Медициналық экзоскелет бөлшектерін жобалау салмақты, беріктік пен медициналық қауіпсіздікті теңестіруді білдіреді. Инженерлер нақты қиындықтарға тап болады. Пайдаланушыға бұлшықет көмегінің қаншалықты қажет екенін өлшеу қиын. Электромиография тек үлкен бұлшықет топтары үшін ғана жұмыс істейді. Тобық сияқты көп бағытты буындар заттарды күрделендіреді. Қуат көздері, салмақ мақсаттары және пайдаланушының жайлылығы да маңызды. Сонымен, негізгі құрылымдық бөлшектер қандай? Қандай материалдар мен әдістер ең жақсы жұмыс істейді? Идеядан өнімге қалай ауысасыз? Бұл нұсқаулық сізді медициналық экзоскелет бөлшектерін табу, материалдарды таңдау, оларды жасау және серіктестерді кезең-кезеңімен таңдау арқылы жетелейді. Бұл медициналық экзоскелеттерді құрастыратын инженерлер үшін практикалық нұсқаулық.
Медициналық экзоскелет бөлшектеріне арналған маңызды экзоскелет компоненттері
Әрбір экзоскелеттің жұмыс істеуі үшін бірнеше негізгі жүйе қажет. Рама салмақ пен күшті ұстайды. Буындар бөлшектердің қозғалуына мүмкіндік береді. Адам-машина интерфейсі құрылғыны оны пайдаланатын адамға қосады. Бұл медициналық экзоскелет бөлшектерін дұрыс таңдау құрылғының пайдаланушыға көмектесетінін немесе зиян келтіретінін анықтайды. Бұл медициналық экзоскелет бөлшектерін түсіну - жақсы дизайн жасаудың бірінші бөлігі.
Рамалар мен шасси
Жүк көтергіштік рөлі
Рама күштерді жерден аяғы арқылы пайдаланушының денесіне жібереді. Рама материалдарының тығыздығы 3.0 г/см³-ден төмен болуы керек. Олар 500 МПа-дан жоғары созылу беріктігіне төтеп беруі керек. Олар шаршаудан сынбай, бір миллионнан астам жүктеме цикліне шыдауы керек. Қауіпсіздік үшін материалдар ISO 10993 стандартына сәйкес биоүйлесімділікті қажет етеді. Олар сонымен қатар -20°C-тан 60°C-қа дейінгі ортада жақсы жұмыс істеуі керек. Өндіріс прототиптер мен ірі өндірістік сатылар үшін масштабтауға оңай болуы керек.
Әдеттегі жақтау конструкциялары
Көптеген жақтаулар салмақты азайту үшін қуыс түтіктерді немесе торлы пішіндерді пайдаланады. Жоғарғы материалдарға алюминий 7075, титан және көміртекті талшықты композиттер жатады. Көміртекті талшық көбінесе аяқ тіректерінде, кеуде тіректерінде және қозғалтқышы бар қол бөлшектерінде кездеседі. Бір патентте жұлын жарақаты бар науқастарға арналған көміртекті талшықты жақтау көрсетілген. Ол реттелетін, жеңіл медициналық экзоскелет бөлшектері үшін 3 осьті фрезерлеумен сэндвич құрылымын пайдаланады. Тағы бір патент 20 ГПа-дан асатын Янг модулі бар металл емес жақтауды қамтиды. Ол нейрохирургиялық мақсатта автоклавты стерилизациялауды өңдей алады.
Бұл модульдік конструкциялар әрбір пациентке арналған оңалту құрылғыларын қолдайды. Сіз бөлшектерді әрбір пайдаланушыға мінсіз сәйкестендіру үшін реттей аласыз. Модульдік рама сонымен қатар арнайы ортоз үшін негіз болып табылады. Дизайнерлер өндірістік құрал-жабдықтарға көшпес бұрын рама прототиптері мен арнайы кронштейндер үшін 3D басып шығаруды пайдаланады.
Қосылыстар және жетектер
Айналмалы және сызықтық жетек
Қосылыстар раманың бөлшектерін байланыстырады және басқарылатын қозғалысты қамтамасыз етеді. Айналмалы жетектерді жамбас, тізе және тобық буындарында айналуды басқарады. Сызықтық жетектерді биіктікті реттеу немесе басқа сызықтық тапсырмалар үшін түзу сызықты қозғалысты басқарады. Жақсы айналмалы жетек 100 айн/мин кезінде 10 Нм-ге дейін айналу моментін береді. Дұрыс таңдау жұмыс жылдамдығын 30%-ға дейін арттыра алады. Бұл жетектерді, қозғалтқыштарды және қуат беру жүйелерін бүкіл белсенді экзоскелетті басқарады.
