Každý deň majú lineárne aktuátory v medicínskych zariadeniach globálny vplyv – zachraňujú životy a napredujú spolu s našimi zlepšujúcimi sa technológiami. Okrem všestrannosti lineárnych aktuátorov, ktoré sú dostupné v mnohých rôznych veľkostiach a s rôznou menovitou silou, nám technologický pokrok umožnil dosiahnuť spoľahlivú presnosť a opakovateľnosť aj vďaka mikro presným servoaktuátorom. V tomto článku sa pozrieme na najobľúbenejšie prípady použitia vysoko presných mikro aktuátorov v medicínskych zariadeniach a na dôležité špecifikácie, ktoré treba zvážiť.
Dôležité špecifikácie mikro aktuátorov
PA-12 mikro presný servoaktuátor
Pred výberom lineárnych aktuátorov pre medicínske aplikácie je dôležité overiť, že ich špecifikácie postačujú na splnenie všetkých vašich požiadaviek. Hlavné špecifikácie, ktoré sa pri mikro aktuátoroch posudzujú, sú:
- Životný cyklus
- Fyzické rozmery
- Pracovný cyklus
- Rýchlosť pohybu
- Menovitá sila
- Komunikácia
Životný cyklus
Všetky komponenty používané v medicínskych zariadeniach musia spĺňať vysokú úroveň spoľahlivosti, na ktorú sa pacienti môžu počas liečby spoľahnúť. Naše PA-12-R a PA-12-T mikro presné servoaktuátory sú interne samomazné po celý život jednotky a pri používaní v rámci svojich hodnôt nevyžadujú údržbu. Vo všeobecnosti budú mať rovnaké modely aktuátorov s kratšou dĺžkou zdvihu a nižšou menovitou silou dlhší životný cyklus, ak sa používajú v rámci svojich hodnôt. Voľba PA-12-R je zvyčajne najlepšia pre aplikácie vyžadujúce dlhšiu životnosť; náš PA-12-T však ponúka dostatočnú životnosť pre menej náročné použitie a prototypovanie. PA-12-T poskytuje podobnú presnosť a precíznosť a zároveň je cenovo dostupnejší než PA-12-R.
| Model | Životný cyklus |
|---|---|
|
1 300 000 |
|
|
94 000 |
|
|
200 000 |
|
|
100 000 |
Fyzické rozmery
Rozmer aktuátora H2H (od otvoru k otvoru) v zasunutej polohe je prvé kľúčové meranie pri určovaní jeho fyzických požiadaviek. Toto meranie je vzdialenosť od stredu zadného montážneho otvoru po stred predného montážneho otvoru. Je nevyhnutné zabezpečiť, aby tento rozmer lícoval od stredu zadného montážneho otvoru vašej aplikácie po stred predného montážneho otvoru.
H2H – zasunutá dĺžka
Pracovný cyklus
Pracovný cyklus označuje pomer času zapnutia k času vypnutia, typicky vyjadrený v percentách. Ak napríklad váš aktuátor vysúva a zasúva 15 sekúnd a potom je ďalších 45 sekúnd v pokoji, než sa proces zopakuje, pracovný cyklus bude 25 %. Zobrazené percento je vždy čas „zapnuté“ aktuátora.
Rýchlosť pohybu
V niektorých aplikáciách môže byť potrebné, aby mal aktuátor určitý rozsah rýchlostí. Požadovanú rýchlosť určíte tak, že dĺžku zdvihu vydelíte požadovaným časom. Napríklad dĺžka zdvihu 2 in, ktorá sa musí prejsť najviac za 1 sekundu, znamená požadovanú rýchlosť aspoň 2 in za sekundu. Po potvrdení minimálnej rýchlosti je ďalším krokom vybrať lineárne aktuátory s rýchlosťou pohybu rovnakou alebo vyššou, než je požiadavka.
Menovitá sila
Pred kúpou mikro aktuátorov odporúčame vypočítať požadovanú silu vašej aplikácie. Správny výber sily je totiž kľúčový pre plynulú prevádzku a dlhú životnosť. Menovitá dynamická sila aktuátora je sila, ktorou môže aktuátor tlačiť a ťahať, keď je zaťaženie aplikované priamo na hriadeľ. Dynamickú silu treba zvoliť ako vyššiu alebo aspoň rovnakú, než je požadované minimum. Menovitá statická sila aktuátora je sila, ktorou môže hriadeľ udržať zaťaženie v pokoji, keď je vypnuté napájanie. V prípade, že aktuátory prestanú cyklovať, dostatočná menovitá statická sila zabezpečí bezpečnú prevádzku.
Komunikácia
Na dosiahnutie výkonu, stability a presnosti polohy až do 100um vyžadujú naše aktuátory PA-12 prepojenie s ich interným mikrokontrolérom prostredníctvom protokolu RS-485 alebo TTL. Pri jednotkách s podporou TTL, ako je PA-12-T, je možné komunikovať pomocou servo impulzov. Ak používate ovládač, ktorý priamo nepodporuje komunikačný protokol RS-485, je na komunikáciu s PA-12-R potrebný modul TTL na RS-485.
TTL aj RS-485 sú štandardy sériovej komunikácie, ktoré možno ovládať pomocou Arduina. Poskytujú rámec na vývoj sady príkazov a odpovedí v 8-bitovom formáte, ktorý sa dá použiť na prepojenie s integrovaným mikrokontrolérom v našom PA-12.
Parametre komunikácie pre sériové dátové spojenie pre TTL aj RS-485 sú uvedené nižšie:
| Položka | ŠPECIFIKÁCIE |
|---|---|
|
Štruktúra |
Poloduplexný UART |
|
Prenosová rýchlosť (baud) |
576000 |
|
Veľkosť dát |
8-bit |
|
Parita |
Bez parity |
|
Stop bit |
Jeden bit |
Prípady použitia
Existuje mnoho spôsobov, ako integrovať mikro presné servoaktuátory do aplikácií v zdravotníckom odvetví. Uveďme aspoň niekoľko príkladov, kde sa vysoko presné mikro aktuátory použili na zabezpečenie lineárneho pohybu v medicínskych zariadeniach, ako sú:
- Presné stomatologické prístroje
- Injektory tekutín
- Polohovanie mikroskopov
- Simulátory pre vzdelávanie v zdravotníctve
- Mikro dávkovače
- Roboticky asistovaná chirurgia
- Prototypy medicínskych zariadení
- Zariadenia na polohovanie laserov
Injektory tekutín
Injektory tekutín sú zariadenia, ktoré vyžadujú mimoriadne vysokú presnosť, aby bola rýchlosť a objem podávania tekutín konzistentná a presná. Naša komunikácia TTL/PWM poskytuje presné riadenie – umožňuje používateľom nastaviť našim mikro presným servoaktuátorom požadovanú rýchlosť a polohu a zároveň čítať spätnú väzbu.
Polohovanie mikroskopov
Lineárne aktuátory sa postupne integrujú do mikroskopov pre väčšie pohodlie a zlepšenie výsledkov vyšetrení. Naše mikro presné servoaktuátory majú potrebné špecifikácie na jemné doladenie nastavení na vysokorozlišovacích mikroskopoch. Ďalším spôsobom, ako maximalizovať výsledky vo vysokorozlišovacej mikroskopii, je integrácia mikro presných servoaktuátorov na polohovanie vzorky, ktorá sa skúma.
Mikro dávkovače
Mikro dávkovače sa bežne používajú v procesoch, ktoré zahŕňajú riadenie tokov tekutín, napríklad pri výrobe liekov. Vysokopresné čerpadlá a ventily často využívajú vysoko presné mikro aktuátory na riadenie prietoku a objemu. Opakovateľnosť a kompaktné rozmery našich mikro aktuátorov z nich robia ideálnu voľbu pre komponenty nachádzajúce sa v mikro dávkovačoch. Naša komunikácia TTL/PWM tiež umožňuje používateľom naše mikro presné servoaktuátory primerane riadiť a upravovať, ak je potrebné zohľadniť ďalšie premenné, ako viskozita, teplota a iná dynamika tekutín.
Roboticky asistovaná chirurgia
Niektoré zákroky vyžadujú rôzne úrovne presnosti a exactnosti v závislosti od rozsahu operácie. Mikro presné servoaktuátory ponúkajú presné riadenie pohybu a vysokú spoľahlivosť pre aplikácie, ako je roboticky asistovaná chirurgia. Pri určitých výkonoch tak môžu asistovať chirurgovi tam, kde sú potrebné mimoriadne stabilné „ruky“ robotov.
Zariadenia na polohovanie laserov
Existuje viacero laserových terapií, ktorých popularita rastie vďaka ich zdravotným prínosom. Zariadenia na polohovanie laserov často treba nastavovať s vysokou presnosťou, aby sa dosiahli čo najlepšie výsledky a predišlo sa rozladeniu laserových lúčov. Stabilita a presnosť našich mikro presných servoaktuátorov zabezpečujú, že laserové zariadenia dokážu počas ošetrenia prechádzať do požadovaných polôh a zotrvať v nich.
Zhrnutie
Mikro presné servoaktuátory, ako PA-12-T a PA-12-R, majú v medicínskych zariadeniach mnoho rôznych prípadov použitia – ponúkajú spoľahlivú presnosť a opakovateľnosť pri riadení toku tekutín, pohone chirurgických robotov či polohovaní medicínskeho vybavenia. Ich vysoký výkon v kombinácii s nízkymi nárokmi na údržbu patria medzi hlavné dôvody, prečo sú mikro aktuátory v zdravotníctve také obľúbené.
Ako jeden z popredných dodávateľov elektrických lineárnych aktuátorov ponúka Progressive Automations špičkovú flexibilitu, kvalitu, podporu a skúsenosti z praxe, aby sme splnili všetky vaše potreby. Ak máte ďalšie otázky k našej ponuke, neváhajte nás kontaktovať! Sme odborníci vo svojom odbore a chceme sa uistiť, že nájdete najlepšie riešenia pre vašu aplikáciu.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123