การเปลี่ยนหลอดไฟผ่าตัดโดยใช้วงจร LED: 7 ขั้นตอน

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

คำแนะนำทีละขั้นตอนสำหรับการสร้างและใช้งานระบบหลอดไฟผ่าตัดทดแทนโดยใช้วงจร LED ที่พัฒนาโดย Mohammed Shafir และ Zoe Englander ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของหลักสูตร BME 262-Design for the Developing World ที่ Pratt School of Engineering มหาวิทยาลัย Duke

ระบบนี้จะให้ต้นทุนที่ต่ำและทดแทนได้ยาวนานสำหรับหลอดไฟผ่าตัดที่หาซื้อยากในประเทศกำลังพัฒนา คำแนะนำเหล่านี้จะอธิบายวิธีใช้ระบบหลอดไฟสำรองพร้อมส่วนประกอบและเครื่องมือที่รวมอยู่ในชุดอุปกรณ์ อุปกรณ์ในประเทศกำลังพัฒนาที่ต้องใช้หลอดไฟเพื่อทำหน้าที่นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในการให้การรักษาพยาบาล อย่างไรก็ตาม ปัญหาสำคัญเกี่ยวกับการใช้อุปกรณ์เหล่านี้ในประเทศกำลังพัฒนาคือ เมื่อหลอดไฟแตกหรือหมดไฟ หลอดไฟสำหรับเปลี่ยนจะมีราคาแพงมากหรือหาซื้อได้ยาก ดังนั้นอุปกรณ์จำนวนมากที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์จะไม่ถูกใช้งานเนื่องจากไม่มีหลอดไฟที่ใช้งานได้ เครื่องมือแพทย์ที่สำคัญอย่างหนึ่งที่ประสบปัญหานี้คือโคมไฟผ่าตัดที่ใช้ในห้องผ่าตัด ไฟเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อศัลยแพทย์ในการส่องสว่างบริเวณที่สนใจในระหว่างการผ่าตัด การไม่มีไฟเหล่านี้ขัดขวางความสามารถของศัลยแพทย์ในการตัดสินใจอย่างมีข้อมูล และยังจำกัดประสิทธิภาพของการผ่าตัดให้อยู่เป็นระยะๆ ในวันที่มีแสงเพียงพอที่จะส่องสว่างในห้อง เราได้แก้ไขปัญหานี้ด้วยระบบหลอดไฟทดแทนที่จะให้ผู้ใช้เปลี่ยนหลอดไฟธรรมดาในหลอดผ่าตัดที่ใช้กันทั่วไปด้วยระบบไฟส่องสว่างแบบใหม่ที่ประกอบด้วยหลอดไฟ LED (Light Emitting Diode) หลอดไฟ LED มีประสิทธิภาพมากกว่าหลอดทังสเตนหรือฮาโลเจนทั่วไปมาก กินไฟน้อยกว่า มีความแข็งมากกว่า (เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว) และยังมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่ามาก ดังนั้นระบบไฟ LED จะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่ามาก มีต้นทุนในการวิ่งน้อยกว่า และไม่แตกหักง่าย ระบบไฟ LED จะต้องติดตั้งเพียงครั้งเดียว และไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนอีกหลายปี นอกจากนี้ ระบบนี้ยังสามารถใช้งานร่วมกับหลอดไฟประเภทต่างๆ ได้หลายแบบ พร้อมด้วยหลอดไฟแบบต่างๆ ระบบนี้ใช้ฐานหลอดไฟเดิม จึงสามารถออกแบบวงจรให้เข้ากันได้กับหลอดไฟเกือบทุกขนาดและรูปทรง ระบบจะทำงานได้กับหลอดไฟใดๆ ที่ใช้ไฟ DC 7 ถึง 24 โวลต์

