테스트 과제
소형 말단 응용 분야용 정형외과 임플란트 장치를 테스트하는 개발자는 난관에 부딪힙니다. 보통 니켈-티타늄 합금으로 제작되는 이러한 미세 와이어 임플란트는 손가락이나 발가락과 같은 환자의 작은 관절에 고정됩니다. 임플란트와 뼈 사이의 인터페이스가 매우 가변적이고 피로 및 내구성 벤치 테스트를 수행하는 동안 복잡한 상호 작용을 생성하는 경향이 있기 때문에 어려움이 발생합니다.
장치 제조업체는 재료와 뼈의 여러 조합을 테스트할 때 이러한 상호 작용을 면밀히 분석해야 합니다. 열화로 인한 시편 특성의 갑작스러운 변화 때문에 테스트 시스템은 지속적인 스틱/슬립 특성에도 불구하고 정밀한 부하 제어를 유지해야 합니다. 테스트 시스템에 이런 기능이 없으면 개발자가 임플란트의 내구성과 성능을 특정하기 위한 데이터를 생성할 수 없습니다.
임플란트의 물리적인 크기가 작기 때문에 수백만 사이클 동안 낮은 힘(5~10N, 피크 투 피크), 상대적으로 높은 주파수(10Hz) 및 낮은 변위(1~2mm)를 조합해야 하는 테스트가 더욱 복잡해집니다.
장치 개발자는 종종 기존 소재 테스트 시스템으로 테스트를 수행하기 위해 이상적인 힘(20~30N, 피크 대 피크)과 낮은 테스트 주파수(2Hz)를 사용합니다. 이러한 타협은 테스트가 유용하지 않은 데이터를 산출하고 테스트를 완료하는 데 더 많은 시간이 소요될 수 있음을 의미합니다. 개발자가 가장 자세히 연구하려는 상호작용은 일반 필터링의 노이즈 대역입니다. 제조업체는 속도가 느린 테스트 때문에 제품 출시를 몇 주 뒤로 미뤄야 할 수 있습니다.
MTS 솔루션
MTS는 소형 말단 장치 개발자가 요구하는 성능을 제공하는 MTS Acumen® 전기 역학 테스트 시스템을 권장합니다. 4점 굽힘 고정물과 125N 부하 셀이 장착된 이 테스트 시스템은 MTS TestSuite Multipurpose 소프트웨어 및 MTS FlexTest® 디지털 컨트롤러와 결합되어 예상치 못한 방식으로 상호작용하는 사전 성형 인터페이스가 있는 시편의 굽힘 테스트 중에 정확한 부하 제어를 유지하기 위한 완전 통합 솔루션을 이룹니다.
MTS Acumen 시스템은 견고한 부하 프레임과 직접 구동 선형 모터를 사용하여 부하 및 동작을 정밀하게 제어할 수 있도록 특별히 설계되었습니다. 이들 시스템은 또한 테스트 소프트웨어와의 고유하게 통합되어 자동 튜닝 기능을 제공합니다. 소프트웨어가 시편 매개변수를 감지하고 입력하기 위해 독립적으로 작동하기 때문에 자동화된 튜닝은 예측할 수 없는 시편에 유용합니다. 시스템은 시편에서 기대할 수 있는 내용을 '학습'하여 불확실성을 유발하는 변동을 더 잘 인식하고 테스트를 수행하는 동안 이러한 변동에 적응할 수 있습니다.
이 응용 분야 솔루션의 핵심 구성요소는 MTS FlexTest 디지털 컨트롤러입니다. MTS Acumen 시스템은 이 신뢰할 수 있는 제어 아키텍처를 통해 인터페이스 안정성이 변화함에 따라 낮은 힘을 고속으로 적용하면서 높은 정확도를 유지하는 데 필요한 주파수 응답을 제공할 수 있습니다. MTS FlexTest 컨트롤러는 산업 및 응용 분야별 부하 제어 문제를 수십 년 동안 해결해온 MTS 전문성을 보여줍니다.
다음 그래프(그림 1, 2, 3)는 의료 기기 개발자가 MTS Acumen 테스트 시스템에서 기대할 수 있는 향상된 정확도와 더욱 깨끗한 파형을 보여줍니다.
그림 1
초당 10사이클(Hz)에서 1~11뉴턴(N)의 최종 수준으로 피로 테스트 중인 생체 의학 임플란트입니다. 이 플롯을 그림 2와 비교하면 시편이 일부 기계에서 제어 문제를 일으킬 수 있는 방해 및 비선형 동작을 보여줍니다.
그림 2
임플란트 시편과 동일한 조건에서 테스트를 수행하고 있는 알루미늄 와이어 조각입니다. MTS Acumen 테스트 시스템은 시편에 의한 방해를 받지 않고 낮은 힘과 높은 주파수에서 매우 높은 파형 충실도를 가지고 있음을 알 수 있습니다.
그림 3
더 낮은 힘 테스트를 위한 MTS Acumen 테스트 시스템 기능의 시연입니다. 최종 레벨은 1~2N입니다. 시스템 용량의 0.1%에서도 파형이 거의 완벽하다는 점에 주목하십시오.
혜택
소형 말단 임플란트의 4점 굽힘 테스트에 MTS Acumen 테스트 시스템을 사용하면 장치 개발자가 힘, 주파수 또는 변위를 타협하지 않고 원하는 테스트를 실행할 수 있습니다.
고주파 테스트는 시편에 따라 출시 시간을 5배 개선할 수 있습니다. 예를 들어 2Hz에서 5백만 사이클을 완료하는 데 거의 한 달이 걸리지만 10Hz에서는 동일한 테스트를 6일 이내에 완료할 수 있습니다. 필요한 현실성을 달성하는 저부하 테스트와 더 빠른 테스트 속도가 만나면 개발자가 더 적은 수의 테스트 시스템으로 더 많은 옵션을 테스트하고 FDA 및 기타 규제 기관의 제출 후 요청에 더 빠르게 응답하도록 도와줍니다.
