10 טיפים לאבות טיפוס של מכשיר רפואי אופטי

פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


כאשר מתכננים מכשיר רפואי העשוי מתת-מערכות מורכבות ורב-פונקציונליות המקיימות אינטראקציה הדדית, עדיף להוריד את הסיכון של תת-מערכות אלו במקום להמציא עיצוב נייר, להרכיב אותו ולקוות שזה יעבוד בפעם הראשונה. מניעת סיכונים תת-מערכת בודדת התנהגויות אחד בכל פעם מאפשר הערכות ממוקדות יותר ומשפר את פתרון הבעיות.
עבור תת-מערכת אופטית, הסרת הסיכון הזו מתבצעת לרוב בנוחות באמצעות לוחות לחם או מערכות כלובים אופטיים – המקבילה ליצירת אב טיפוס אופטית של LEGO® או TINKERTOY®.

לוחות לחם בדרך כלל אינם נדרשים עבור מערכת מצלמות פשוטה. אבל עבור מערכות הדמיה מורכבות יותר, מכשירים אופטיים טיפוליים או מערכות מבוססות לייזר, בניית שולחן עבודה היא דרך שלא יסולא בפז לבחון רעיונות עיצוב ללא עלות של עיבוד שבבי או הרכבה אחרת של המוצר הסופי. בלוג זה חולק עשרה טיפים להתקדמות מערכת לוח לחם מרכיבים מורכבים באופן גס לאב-טיפוס תת-מערכת אופטי מיושר היטב.

פרסומת

איור 1: (א) לוח לחם אופטי עם רכיבים מסודרים לבדיקת "הוכחת קונספט" (ב) מערכת "כלוב" אופטית טיפוסית. (א) מקור תמונה: StarFish Medical (ב) מקור תמונה: אדמונד אופטיקה

1. היו בטוחים!

לפני שתגדיר מקורות תאורה ו/או בדיקה או טיפול, בצע הערכת בטיחות כדי לכמת את הסכנות. מכשירים רפואיים אופטיים רבים בטוחים לעיניים ולעור. עם זאת, כדאי לזכור שתכנון מכשור רפואי מורכב לרוב מאיזון בין סיכון לנזק לבין קיבולת לתמיד. זה נכון במיוחד לגבי מכשירים טיפוליים אופטיים, אבל יכול להתייחס גם למכשירי אבחון.

הכר את הסכנות האפשריות. זה חשוב במיוחד אם יש מקורות אור המפיקים אור אולטרה סגול או אינפרא אדום. קרינה זו אינה נראית ורפלקסי הבטיחות המפותחים של העין שלך לא יופעלו על ידי אור כזה. התייחסויות סטנדרטיות למגבלות סכנת עיניים נדונות בבלוג הקודם שלי, "סיווג מפגעי אור לא קוהרנטי עבור מכשירים רפואיים" הבן את רמות ההספק ואורכי הגל בשימוש והרכיב משקפי בטיחות לפי העניין.

שימו לב למוקדי ביניים במערכת: זכרו שצפיפות ההספק משתנה כ- כיכר של קוטר הקורה! אם יש רמות אור שעלולות להיות מסוכנות, היו מודעים להשתקפויות מזויפות ולתכשיטים מחזירי אור (ידיים, פרק כף היד, ו צוואר).

2. יש להבין איך אתה מצפה שהאות ייראה לאחר הרכבת אב הטיפוס. שקול כיצד אתה מצפה שהאות יושפע בעת ביצוע התאמות.

כפי שדיברתי ב"חמש המלצות לגישה לפרויקטים של אופטיקה של מכשור רפואי ", תחשוב על איך אב הטיפוס צריך להתנהג לפני שאתה בונה אותו. לא מדובר בהפעלת מעקב אחר קרינה – אלא בפיתוח אינטואיציה להתנהגות הבסיסית. גם אם האינטואיציה שלך כן לֹא נָכוֹןעדיין תבנה את המסגרת האינטלקטואלית כדי לנתח את מה שקורה בפועל.

3. בנה מספר מתאים של התאמות באב הטיפוס שלך.

ודא שיש לך התאמות עצמאיות של תצורות אופטיות מפתח (למשל זוויות אופטיות ו/או x, y, z מיקומים). תושבות מראה ו/או עדשות מתכווננות מדף מציעות דרך נוחה לעשות זאת בשלב אב הטיפוס. עם זאת, כאשר אתה מפתח אינטואיציה לגבי העיצוב שלך (ראה נקודה 2, לעיל), ודא שאתה מבין אילו מפעילים משפיעים על המאפיינים של האלומה האופטית שלך.

