میکرو سانتریفیوژ دستگاه زیست پزشکی منبع باز: 11 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

این یک پروژه در حال انجام است که با پشتیبانی جامعه و تحقیقات بیشتر و آموزش به روز می شود

هدف از این پروژه ایجاد تجهیزات آزمایشگاهی مدولار منبع باز است که حمل و نقل آن آسان است و از قطعات ارزان قیمت ساخته شده است تا در تشخیص بیماریها در مناطق دورافتاده و زیرساخت کم کمک کند

این یک پروژه منبع باز مستمر با مأموریت ارائه یک پلت فرم مدولار برای دستگاه های پزشکی خواهد بود ، که می تواند به راحتی اصلاح شود و با هزینه کم گسترش یابد

طرح های اولیه برای باتری مدولار و بسته موتور DC و میکرو سانتریفیوژ خواهد بود

این سازمان از جامعه متن باز آنلاین برای کمک با پشتیبانی ، اصلاح و طراحی های بیشتر ، برای هدف قرار دادن نیازهای فردی کارکنان مراقبت های بهداشتی در مناطق دور افتاده و روستایی کمک خواهد گرفت

سلب مسئولیت: پروژه هنوز در حال آزمایش طراحی و عملکرد است و هنوز برای هیچ کاربرد تشخیصی یا بالینی مناسب نیست. وسایل الکترونیکی و موتورها باید با مسئولیت خود خوانندگان مونتاژ و استفاده شوند

مرحله 1: مشکل و بیانیه های طراحی

بیان مسأله:

عدم دسترسی به تجهیزات آزمایشگاهی و بالینی برای کمک به تشخیص و درمان بیماریها منجر به مرگ قابل پیشگیری بسیاری در مناطق دورافتاده و زیرساخت های کم می شود. به طور خاص ، عدم دسترسی به سانتریفیوژهای اساسی قابل اعتماد ، کارکنان مراقبت های بهداشتی را از ابزار حیاتی در مبارزه با عوامل بیماری زای خون مانند ایدز و مالاریا محروم می کند.

بیانیه طراحی: طراحی یک میکرو سانتریفیوژ ، باتری مدولار و بسته موتور DC ، برای کمک به تشخیص و درمان بیماریهای ناشی از آسیب های ناشی از خون (عوامل بیماری زا و انگل ها). این طرح با استفاده از تکنیک های تولید مواد افزودنی در جایی که امکان پذیر است ، به دنبال بهبود قابلیت حمل و کاهش موانع اقتصادی فن آوری های نجات دهنده زندگی است.

مرحله 2: منطق طراحی:

این طرح با هدف استفاده از میکرو سانتریفیوژ مناسب برای استفاده جایگزین در مناطق روستایی با استفاده از چاپ سه بعدی FDM رومیزی ، برش لیزری و وسایل الکترونیکی درجه سرگرمی انجام شده است. با انجام این کار ، امید می رود این دستگاه با دسترسی متفاوت به منابع ، برای طیف گسترده ای از متخصصان مراقبت های بهداشتی قابل دسترسی باشد.

هنگام طراحی روتور سانتریفیوژ (بخشی از طراحی که لوله های آزمایش را نگه می دارد):

نیروی G مورد نیاز برای جداسازی نمونه ها به نوع نمونه مورد نظر بستگی دارد ، با نیروهای متوسط برای جداسازی خون به اجزای تشکیل دهنده آن بین 1 تا 000-2 ، 000 گرم (thermofisher.com)

محاسبه RPM تا RFC (نیروی G) ، می تواند با استفاده از RCF = (rpm) 2 × 1.118 × 10-5 × r 11 1.118 محاسبه شود ، جایی که 'r' شعاع روتور است (bcf.technion.ac.il) به

مرحله 3: ملاحظات طراحی

ملاحظات تولید افزودنی:

• ممکن است چسبندگی ضعیفی در لایه ایجاد شود که منجر به استحکام کششی ضعیف و آسیب قطعات می شود

• خواص مورد نیاز ، با مواد متفاوت است. برخی از آنها دارای کشش جانبی خوب و مقاومت فشاری با وزن و هزینه کم هستند

• برای اطمینان از به دست آوردن خواص مواد مورد نظر ، باید تنظیمات صحیح در حین برش کد G اعمال شود

• طول عمر قطعات تولید شده با استفاده از این تکنیک در مقایسه با قطعات گران قیمت تر مانند فلزات فرز CNC نسبتاً پایین است.

• ترموپلاستیکها دمای انتقال نسبتاً پایینی دارند ، بنابراین باید دمای کارکرد پایینی را حفظ کرد (<حدود 80-90 درجه سانتیگراد)

محدودیت های بیشتر طراحی:

• برخی از مناطق ممکن است دسترسی کافی به برق نداشته باشند ، ممکن است مجبور به تامین انرژی اولیه خورشیدی قابل حمل ، باتری و غیره شوند.

• لرزش و تعادل ممکن است یک مسئله باشد

• باید بتواند دورهای بالا تا 15 دقیقه یا بیشتر را تولید کند ، در برخی قسمتها باعث ایجاد فشار مکانیکی بالا می شود

• کاربران ممکن است در استفاده از تجهیزات مجرب نباشند و برای پایین آوردن مانع فنی به پشتیبانی نیاز دارند

مرحله 4: طراحی ماژول اولیه/پایه

طرح فوق بهترین استفاده را از فضا می کند تا فضای کافی برای قطعات الکترونیکی داخلی فراهم کند و شعاع کافی برای انواع روتور سانتریفیوژ و اندازه لوله را تضمین می کند. سبک "محکم با هم" طراحی شده است تا نیازی به مواد نگهدارنده در طول تولید نداشته باشد و امکان چاپ ، تعمیر و ساخت آسان در تولیدات افزودنی و تفریحی فراهم شود. علاوه بر این ، چاپ قطعات کوچکتر کوچکتر ، تاثیر خرابی/خطای چاپ را کاهش می دهد و امکان استفاده از انواع بیشتری از اندازه های چاپ شده را فراهم می آورد.

با استفاده از طراحی مدولار ، انواع مختلف کاسه گریز از مرکز ممکن است به دستگاه متصل شود. تغییرات سریع و تولید این قطعات از طریق تولید افزودنی امکان تغییر در نیروی G تولید شده و اندازه/نوع نمونه را پردازش می کند. این امر به مزیت آن نسبت به ماشین های سنتی کمک می کند و رویکردی نوآورانه در طراحی ماشین ها با توجه به نیازهای کاربر نهایی ارائه می دهد. علاوه بر این ، ظروف بالاست فرصتی برای افزودن پشتیبانی و کاهش ارتعاش ایجاد می کنند.

مرحله 5: لیست قطعات

قسمت های چاپی سه بعدی: فایل ها در Github و thingiverse بارگذاری می شوند و در اسرع وقت به روز می شوند.

• 1 عدد پیچ اسپیندل
• 1 عدد مهره روتور
• 1 عدد مهره درب
• 1 عدد درب اصلی
• 4 عدد بدنه روتور
• 1 x روتور زاویه ثابت
• 4 x بالا/پایین بالاست
• 2. بالاست جانبی

الکترونیک: (پیوند محصولات به زودی)

آردوینو نانو (8 تا 10 دلار)

سیم های اتصال (<0.2 دلار)

کنترل کننده الکترونیکی سرعت (8-10 دلار)

موتور بدون برس DC 12V (15-25 دلار)

پتانسیومتر (0.1 دلار)

باتری قابل شارژ Li-po (15-25 دلار)

مرحله 6: چاپ قطعات:

همه قسمتها از github در اینجا موجود است: همچنین از thingiverse در اینجا موجود است:

سه بعدی قطعات چاپ شده: 1 عدد پیچ اسپیندل

1 عدد مهره روتور

1 عدد مهره درب

1 عدد درب اصلی

4 عدد بدنه روتور

1 x روتور زاویه ثابت

4 x بالا/پایین بالاست

2. بالاست جانبی

تنظیمات پیش نویس کلی Cura یا مشابه آن در نرم افزارهای برش دهنده انتخاب شده ، راهنمای خوبی برای چاپ تمام قسمتهای بدن و بالاست است.

مرحله 7: مونتاژ: اولین قدم

• مطابق شکل قطعات زیر را برای مونتاژ آماده کنید:

  • پایه سانتریفیوژ
  • پوشش اجزاء
  • 4 عدد بدنه روتور
• همه قطعات باید محکم به هم چسبیده و با چسب های مناسب محکم شوند

مرحله 8: مونتاژ: قطعات الکترونیکی

اجزای الکترونیکی زیر را برای آزمایش آماده کنید:

• موتور DC و ECS
• باتری
• آردوینو نانو
• تخته نان
• پتانسیومتر
• سیم های بلوز

برنامه نویسی و دستورالعمل arduino را می توانید در اینجا پیدا کنید:

مقاله توسط

موتور تست به آرامی کار می کند و به پتانسیومتر پاسخ می دهد. اگر اینطور است ، لوازم الکترونیکی را روی بدنه نصب کرده و موتور را صاف و بدون لرزش آزمایش کنید.

تصاویری از محل قرارگیری دقیق به زودی اضافه می شود.

مرحله 9: مونتاژ: اتصال پیچ روتور و اسپینر

روتور ، غلطک ، اسپینر و مهره های چرخان را جمع آوری کنید.

اطمینان حاصل کنید که همه قسمت ها از تناسب خوبی برخوردار هستند. اگر سفت بودن بیش از حد محکم باشد سنباده زدن ممکن است کمک کند.

اطمینان حاصل کنید که روتور یک مسیر صاف دارد و بیش از حد نادیده گرفته و تکان نمی خورد. یک ظرف تخت را می توان چاپ یا از اکریلیک جدا کرد تا در صورت نیاز به ثبات کمک کند.

هنگامی که قطعات تحت سنباده و اتصالات قرار گرفتند ، پیچ اسپینر را به دوک موتور متصل کرده و روتور را با مهره ها مطابق شکل ثابت کنید.

روتور را می توان برای تخلیه و بارگیری نمونه ها یا تغییر نوع روتور حذف کرد.

مرحله 10: مونتاژ: بالاست و پلک

ظروف بالا و کناری بالاست را جمع کنید ، اینها به عنوان پشتیبانی ، وزن و میرایی ارتعاش عمل خواهند کرد.

قطعات باید به هم چسبیده و هنگام پر شدن در جای خود بمانند. در صورت نیاز ، قطعات را می توان با چسب فوق العاده یا چسب مشابه محکم کرد.

درپوش اصلی روی روتور باید محکم جا داده شود و با مهره روتور بالا محکم شود.

قطعات باید مطابق تصویر نشان داده شوند.

مرحله 11: نتیجه گیری

کارکنان مراقبت های بهداشتی از راه دور با چالش موانع اقتصادی و لجستیکی مرتبط با دستیابی و نگهداری دستگاه ها و قطعات حیاتی پزشکی و تشخیصی روبرو هستند. عدم دسترسی به تجهیزات اولیه مانند سانتریفیوژها و سیستم های پمپ می تواند منجر به زمان انتظار کشنده و تشخیص اشتباه شود.

این طرح با نشان دادن اینکه امکان ایجاد یک دستگاه پزشکی منبع باز (میکرو سانتریفیوژ) ، با استفاده از تکنیک های تولید رومیزی و قطعات الکترونیکی اساسی ، امکان پذیر است. می توان آن را با یک دهم هزینه ماشین آلات تجاری موجود تولید کرد و به راحتی برای قطعات مورد استفاده در دستگاه های دیگر تعمیر یا جدا شد و موانع اقتصادی را کاهش داد. قطعات الکترونیکی قدرت قابل اطمینان ثابتی را برای زمان مورد نیاز برای پردازش نمونه های معمولی خون فراهم می کنند و تشخیص های بهتری نسبت به دستگاه های دستی یا خروجی در مناطق زیرساختی کم ارائه می دهند. امکان سنجی این طرح دارای پتانسیل آتی در توسعه یک پلت فرم مدولار منبع باز از تجهیزات پزشکی ، با استفاده از مجموعه ای از اجزای اصلی برای هدایت تجهیزات مختلف مانند پمپ های پریستالتیک ، یا همانطور که در این طرح ، میکرو سانتریفیوژها است. با ایجاد کتابخانه ای از فایل های منبع باز ، دسترسی به یک چاپگر FDM تنها می تواند برای تولید طیف وسیعی از قطعات ، با دانش کمی در طراحی مورد نیاز کاربر نهایی ، مورد استفاده قرار گیرد. این امر مشکلات لجستیکی مرتبط با حمل و نقل اجزای اصلی ، صرفه جویی در زمان و زندگی را از بین می برد.