为最小侵入性医疗设备进行液压电机的缩放
Manjeera Vinnakota1, Kishan Bellur1, Sandra L Starnes2
1College of Engineering and Applied Sciences, University of Cincinnati, Cincinnati, OH 45221, USA.
Micromachines
|January 23, 2024
概括
研究人员开发了一种用于医疗设备的4毫米液压电机原型,旨在实现2毫米的执行器尺寸. 这种微型切割模块显示了结合切割和药物输送应用的前景,推进了微型化趋势.
科学领域:
- 医疗器械工程 医疗器械工程
- 生物医学工程 生物医学工程
- 微流体学 微流体学
背景情况:
- 医疗器械行业正在优先考虑用于先进应用的小型化.
- 对于机械任务,需要生物相容的微型电机,特别是2毫米执行器范围内的微型电机.
- 目前的微电机技术限制了用于切割和药物输送等程序的集成设备的开发.
研究的目的:
- 为了展示一款新型液压电机驱动的切割模块原型.
- 探索用于制造微型液压电机的增材制造技术.
- 为了评估~4mm外径 (OD) 的液压电机原型设计用于微切割和药物输送的性能.
主要方法:
- 使用增材制造制造四种不同的液压电机设计.
- 台式实验测试用于测量不同流速的角速度.
- 使用3D过渡模拟 (ANSYS CFX) 来分析性能特征和内部电阻的数值建模.
- 开发简化的数学模型来估计峰值扭矩.
主要成果:
- 具有垂直流体输入口的原型电机实现了高角度速度:以3.6mL/s为10.593rpm,以10.1mL/s为42.597rpm.
- 3D过渡模拟提供了对电机性能和内部电阻的见解.
- 数学模型被用来验证峰值扭矩的模拟结果.
结论:
- 开发的4毫米OD液压电机原型是实现微型执行器2毫米OD目标的重要一步.
- 这项技术显示了集成到微切割和药物输送系统的潜力.
- 该研究验证了使用增材制造和模拟来开发微型液压系统的可行性.
