TREND Y

Komentarze

Transkrypt

TREND Y
Materiały
Retencja %
Wszystkiego najlepszego
z okazji urodzin, DELRIN
Pięćdziesięcioletni polimer acetalowy firmy DuPont
przeszedł proces odnowy
TRENDY
Poziom naświetlenia kJ/m2
Acetal delrin kończy w tym roku 50 lat, ale nadal jest bardzo „żywotnym”
materiałem. Producent delrinu, firma DuPont, wprowadziła ostatnio
ulepszenia, które mają za zadanie podnieść jego użyteczność. Wielu
inżynierów słusznie uważa delrin za tworzywo sztuczne dedykowane
do produkcji kół zębatych. Ale jest ono czymś więcej. Zdaniem Georga
Hesser’a, kierownika ds. rozwoju przedsiębiorstwa grupy DuPont
Mechanical Solutions Group, wysokie właściwości mechaniczne oraz
wytrzymałość chemiczna acetalu sprawiają, że jest on uniwersalnym
kandydatem na... substytut metalu. Zauważył on gwałtowny wzrost
stosowania tych tworzyw na liniach do pakowania oraz w pojazdach.
Spójrzmy na trzy najnowsze „wcielenia” delrinu
NISKI POZIOM EMISJI
Wiele uwagi poświęcanej redukcji emisji tworzyw stosowanych we
wnętrzach samochodów skupia się na olefinach. Wynika to z faktu, iż
stosowane są jako tworzywa tapicerskie wewnątrz pojazdów. A jednak
firma DuPont wprowadziła na rynek nisko emisyjne gatunki acetalu delrin.
– Acetal nie jest tu najważniejszy, ale zgodnie z naszą filozofią bardzo
się staramy spełniać wymagania dotyczące emisji naszych polimerów
– mówi Hesser. I właśnie to dokładnie robi DuPont. Gatunki delrinu
z oznaczeniem “E” mają o 90 procent niższy poziom emisji
– w przypadku acetalu, formaldehydu – w porównaniu z ich
standardowymi odpowiednikami. – Wykorzystaliśmy naszą
wiedzę z zakresu chemii, i „zakapslowaliśmy” łańcuchy formaldehydowe molekuł, aby powstrzymać ich depolimeryzację,
która powoduje emisję – wyjaśnia Hesser. – Jeśli chodzi
o własności mechaniczne, tworzywa niskoemisyjne są w zasadzie identyczne z ich standardowymi odpowiednikami delrinu
– dodaje. Ale obniżenie poziomu emisji nie przychodzi darmo.
Hesser szacuje, iż tworzywa te będą początkowo kosztowały
średnio między 15 a 20 procent drożej od standardowych
tworzyw delrin.
DZIAŁANIE ULTRAFIOLETU ORAZ DODATKOWE PŁYNIĘCIE MATERIAŁU
Acetal delrin 327 UV spełnia wymagania związane
z konstruowaniem wnętrza pojazdów, dzięki równowadze
pomiędzy stabilnością promieniowania ultrafioletowego,
długością płynięcia a własnościami mechanicznymi.
Tworzywo to ma do zaoferowania o około 20 procent
większe płynięcie niż delrin 127 UV, poprzedni gatunek
stabilizowany na promieniowanie UV. A to właśnie płynięcie
jest czynnikiem kluczowym. Hesser wyjaśnia, że częściowe
scalenie elementów wnętrza pojazdów doprowadziło
do stosowania coraz większej liczby złożonych części
cienkościennych, które wymagają tworzywa o wysokim
wskaźniku płynięcia. – Zaczyna się pojawiać coraz
więcej bardzo skomplikowanego oprzyrządowania
wymagającego tworzyw o dobrej plastyczności – mówi
Hesser. Aby jednak tworzywa te znalazły zastosowanie
w kabinie pasażerskiej samochodu, muszą być odporne
na promieniowanie ultrafioletowe (patrz wykres).
NIEDROGA REDUKCJA TARCIA
Dwa nowe gatunki powlekanego acetalu delrin – 100 TL i 500 MP
– spełniają wymagania odnośnie smarowności, którym nie mogą
sprostać najwyższej jakości produkty eksploatacyjne oferowane
przez firmę. Zarówno delrin 100 TL, jak i 500 MP, stosują teflonowy
mikroproszek fluoropolimerowy polepszający smarowność, podczas