Қуат және кері жүру мүмкіндігі
Артқы жетек қуат өшірілген кезде жетектің қаншалықты оңай артқа жылжи алатынын көрсетеді. Артқы жетектің жоғары болуы пациенттің қауіпсіздігі үшін өте маңызды. Қуат өшкен жағдайда, пайдаланушы орнында тұрып қалмас үшін қосылыс еркін қозғалуы керек. Статикалық артқы жетек моменті 0.4 және 2 Нм аралығында болуы керек. Басқару өткізу қабілеті 62-ден 73 Гц-ке дейін жетуі керек. Медициналық оңалту бөлімшелері нөлдік бұрау моментін және 50 дБ-ден төмен төмен шуылға мұқтаж.
Көптеген топтар алғашқы прототиптеу кезінде жетек корпустарын 3D басып шығарады. Бұл оларға металл бөлшектерге көшпес бұрын сәйкестік пен бекіту нүктелерін тез тексеруге мүмкіндік береді.
Адам-машина интерфейстері
Манжеттер және жанасу нүктелері
HMI - экзоскелет пайдаланушыға тиетін жер. Манжеттер мен жанасу нүктелері иыққа, арқаға, жамбасқа және аяқтарға күштерді тарату үшін төсеніштерді қажет етеді. Эргономикалық пішіндер ұзақ пайдалану кезінде қысым нүктелерінің пайда болуына жол бермейді. Бұл медициналық экзоскелет бөлшектері көбінесе әр адамға жеке бейімдеуді қажет етеді. Әр адамның денесіне сәйкес келетін манжет төсеніштерін 3D басып шығаруға болады. Бұл әдіс пациентке арналған медициналық жабдықтар үшін жақсы жұмыс істейді, мұнда бір өлшем барлығына сәйкес келмейді.
Сенсорлық интеграция (IMU, күш сенсорлары)
Сенсорлар пайдаланушының ниетін анықтайды және басқару жүйесіне қалай жауап беру керектігін айтады. IMU буын бұрыштарын, жылдамдығын және үдеуін бақылайды. Күш сенсорлары құрылғы мен пайдаланушы арасындағы күштерді өлшейді. Бұрыш сенсорлары буынның орнын бақылайды. Honda Walking Assist Device нақты уақыт режимінде жүруге көмектесу үшін IMU сенсорларын, күш сенсорларын және бұрыш сенсорларын пайдаланады. Оның арнайы алгоритмдері жүру үлгілерін талдайды және жолда көмек деңгейлерін реттейді.
Интерфейс эргономиканы нақты уақыт режиміндегі жүйелік инженериямен біріктіреді. Пайдаланушылар кері байланысты бас дисплейлер немесе буын бұрыштары мен күш таралуын көрсететін AR қабаттары арқылы көреді. Тапқырлық кері байланыс бағытты көрсету үшін діріл үлгілерін пайдаланады. Дыбыс күй өзгерістері мен қауіптер туралы ескертулер береді.
Медициналық экзоскелет бөлшектерін тапсырыс бойынша жасау үшін HMI әрбір пайдаланушының денесі мен қозғалыс үлгілеріне бейімделуі керек. 3D басып шығару арқылы жасалған сенсорлық бекітпелер әрқашан дәл сәйкестікті қамтамасыз етеді. 3D басып шығару арқылы прототиптеу өндіріс алдында сенсордың орналасуын тексеруге көмектеседі. Осы функционалды медициналық экзоскелет бөлшектерінің барлығы бір-бірімен тегіс жұмыс істеуі керек. Сенімді медициналық экзоскелет бөлшектерін жасау әрбір бөлшекке назар аударуды қажет етеді.
Медициналық экзоскелет бөлшектеріне арналған материалдар
Дұрыс материалды таңдау - сіз жасайтын ең үлкен таңдаулардың бірі. Бұл әрбір медициналық экзоскелет бөлігінің салмағына, беріктігіне және соңғы құнына әсер етеді. Дұрыс емес материалды таңдасаңыз, құрылғыңыз ауыр болып көрінеді, ерте бұзылады немесе қауіпсіздік тексерулерінен өтпейді. Дұрыс материалды таңдасаңыз, пациенттер күні бойы кие алатын берік, жеңіл экзоскелет құрылымдарына ие боласыз. Негізгі топтарға тоқталайық: аэроғарыштық металдар, жоғары өнімді пластмассалар және композиттер.
Аэроғарыштық металдар
Алюминий 7075
Алюминий 7075-T6 экзоскелет рамалары үшін жұмыс құралы болып табылады. Оның беріктігі 503 МПа-ға жетеді. Бұл экзоскелет құрылымдарындағы негізгі жүктеме жолдары үшін жеткілікті берік. Ол жақсы өңделеді, бірақ жұмыстың беріктендіруі оны қиындатады. Төзімділікті сақтау үшін сізге қатты орнатулар мен өткір құралдар қажет. Анодтау және плазмалық электролиттік тотығу тозуға төзімділік пен биоүйлесімділікті арттырады. Бұл әрлеу қауіпсіздік және теріге тию үшін маңызды. Көптеген топтар өндірістік өңдеуге кіріспес бұрын алюминий кронштейндердің прототипін жасау үшін 3D басып шығаруды да пайдаланады.
