Sostituzione per lampadine chirurgiche con circuito a LED: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:05

Istruzioni passo passo su come costruire e implementare il sistema di lampadine per lampade chirurgiche sostitutive utilizzando un circuito LED sviluppato da Mohammed Shafir e Zoe Englander nell'ambito del corso BME 262-Design for the Developing World presso la Pratt School of Engineering, Duke University.

Questo sistema fornirà una sostituzione a basso costo e di lunga durata per le lampadine chirurgiche difficili da acquistare nei paesi in via di sviluppo. Queste istruzioni spiegano come utilizzare il sistema di lampadine sostitutive con i componenti e gli strumenti inclusi nel kit. I dispositivi nei paesi in via di sviluppo che richiedono lampadine per svolgere la loro funzione sono di cruciale importanza per fornire assistenza medica. Tuttavia, un grosso problema con l'uso di questi dispositivi nel mondo in via di sviluppo è che una volta che le lampadine si rompono o si bruciano, le lampadine di ricambio sono molto costose o difficili da acquistare. Pertanto, molti dispositivi che sono completamente funzionanti altrimenti non vengono utilizzati perché privi di lampadine funzionanti. Un dispositivo medico critico che è afflitto da questo problema sono le lampade chirurgiche utilizzate in sala operatoria. Queste luci sono di fondamentale importanza per il chirurgo nell'illuminare l'area di interesse durante l'intervento. L'assenza di queste luci ostacola gravemente la capacità dei chirurghi di prendere decisioni informate e limita anche l'esecuzione degli interventi chirurgici a intervalli nel corso della giornata in cui c'è luce sufficiente per illuminare la stanza. Abbiamo risolto questo problema con un sistema di lampadine sostitutive che consentirà all'utente di sostituire le lampadine convenzionali nelle lampade chirurgiche comunemente utilizzate con un nuovo sistema di illuminazione composto da lampadine a diodi a emissione di luce (LED). Le lampadine a LED sono molto più efficienti delle tradizionali lampadine al tungsteno o alogene, consumano meno energia, sono più rigide (a causa dell'assenza di parti in movimento) e hanno anche una durata molto più lunga. Pertanto, il sistema di illuminazione a LED avrà una durata molto più lunga, sarà meno costoso da gestire e non si romperà facilmente. Il sistema di illuminazione a LED dovrà essere installato solo una volta e non dovrà essere sostituito per molti anni. Inoltre, questo sistema è compatibile con molti diversi tipi di lampade, con una varietà di lampadine diverse. Questo sistema utilizza la base della lampadina originale, quindi il circuito può essere reso compatibile con quasi tutte le dimensioni e la forma della lampadina. Il sistema funzionerà con qualsiasi lampada che utilizzi tra 7 e 24 volt CC.

Passaggio 1: elenco delle parti

L'elenco delle parti per questo design è mostrato nella tabella seguente. Ulteriori parti e strumenti necessari per la costruzione di questo dispositivo sono:

1.) Una scheda PCB vuota 2.) Fili di connessione sottili 3.) Un martello 4.) Saldatore 5.) Filo per saldatura 6.) Colla Krazy Il regolatore buck a corrente costante da 1,0 Amp di National Semiconductor LM3404 viene utilizzato come dispositivo di regolazione della corrente. Una serie dettagliata di istruzioni è disponibile nella scheda tecnica di questo dispositivo. Seguendo queste istruzioni, il progettista del circuito può determinare i rating dei componenti esterni necessari per soddisfare le proprie esigenze.

Passaggio 2: creazione PCB

Stampa il layout PCB fornito qui su un lucido. Prendi una scheda PCB, tagliala alla giusta dimensione e posiziona la trasparenza tra la scheda e la luce in una stanza altrimenti buia. Posiziona un pezzo di vetro sulla trasparenza per mantenere il design e la trasparenza allineati. Assicurarsi che il lucido sia orientato correttamente e che la carta protettiva sia staccata. Dopo circa 7 minuti sotto la luce, metti la tavola in un bagno di liquido di sviluppo. Assicurati di indossare guanti per proteggere le mani e fai attenzione a non schizzare liquidi sui vestiti. Il liquido di sviluppo dovrebbe essere 1 parte di sviluppatore in 10 parti di acqua.

