醫(yī)療器械維修領(lǐng)域三維打印技術(shù)探討

劉洪遠(yuǎn)

摘? 要：隨著醫(yī)療器械水平的不斷進(jìn)步，在其出現(xiàn)故障后進(jìn)行維修的難度也增加。主要是部分醫(yī)療器械產(chǎn)自國外或零部件是進(jìn)口，如果出現(xiàn)故障短時(shí)間內(nèi)難以快速修復(fù)，同時(shí)維修成本也較高。為了保證維修效果，降低維修成本，需要采取更加先進(jìn)的維修技術(shù)。本篇文章就提出三維打印技術(shù)的應(yīng)用。文章簡單概述了三維打印技術(shù)的內(nèi)容及優(yōu)勢，分析常見的三維打印技術(shù)形式，最后提出將之應(yīng)用于醫(yī)療器械維修領(lǐng)域的途徑。

關(guān)鍵詞：醫(yī)療器械維修;三維打印技術(shù)

1引言

隨著醫(yī)學(xué)水平的進(jìn)步，醫(yī)療器械水平也不斷進(jìn)步，技術(shù)上出現(xiàn)很大突破，對于疾病治療、健康監(jiān)測等發(fā)揮出巨大作用。在醫(yī)療器械使用過程中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)故障，需要專業(yè)人員進(jìn)行維修。而因?yàn)榇蟛糠轴t(yī)療器械都比較精密，維修時(shí)可能需要更換精密的零部件，但其中的部分零部件可能是進(jìn)口的產(chǎn)品，不僅成本高，短時(shí)間內(nèi)可能沒有貨源，這就增加了醫(yī)療器械維修的難度。對此，提出三維打印技術(shù)的應(yīng)用，可以精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)零部件的建模和快速打印，可有效提高醫(yī)療器械的維修水平。

2三維打印技術(shù)概述及優(yōu)勢

三維打印技術(shù)是建立在普通打印機(jī)的基礎(chǔ)上，將其與計(jì)算機(jī)連接到一起，將原料裝好之后，利用計(jì)算機(jī)控制激光注射器，將原料進(jìn)行累積，從而將預(yù)先的圖紙變成實(shí)物。該技術(shù)很早就出現(xiàn)，但最初是用來生產(chǎn)一次性機(jī)械產(chǎn)品或者模型。隨著技術(shù)的進(jìn)步，該技術(shù)可用于打印更大、更復(fù)雜的實(shí)物，但缺陷是設(shè)備成本較高。該技術(shù)可以推動(dòng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，同時(shí)因?yàn)榧夹g(shù)水平和應(yīng)用的材料在不斷進(jìn)步，所以技術(shù)適用的范圍也不斷拓展。該技術(shù)的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在可以快速制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜精巧的產(chǎn)品，不會(huì)增加產(chǎn)品成本;可以降低設(shè)備購置費(fèi)用，主要打印設(shè)備的成本逐漸降低，可以重復(fù)使用，能夠打印出很多種需求的零部件，所以可以減少對設(shè)備的購置費(fèi)用;不需要進(jìn)行設(shè)備組裝，效率更高，可以按照模型的設(shè)計(jì)，推動(dòng)產(chǎn)品一次成型;材料組成十分靈活，并不固定，可以使用多種材料進(jìn)行打印，按實(shí)際需求進(jìn)行選擇;設(shè)計(jì)空間廣闊，形式支持多樣化，可以打印出多種形狀的產(chǎn)品，形式并不局限。

3常見的三維打印形式分析

三維打印形式比較常見的主要有四種：一是“噴墨”形式，利用打印機(jī)噴頭，在鑄模托盤上噴涂一層液態(tài)塑料物質(zhì)，然后放置在紫外線環(huán)境下，處理之后將托盤適當(dāng)下降一小段距離，保證下一層打印材料可以繼續(xù)堆疊。這樣可以成功打印出立體產(chǎn)品。二是“熔積成型”形式，是利用打印機(jī)噴頭噴射出內(nèi)熔化塑料，然后借助沉積塑料纖維的模式，堆疊成立體的薄層，然后生產(chǎn)出立體產(chǎn)品。三是“激光燒結(jié)”形式，使用的介質(zhì)是粉末微粒，將之通過打印機(jī)的噴頭噴灑在鑄模托盤上面，形成極薄的粉末層，然后利用激光將之熔鑄成指定的形狀。之后噴頭會(huì)噴射對應(yīng)的液態(tài)粘合劑，促使材料固化成型。四是利用真空中電子流進(jìn)行打印，與“激光燒結(jié)”類似，只是將激光換成真空中電子流，同樣可以將粉末微粒熔化，然后打印出成品。但如果想要打印的產(chǎn)品要求比較精密，或者有孔洞，在打印時(shí)還需要使用凝膠劑，促使材料成型，并保證穩(wěn)固性。這部分粉末一般不會(huì)被直接熔鑄，而是利用氣流、水等介質(zhì)沖洗干凈支撐物之后就會(huì)形成孔隙。

4醫(yī)療器械維修領(lǐng)域三維打印技術(shù)的實(shí)踐策略

在醫(yī)療器械維修工作中，因?yàn)樽畛Ｒ姾妥疃喑霈F(xiàn)的問題就是器械的零部件出現(xiàn)問題，所以需要維修或更換。但這些零部件大部分都比較精巧，同時(shí)價(jià)格昂貴，尤其是進(jìn)口設(shè)備，零部件一般成本都較高，而且也不一定在維修時(shí)能保證供貨。這樣一來不僅會(huì)增加醫(yī)療器械的維修成本，而且可能延長維修時(shí)間，增加維修難度，甚至可能影響設(shè)備的使用。所以技術(shù)人員在積極思考更加科學(xué)有效、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的維修技術(shù)。

對此提出三維打印技術(shù)的應(yīng)用，可以有效解決上述問題。雖然三維打印技術(shù)所用設(shè)備成本也不低，但因?yàn)榭梢蚤L期使用，所以每次使用的成本較低，相比每次維修時(shí)都要采購零部件來說能大幅降低維修成本。利用該技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出需要的零部件，從而提升維修效率，并能保證維修質(zhì)量。該技術(shù)的核心基礎(chǔ)是三維建模技術(shù)，要按照所需產(chǎn)品情況事先設(shè)計(jì)出模型，然后按照這個(gè)模型選擇合適的材料打印出實(shí)物。利用三維建模技術(shù)可以準(zhǔn)確還原出出現(xiàn)損毀的零部件，并最終打印出成品，將其與原本的零部件進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)性能和參數(shù)上基本沒有差別。這樣充分體現(xiàn)出三維打印技術(shù)在醫(yī)療器械維修領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。

現(xiàn)階段，三維建模技術(shù)的要點(diǎn)包括參數(shù)化建模技術(shù)、實(shí)體模型技術(shù)等。應(yīng)用在醫(yī)療器械維修工作中，積極使用參數(shù)化建模技術(shù)可以提升維修水平，因?yàn)閷p壞的設(shè)備或零部件進(jìn)行參數(shù)化建模，可以映射實(shí)物給出全面、準(zhǔn)確的三維數(shù)據(jù)，這樣就為打印工作奠定模型基礎(chǔ)。在參數(shù)化建模技術(shù)應(yīng)用過程中，設(shè)計(jì)人員需要先按照需求的產(chǎn)品明確設(shè)計(jì)目標(biāo)，繪制出初步的設(shè)計(jì)草圖，然后借助電腦系統(tǒng)建立起設(shè)計(jì)元素約束關(guān)系，此時(shí)如果需要更新草圖的尺寸等參數(shù)，相關(guān)需要更改的參數(shù)會(huì)直接更新到系統(tǒng)中，不需要手動(dòng)更新，并且能獲得準(zhǔn)確的位置分布。

建模實(shí)踐案例：本次選擇使用SolidWorks建模設(shè)計(jì)軟件，該軟件的兼容性好、操作比較簡單。建模對象是某個(gè)進(jìn)口品牌的注射泵零部件。因?yàn)樵撛O(shè)備的使用頻率較高，如果操作不當(dāng)或長期持續(xù)工作，很容易出現(xiàn)故障，嚴(yán)重阻礙其使用功能，所以需要更換零部件。因?yàn)樵撛O(shè)備是進(jìn)口的，一旦出現(xiàn)故障很難在國內(nèi)采購到需求的零部件，所以更換流程十分繁瑣，更換時(shí)間也較長，影響到設(shè)備的使用。為了保證不延誤醫(yī)療工作，采取三維打印技術(shù)進(jìn)行零部件的生產(chǎn)制造。對此，設(shè)計(jì)人員要建立在醫(yī)療機(jī)械實(shí)際的功能需求基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出可用于替代該零配件的模型草圖，并利用專業(yè)工具和電腦衡量模型的參數(shù)，之后使用SolidWorks建模軟件，構(gòu)建出該零部件的三維模型。最后是用三維打印技術(shù)，選擇合適的材料，打印出需求的零部件，然后將之進(jìn)行更換安裝，保證相關(guān)醫(yī)療設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5結(jié)語

三維打印技術(shù)的成本低、效率高、應(yīng)用范圍廣泛，所以可用于生產(chǎn)制造很多產(chǎn)品。這對于醫(yī)療器械維修水平的提升有積極意義。所以新時(shí)期醫(yī)療單位進(jìn)行醫(yī)療器械的維修可以積極采取該技術(shù)進(jìn)行，可以提高維修效率并降低維修成本。

參考文獻(xiàn)：

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