義肢組件訂製驅動解決方案

使用合適的馬達，迷你隔膜真空泵浦可以將腿部義肢固定在適當的位置，不再需要背帶或腰帶，讓使用者的生活更輕鬆便利。

Dynaflo, Inc. 公司是一家專門設計和製造隔膜真空泵浦和壓縮機的原始設備製造商（OEM），在針對高度特殊應用提供客製化解決方面已有相當的歷史。在應對每一項挑戰時，這家公司詳盡分析包括尺寸、輸出、功率消耗、材料需求和其他各種重要因素，旨在提供可為使用者帶來最大利益的解決方案。

當所涉及的是一款主要用來協助固定腿部義肢的新應用時，他們首先查看他們現有的真空泵浦平台是否可發揮作用。他們經常會對先前的設計做出微小的調整，以便解決手頭上的問題。但為了這個新應用，他們創造了一種全新設計，亦即 2000 系列的真空泵浦，可以提供目前同尺寸隔膜真空泵浦所能達到的最高真空度（見圖 1）。

一般而言，Dynaflo 產品的設計目的是盡可能地發揮最高效率，與領先的競爭對手相較之下，最多可節省 60% 的電力。他們透過許多專有方式來達到這個目標，其中之一是採用低磨損元件，例如高品質軸承、特殊調配和加工的材料，以及標準和半客製化的無刷 DC 馬達，以獲得極高性能和延長使用壽命。

由於這家公司所設計的泵浦不需使用油脂，因此在使用這些裝置在時沒有污染風險。泵浦本身的獨特設計利用了公司的特殊技巧，也就是以彎曲隔膜的方式取代拉伸。這種策略將移動隔膜所需的力減至最小，大幅提高效能，進而降低了運行時所需的電力。上述所有優勢的組合非常適合義肢固定應用。

圖 2：用於固定義肢位置——採用直空原理取代腰帶和背帶——Dynaflo 泵浦需在負載情況下起動

儘管一些義肢介面具有固定銷和義肢接座或緩衝墊，但仍有許多機型仍採用累贅的背帶和腰帶，而且難以長時間維持合身。再者，所使用的材質經常會摩擦腿部而引起皮膚發炎。解決方法是利用吸合式的安裝系統。由於 Dynaflo 沒有與應用需求近似的現成裝置，他們便決定從頭開始創造一款全新的產品。該公司工程團隊所提出的迷你隔膜真空泵浦需要一些關鍵元素才能順利運轉（見圖 2）。

其中主要問題之一是如何在使用過程中將固定在適當位置，且不會失去任何真空。這種潛在情形可能導致義肢突然脫落，甚至使患者受傷。為了解決這個問題，團隊明白泵浦必須能夠在負載的情況起動。為此，泵浦中的馬達必須能夠在需要時提供非常高的轉矩。泵浦還會面臨幾秒鐘之內達到 -27 Hg 的挑戰。除了這些要求之外，泵浦的體積也必須很小，厚度至少要低於半英寸；最終的設計參數變得非常專精且很難達成。

合適的馬達

Dynaflo 裡的工程師團隊挑出 maxon RE16 馬達來為他們的泵浦提供動力（見圖 3）。RE 馬達是一款精密有刷 DC 馬達，採用無鐵心繞組和貴金屬換向系統搭配稀土磁鐵以確保精確控制，使應用的電流消耗與轉矩需求成正比。泵浦的這套馬達解決方案提供超過 90% 的能效以及精細旋轉運動以確保正常運行。

馬達使用功率 2.5 W 的石墨電刷。RE13 的直徑為 13 mm，最高額定轉矩為 1.44 mNm，轉速高達 10,600 rpm。實際上，maxon 的 RE 系列是唯一能夠用於如此敏感和重要應用中的馬達。Dynaflo 很容易地就將馬達整合至他們的設計中。除此之外，RE 馬達也是一款低噪音解決方案。

圖 3：由 maxon 設計和製造的 RE16 提供了在負載之下啟動真空泵浦所需的轉矩。

基於 maxon 的技術專業知識和對於設計和製作細節的關注，這些馬達也為泵浦應用帶來很長的使用壽命。這對於 Dynaflo 也非常有利，因為他們需要一款能夠有助於泵浦長期使用的馬達。有鑑於泵浦大部分的成本都用於馬達上，因此公司能夠在翻新泵浦後重新使用馬達也成為很重要的一點。耐用長壽的 maxon 馬達的使 Dynaflo 能夠用新的泵頭和閥門更新和整修成千上萬的泵浦，然後用同一顆馬達繼續運轉。

結論

用於腿部義肢固定應用的泵浦依賴合適的馬達來正常運行。要在如此貼近人體之處形成真空，如果執行不當，可能會導致產生惡劣條件。Dynaflo 的工程團隊在選擇並使用合適的元件方面非常謹慎，為的是製作出安全耐用，並可運作多年的真空泵浦。這造就了一款讓最終消費者容易使用且易於實踐的產品。