Розробляючи високоефективні оптичні пристрої, створіть плани вирівнювання та тестування рано для комерціалізації DERISK.
Нік Сміт, Minnetronix Medical
Система візуалізації з подвійною модальністю з націленим лазером, включаючи наконечник/нахил, обертання (Theta), фокус та ступінь вирівнювання відбиття до друку [Photo courtesy of Minnetronix Medical]
Добре розуміється, що вибір раннього дизайну має великий вплив на мінімізацію складності, полегшення виробництва та зменшення витрат на комерціалізацію медичних пристроїв. Оптимізація ONRAMP до виробництва є ключовою для відмови від введення на ринок пристрою.
Однак, що часто залишається нюансом, це те, як приймати рішення для розробки (DFM), спеціально для оптичних систем медичних пристроїв, які загрожують жорсткими допусками та вузькими робочими вікнами.
У оглядах дизайну під час розробки оптичних систем медичних пристроїв слід представити плани вирівнювання та тестування, які включають детальну інформацію про тестові світильники в процесі та функціональні вимоги до пропуску тесту. Мета як вирівнювання, так і оптичного тестування – забезпечити, щоб виготовлені пристрої відповідали модельованому дизайну продуктивності.
Розробка та впровадження та реалізація тестових кріплення часто недооцінюються та затримуються, поки проект не буде на критичному шляху проекту для розкладу пристроїв перевірки та перевірки (V&V). Розробка найкращої практики вимагає багатодисциплінарної команди на етапах комерціалізації для перегляду та надання вкладу для підтвердження вирівнювання та плану тестування, оптимізований для виробничого закладу, набору навичок та часу, призначених обсягів та запланованого бюджету.
Вирівнювання оптичної системи
Оптичне підбадьоремне освітлене джерело вирівнювання та кріплення для тестування потужності [Photo courtesy of Minnetronix Medical]
Одним із підходів до вирівнювання системи є включення декількох ступенів свободи (DOF) у дизайн, який можна відрегулювати пізніше. Однак це може створити трудомісткий, дорогий та надмірно чутливий підсумковий пристрій, який вимагає інтенсивної підготовки для виробництва. Надійні пристрої з високим рівнем вирівнювання DFM дозволяють лише мінімальним DOF досягти цілей ефективності.
Інформований до аналізу номінальної конструкції та толерантності оптичної системи, оптичні та оптичні механічні команди повинні почати з блокової схеми для опису мінімальної кількості DOF, необхідних в конструкції, визначити тип інтерфейсів та визначити належний діапазон та роздільну здатність коригування
Кількість ступенів свободи може варіюватися від нуля до багатьох, включаючи XYZ, обертання (θ) та наконечник/нахил. Система з нульовими DOF називається конструкцією “збірка до друку”, де аналіз толерантності до оптичної системи показує, що стек механічних та оптичних компонентів (без компенсаційних DOF) є достатньою для бажаної продуктивності. Це, як правило, найменш дорогий і найпростіший метод вирівнювання. Коли для вирівнювання є кілька DOF, кожен DOF повинен бути від'єднаний з іншого, щоб не було складних вирівнювань з декількома DOF на коригування. Цей підхід зменшує потребу в інтенсивному навчанні та створює систематичний, ефективний процес вирівнювання.
Включивши компоненти поза полиць (OTS), вони можуть бути вільно контрольовані в певному ДОФ, що аналіз толерантності є критично важливим для продуктивності. У цьому випадку знадобиться інтерфейс вирівнювання (наприклад, комірка, що фокусує об'єктив, або інтерфейс трансляції X/Y). Якщо існує критичний інтерфейс OTS, який проектна команда не контролює, документ управління інтерфейсом (МКБ) є цінним для ретельного опису інтерфейсу частини OTS до системи.
Вирівнювальні інтерфейси та механізми змінюються і можуть мати різні реалізації. Деякі механізми вбудовані в пристрій постійно. Інші є частиною кріплення, яке тимчасово прикріплюється, наприклад, тонкий гвинт для перекладу, блоку датчиків або унікальний інструмент для доступності. Якщо для вирівнювання використовуються тимчасові світильники, дизайн інтерфейсу пристрою до фіксури може додати функції до кінцевого дизайну пристрою для кращого розміщення цих інструментів вирівнювання. Часто ці інтерфейси пристрою до фіксури включають функції кінематичного дизайну. Більшість інтерфейсів також включають механізм замикання, такий як клей ультрафіолетового ультрафіолетового ліки або пружинна шайба з гвинтом через негабаритний отвір. Замки можуть бути постійними або перероблені.