ขั้นตอนที่ 1: รายการชิ้นส่วน

รายการชิ้นส่วนสำหรับการออกแบบนี้แสดงในตารางด้านล่าง ชิ้นส่วนและเครื่องมือเพิ่มเติมที่จำเป็นสำหรับการสร้างอุปกรณ์นี้คือ:

1.) บอร์ด PCB เปล่า 2.) สายเชื่อมต่อแบบบาง 3.) ค้อน 4.) หัวแร้ง 5.) ลวดบัดกรี 6.) Krazy Glue The National Semiconductor LM3404 1.0 Amp Constant Current Buck Regulator ใช้เป็นอุปกรณ์ควบคุมกระแสไฟ. ดูชุดคำแนะนำโดยละเอียดได้ในแผ่นข้อมูลสำหรับอุปกรณ์นี้ โดยทำตามคำแนะนำเหล่านี้ ผู้ออกแบบวงจรสามารถกำหนดพิกัดของส่วนประกอบภายนอกที่จำเป็นต่อความต้องการของพวกเขาได้

ขั้นตอนที่ 2: การสร้าง PCB

พิมพ์เค้าโครง PCB ที่ให้ไว้ที่นี่ด้วยความโปร่งใส รับบอร์ด PCB ตัดให้ได้ขนาดที่เหมาะสม และวางความโปร่งใสระหว่างบอร์ดกับไฟในห้องมืด วางแก้วบนแผ่นใสเพื่อให้การออกแบบและความโปร่งใสอยู่ในแนวเดียวกัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้วางแนวโปร่งใสอย่างถูกต้อง และลอกกระดาษป้องกันออกแล้ว หลังจากอยู่ภายใต้แสงประมาณ 7 นาที ให้วางบอร์ดในอ่างของน้ำยาสำหรับนักพัฒนา อย่าลืมสวมถุงมือเพื่อป้องกันมือ และระวังอย่าสาดของเหลวบนเสื้อผ้า น้ำยาสำหรับนักพัฒนาควรเป็นน้ำยาพัฒนา 1 ส่วนต่อน้ำ 10 ส่วน

ถัดไป วาง PCB ลงในถาดน้ำยากัดกรด เขย่ากระทะเพื่อให้กระบวนการกัดเร็วขึ้น นอกจากนี้ยังเป็นประโยชน์ในการให้ความร้อนกับสารละลายเล็กน้อย เก็บ PCB ไว้ในสารละลายจนกว่าทองแดงทั้งหมดจะถูกลบออก ยกเว้นบริเวณที่มีการพิมพ์การออกแบบวงจรบนบอร์ด น้ำยากัดกรดจะทำให้เสื้อผ้าของคุณเปื้อน ดังนั้นระวังอย่าสาดน้ำใส่ตัวเอง ล้างแผ่นพิมพ์ให้สะอาดเพื่อเอาของเหลวทั้งหมดออก เลย์เอาต์ที่พิมพ์ได้รับการออกแบบเพื่อให้สองวงจรและแผ่น LED สองแผ่นสามารถใส่ลงในบอร์ด PCB เดียวได้ แยกสี่ชิ้นนี้โดยใช้เลื่อย ตัดบอร์ดส่วนเกินออกเพื่อให้วงจรมีขนาดเล็กที่สุด สุดท้าย เจาะรูที่ส่วนประกอบจะยึดโดยใช้สว่านขนาดเล็กมาก ตำแหน่งที่คุณต้องการเจาะจะแสดงเป็นวงกลมเล็กๆ บนเค้าโครง PCB เราใช้ ExpressPCB เพื่อออกแบบบอร์ดนี้ เนื่องจากวงจรนี้ใช้อุปกรณ์ที่ติดตั้งบนพื้นผิว จึงจำเป็นต้องออกแบบแผ่นบัดกรีสำหรับส่วนประกอบแต่ละส่วน

