• prototyyppi
• suunnittelu
• tuotekehitys

Sairaaloiden välinehuollossa kirurgisten instrumenttien kunnon tarkastaminen on keskeinen osa potilasturvallisuutta. Erityisesti ruosteen esiintyminen vaikeasti havaittavissa paikoissa, kuten nivelissä ja onteloissa, muodostaa haasteen. Tällä hetkellä tarkastus suoritetaan silmämääräisesti esimerkiksi mikroskooppien avulla, mikä on hidasta ja, joka voi altistaa virheille. Tämän käytännön tueksi kehitetään uudenlaista mittalaitetta, jonka toimintaa tukemaan tarvitaan kestävä ja yksinkertainen nostomekanismi.

Opinnäytetyössä suunniteltiin nostomekanismi kehitteillä olevaan mittalaitteeseen sekä valmistettiin fyysinen prototyyppi mekanismin testaamista varten. Nostomekanismi mahdollistaa mittausaltaan sisällä olevan ritilän hallitun nostamisen ja laskemisen osana mittausprosessia.

Opinnäytetyön tehtävä ja tavoite

Opinnäytetyön tehtävänä oli kehittää mittalaitteen sisään integroitava nostomekanismi, joka täyttää tietyt rakenteelliset ja toiminnalliset vaatimukset: mekaaninen yksinkertaisuus, sähköä johtamattomat materiaalit, huollettavuus ja nopea käyttö. Tavoitteena oli suunnitella ja valmistaa prototyyppi nostomekanismista, joka soveltuu mittalaitteen toimintatapaan ja jonka valmistus on mahdollista Turun ammattikorkeakoulun resursseilla. Opinnäytetyön toimeksiantajana toimi Molekyylitieteen ja tekniikan laboratorio, Åbo Akademi.

Menetelmät

Nostomekanismin kehitys perustui Ulrichin, Eppingerin ja Yangin tuotekehitysprosessimalliin. Suunnittelutyö eteni seuraavien vaiheiden mukaisesti: asiakastarpeen määrittely, konseptisuunnittelu, systeemisuunnittelu sekä prototyypin valmistus ja testaus.

Konseptisuunnitteluvaiheessa tarkasteltiin kolmea eri vaihtoehtoa: sähkötoimista mekanismia, nesteen pinnan säätöön perustuvaa järjestelmää sekä puhtaasti mekaanista, kannen yhteyteen sijoitettua nostomekanismia. Näistä viimeksi mainittu valittiin jatkokehitykseen, sillä se osoittautui rakenteeltaan yksinkertaisimmaksi, toiminnaltaan varmaksi ja vähiten huoltoa vaativaksi vaihtoehdoksi.

Varsinainen suunnittelu toteutettiin Siemens NX -suunnitteluohjelmalla. Mekanismin eri osakokonaisuudet mallinnettiin 3D-muodossa, ja niiden yhteensopivuutta sekä liikkuvuutta arvioitiin virtuaalisessa kokoonpanossa. Tuote jaettiin kahteen päämoduuliin: mittausallas ja kansi muodostivat yhden kokonaisuuden, ja ritilämoduuli toisen.

Prototyyppi valmistettiin 3D-tulostamalla, lukuun ottamatta saranan akselia, joka tehtiin metallista. Tulostukseen käytettiin Turun ammattikorkeakoulun tuotekehityslaboratorion MakerBot Replicator+ -tulostimia. Osien geometrioita mukautettiin tulostettavuuden parantamiseksi, ja kokoonpanon jälkeen suoritettiin toiminnallinen testaus. Testien perusteella liukupalojen mittoja tarkennettiin, ja lopullinen prototyyppi täytti sille asetetut vaatimukset.

Tulokset

Opinnäytetyön tuloksena syntyi konkreettinen tekninen ratkaisu olemassa olevaan ongelmaan.

Lopputuloksena oli nostomekanismi, joka:

• täytti asiakkaan määrittelemät tekniset vaatimukset
• oli nopea ja helppokäyttöinen
• ei sisältänyt sähköisiä tai hydraulisia komponentteja
• pystyttiin valmistamaan Turun ammattikorkeakoulun resursseilla.

Toimeksiantaja oli tyytyväinen prototyypin toimintaan ja näki sen tukevan merkittävästi mittalaitteen jatkokehitystä.

Johtopäätökset

Työ osoitti, että yksinkertaisella mekaanisella toteutuksella ilman monimutkaista automaatiota voidaan saada nostomekanismista helposti huollettava ja mittausprosessin kannalta nopea. Jatkokehityksen kannalta nostomekanismi tarjoaa hyvän lähtökohdan kaupallistettavalle mittalaitteelle. Lisäksi työssä esiin noussut nesteen pinnan säätöön perustuva vaihtoehto tarjoaa jatkokehitysmahdollisuuksia sekä nesteen kierron että puhdistuksen toteuttamiseen.

Opinnäytetyö Theseuksessa: https://www.theseus.fi/discover?scope=%2F&query=aatu+h%C3%A4yrinen&submit=