Scaling a Hydraulic Motor for Minimally Invasive Medical Devices.
Scaling a Hydraulic Motor for Minimally Invasive Medical Devices.
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DOI：
10.3390/mi15010131
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发表时间：
2024-01-12
期刊：
影响因子：
3.4
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
与医疗设备行业的小型化趋势相一致，学术界和商业研究人员不断尝试减小设备尺寸。许多应用需要微型执行器（2mm范围）来执行机械工作；然而，生物相容性微型马达并不容易获得。为此，提出了一种液压马达驱动的切割模块，该模块旨在将切割与给药相结合。开发的液压马达原型外径（OD）约为4毫米（目标尺寸的两倍），驱动轴为1毫米，用于连接刀具。使用增材制造技术探索并制造了四种不同的设计。给出了样机的台架实验数据。对于流体进口垂直于叶片的原型电机，在流量为3.6 mL/s时，平均角速度为10,593 RPM，在流量为10.1 mL/s时，平均角速度为42,597 RPM。在ANSYS CFX（版本2022 R2）中使用3d瞬态仿真对该设计进行了数值模拟，以确定电机的性能特征和内阻。采用简化数学模型计算峰值扭矩，并与仿真值进行比较。当前设计的可行性代表了将液压马达扩展到2mm外径以驱动微切割机的关键里程碑。
Aligned with the medical device industry’s trend of miniaturization, academic and commercial researchers are constantly attempting to reduce device sizes. Many applications require miniature actuators (2 mm range) to perform mechanical work; however, biocompatible micromotors are not readily available. To that end, a hydraulic motor-driven cutting module that aims to combine cutting and drug delivery is presented. The hydraulic motor prototype developed has an outside diameter (OD) of ~4 mm (twice the target size) and a 1 mm drive shaft to attach a cutter. Four different designs were explored and fabricated using additive manufacturing. The benchtop experimental data of the prototypes are presented herein. For the prototype motor with fluid inlet perpendicular to the blades, the average angular velocity was 10,593 RPM at a flowrate of 3.6 mL/s and 42,597 RPM at 10.1 mL/s. This design was numerically modeled using 3D-transient simulations in ANSYS CFX (version 2022 R2) to determine the performance characteristics and the internal resistance of the motor. Simplified mathematical models were also used to compute and compare the peak torque with the simulation estimates. The viability of current design represents a crucial milestone in scaling the hydraulic motor to a 2 mm OD to power a microcutter.
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影响因子：
3.9
作者：
Meinzer A;Alkatout I;Krebs TF;Baastrup J;Reischig K;Meiksans R;Bergholz R
通讯作者：
Bergholz R
DOI：
10.1007/s12541-019-00294-8
发表时间：
2020-01-22
影响因子：
1.9
作者：
Juraeva, Makhsuda;Song, Dong Joo;Kang, Dong Jin
通讯作者：
Kang, Dong Jin
DOI：
10.1007/978-1-84882-991-6_33
发表时间：
2010-01-01
期刊：
NEXT-GENERATION ACTUATORS LEADING BREAKTHROUGHS
影响因子：
--
作者：
Furukawa, Yuji;Kaga, Tomoyuki;Nakajima, Akihei
通讯作者：
Nakajima, Akihei
影响因子：
19.7
作者：
PARULEKAR, SG
通讯作者：
PARULEKAR, SG
DOI：
10.1007/s12541-014-0329-6
发表时间：
2014-02-01
影响因子：
1.9
作者：
Juraeva, Makhsuda;Ryu, Kyung Jin;Song, Dong Joo
通讯作者：
Song, Dong Joo