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Misura di forza e temperatura su apparecchiature mediche e farmaceutiche

  • Forza di trazione
  • Forze e momenti
  • Forza di presa
  • Temperatura
Disegno di un piede protesico con una cella di carico sotto il tallone e una sotto l’avampiede
Un trasduttore di forza sotto il tallone e uno sotto l’avampiede di un piede protesico. Disegno Michigan Scientific.

In sintesi

Un trasduttore di forza posto sopra una sacca per infusione o un elevatore per paziente misura la forza di trazione del carico appeso sotto; trasduttori di forza tra una protesi e il corpo o il suolo misurano le forze di reazione in tre direzioni. Il percorso dell’efforte attraverso ogni trasduttore è progettato per ridurre al minimo la diafonia, e ogni cella di carico è fornita con un certificato di taratura tracciabile rispetto al NIST. Per la temperatura, l’amplificatore MicroTC fornisce un’uscita lineare di 5 mV/°C da una termocoppia di tipo K in un’unità da 3,9 g.

NIST
tracciabilità del certificato di taratura
4,4 kN
portata per asse del TR3D-B-1K, 25,4 × 25,4 × 12,7 mm
5 mV/°C
uscita del MicroTC, −25 a 400 °C

Percorso del carico

Le apparecchiature di laboratorio come le macchine per dialisi subiscono piccole variazioni di carico. Il liquido di una sacca per infusione viene pesato allo stesso modo: una cella di carico sopra la sacca la sostiene e misura la forza di trazione del suo peso.

Su scala maggiore, una cella di carico sopra un elevatore per paziente misura la forza verticale Fz durante la progettazione dell’elevatore. Nel corso di cicli di sollevamento ripetuti, monitora il carico rispetto alla portata massima e la resistenza dei cavi.

Una cella di carico in trazione sopra un carico sospeso Vista laterale. Una cella di carico è appesa a un gancio e sostiene il carico sospeso, una sacca per infusione o una imbragatura di elevatore per paziente, al di sotto. La forza verticale Fz è la trazione nella cella di carico. La sua uscita del ponte è inviata all’amplificatore. Gancio Sacca o imbragatura Fz Ampli mV/V Cella in trazione
Una cella di carico in trazione tra il gancio e il carico sospeso. Fz è la trazione nella cella; l’uscita del ponte è trasmessa all’amplificatore.

Protesi e strumenti

Per le protesi di piede e di gamba, dei trasduttori di forza misurano le reazioni tra il corpo e il componente protesico, o tra il componente e il suolo. Per una mano o un braccio, la forza di presa viene misurata durante lo sviluppo. La forza di presa viene inoltre misurata durante la taratura degli strumenti laparoscopici, in modo da non esercitare forze inutili sui tessuti.

Strumentazione

Carichi di trazioneuna cella di carico sopra la flebo o il sollevapaziente, nella catena di sospensione
Protesi, tre forzeCella di carico triassiale TR3D-B-1K, 4,4 kN per asse, 25,4 × 25,4 × 12,7 mm, momento massimo di 65 N·m
Protesi, forze e momentiuna cella di carico a sei assi, tre forze e tre momenti in un unico corpo
Diafoniail percorso dell’attraversamento del carico nel trasduttore e nei suoi elementi estensimetrici è progettato per ridurre al minimo la sensibilità ai carichi fuori asse
Taraturacertificato tracciabile al NIST con ogni cella di carico
TemperaturaMicroTC, connettore per termocoppia di tipo K e amplificatore in un unico corpo di 3,9 g, con compensazione della giunzione fredda, 5 mV/°C da −25 a 400 °C

Catena di misura

Ogni asse di forza è un ponte estensimetrico. Un box amplificatore SGA3A alimenta i tre ponti di una cella di carico triassiale a ± 5 V o ± 2,5 V e fornisce ± 10 V per asse, con taratura per shunt remota per la verifica del fondo scala.

Le termocoppie sono utilizzate negli impianti, nelle sonde e nei sensori esterni. Il MicroTC si collega al connettore miniatura di tipo K, compensa la giunzione fredda e amplifica il segnale a un’uscita lineare di 5 mV/°C, riducendo il rumore captato sui fili della termocoppia.

Procedura

  1. 01

    Scegliere la cella di carico

    In base alla direzione del carico, in trazione sopra un carico sospeso o nelle tre direzioni sotto una protesi, in base al campo di misura e allo spazio disponibile nell’attrezzatura.

    Celle di carico
  2. 02

    Installarla nel percorso del carico

    Sopra la flebo o il sollevapaziente, oppure tra la protesi e il corpo o il suolo, tramite flange previste per l’attrezzatura.

  3. 03

    Condizionare i ponti

    Un registratore con alimentazione del ponte, oppure un box SGA3A per una cella di carico triassiale, ± 10 V per asse.

    Paniere amplificatore SGA3A
  4. 04

    Amplificare la termocoppia al connettore

    Il MicroTC si collega al connettore miniatura di tipo K e fornisce 5 mV/°C su due fili al registratore.

    Amplificatore per termocoppia MicroTC

Risultato

Segnali di forza, momento e temperatura direttamente sull’attrezzatura, da uno strumento laparoscopico a un sollevapaziente. Ogni cella di carico è fornita con un certificato di taratura tracciabile al NIST.

Domande frequenti

Come si misura il peso di una sacca per flebo?

Una cella di carico posta sopra la sacca la sostiene e misura la forza di trazione dovuta al suo peso. Lo stesso principio rileva le piccole variazioni di carico in apparecchiature di laboratorio come i dializzatori.

Come si misurano le forze su un piede o una gamba protesici?

Delle celle di carico misurano le reazioni tra il corpo e il componente protesico, o tra il componente e il suolo, in tre direzioni.

Perché utilizzare un amplificatore per termocoppia in un’apparecchiatura medica?

Riduce il rumore del segnale e migliora la precisione della lettura. Il MicroTC combina un connettore tipo K e un amplificatore con compensazione della saldatura fredda in un involucro di 3,9 g.

Le celle di carico sono fornite con una taratura tracciabile?

Sì. Ogni cella di carico Michigan Scientific è fornita con un certificato di taratura tracciabile rispetto al NIST.

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