Титан Ti-6Al-4V
Титан болаттан жеңіл және алюминийдің көпшілігіне қарағанда берік, бірақ қымбат және өңдеу қиын. Ол биоүйлесімді, бұл оны имплантаттар мен оңалту экзоскелеттеріне табиғи түрде сәйкестендіреді. Оның серпімділік модулін адамның биомеханикасына сәйкестендіруге болады. Бұл пайдаланушының буындарына аз жүктеме түсіретінін білдіреді. Мәселе неде? Титанды өңдеу қатты қызу тудырады және құралдың тозуына әкеледі. Төмен көлемде жасалған медициналық оңалту құрылғылары үшін бұл жоғары баға көбінесе тұрарлық.
Міне, екі металға да қысқаша шолу:
| материал | Жетілуге беріктігі | Машиналық қабілеттілік | Әдеттегі пайдалану |
| Алюминий 7075-T6 | 503 МПа | Жұмыстың қиындауына байланысты қиындықтар туындайды | Рамалардағы негізгі жүктеме жолдары |
| титан | Көрсетілмеген (салмаққа қарағанда беріктігі жоғары) | Өңдеу қиын; құралдың жоғары тозуы | Биоүйлесімді оңалту құрылымдары |
Жоғары өнімді пластиктер
Көміртекті талшық PEEK
Көміртекті талшықтан жасалған PEEK негізінен биомедициналық мақсаттарға арналған 3D басып шығару материалдарының арасында жұлдыз болып табылады. Ол жоғары қаттылыққа, химиялық төзімділікке ие және автоклавты стерилизацияға төзімді. Манжеттер, корпустар және сенсорлық бекітпелер үшін ол көлем қоспай металды алмастырады. Созылу беріктігі және шаршауға төзімділік сияқты материалдық қасиеттер циклдік жүктеме кезінде сақталады. Бұл пациент күніне мыңдаған қадам жасаған кезде маңызды.
Нейлон 12 (PA12)
Nylon 12 (PA12) көп ағынды термоядролық біріктіру және селективті лазерлік күйдіру үшін ең жақсы таңдау болып табылады. Ол берік, икемді және соққыны жақсы сіңіреді. Арнайы жасалған манжет төсемдері, кабель бағыттаушылары және қосқыш корпустары пайдалы. Сіз қалыптау мүмкін емес күрделі геометрияларды 3D басып шығара аласыз. Пациентке тән өлшемдер үшін PA12-ні жеңу қиын. Сондай-ақ, сізге көптеген бірдей медициналық экзоскелет бөлшектері қажет болған кезде материалды таңдауды жеңілдетеді.
Композиттік құрылымдар
Көміртекті талшықты препрег
Көміртекті талшықтан жасалған препрег мұнда кез келген нұсқамен салыстырғанда ең жоғары қаттылық пен салмақ арақатынасын қамтамасыз етеді. Қабаттау, қысу арқылы қалыптау және шайырмен тасымалдау арқылы қалыптау (RTM) препрегті берік, жұқа қабырғалы түтіктер мен пластиналарға айналдырады. Аяқ тіректері мен кеуде тіректері көбінесе осы тәсілді қолданады. Компромисс шығындар мен еңбек болып табылады. Әрбір қабат қолмен немесе машинамен орналастырылуы керек, содан кейін автоклавта немесе престе кептірілуі керек. Аз көлемді медициналық экзоскелет бөлшектері үшін бұл күш-жігер өнімділікте ақталады.
Шыны талшық гибридтері
Шыны талшық гибридтері таза көміртекті талшықтарға қарағанда арзанырақ. Олар жақсы беріктік пен жақсы соққыға төзімділікті ұсынады. Шыны мен көміртекті қабаттарды араластыру қаттылықты реттеуге және ақша үнемдеуге мүмкіндік береді. Сондай-ақ, прототиптерге арналған гибридті композиттік құралдарды 3D басып шығаруға болады. Бұл болат қалыптарды кесу алдында итерацияны жылдамдатады. Маңызды емес кронштейндер мен қақпақтар үшін шыны гибридтері ақылды орта жол болып табылады.
Материалды таңдау әрқашан ымыраға келіп тіреледі. Металдар сізге беріктік пен дәлдік береді. Пластмассалар сізге жеңілдік пен дизайн еркіндігін береді. Композиттік материалдар сізге ең жақсы қаттылық пен салмақ қатынасын береді. Сіздің таңдауыңыз жүктемеге, көлемге, бюджетке және нормативтік қажеттіліктерге байланысты. Ал 3D басып шығару мұның бәрін біріктіреді, бұл сізге әрбір нұсқаны келісімге келмес бұрын тексеруге мүмкіндік береді.
Медициналық экзоскелет бөлшектеріне арналған экзоскелет өндірісінің процестері
Өндірістік процестерді таңдау кез келген экзоскелет жобасы үшін үлкен қадам болып табылады. Сіз таңдайтын өндірістік процестер әрбір бөлшектің қаншалықты берік, қаншалықты жеңіл және қаншалықты қымбат болатынын басқарады. Бұл таңдауларды жобалау кезеңінің басында білу кейінірек үлкен қайта өңдеуден сақтайды. Негізгі санаттарды қарастырайық.
CNC өңдеу және металл бұйымдарын жасау
Рамаларға арналған 5 осьті фрезерлеу
5 осьті CNC өңдеу металл қаңқа компоненттері үшін ең жақсы әдіс болып табылады. Ол бір орнатуда тұтас блоктан күрделі пішіндерді кеседі. Төзімділік мойынтірек тесіктері және аспаптарды бекіту интерфейстері сияқты маңызды ерекшеліктер үшін ±0.005 мм-ден ±0.02 мм-ге дейін жетеді. Дәлдік деңгейі медициналық экзоскелет бөлшектерінің жүктеме астында сенімді жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Машина кез келген бұрыштан келеді, сондықтан сіз қосымша орнатуларсыз астыңғы кесіктер мен органикалық қисықтар аласыз. Жамбас бекіткіштері мен тобық кронштейндері бұл әдістен ең көп пайда көреді.
Шағын медициналық экзоскелет бөлшектеріне арналған Swiss Turning
Швейцариялық типті токарлық машина түйреуіштер мен сенсор корпустары сияқты шағын медициналық экзоскелет бөлшектерін өңдейді. Ол ешқандай қиындықсыз берік төзімділікті сақтайды. Құрал кесу ерекшеліктеріне жету үшін ось бойымен қозғалған кезде штанганың діңі айналады. Бұл орнату берік төзімділігі бар ұзын, жұқа бөлшектер үшін жақсы жұмыс істейді. Бекіткіштер, жетек біліктері және туралау түйреуіштері көбінесе осы процестен алынады. Жоғары шпиндель жылдамдығы және дәл бағыттаушы втулка машинадан бастап бірден таза беткі өңдеуді қамтамасыз етеді.
Қосымша өндіріс және 3D басып шығару
Қоспалы өндіріс және 3D басып шығару кескіш құралдармен ала алмайтын пішіндерді ашады. Сіз ішкі арналарды, торлы толтырғышты және салмақты үнемдейтін органикалық пішіндерді жасайсыз. Бұл өндірістік процестер бір бөлікте өңдеу мүмкін емес пішіндерді жасауға мүмкіндік береді. Қоспалы өндіріс және 3D басып шығару тез дамып, қазір екі негізгі технология салада көшбасшылық етеді. Көптеген инженерлер қазір қоспалы өндіріс пен 3D басып шығаруды сәйкестік пен функцияны ерте тексерудің негізгі құралдары ретінде қарастырады.
Таңдамалы лазерлік балқыту (SLM)
SLM металл медициналық экзоскелет бөлшектерін қабат-қабат жасайды. Лазер металл ұнтағын қатты геометрияға біріктіреді. Бұл процесс өңдеуге тым көп уақыт кететін күрделі кронштейндер үшін өте жақсы жұмыс істейді. Ішкі құрылымды жақсартуға болатындықтан, сіз аз салмақпен жоғары беріктікке ие боласыз. Мұндағы экзоскелет өндірісі процестері ұнтақ сапасы мен лазерлік қуатты мұқият бақылауды қажет етеді. 3D басып шығару арқылы сіз әрбір жаңа дизайнға арнайы құралдарды қажет етпейсіз. 3D басып шығаруға бұл тәсіл медициналық экзоскелет бөлшектерінің прототипін дайындау уақытын айтарлықтай қысқартады.
Multi-Jet Fusion (MJF)
MJF тұрақты механикалық қасиеттері бар нейлон бөлшектерін тез басып шығарады. Ол беріктік пен икемділікті қажет ететін манжеттер, сенсорлық бекіткіштер және кабель бағыттаушылары үшін өте қолайлы. Бұл медициналық экзоскелет бөлшектерінің өндірістік процестері қажетті беріктікті алу үшін қабат қалыңдығы және салқындату жылдамдығы сияқты арнайы 3D басып шығару процесінің параметрлерін пайдаланады. Барлық өндірістік кезеңдердегі қайталанатын нәтижелерді қамтамасыз ету үшін әрбір құрастыру үшін материал мен процесс параметрлерін бақылау қажет. Жақсы 3D басып шығару басқару элементтері бірінші блоктан соңғысына дейін бөлшектердің сапасын сақтайды.