אם יש הרבה דרגות חופש על השולחן, לא אומר שאתה צריך להשתמש בהן. הממדיות של מרחב היישור שלך גדלה עם כל כפתור שאתה מסובב, ואוי לך אם תתאים כפתורים מיותרים זה עם זה במטרתם! התאם את המספר המינימלי של כפתורים בודדים המתאים ליישור שאתה מבצע ועזוב את השאר.

4. ודא שהחשמל מופעל…

לאבות טיפוס אופטיים יש אופי קצת "המפלצת של פרנקנשטיין", והם יעבדו רק אם ספקי הכוח והמקורות האופטיים השונים מופעלים ומחוברים כראוי. כדאי לבדוק כפול ומשולש שחיבורי החשמל השונים למקורות אור ולגלאים מחוברים – ומחוברים נכון! – לפני שמחפשים לאן אלומות האור הולכות! אותה עצה חלה על חיבורי סיבים אופטיים במערכת אב הטיפוס שלך.

5. יישור גס לפי גיאומטריה.

חלק מההיבטים של עיצוב אב טיפוס יהיו מעודכנים או מוגבלים על ידי עיצוב אופטי (למשל מרחקי מוקד, מיקומי מקור אור). אבל לעתים קרובות יש חופש לארגן מחדש את הכיוון של רכיבים "פעילים אופטית" שונים על ידי כיפוף קו הקרן עם מראות כך שיתאים לשטח הפנוי על לוח הלחם האופטי. זה נוח להגדיר תושבות על רשת בגודל 1 אינץ' (2.5 ס"מ) על לוח הלחם האופטי, בזוויות של 0°, 45°, 90°, 180°, כל עוד מכבדים מרחקים קריטיים לאורך קווי הקרן האופטי(ים).

השתמש בסרגלים, כרטיסי מפתח, קצוות ישרים, מצביעי לייזר וכו' כדי לקבל רכיבים אופטיים במיקומים המשוערים שלהם ובהפרדות המתאימות. עבור פריסה גסה, העין האנושית היא מד מדויק להפליא, וידיים אנושיות אינן מנגנוני יישור לא מדויקים להחריד. לדוגמה, עם קצת תרגול, העין שלך יכולה לעתים קרובות לזהות אי-ריכוזיות של למשל קרן בהירה ועגולה ומטרה עגולה קטנה כמו 200 מיקרומטר. אם אתה משתמש ביד אחת כדי להתאים וביד השנייה כמעין "קפיץ כוח מחזיר", אתה יכול לעתים קרובות להתיישר למטרה עד לטווח של 500 מיקרומטר. אם כופפת את קו הקרן (אפילו באופן זמני) כדי לקרב את המטרה לגופך, אז זה דיוק זוויתי של יותר מ-0.06° או 3.6', במרחק צפייה של 50 ס"מ.

6. בצע יישור "הסדר הבא" בהספק אופטי נמוך.

אם המערכת משתמשת בכוחות אופטיים שהם גם בטוחים וגם נוחים לעין, אז אתה יכול לפעול ברמת ההספק של מקרה שימוש לשלב הבא של היישור. אחרת, פעל בעוצמה האופטית הנמוכה ביותר המאפשרת לך לראות את האלומה (באופן ישיר או עקיף), תוך שימת לב תמיד לרמות הסכנה. שאל את עצמך את השאלות הבאות:

    1. האם הקורה נעה בנתיב המתאים? א) אם יש סיבים אופטיים בעיצוב, האם אור כלשהו עובר דרך הסיבים?
    2. האם מרכז האלומה נמצא במיקום הנכון ביחס לרכיבים האופטיים הבודדים?
    3. האם צורת הקורה הרוחבית נכונה בערך?
    4. האם המוקדים היכן שהם צריכים להיות?

איור 2: שימוש בכרטיס אינדקס כדי להתחקות אחר קרן לייזר ירוקה על שולחן אופטי. על ידי חיפוש הנקודה בה הקוטר המרבי של הקרן הלא חסומה, ניתן לאתר את המרכז של קרן הלייזר בדיוק סביר. מקור תמונה: StarFish Medical

רמז שימושי: השיטות הבאות נוחות לדמיין את הקורה:

אני. גלוי: השתמש בכרטיס אינדקס נייר (ו-PPE, לפי המתאים) כדי לדמיין את מיקום האלומה.
ii. UV: השתמש בתווית כתובת ניאון או בהדגשה.
iii. IR: השתמש בכרטיסים מיוחדים או במציג IR מתאים.
UV & IR: כחלופה לשימוש בכרטיסים מיוחדים או בצופים, אתה יכול לכוון אלומה נראית בעוצמה נמוכה לאורך נתיב האלומה ולהשתמש בה כמדריך יישור. עם זאת, שימו לב שהעדשות שלכם וכו' ימקדו אורכי גל גלויים ובלתי נראים במקומות שונים, כך שקביעת המוקדים שלכם תהיה מעט לא מדויקת.

רמז שימושי: כדי לזהות את המיקום הגס של המוקד, הנח כרטיס בנתיב האלומה וסרוק אותו לאורך כיוון התפשטות הקרן. על ידי ניסיון להשיג בערך אותו גודל קרן על הכרטיס משני צידי קוטר הקרן המינימלי, תוכל לזהות את מיקומו של המוקד בטווח של 10 מ"מ. (העין האנושית די טובה בזיהוי הנקודה שבה קרן אופטית היא "הקטנה ביותר!").

רמז שימושי:אם אלומה ממורכזת על עדשה לא מוטה, השתקפויות מהמשטחים הקדמיים/אחוריים (אפילו מצופים AR) יחפפו את האלומה הנכנסת. רמז זה יכול לעזור לקבוע מתי יישור העדשה שלך קרוב לנומינלי.

7. בחר והשתמש במטרולוגיה הנכונה ליישור עדין

לאחר יישור גס של המערכת, תידרש מטרולוגיה טובה יותר ליישור עדין. עבור מערכות הפועלות ברמות אור מסוכנות, יישור מבוסס מטרולוגיה הוא גם הדרך הבטוחה היחידה לסיים את העבודה. בדרך כלל, מטרולוגיה זו כרוכה בשילוב כלשהו של גלאי כוח או אנרגיה (למשל פוטודיודות), מנגנוני יישור מיוחדים ופתחים. בעת ביצוע יישור סופי על ידי חיפוש השיא/מינימום של האות המטרולוגי שלך (למשל מתח או הספק), ייעול יישור באמצעות "סריקות רסטר" של קואורדינטות רוחביות. זכור גם לבצע התאמות אורתוגונליות עם תדרים לא תואמים לבל תחקור בסופו של דבר רק קו ולא את המישור המלא של תצורות.

רמז שימושי:לאחר הגדרת היישור שלך, הצב פתחים מתכווננים בנקודות שונות לאורך קו האלומה, במרכז על היישור האופטימלי. זה יאפשר לך לשחזר במהירות את היישור האמור במקרה של תאונות מצערות או מבקרים רשלניים.

8. שאלו את עצמכם האם נתיב האלומה, נקודות המוקד ומאפייני האלומה תואמים לציפיות שלכם.

ראה נקודה 2, למעלה!

9. נקו את אזור העבודה שלכם!

לפעמים דברים יכולים להיות קצת כאוטיים ביישור המקדים. קח את הזמן כדי להרחיק סרגלים, רקמות עדשות והמוסטטים, כרטיסי אינדקס ומדדי כוח. זה יעזור לך עם הַבָּא אב טיפוס שאתה בונה. יחד עם זאת, קו קרן לא עמוס יעזור לתת מודע שלך להתמקד בסידור קו הקרן ובמאפייני האלומה. זה גם אחד מהסרטים של ריאן פילדעשר שיטות עבודה מומלצות למעבדות אופטיקה".

10. אל תטעו אב טיפוס של לוח לחם כמוצר!

יש לעצב אבות טיפוס של "הוכחת מושג" כדי למקסם למידה ממוקדת, מהירה ויעילה. א מוצר ניתן לייצור ואמין בשטח. גם אם בנית מערכת עובדת באמצעות לוח לחם אופטי ואופטיקה של שטח פנוי ("אופטי לגו®"), זה מאוד לא סביר שהוא יהיה זמין לייצור חסכוני בכל נפח. מוצרים הניתנים לייצור תוכננו עבור עלות וזמן מחזור עם יכולת חזרה על ידי טכנאי ייצור שנחשבו לאורך כל הדרך.

הטיפים לעיל ו…



קישור לכתבת המקור – 2024-05-02 13:00:44

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר