הפקולטה להנדסה - המגמה להנדסה מכנית
פיתוח מד ספיקה
למשאבת אינפוזיה ללא מגע בנוזל
פרוייקט מס' 213
תקציר מנהלים
מגמה להנדסה מכאנית
מגיש: אורי יפה
ת.ז.: 029704541
מנחה: נמרוד לב
מרכז הפרוייקטים: אלישע עמרמי
מרכז אקדמי: פרופ' מ. סוקולוב
יוני 2002
תקציר
מנהלים
נושא הפרוייקט:
פיתוח מד ספיקה לנוזלי אינפוזיה ללא מגע עם
נוזל העירוי (חיצוני) לספיקות שבין-[ml/hr] 1 ועד ל-[ml/hr] 1000.
חוסר המגע של מד הספיקה בנוזלי העירוי יאפשר שימוש חוזר
בו, ללא עיקור (סטריליזציה).
מד הספיקה (מד"ס) מיועד לסגור חוג בקרה
במשאבת אינפוזיה פריסטלטית נפחית שכיום
מסתמכות על סל"ד מנוע המשאבה ולמעשה
עובדות בחוג פתוח.
בשנת 1999 בוצעה עבודה בנושא זה ע"י טל פכטר
בהנחיית נמרוד לב.
מטרת הפרוייקט:
לבדוק חלופות שיכולות לעמוד בדרישות הנזכרות
בעלות סבירה (עד הכפלת מחיר משאבת האינפוזיה שמחירה כ-500$).
דיוק המדידה הנדרש בכל תחום הספיקות הוא – 5%±.
יחס אות לרעש גדול ככל האפשר.
גודל פיזי שלא יעלה על תיבה במידות: 10 x
20 x 80מ"מ.
עמידות לתנאי סביבה – לחות אקראית, הלמים אקראיים והפרעות מסביבת העבודה בבי"ח.
יכולת תפעול פשוטה ע"י אנשים שאינם טכנאים
- אחיות וכד'.
מהות העבודה:
בשלב ראשון נעשתה סקירת ספרות וטכנולוגיה על
מנת לבדוק האם שיטות שנפסלו ע"י
טל פכטר התקדמו מאז וכעת יכולים לתת מענה
לדרישות כמו כן להרחיב את החיפוש לטכנולוגיות נוספות. שיטות נוספות שנבדקו היו
מכאניות בעיקרן כגון קוריוליס ושיטות
שקילה שונות.
1)
Ultrasonic- transit time
2)
Doppler –Ultrasonic
3)
Doppler –
Laser
4)
Magnetic
5)
Coriolis
6)
Drop imagery
7)
Thermal signing
8)
Direct weighting
9)
Indirect weighting
10)
PIV
הקוטר הפנימי של צינורות האינפוזיה הסטנדרטים
נע בין הקטרים mm
4-2.
הספיקה המינימלית שנדרשת ממשאבת האינפוזיה היא
כאמורml/hr 1 .
בספיקה זו נוזל העירוי זורם לאורך הצינורית
במהירות של 
.
או במילים אחרות בספיקה המינימלית לוקח
לנוזל 25.5 שנ' לנוע לאורך של מילימטר אחד
בצינורית. עובדה זו ממחישה את
האנרגיה המזערית של הזורם והקושי הרב במדידתה.
כל השיטות נפסלו מאחר ולא יכלו לענות על הדרישות
(במיוחד על המדידה בספיקה המינימלית)
פרט לשתיים:
Ð
PIV (particle image velocimetry) המדויקת אך מסובכת ויקרה
בסדר גודל מהנדרש.
P
שיטת ההחתמה התרמית (Thermal signing).
שיטה זו מתבססת על "סימון הנוזל" ע"י
החדרת חום דרך דופן מחוממת לטמפרטורה קבועה של oC39. טמפרטורה זו נבחרה מכיוון
שהיא טמפרטורה קרובה מאוד לטמפ' גוף האדם
עובדה שמבטיחה שלא יגרם שינוי מסוכן בתכונות הנוזל
(שמיועד לטמפ' זו) וכדי למנוע סיבוכי רישוי, שבעולם המוצרים הרפואיים מחמירים
במיוחד.