Визначення належного діапазону та роздільної здатності DOF має важливе значення для включення в конструкцію. Це гарантує, що інтерфейси мають достатньо розроблених подорожей у певному напрямку, і коли користувач вирівнює систему, він може адекватно знайти найкращу позицію з легкістю, не покладаючись на особливий дотик індивіда або постукують гайковим ключем, щоб тонко стукати Система в вирівнювання. Розробка унікальних інструментів для вирівнювання часто полегшує це питання.
Оптичне тестування
Тестовий кріплення для виробництва оптичних продуктивності в процесі ендоскопів для ендоскопів [Photo courtesy of Minnetronix Medical]
Конструкція інтерфейсу пристрою до фіксури також повинна враховувати заплановане оптичне обладнання для випробувань. Кінематичні особливості, додаткові отвори, що протікають або розміщення діаметрів, можуть бути додані до пристрою для управління інтерфейсом, що використовується кріпленням під час процесу або остаточного тесту.
Вибір відповідного обладнання для тестування також повинен включати членів оптичних, оптичних механічних та виробничих команд, щоб процес побудови пристрою оптимізувався. Деякі приклади обладнання, які слід враховувати, – це цільові зображення, джерела світла, детектори, інтеграція сфери, контролери та програмні засоби для вимірювання показників продуктивності.
Параметри параметрів налаштування на цьому обладнанні для створення «золотих світильників» запобігають помилковим пропускам/невдачам та майбутньому усуненню несправностей. Встановлення об'єктивних показників продуктивності пропуску/невдачі дозволяє виробничій команді мати ефективний та чіткий процес створення високоякісних пристроїв у масштабі.
Ось кілька прикладів оптичного тестування за метрикою та тестовим кріпленням:
- Ефективність зчеплення волокна (оптична потужність): Термопіл, поєднаний для тестування волокна з виходом у режимі реального часу
- Ілюмінаційна просторова рівномірність: рівномірна цільова мета в об'єкті, система візуалізації та програмне забезпечення для обробки
- Фокус зображення: Роздільна здатність на об'єкт із зворотним зв'язком MTF в режимі реального часу
- Спотворення зображень: Роздільна ціль на об'єкті з програмним забезпеченням для обробки
- Кольоровий баланс стандартна цільова ціль із програмним забезпеченням для обробки
- Спектральна характеристика: спектрофотометр
Уникнення комерціалізаційних невдач
Багатоспектральна система візуалізації, освітлення та проекції з декількома ступенями свободи для посиленого пристрою візуалізації[Photo courtesy of Minnetronix Medical]
Дотримуючись такого підходу до вирівнювання та оптичного тестування, плани комерціалізації можуть уникнути великих затримок, дорогих виробничих витрат та переробки зусиль. Фазовий підхід до розробки пристроїв, який включає всебічну оптичну команду, не лише додає цінності, але й ризику вниз за течією комерційних цілей.
Ранні зусилля обох команд з дизайну, розробки та виробництва, які працюють разом на початкових етапах програми оптичного пристрою, можуть вирішити вирівнювання та тестування, щоб забезпечити успішну виробництво, послідовність продуктивності, запуск ринку та масштабованість.
Нік Сміт [Photo courtesy of Minnetronix Medical]
Нік Сміт-головний інженер ОПТто-механіка в Minnetronix Medical, однократний постачальник інновацій медичних технологій, які співпрацюють з компаніями з медичних виробів, щоб прискорити прориви в оптичних системах, управління рідиною та газом, енергетику РФ, стимуляції та носячих пристроїв. Сміт-експерт з сегментів оптичних продуктів, який має більш ніж десятиліття досвіду роботи опто-механічної системи та комерціалізації системи в галузі широкого застосування в галузі медичного пристрою та капітального обладнання.
Як подати внесок у MDO
Думки, висловлені в цій публікації в блозі, є єдиним автором і не обов'язково відображають думки медичного дизайну та аутсорсингу чи його працівників.
