Requisiti di progettazione e ingegneria: fattori fondamentali delle parti degli strumenti medici di precisione

1. Funzionalità e requisiti di prestazione
Il design di Parti di precisione strumenti medici Deve garantire che ogni componente possa funzionare in modo efficiente e accurato nell'ambiente previsto. Diversi tipi di parti di dispositivi medici hanno requisiti funzionali diversi. Negli strumenti chirurgici, la progettazione di parti deve garantire una buona operabilità, durata e resistenza alla corrosione; Nelle apparecchiature diagnostiche, la progettazione di parti deve garantire l'accuratezza e la stabilità della misurazione. Il design deve prendere in considerazione molteplici fattori come l'accuratezza, le proprietà meccaniche e l'adattabilità della temperatura necessarie dalle parti per garantire che l'attrezzatura possa funzionare correttamente in varie condizioni di utilizzo.

Gli ingegneri di progettazione devono determinare la forma, le dimensioni, il materiale e il ruolo di ciascuna parte nell'intero sistema in base a questi requisiti. I dispositivi medici di precisione spesso coinvolgono il lavoro coordinato di più componenti.
Il design non deve solo garantire che ogni parte soddisfi i requisiti individualmente, ma consideri anche la cooperazione reciproca e il coordinamento funzionale tra le parti.

2. Geometria e complessità strutturale
La progettazione di parti degli strumenti medici di precisione richiede di solito geometrie e strutture altamente complesse, in particolare per alcuni dispositivi che richiedono un funzionamento o l'uso preciso nel corpo. Parti di strumenti chirurgici, impianti o dispositivi di monitoraggio spesso contengono sottili caratteristiche strutturali, come pori minuscoli, scanalature precise o raccordi, che devono essere attentamente considerati durante la fase di progettazione.

Questa complessità richiede che ogni dettaglio nel processo di progettazione debba essere rigorosamente calcolato e simulato per garantire che le parti possano mantenere una resistenza e stabilità sufficienti in base a requisiti di precisione elevati. I progettisti di solito utilizzano il software di progettazione assistita da computer (CAD) per la modellazione dettagliata e utilizzano analisi di simulazione per prevedere le prestazioni delle parti nell'uso effettivo per evitare errori di progettazione.

3. Tolleranza e precisione dimensionale
Nella progettazione di parti di dispositivi medici di precisione, il controllo della tolleranza è cruciale. La tolleranza determina l'intervallo di tolleranza dimensionale delle parti, che influenza direttamente l'accuratezza del gruppo e l'accuratezza funzionale del dispositivo. Soprattutto nel processo di produzione dei dispositivi medici, gli errori dimensionali a livello di micron possono comportare un fallimento o un uso improprio del dispositivo.

Nella progettazione di pacemaker, articolazioni artificiali o strumenti chirurgici, gli errori di corrispondenza e i requisiti di tolleranza delle parti devono essere estremamente severi. I progettisti devono determinare le dimensioni di ciascuna parte in base a questi requisiti e contrassegnare accuratamente l'intervallo di tolleranza di ciascun componente. Questo non è solo un problema di dimensioni, ma anche correlato alla stabilità funzionale dell'intero sistema di dispositivi e alla sicurezza dei pazienti.

Al fine di garantire l'accuratezza di parti, la moderna tecnologia di misurazione della precisione, le macchine di misurazione delle coordinate (CMM), la scansione laser, ecc. Standard di progettazione.

4. Selezione e compatibilità del materiale
Nella progettazione di parti di dispositivi medici di precisione, la scelta dei materiali non è solo correlata alle prestazioni, ma anche strettamente correlata alla biocompatibilità, alla durata e all'adattabilità ambientale. Esistono molti tipi di materiali e la scelta di quale materiale dovrebbe essere determinato in base allo scenario di utilizzo della parte, alle proprietà meccaniche richieste e alle proprietà del dispositivo medico stesso.

Per dispositivi impiantabili (come articolazioni artificiali o valvole cardiache), i progettisti devono scegliere materiali biocompatibili, come acciaio inossidabile di livello medico, leghe di titanio, materiali ceramici o polimeri, che devono essere in grado di contattare il tessuto umano per molto tempo senza innescare una risposta immunitaria. Anche la resistenza alla corrosione e la resistenza all'usura del materiale sono fondamentali, specialmente nei dispositivi di utilizzo a lungo termine.

Per alcune parti esterne di dispositivi medici, potrebbero essere necessari le loro proprietà antibatteriche, la pulizia facile e la tolleranza ambientale. I progettisti devono considerare le proprietà meccaniche, le proprietà chimiche e la compatibilità con il corpo umano durante la selezione dei materiali.

5. Assemblea e collaborazione
I dispositivi medici di precisione sono generalmente composti da più parti. Il design deve considerare non solo la funzione e la precisione delle singole parti, ma anche garantire che diverse parti possano essere assemblate e lavorare insieme senza intoppi. In un sistema in più parti, l'accuratezza di corrispondenza tra le parti è cruciale. I progettisti devono assicurarsi che ogni parte possa abbinare accuratamente altre parti per evitare problemi di montaggio troppo stretti o troppo sciolti.

Alcuni strumenti medici di precisione, come le apparecchiature diagnostiche ad ultrasuoni, di solito richiedono più parti per funzionare in modo efficiente nello stesso sistema. Il coordinamento tra queste parti richiede ai progettisti di considerare le interfacce, i metodi di connessione e le interazioni di ciascun componente in dettaglio durante la progettazione.

6. Produzione e controllo dei costi
Nella progettazione di parti di dispositivi medici di precisione, oltre a garantire la funzione e le prestazioni, la produzione e il controllo dei costi sono anche fattori importanti che gli ingegneri di progettazione devono considerare. I progettisti devono valutare se il design selezionato può essere prodotto attraverso la tecnologia di produzione esistente e ottimizzare il design il più possibile per ridurre i costi di produzione.

A volte, progetti complessi possono essere difficili da produrre in serie attraverso processi di produzione convenzionali. I progettisti devono scegliere metodi di elaborazione appropriati, come l'elaborazione CNC, il taglio laser, lo stampaggio a iniezione, ecc. E garantire che questi processi possano ottenere una produzione in serie mantenendo un'elevata precisione.

Considerazioni nella progettazione della selezione dei materiali, del numero di parti, dei metodi di assemblaggio, ecc. Possono anche aiutare a ridurre i costi in una certa misura e garantire che il prodotto soddisfi i requisiti di alta precisione ed è commercialmente competitivo.

7. Mantenebilità e sicurezza
La progettazione di parti di dispositivi medici di precisione deve anche tenere conto della manutenibilità e della sicurezza dell'attrezzatura. Le attrezzature mediche devono funzionare in modo affidabile a lungo. Durante la progettazione, è necessario garantire che ogni parte sia facile da pulire, disinfettare e mantenere, evitando di progettare parti facilmente danneggiate o difficili da riparare.

La progettazione di sicurezza dell'attrezzatura è altrettanto importante. Durante il processo di progettazione, la durata, la resistenza alla rottura e la capacità di far fronte alle emergenze delle parti devono essere considerate per garantire che l'attrezzatura non causerà danni ai pazienti o al personale medico nell'uso effettivo.3