Көптеген топтар өндіріске көшпес бұрын сынақтан өткізу үшін толық 3D басып шығарылған экзоскелеттерді жасайды. Бұл прототиптер әрбір пациент үшін арнайы жасалған медициналық экзоскелет бөлшектерінің сәйкестігі мен функциясын дәлелдейді. Аддитивті өндіріс пен өңдеудің үйлесімі дизайннан жеткізуге дейінгі жылдам жолды қамтамасыз етеді. Бұл 3D басып шығарылған экзоскелеттер әсіресе әрбір пайдаланушының дене пішіні әртүрлі болатын оңалту құрылғыларында пайдалы. Аддитивті өндіріс процестері қымбат құрал-жабдықтарды күтпей-ақ қайталауға мүмкіндік береді. Байланыстырғыш ағынды сумен өңдеу және стереолитография сияқты басқа 3D басып шығару әдістерінің де өз орны бар. Дұрыс 3D басып шығару технологиясын материал мен геометрия мақсаттарыңызға сәйкестендіру үлкен айырмашылықты тудырады.
Инъекциялық қалыптау және композиттік қалыптау
Көлемді медициналық экзоскелет бөлшектеріне арналған инъекциялық қалыптау
Инъекциялық қалыптау - мыңдаған бірдей пластикалық медициналық экзоскелет бөлшектері қажет болған кезде бірлік үшін ең арзан нұсқа. Құрал-саймандардың құны бастапқыда жоғары, бірақ бірлік үшін баға масштабта тез төмендейді. Қақпақтар, тұтқалар және құрылымдық емес кронштейндердің барлығы мұнда жақсы жұмыс істейді. Медициналық құрылғыларға арналған қауіпсіздік талаптары әрбір материал партиясын және процестің параметрлерін бақылауды қажет етеді. Бұл әдіс тамаша беткі өңдеуді және тығыз өлшемді бақылауды қамтамасыз етеді.
Қабаттау, компрессиялық қалыптау, RTM
Жоғары беріктікке ие, жеңіл құрылымдар үшін композиттік қалыптау өндірісінің процестері ең жақсы таңдау болып табылады. Қабаттау, қысу қалыптау және шайырмен тасымалдау қалыптау көміртекті талшықты препрегті қатты аяқ тіректері мен артқы тіректерге айналдырады. Бұл процестер салмақты азайту кезінде құрылымдық тұтастықты сақтайды. Әрбір қабаттың бағыты жүктеме жолына сәйкес келеді. Беріктік пен төмен бағаның бұл тепе-теңдігі композиттерді өндірістік жақтаулар үшін ақылды таңдау етеді.
Гибридті тәсіл
Бір экзоскелет бірнеше өндірістік процестерді бірге пайдаланады. Сіз тапсырыс бойынша жасалған манжеттерді 3D басып шығара аласыз, алюминий жақтауды өңдей аласыз және қақпақтарды инъекциялық қалыпқа сала аласыз. Көптеген топтар прототиптен өндіріске көшу үшін осы экзоскелет өндірістік процестеріне сүйенеді. Алғашқы прототиптер үшін 3D басып шығару жылдам және арзан. Өндіріс кезеңдерінде өңдеу және қалыптау ауқымды түрде жақсы қайталануды қамтамасыз етеді. Бұл өндірістік процестердің қалай үйлесетінін білу уақытты да, бюджетті де үнемдейді. Қазір көптеген топтар стандартты әзірлеу қадамы ретінде пациентке арналған тестілеу үшін 3D басып шығарылған экзоскелеттерді жасайды. Бұл 3D басып шығарылған экзоскелеттер клиниктерге соңғы металл бөлшектерді өңдемес бұрын сәйкестікті тексеруге мүмкіндік береді. Жақсы 3D басып шығару тәжірибелері дәлелденген өңдеу әдістерімен біріктіріліп, күрделі құрылғылар үшін ең тиімді әзірлеу жолын жасайды.
Медициналық экзоскелет бөлшектеріне арналған жобалау мәселелері
Салмақ, беріктік және құны әрбір дизайн таңдауына басшылық етеді. Осы үшеуін дұрыс таңдаңыз, сонда сіздің медициналық экзоскелет бөлшектеріңіз нақты пайдалануда жақсы жұмыс істейді. Біреуін жіберіп алсаңыз, пайдаланушыға зиян келтіру немесе зертханадан ешқашан шықпайтын өнім жасау қаупі бар.
Салмақты азайту стратегиялары
Топологияны оңтайландыру
Топологияны оңтайландыру кернеу аз жерлерден материалды алып тастау үшін бағдарламалық жасақтаманы пайдаланады. Нәтижесінде сізге қажет жерде беріктікті сақтайтын табиғи көрінетін пішін пайда болады. Бұл әдіс 3D басып шығарумен жақсы жұмыс істейді, себебі бағдарламалық жасақтама көбінесе күрделі пішіндерді жасайды. Кәдімгі өңдеу бұл пішіндерді оңай кесе алмайды. 3D басып шығарумен сіз қосымша құрал-саймандарсыз бөлшекті қабат-қабат жасайсыз. Бұл салмақты да, уақытты да үнемдейді.