ขั้นตอนที่ 3: การวางส่วนประกอบบนบอร์ด PCB

ครอบคลุม PCB ที่พิมพ์ด้วยฟลักซ์ ประสานส่วนประกอบทั้งหมดเข้ากับบอร์ดอย่างระมัดระวังด้วยลวดบัดกรีแบบบางและเครื่องมือบัดกรี เค้าโครงสำหรับวิธีการทำอย่างถูกต้องสามารถเห็นได้ในรูปภาพสำหรับขั้นตอนที่ 2

ขั้นตอนที่ 4: ติดหลอดไฟ LED และสายไฟต่อ

ประสานหลอดไฟ LED กับชิ้นส่วนของ PCB ด้วยแผ่น LED ที่พิมพ์ กาว PCB ชิ้นนี้ที่ส่วนท้ายของวงจรเพื่อให้ทั้งสองชิ้นเป็นรูปตัว T จุดมุ่งหมายคือให้ LED ตั้งฉากกับวงจรเพื่อให้แสงคว่ำลงเมื่อวงจรตั้งตรง

สุดท้าย ประสานสายยึดสองเส้นเข้ากับรูที่เหมาะสม สายไฟเหล่านี้เชื่อมต่อกับการเชื่อมต่อของหลอดไฟ ทำให้วงจรสามารถจ่ายไฟได้ วงจรพร้อมสำหรับการใช้งานแล้ว

ขั้นตอนที่ 5: การนำกระจกออกจากหลอดไฟที่หัก

ขั้นตอนแรกที่จำเป็นในการใช้งานระบบนี้คือการนำแก้วออกจากกระเปาะที่หักเพื่อให้เห็นหน้าสัมผัสที่นำไปสู่เส้นใยที่หัก

ถอดหลอดไฟที่หักออกจากเบ้า ใส่หลอดไฟที่หักลงในถุงพลาสติก (ให้มาด้วย) และจับหลอดไฟจากด้านนอกที่ฐาน ระวังอย่าให้กระจกบาดตัวเองหรือทุบนิ้วด้วยค้อน ใช้ค้อนทุบที่ด้านบนของหลอดไฟผ่าตัดที่หัก ระวังอย่ากระแทกหลอดไฟด้วยแรงมากเกินไป จุดมุ่งหมายคือการถอดกระจกออกและเผยให้เห็นหน้าสัมผัสที่เชื่อมต่อไส้หลอดที่หักกับส่วนที่เหลือของหลอดไฟ

ขั้นตอนที่ 6: การต่อวงจรเข้ากับหลอดไฟ

ขั้นตอนต่อไปคือการต่อวงจรที่มี LED เข้ากับหลอดไฟ ประสานหน้าสัมผัสเข้ากับสายไฟที่ออกมาจากวงจร

อุ่นหัวแร้งโดยการเสียบปลั๊ก จากนั้น จับปลายหัวแร้งไปที่ปลายลวดบัดกรี จะทำให้ลวดหลอมละลาย ย้ายบัดกรีที่หลอมเหลวอย่างระมัดระวังไปยังหน้าสัมผัสขณะจับสายไฟจากวงจรในตัวประสานที่หลอมเหลว ปล่อยให้การเชื่อมต่อเย็นลงชั่วครู่และตรวจดูให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อนั้นแรงพอ คุณอาจต้องจับส่วนประกอบเข้าด้วยกันโดยใช้แหนบขณะที่คุณดำเนินการตามขั้นตอนนี้ **ข้อควรระวัง: หัวแร้งร้อนมาก ห้ามเผาตัวเอง!

ขั้นตอนที่ 7: การทดสอบระบบ

ใส่ฐานหลอดไฟโดยต่อวงจรเข้ากับเต้ารับหลอดไฟ แบบเดียวกับที่คุณทำกับหลอดไฟธรรมดา

เปิดไฟของหลอดไฟ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าไฟ LED เปิดขึ้น การทดสอบความเข้มแสงของระบบสามารถทำได้โดยใช้เครื่องวัดแสง Lutron LX-103