkəm oturmalı və uyğun yapışdırıcılarla bərkidilməlidir

Addım 8: Montaj: Elektron Komponentlər

Test üçün aşağıdakı elektron komponentləri hazırlayın:

• DC motor və ECS
• Batareya
• Arduino Nano
• Çörək lövhəsi
• Potensialiometr
• Jumper telləri

Arduino üçün kodlaşdırma və təlimatları burada tapa bilərsiniz:

Məqalə

Test mühərriki problemsiz işləyir və potansiyometrə cavab verir. Əgər belədirsə, elektronikanı korpusa quraşdırın və motorun hamar və az vibrasiya ilə işlədiyini yoxlayın.

Dəqiq yerləşdirmə şəkilləri tezliklə əlavə olunacaq.

Addım 9: Montaj: Rotor və Döndürmə Vidasını Bağlamaq

Rotor, silindrlər, Əyirici və fırlanan qoz -fındıq toplayın.

Bütün hissələrin yaxşı oturduğundan əmin olun. Zımpara çox sıx olduqda kömək edə bilər.

Rotorun hamar bir yola malik olduğundan əmin olun və həddindən artıq sürüşməyin. Gerekirse sabitliyə kömək etmək üçün düz bir qab çap edilə bilər və ya akrildən kəsilə bilər.

Parçalar zımpara və montajdan keçdikdən sonra, fırlanma vidasını motor milinə bağlayın və rotoru göstərildiyi kimi qoz -fındıq ilə bağlayın.

Nümunələrin boşaldılması və yüklənməsi və ya rotor növlərinin dəyişdirilməsi üçün rotor çıxarıla bilər.

Addım 10: Montaj: Balast və Qapaqlar

Üst və yan balast konteynerləri toplayın, bunlar dayaq, çəki və titrəmə söndürmə rolunu oynayacaq.

Parçalar bir -birinə bağlanmalı və doldurulduqda yerində qalmalıdır. Lazım gələrsə, hissələr super yapışqan və ya bənzər bir yapışdırıcı ilə birlikdə bərkidilə bilər.

Rotorun üzərindəki əsas qapaq üst rotor qozu ilə bərkidildikdə etibarlı şəkildə oturmalıdır.

Parçalar şəkildə göstərildiyi kimi uyğun olmalıdır.

Addım 11: Nəticə

Uzaqdakı tibb işçiləri həyati əhəmiyyətli tibbi və diaqnostik cihazların və hissələrin əldə edilməsi və saxlanılması ilə əlaqədar iqtisadi və logistik maneələrin problemi ilə üzləşirlər. Santrifüjlər və nasos sistemləri kimi əsas avadanlıqlara çıxışın olmaması ölümcül gözləmə vaxtlarına və səhv diaqnoz qoyulmasına səbəb ola bilər.

Bu dizayn, masa üstü istehsal texnikasından və əsas elektron komponentlərdən istifadə edərək açıq mənbəli bir tibbi cihaz (mikrosantrifüjə) yaratmağın mümkün olduğunu göstərməklə istənilən nəticəni verdi. Ticarətdə olan maşınların dəyərinin onda birində istehsal oluna bilər və digər cihazlarda istifadə ediləcək hissələr üçün asanlıqla təmir oluna və ya sökülə bilər, bu da iqtisadi maneələri azaldır. Elektron komponentlər, ən aşağı qan nümunələrini emal etmək üçün lazım olan müddət ərzində daimi etibarlı güc təmin edir, aşağı infrastrukturlu ərazilərdə əllə işləyən və ya çıxış qurğularından daha yaxşı diaqnostika təmin edir. Bu dizaynın məqsədəuyğunluğu, peristaltik nasoslar və ya bu dizaynda olduğu kimi mikrosantrifüjlər kimi müxtəlif avadanlıqları idarə etmək üçün əsas komponentlərdən istifadə edərək, tibbi cihazların modul tipli açıq platformalı platformasının hazırlanmasında gələcək potensiala malikdir. Açıq mənbəli fayllardan ibarət bir kitabxananın qurulması ilə, son istifadəçinin tələb etdiyi dizayn haqqında çox az bilgiyə malik olmaqla, bir sıra hissələr istehsal etmək üçün tək bir FDM printerindən istifadə edilə bilər. Bu, əsas komponentlərin göndərilməsi ilə əlaqəli maddi -texniki problemləri aradan qaldıracaq, vaxta və həyata qənaət edəcəkdir.