מכיוון שמד"ס זה מיועד לנוזל עירוי לא ניתן אפילו
לשקול שיטות סימון אחרות כגון החתמה
ע"י קרינת גמא (γ) , עירור ע"י קרינת X או קרינה אלקטרו-מגנטית.
הפתרון הנבחר (החתמה תרמית) נבדק ע"י מודל
פיזיקלי של מעבר החום והזרימה אשר הוזן לתוכנת אלמנטים סופיים (fluent) שפתרה את המודל, לאחר שהוזנו תנאי ההתחלה, תכונות הנוזל/הצינורית
ותנאי השפה המתאימים.
המודל שהוזן לFLUENT
isolation h
Inlet tube
התוכנה חישבה את הטמפרטורות בנקודות המדידה אשר
על פני הצינור בזמן זרימת
הנוזל בתוך אזור המד"ס.
כמו כן, המודל פתר את פרופיל הזרימה וההספק
(החום) המוחדר לנוזל ע"י ה-(heater).
המודל הורץ לשני נוזלי אינפוזיה שכיחים ((NaCl
0.9%
Saline, Dextrose (glucose 5%) .
לתכונות צינוריות שונות ותנאי הסעה
שונים סביב המודל.
שדה
הטמפרטורה כפי שהופק ע"י תוכנת הfluent לספיקה המקסימלית [ml/hr] 1000. הטמפרטורה מומחשת
ע"י הצבעים השונים מכחול oc24 ועד אדום oc39.
המסקנה שהתקבלה מהמודל היא שהמד"ס יכול
לפעול עם נוזלי האינפוזיה השונים ובתנאי הסביבה (תנאי הסעה חום חיצונית לצינורית)
שונים בצורה טובה ולא ידרוש ציוד מדידת טמפ' והספק (הספק ה-heater) בעלי רגישות יוצאת
דופן:
ו-
בהתאמה.
המד"ס
המוצע:
בדיקת כדאיות כלכלית
המד"ס מורכב מכמה מכלולים:
Thermoelectric controller
שייצב את טמפ' הדופן עולה כ-$340.
Thermocouple ובקר לדיוקים של OC0.1 עולה כ-$100.
(המחירים המצוינים הם למכשיר בודד).
מעבד קיים כבר במשאבה ו-heater ניתן לייצר בעלות של
עשרות בודדות של דולרים.
כלומר ניתן לייצר את המד"ס במחיר של כ-$500 שהוא
מחיר המשאבה ללא בקרה.
ביצור המוני ניתן לדעתי להגיעה למשאבה עם מד"ס
בעלות גבוהה בכ-50% מהמשאבה הסטנדרטית (חוג פתוח) דבר שכדאי כלכלית, במיוחד עקב
העלות הגבוהה של הציוד החד-פעמי שמשאבות האינפוזיה המדויקות משתמשות בו.
ניתוח עלות צינורות העירוי היקרים, לאורך זמן, חושבה כך
(על בסיס המחירים הנ"ל – תבדוק שוב ביצור סדרתי של כמה אלפים בשנה):
מחיר עלות משאבה עם המד"ס לצרכן יהיה 1000$.
כאשר משתמשים במשאבה ללא מד"ס יש צורך בצינורות
אינפוזיה מאיכות גבוהה[OY1].
עלות צינור יקר לבית החולים- כ-3$. (יש יקרים יותר ויקרים קצת פחות. נלקח
מחיר ממוצע)
עלות צינור זול לבית החולים – כ- 0.4$.
ההפרש בין העלויות הנ"ל – 2.6$
צינור אינפוזיה משמש במשך 48 שעות, כלומר יומיים. ניתן להניח שבשנה משתמשים בכ- 150 צינורות
אינפוזיה למשאבה.
מכפלת הכמות בהפרש המחירים נותנת 390$. כלומר, תוך פחות משנתיים מגיעים לנקודת איזון
כלכלית ומתחילים להרוויח 390$ בשנה בהוצאות תפעול שוטף. אורך חיים של משאבת
אינפוזיה הנו 7 שנים, לפחות, כלומר חיסכון מצטבר של 1950 $ למשאבה.
בחישוב
אחר, עבור 200 משאבות בבית חולים, מושג חיסכון שנתי של 78000$ - סכום משמעותי ובעל
חשיבות.
תאריך: 2/06/2002 חתימת הסטודנט:
תאריך: 2/06/2002 חתימת המנחה: