Todos os dias, atuadores lineares em dispositivos médicos têm um impacto global ao salvar vidas, à medida que continuam avançando com nossas tecnologias em constante evolução. Além da versatilidade dos atuadores lineares estarem disponíveis em muitos tamanhos e classificações de força diferentes, nossos avanços tecnológicos também possibilitaram precisão e repetibilidade confiáveis por meio de servoatuadores de microprecisão. Neste artigo, abordaremos os casos de uso mais populares de microatuadores de alta precisão em dispositivos médicos e as especificações importantes a serem consideradas.
Especificações importantes dos microatuadores
Servoatuador de microprecisão PA-12
Antes de escolher atuadores lineares para aplicações médicas, é importante garantir que suas especificações sejam suficientes para atender a todos os seus requisitos. As principais especificações analisadas para microatuadores são:
- Ciclo de vida
- Dimensões físicas
- Ciclo de trabalho
- Velocidade de deslocamento
- Classificação de força
- Comunicação
Ciclo de vida
Todos os componentes usados em dispositivos médicos exigem altos níveis de confiabilidade, nos quais os pacientes possam confiar durante o tratamento. Nossos PA-12-R e servoatuadores de microprecisão PA-12-T são autolubrificados internamente por toda a vida útil da unidade e não requerem manutenção quando usados dentro de suas classificações. Em geral, atuadores do mesmo modelo com um comprimento de Recorrido mais curto e uma classificação de força menor terão um ciclo de vida mais longo quando utilizados dentro de suas classificações. Escolher o PA-12-R geralmente será melhor para aplicações que exigem uma vida útil mais longa; no entanto, nosso PA-12-T tem vida útil suficiente para aplicações com menor uso e para criação de protótipos. O PA-12-T também oferece exatidão e precisão semelhantes, sendo mais acessível que o PA-12-R.
| Model | Ciclo de vida |
|---|---|
|
1 300 000 |
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94 000 |
|
|
200 000 |
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100 000 |
Dimensões físicas
A dimensão de orifício a orifício retraído (H2H) de um atuador é a primeira medida crucial ao determinar seus requisitos físicos. Essa medida é a distância do centro do orifício de montagem traseiro ao centro do orifício de montagem frontal. É essencial garantir que essa dimensão se alinhe, na sua aplicação, do centro do orifício de montagem traseiro ao centro do orifício de montagem frontal.
Comprimento retraído H2H
Ciclo de trabalho
Um ciclo de trabalho refere-se à relação entre o tempo ligado e o tempo desligado, normalmente expressa como porcentagem. Por exemplo, se o seu atuador se estende e se retrai por 15 segundos e depois passa outros 45 segundos em repouso antes que o processo se repita, o ciclo de trabalho seria expresso como 25%. A porcentagem exibida é sempre o tempo “ligado” do atuador.
Velocidade de deslocamento
Para alguns casos de uso, pode haver uma determinada faixa de velocidades que seu atuador precisa ter. Para determinar a Velocidade necessária, o comprimento do Recorrido deve ser dividido pela quantidade de tempo desejada. Por exemplo, um comprimento de Recorrido de 2 polegadas que precisa percorrer em no máximo 1 segundo significaria uma Velocidade necessária de pelo menos 2 polegadas/segundo. Após confirmar a velocidade mínima, o próximo passo é selecionar atuadores lineares que tenham uma velocidade de deslocamento maior ou igual ao requisito.
Classificação de força
Antes de comprar microatuadores, recomendamos calcular a força necessária da sua aplicação. Isso porque selecionar a opção de força correta é fundamental para garantir operação suave e longa vida útil. A classificação de força dinâmica de um atuador é quanta Carga o atuador pode empurrar e puxar quando a Carga é aplicada diretamente ao eixo. A força dinâmica deve ser escolhida como algo superior ou, pelo menos, igual ao necessário. A classificação de força estática de um atuador é quanta Carga a haste pode manter imóvel quando a energia elétrica é desligada. Em uma circunstância em que os atuadores não estão mais ciclando, ter uma classificação de força estática suficiente garantirá uma operação segura.
Comunicação
Para atingir seu desempenho, estabilidade e precisão posicional de até 100um, nossos atuadores PA-12 exigem que os usuários interfiram com seu microcontrolador interno por meio do protocolo RS-485 ou TTL. Para unidades habilitadas para TTL, como o PA-12-T, é possível se comunicar via pulsos de servo. É necessário utilizar um módulo TTL para RS-485 para se comunicar com o PA-12-R se você estiver usando um controlador que não tenha compatibilidade direta com o protocolo de comunicação RS-485.
Tanto TTL quanto RS-485 representam padrões em comunicações seriais que podem ser controlados com um Arduino. Eles fornecem uma base para desenvolver um conjunto de comandos e respostas em um formato de 8 bits que pode ser usado para interagir com o microcontrolador integrado no nosso PA-12.
Os parâmetros de comunicação para a conexão de dados seriais, tanto para TTL quanto para RS-485, são mostrados abaixo:
| Item | ESPEC |
|---|---|
|
Estrutura |
UART half-duplex |
|
Taxa de baud |
576000 |
|
Tamanho de dados |
8 bits |
|
Paridade |
Sem paridade |
|
Bit de parada |
Um bit |
Casos de uso
Existem muitas maneiras de implementar servoatuadores de microprecisão em aplicações da indústria médica. Para citar apenas alguns exemplos, microatuadores de alta precisão têm sido usados para fornecer movimento linear em dispositivos médicos como:
- Equipamentos odontológicos de precisão
- Injetores de fluido
- Posicionamento de microscópios
- Simuladores de educação em saúde
- Microdosadores
- Cirurgia assistida por robô
- Protótipos de equipamentos médicos
- Dispositivos de posicionamento a laser
Injetores de fluido
Injetores de fluido são dispositivos que exigem precisão extremamente alta para garantir que a Velocidade e o volume com que seus fluidos são injetados sejam consistentes e precisos. Nossa comunicação TTL/PWM oferece controle preciso, permitindo que os usuários comandem nossos servoatuadores de microprecisão para as Velocidades e posições desejadas enquanto leem o Feedback.
Posicionamento de microscópios
Atuadores lineares têm sido gradualmente integrados aos microscópios pela praticidade e para melhorar os resultados dos exames. Nossos servoatuadores de microprecisão possuem as especificações necessárias para realizar ajustes finos em microscópios de alta resolução. Outra forma de maximizar os resultados em microscopia de alta resolução é a integração de servoatuadores de microprecisão para posicionar a amostra que está sendo examinada.
Microdosadores
Microdosadores são comumente usados em processos que envolvem controle de fluidos, como a fabricação de medicamentos. Bombas e válvulas de alta precisão frequentemente usam microatuadores de alta precisão para controlar sua vazão e o volume de fluido. A repetibilidade e o tamanho compacto de nossos microatuadores os tornam perfeitos para os componentes encontrados em microdosadores. Nossa comunicação TTL/PWM também permite que os usuários comandem e ajustem nossos servoatuadores de microprecisão conforme necessário caso haja outras variáveis a considerar, como viscosidade, temperatura e outras dinâmicas de fluidos.
Cirurgia assistida por robô
Certas cirurgias exigem diferentes níveis de precisão e exatidão, dependendo da magnitude da operação. Servoatuadores de microprecisão oferecem controle de movimento preciso e alta confiabilidade para aplicações como a cirurgia assistida por robô. Isso pode auxiliar o cirurgião em determinadas operações que exigem a firmeza das “mãos” dos robôs.
Dispositivos de posicionamento a laser
Há uma variedade de tratamentos a laser que estão ganhando popularidade pelos diversos benefícios à saúde que podem oferecer. Dispositivos de posicionamento a laser geralmente precisam ser ajustados com altos níveis de precisão para obter os melhores resultados possíveis e evitar o desalinhamento dos feixes de laser. A estabilidade e a precisão de nossos servoatuadores de microprecisão garantem que os dispositivos a laser possam se deslocar e permanecer nas posições desejadas durante o tratamento.
Em resumo
Servoatuadores de microprecisão, como o PA-12-T e o PA-12-R, têm muitos casos de uso diferentes em dispositivos médicos, pois oferecem precisão e repetibilidade confiáveis — seja para controlar o fluxo de fluidos, acionar robôs cirúrgicos ou posicionar equipamentos médicos. Seu alto desempenho, combinado com baixos requisitos de manutenção, são alguns dos principais motivos pelos quais os microatuadores são populares na indústria médica.
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