Quindi, posizionare il PCB in una padella di soluzione di incisione. Agitare la padella per accelerare il processo di incisione. È anche utile riscaldare leggermente la soluzione. Mantieni il PCB nella soluzione fino a quando tutto il rame non viene rimosso, ad eccezione del punto in cui il disegno del circuito è stampato sulla scheda. La soluzione di incisione macchierà i tuoi vestiti, quindi fai molta attenzione a non schizzartela addosso. Risciacquare accuratamente la scheda stampata per rimuovere tutti i liquidi. Il layout stampato è progettato in modo che due circuiti e due pad LED possano essere inseriti su una scheda PCB. Separa questi quattro pezzi usando una sega. Tagliare la scheda in eccesso per rendere il circuito il più piccolo possibile. Infine, praticare i fori in cui si attaccheranno i componenti utilizzando un trapano molto piccolo. Le posizioni in cui è necessario eseguire il foro sono mostrate come piccoli cerchi sul layout del PCB. Abbiamo usato ExpressPCB per progettare questa scheda. Poiché questo circuito utilizza dispositivi a montaggio superficiale, il progetto del pad di saldatura doveva essere eseguito per ogni singolo componente.

Passaggio 3: posizionamento dei componenti sulla scheda PCB

Coprire il PCB stampato in movimento. Saldare accuratamente tutti i componenti sulla scheda con un filo di saldatura sottile e uno strumento di saldatura. Il layout per come farlo correttamente può essere visto nell'immagine per il passaggio 2.

Passaggio 4: collegamento della lampadina LED e dei cavi di collegamento

Saldare la lampadina LED al pezzo di PCB con il pad LED stampato. Incolla questo pezzo di PCB all'estremità del circuito in modo che i due pezzi formino una T. Lo scopo è avere il LED perpendicolare al circuito in modo che la luce sia rivolta verso il basso quando il circuito è in posizione verticale.

Infine, saldare due fili di collegamento ai fori appropriati. Questi fili si collegano alle connessioni della lampadina, consentendo l'alimentazione del circuito. Il circuito è ora pronto per l'implementazione.

Passaggio 5: rimozione del vetro dalla lampadina rotta

Il primo passo necessario nell'implementazione di questo sistema è rimuovere il vetro dalla lampadina rotta per esporre i contatti che hanno portato al filamento rotto.

Rimuovere la lampadina rotta dal suo portalampada. Metti la lampadina rotta nel sacchetto di plastica (fornito) e afferra la lampadina dall'esterno alla base. Fai attenzione a non tagliarti con il vetro o colpirti le dita con il martello. Colpire la parte superiore della lampadina della lampada chirurgica rotta con un piccolo martello. Fare attenzione a non colpire la lampadina con troppa forza. Lo scopo è rimuovere il vetro ed esporre i contatti che originariamente collegavano il filamento rotto al resto della lampadina.

Passaggio 6: collegamento del circuito alla lampadina

Il prossimo passo è collegare il circuito con il LED alla lampadina. Saldare i contatti ai fili che escono dal circuito.

Riscaldare il saldatore collegandolo. Quindi, tenere la punta del saldatore all'estremità di un pezzo di filo di saldatura. Questo farà sciogliere il filo. Trasferire con cautela la saldatura fusa sui contatti tenendo i fili dal circuito nella saldatura fusa. Lascia raffreddare brevemente la connessione e assicurati che sia sufficientemente forte. Potrebbe essere necessario tenere insieme i componenti utilizzando una pinzetta mentre si completa questo processo. **Attenzione: il saldatore è molto caldo, non scottarti!

Passaggio 7: test del sistema

Inserisci la base della lampadina con il circuito attaccato nel portalampada, come faresti con una normale lampadina.

Accendere la lampada e assicurarsi che il LED si accenda. Il test dell'intensità della luce del sistema può essere eseguito utilizzando il misuratore di luce Lutron LX-103.