Тор құрылымдары
Торлы құрылымдар қатты толтырғышты ұсақ тіректер торымен алмастырады. Олар қаттылықты жоғары сақтай отырып, массаны кеседі. Тор тығыздығын жергілікті жүктеме жолдарына сәйкестендіру үшін реттеуге болады. 3D басып шығару бұл пішінді кез келген басқа әдіске қарағанда жақсы өңдейді. Манжеттер мен корпустар үшін қатты қабықтың ішіндегі торлы өзек берік, жеңіл экзоскелеттік құрылымдарды береді. Материалды таңдау мұнда да маңызды. Жақсы созылу беріктігі бар қатты материал сізге жұқа торды пайдалануға мүмкіндік береді.
Шаршау өмірі мен төзімділігі
Циклдерге арналған материалды таңдау
Медициналық экзоскелет бөлшектері күн сайын мыңдаған жүктеме циклдеріне тап болады. Материалды таңдау тек шың беріктігі ғана емес, шаршауды да ескеруі керек. Материалдар қайталанатын кернеу циклдеріне төтеп беруі және жүктеменің таралуын қауіпсіз ұстауы керек. Бұл қауіпсіздік пен беріктіктің негізгі талабы. Шаршау шегі және жарықшақтардың өсуіне төзімділік сияқты механикалық қасиеттерге назар аударыңыз. Статикалық беріктігі жоғары материал қайталанатын жүктеме кезінде ерте істен шығуы мүмкін. Толық жобалауға кіріспес бұрын үлгілерді сынап көріңіз.
Беттік өңдеу (анодтау, дроссельдеу)
Беттік өңдеу қорғаныс қабатын қосады немесе қысу кернеуін тудырады. Анодтау алюминийде оксид қабатын түзеді. Ол тозуға төзімділікті және биоүйлесімділікті жақсартады. Соққымен тегістеу бетті ұсақ ортамен жарып жібереді. Бұл жарықшақтардың пайда болуын кешіктіретін қысу кернеуін тудырады. Екі өңдеу де негізгі материалды өзгертпестен шаршау мерзімін ұзартады. Олар сондай-ақ теріге тию үшін ISO 10993 сияқты биоүйлесімділік стандарттарына сәйкес келуге көмектеседі.
Құны және масштабтау мүмкіндігі
Гибридті өндіріс тәсілдері
Әрбір бөлікке бір ғана процесс сәйкес келмейді. Гибридті тәсіл өндірістік процестерді шығындар мен өнімділікті теңестіру үшін біріктіреді. Сіз тапсырыс бойынша манжетаны 3D басып шығара аласыз, алюминий жақтауды өңдей аласыз және қақпақтарды инъекциялық қалыпқа келтіре аласыз. Әрбір өндірістік процесс өзінің күшіне ие. 3D басып шығару теңшеуді өңдейді. Өңдеу дәлдікті қамтамасыз етеді. Қалыптау көлемде бірлік құнын төмен ұстайды. Өндіріс процестерінің бұл үйлесімі әзірлеу уақытын қысқартады және бюджетті басқарады.
Партия көлемі және процесті таңдау
Партия өлшемі кез келген басқа факторға қарағанда процесті таңдауды басқарады. 10-нан 100-ге дейінгі бірліктер үшін 3D басып шығару және CNC өңдеу мағыналы. Құрал-жабдықтардың құны төмен болып қалады және сіз жылдам қайталай аласыз. Мыңдаған бірліктер үшін инъекциялық қалыптау бірлік бағасы бойынша жеңіске жетеді. Алдын ала құралдың құны жоғары, бірақ масштабта тез төмендейді. Композиттік қалыптау ортада орналасқан. Ол құрылымдық медициналық экзоскелет бөлшектеріне орташа көлемде сәйкес келеді. Өндіріс процестеріңізді партия өлшеміне сәйкестендіріңіз, сонда сіз дұрыс емес құрал-жабдықтарға ақша жұмсамайсыз.
ISO 13485:2016 медициналық құрылғыларды жобалау және өндіруге арналған сапа менеджменті талаптарын белгілейді. Ол тәуекелдерді басқару бойынша ISO 14971 және медициналық роботтарға арналған IEC 80601-2-78 стандарттарымен қатар жұмыс істейді. Сертификаттау өнімнің рұқсатын немесе клиникалық дәлелдерді алмастырмайды.
Медициналық экзоскелет бөлшектері үшін NOBLE таңдау
Сізде медициналық экзоскелет бөлшектері, материалдары және процестері анықталған. Енді сізге оларды шынымен құрастыра алатын серіктес қажет. NOBLE алғашқы эскизден бастап дайын құрастыруға дейін күн сайын медициналық экзоскелет бөлшектерімен инженерлермен жұмыс істейді.
Маңызды сертификаттар
ISO 9001:2015 (Жалпы сапа)
ISO 9001:2015 жалпы сапа менеджментін қамтиды. Онда зауыттың жазбаша технологиялық бақылау және тексеру қадамдары бойынша жұмыс істейтіні көрсетілген. NOBLE бұл сертификатқа ие, сондықтан сіз әрбір партияның қайталанатын жолмен жүретінін білесіз.
ISO 13485:2016 (медициналық құрылғылар)
ISO 13485:2016 одан әрі қарай жүреді. Ол медициналық құрылғыларды бақылау және валидациялау стандартын белгілейді. NOBLE бұл сертификаттауды да жүргізеді. Құрылғыңызға экспорттау үшін FDA тіркеуі немесе CE-MDR мақұлдауы қажет болған кезде бұл маңызды. Команда сонымен қатар FDA сапа жүйесінің ережесін, ЕО MDR 2017/745, Жапонияның PMDA/MHLW ережелерін және Австралияның TGA арналарын біледі. Олар материалдық сертификаттауды, ISO 14971 бойынша тәуекелдерді басқаруды және нарықтан кейінгі мониторингті қолдауды жүзеге асырады.
NOBLE негізгі мүмкіндіктері
Дәл металл өңдеу
Бес осьті CNC өңдеуі қосылыс корпустарын, иін қосқыштарын, қозғалтқыш бекіткіштерін, сенсорлық кронштейндерді және дәлдік біліктерін өңдейді. Жалпы материалдарға алюминий қорытпасы, титан қорытпасы, тот баспайтын болат және PEEK инженерлік пластикасы жатады. Бес осьті жұмыс қайталанатын қысу қателерін азайтады және күрделі құрылымдардың біркелкілігін сақтайды. Біліктің тесігіне тығыз сәйкес келу мұнда өте маңызды. Қателессеңіз, қозғалысқа төзімділік, механикалық қателіктер және позициялау дәлдігінің жоғалуы қосылады. Қабырғаның минималды қалыңдығы әдетте 2-3 мм болады, ал құрылымдық және жүктемелік шолудан кейін жергілікті аймақтар 1.5 мм-ге дейін төмендейді.
Пластикалық қалыптау және 3D басып шығарудың озық технологиялары
Силиконды жылдам прототиптеу CNC-мен өңделген негізгі қалыптармен, инжекциялық қалыптаумен, құрастырумен және беткі өңдеумен жұптасады. Металл 3D басып шығару жеңіл интеграцияланған құрылымдарды, арнайы қосқыштарды және күрделі ішкі медициналық экзоскелет бөлшектерін жасайды. Манжеттер мен корпустар үшін 3D басып шығару пациентке тән сәйкестіктерді тез қамтамасыз етеді. Командалар болатты кесу алдында пішінді тексеру үшін 3D басып шығаруды пайдаланады. Бұл 3D басып шығару қадамы апталарды үнемдейді. Прототип 3D басып шығару сонымен қатар сенсорлық бекітпелерді тексереді. Өндіріс 3D басып шығаруы, содан кейін дәлелденген дизайнды масштабтайды. Әрбір 3D басып шығару процесі бақыланатын процесс параметрлерін орындайды. Жақсы 3D басып шығару басқару элементтері сапаны тұрақты ұстайды. 3D басып шығару медициналық деңгейдегі экзоскелеттерді бірінші күннен бастап осылай қолдайды.
Толық сервистік қолдау
DFM және дизайн саласындағы ынтымақтастық
NOBLE сіздің әзірлеу цикліңіздің басында Design for Manufacturability қолдауымен қосылады. Олар жұқа қабырғаларды, қатаң төзімділіктерді және таңдалған процеске қарсы тұратын мүмкіндіктерді белгілейді. Материалды сертификаттауды басқару сынақ есептерін, биоүйлесімділік декларацияларын және RoHS/REACH сәйкестігін қамтиды.
Таза бөлмені жинау және тексеру
Бақыланатын ортада өңдеу немесе валидацияланған тазалау бөлшектерді, салқындатқыш сұйықтық қалдықтарын және айқаспалы ластану тәуекелдерін жояды. Интеграцияланған өлшеулерге CMM, оптикалық салыстырғыштар және беттің кедір-бұдырлығын тексергіштер кіреді. Әрбір қадам шыбық материалынан бастап дайын құрастыруға дейін қауіпсіздікті және партияның толық бақылануын қамтамасыз етеді.
Сіз бүкіл процесті аяқтадыңыз. Сіз медициналық экзоскелеттің негізгі бөліктерінен бастадыңыз, содан кейін материал таңдауын қарастырдыңыз және өндіріс әдістерін салыстырдыңыз. Табысқа жету үшін сізге техникалық қажеттіліктер мен медициналық ережелерді бірге білетін серіктес қажет. NOBLE металл және пластик жұмыстарын бір жерде өңдейді. Олардың ISO 9001:2015 және ISO 13485:2016 сертификаттары олардың сапа мен медициналық құрылғыларды бақылау ережелерін сақтайтынын көрсетеді. Олар басынан аяғына дейін әр қадамда 3D басып шығаруды пайдаланады. Олардың толық қызметі дизайннан бастап құрастыру мен сынауға дейінгі барлық нәрсені қамтиды. Алға жылжуға дайынсыз ба? CAD файлыңызды жүктеңіз немесе бүгін DFM шолуын сұраңыз.
Медициналық экзоскелет бөлшектері туралы жиі қойылатын сұрақтар
Медициналық экзоскелет бөлшектері үшін қай материал ең жақсы жұмыс істейді?
Әр уақытта бір ғана материал жеңіске жетпейді. Алюминий 7075-T6 негізгі жүктеме жолдары үшін 503 МПа беріктік береді. Титан биоүйлесімділікті және беріктік пен салмақ арақатынасын жақсартады. Көміртекті талшық PEEK және нейлон 12 манжеттер мен корпустар үшін өте жақсы үйлеседі. Сіздің жүктемеңіз, бюджетіңіз және көлеміңіз таңдауды анықтайды.
Біріктірілген корпустарда төзімділік қаншалықты қатаң болуы керек?
Бес осьті CNC мойынтірек тесіктері сияқты маңызды ерекшеліктерде ±0.005 мм-ден ±0.02 мм-ге дейін ұстайды. Швейцариялық бұрау кішкентай түйреуіштер мен біліктерде қатаң төзімділікке жетеді. Бос білік тесігінің орналасуы қозғалысқа төзімділікті арттырады және позициялау дәлдігін бұзады. Тығыз төзімділік медициналық экзоскелет бөлшектерінің жүктеме астында бірқалыпты жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.
CNC өңдеудің орнына 3D басып шығаруды қашан таңдауым керек?
Кесу құралдары жете алмайтын прототиптер, арнайы манжеттер және торлы пішіндер үшін 3D басып шығаруды таңдаңыз. Металл жақтауларға қатаң төзімділік қажет болған кезде CNC таңдаңыз. Көптеген топтар екеуін де бірге пайдаланады. 3D басып шығару арнайы сәйкестендіруді өңдейді, ал өңдеу дәлдікті қамтамасыз етеді. Бұл гибридті жол апталарды үнемдейді.
Артқы жүргізу пациенттің қауіпсіздігі үшін нені білдіреді?
Артқа қарай жүру мүмкіндігі қуат өшірілген кезде буынның қаншалықты еркін қозғалатынын өлшейді. Статикалық артқа қарай жүру моменті 0.4 және 2 Нм аралығында болуы керек. Қуат өшкен жағдайда пайдаланушы тұрып қалмауы керек. Артқа қарай жүрудің жоғары мүмкіндігі медициналық экзоскелет бөлшектерін күтпеген өшірулер кезінде қауіпсіз ұстайды.
Өндірістік серіктесім қандай сертификаттарға ие болуы керек?
Жалпы сапа менеджменті үшін ISO 9001:2015 және медициналық құрылғыларды бақылау үшін ISO 13485:2016 стандартын іздеңіз. Екіншісі құрылғыңызға FDA тіркеуі немесе CE-MDR мақұлдауы қажет болған кезде маңызды. ISO 14971 тәуекелдерді басқару қолдауы туралы да сұраңыз. Сертификаттың өзі өнімнің рұқсатын немесе клиникалық дәлелдерді алмастырмайды.
3D басып шығару толық жұмыс істейтін экзоскелет прототипін жасай ала ма?
Иә. Көптеген топтар өндірістік құралдарды қолданар алдында сәйкестік пен функцияны сынау үшін толық 3D басып шығарылған экзоскелеттерді жасайды. 3D басып шығару болат қалыптарды күтпей-ақ жылдам қайталауға мүмкіндік береді. Клиниктер нақты пациенттерде сәйкестікті тексере алады. Дизайн дәлелденгеннен кейін сіз өңдеуге және қалыптауға көшесіз.
Күштен айырылмай салмақты қалай азайтуға болады?
Топологияны оңтайландыру материалды төмен кернеулі аймақтардан алып тастайды. Торлы құрылымдар қатты толтырғышты ұсақ тіректермен алмастырады. Екі пішін де өңдеуге қарағанда 3D басып шығаруға жақсы сәйкес келеді. Жақсы созылу беріктігі бар қатты материал жұқа торды пайдалануға мүмкіндік береді. Нәтижесінде берік, жеңіл экзоскелет құрылымдары пайда болады.
Медициналық экзоскелет бөлшектерінің құнын ең көп не анықтайды?
Партия көлемі кез келген нәрсеге қарағанда процесті таңдауға мүмкіндік береді. 10-нан 100-ге дейін бірлік үшін 3D басып шығару және CNC өңдеу құрал-саймандар құнын төмен деңгейде ұстайды. Мыңдаған бірліктерде инъекциялық қалыптау бірлік бағасы бойынша жеңіске жетеді. Титанды өңдеу алюминийге қарағанда бөлшек бағасын 40-60%-ға көтеруі мүмкін.
