마이크로 모세관

문제점

미세유체 진단, 신경-흡인, 일회용-내시경 및 정밀 투여 시스템에서 엔지니어들은 끊임없이 같은 벽에 부딪혔습니다. 유체 경로는 표준 튜브에 비해 너무 작고 범용 폴리머 모세관에는 너무 까다롭습니다. 폴리머 마이크로보어 튜빙은 용매로 인해 부풀어오르고, 시약을 흡수하며, 오토클레이브 후 ID 내성을 잃습니다. 유리 모세관은 배송 중에 파손되어 금속 장치 샤프트에 조립할 수 없습니다. 일반 드로잉 금속 모세관은 치수적으로 안정적이지만 해부학적 구조를 추적하기에는 너무 단단하거나 기계적 구성요소로 작동하기에는 너무 특징이 없습니다.

IVD 및 현장 진료 기기의 경우 흐름이 반경의 4제곱으로 확장되므로 0.01mm ID 이동으로 흐름이 두 자릿수 비율로 변경될 수 있습니다.- 중재적 장치에서 원위 끝 부분이 꼬이는 모세관은 더 이상 유체 경로가 되지 않고 막히게 됩니다. 팀은 결국 여러 개의 튜브를 접착하고, 조인트를 추가하고, 데드 볼륨을 늘리고, 누출 경로를 생성합니다. 문제는 "작은 튜브가 필요하다"는 것이 아니라-"절차에 따라 기계적으로 작동하는 작은 튜브가 필요하다"는 것입니다.

원칙

미세 모세관은 구멍이 유체를 운반하고 벽이 기계 장치를 운반하는 얇은 벽의 금속 루멘입니다. 304, 316L, 17-7PH, Nitinol 또는 L605와 같은 피하-등급 스톡부터 튜브를 냉간 인발하여-타이트한 OD/ID로 만든 다음 최소 0.012mm의 절단으로 정밀 레이저 절단합니다. 절단이 튜브를 따라 진행되기 때문에 엔지니어는 근위부에서 원위부까지 기계적 동작의 등급을 매길 수 있습니다. 즉, 푸시 및 토크를 위해 절단되지 않은 끝 부분 근처, 추적 가능성 및 규정 준수를 위해 원위부를 절단합니다.

유체 측면은 Hagen-Poiseuille 동작을 따릅니다.

Q = π ΔP r⁴ / 8 η L

따라서 ID 제어는 재료 선택보다 더 중요합니다. 기계적 측면은 빔-및-쉘 역학을 따릅니다. 벽 재료를 제거하면 굴곡 힌지가 생성됩니다. 교량을 떠나면 축방향 하중 경로가 보존됩니다. 따라서 레이저-절단 미세 모세관은 "파이프"가 아닙니다. 이는 공동으로 설계된 유체 전도체이자 유연한 뼈대입니다.

직경이 Ø0.20mm에서 20mm에 이르는 동일한 제조 논리로 초-미세 진단 내강과 더 큰 치료 샤프트를 포괄합니다. 0.012mm 커프를 통해 설계자는 얇은 벽을 파괴하지 않고도 마이크로{5}}슬롯, 측면 통풍구 및 촉각 영역을 배치할 수 있습니다.

장비 분류

• 드로운 마이크로 모세관: 304/316L, 절단 없음, 고정 ID, IVD, 실험실 분석 및 시약 운반에 사용됩니다.
• 측면-슬롯 마이크로 모세관: 환기, 샘플링 또는 기포 방출을 위한 레이저 측면 창이 있는 316L.
• 나선형 미세 모세관: 유체 경로가 있는 구불구불한 접근을 위한 니티놀 연속 또는 단속 나선형.
• 방사형 미세 모세관: 방사형 컷은 내강을 열어두면서 조종 가능하거나 관절형 팁을 생성합니다.
• 맞춤형 마이크로 모세관: 고객 2D/3D 도면 기반, 다중- 영역 강성, 통합 마커 브리지, 이중 루멘 모방.

실용 가이드

흐름을 먼저 정의하십시오: 유체 점도, 압력, 부피 및 허용 불감 부피.

환경에 따라 재질을 선택하세요. 부식성 유체의 경우 316L, 구불구불한 탐색의 경우 니티놀, 순환 플렉스의 경우 17-7PH, 높은 방사형 하중의 경우 L605입니다.

연결 끝을 자르지 않은 상태로 유지하십시오. 기계 또는 유체 동작을 변경해야 하는 경우에만 레이저 기능을 배치하십시오.

샘플 캐리오버와 응고 부착을 줄이기 위해 ID를 낮은 Ra로 전해연마합니다.

꼬임 반경, 토크 손실, 압력 강하는 별도로 모델링하지 않고 함께-모델링합니다.

ISO 9001:2015 및 ISO 13485 문서, 열-번호 추적성 및 초도-품목 검사가 필요합니다.

실제-세계 경험

IVD OEM은 폴리머 마이크로보어 튜빙을 전해연마된 316L 마이크로 모세관으로 교체했습니다. 금속 루멘이 팽윤되거나 염료를 흡수하지 않기 때문에 Carryover가 급격히 감소하고 CV가 향상되었습니다. 신경-흡인 프로그램은 처음에 완전히 연속적인 나선형 니티놀 모세관을 사용했습니다. 진공 상태에서 샤프트가 "아코디온"됩니다. 1~2mm마다 단속 나선형-고체 브리지로 전환하면-원위 추적성을 유지하면서 축 강성이 복원되었습니다. 교훈: 마이크로 모세관 설계에서 축 구속이 없는 유연성은 특징이 아니라 실패 모드입니다.

결론

마이크로 모세관은 유체공학과 기계공학이 만나는 곳입니다. 튜브는 더 이상 수동적인 도관이 아닙니다. 그것은 프로그램된 구조이다. ID 공차, 벽 균일성, 절단 경사도 및 표면 마감을 제어하는 ​​사람이 장치 성능을 제어합니다.

전망 및 추천

웨어러블 진단, -온-칩, 마이크로{2}}로봇, 일회용 내시경 분야의 성장을 기대합니다. 구매자는 'OD × 길이'만 지정하는 것을 중단해야 합니다. 사양에는 ID 공차, Ra, 데드 볼륨, 꼬임 반경, 토크 지연 및 컷-맵 도면이 포함되어야 합니다. 공급업체는 단순한 튜브 사진이 아니라 흐름 모델링, 굽힘-주기 데이터, 정리/부동화 처리된 증거를 제공해야 합니다.