gdy inne gatunki oferowane przez firmę stosują włókna teflonowe.
Hesser mówi, że oba te gatunki zapewniają wysoki współczynnik
redukcji tarcia w porównaniu ze standardowym acetalem, ale ich
koszt stanowi mniej więcej połowę kosztów gatunków wypełnionych
włóknami teflonowym. Mówi, że sprzęt biurowy, któremu nie
zaszkodziłoby ograniczyć trochę „skrzypienia” byłby dobrym kandydatem do zastosowania nowych gatunków. Tak samo jest w przypadku każdej przekładni zębatej, której obciążenie wytrzymałby
standardowy acetal, ale wymagany jest gatunek powlekany, by
ograniczyć hałas lub rozwiązać problemy, jakie sprawiają tworzywa
współpracujących kół zębatych.
26 DESIGN NEWS Polska [www.designnews.pl] grudzień 2006
Automatyka
I/O wkracza w dziedzinę ruchu
Urządzenia zyskują dodatkową zdolność
sterowania silnikami krokowymi, serwomotorami
oraz silnikami prądu stałego
MODUŁ I/O
zamiast kontrolera sterującego ruchem
Nowy moduł 750-670 I/O firmy WAGO Corp. zapewnia kontrolę silników krokowych oraz serwonapędów
w zwartej obudowie o szerokości 12 mm. Poprzez
integrację kontroli silnika krokowego i serwonapędu
z węzłem magistrali polowej fieldbus (PLC lub PC),
klienci mogą wyeliminować konieczność nabycia
oddzielnego kontrolera sterującego ruchem. Moduł
750-670 obsługuje dwuimpulsowe wzorce wyjściowe,
tryb krok/kierunek lub kodownik przyrostowy, które
skonfigurowane są przez blok funkcyjny w urządzeniu
programującym IEC 61131-3 WAGO. Komunikacja
nawiązywana jest przez interfejs RS-422 i sterowana
jest zmienną częstotliwością wyjściową (0 do 500
kHz). Do obsługi uniwersalnych sygnałów ruchu takich
jak start/stop, praca impulsowa/uruchamianie, prawy/
lewy, odniesienie, następna pozycja, ogranicznik oraz
zegar główny, mogą być skonfigurowane dwa wejścia
cyfrowe.
TRENDY
Produkty I/O poszerzają swoje możliwości w dziedzinie kontroli ruchu.
Tendencja ta jest naturalnym rozszerzeniem rozwiązań I/O, które
w ciągu kilku ostatnich lat obejmowały dystrybuowane produkty I/O,
urządzenia sterujące oraz lokalne szeregowe sieci telekomunikacyjne.
Zdaniem Marka DeCramera, kierownika produktu w firmie WAGO
Corp., przejście na rozproszoną inteligencję przyczynia się do powstawania nowych urządzeń sterujących ruchem, takich jak nowy kontroler silnika krokowego firmy WAGO.
Ponieważ nie jest już konieczne sprowadzanie całej telekomunikacji
z powrotem do głównego procesora, dostawcy I/O wykorzystują w nowych
produktach dostępną moc przetwórczą oraz zdolność ujednolicenia
środowiska produkcji oprogramowania do sterowania ruchem i I/O.
ROZWIĄZANIE DLA KONTROLI WIELOOSIOWYCH SILNIKÓW KROKOWYCH
Produkty kontroli ruchu SNAP firmy Opto-22 zapewniają zwięzłą, prostą w użyciu metodę sterowania wieloosiowymi silnikami krokowymi.
Moduł komunikacji host kontroli ruchu (SNAP-SCM-MCH16) osadza się na stojaku Opto I/O z kontrolerem programowalnej automatyzacji
SNAP PAC, umożliwiającym kontrolę do 16 osi. Kontroler ten sprzęga płyty zaciskowe SNAP-SCM-BB4, z których każda sprawuje kontrolę
nad maksymalnie czterema silnikami krokowymi. Rozwiązanie to połączone ze SNAP PAC oraz oprogramowaniem do sterowania ioProject
zapewnia zintegrowane środowisko rozwoju aplikacji wymagających kontroli ruchu, sterowania analogowo-cyfrowego oraz możliwości
przyłączania urządzeń szeregowych.
TERMINAL I/O STERUJE SILNIKAMI PRĄDU STAŁEGO
Moduły I/O Beckhoff KL2532 i KL2542 zapewniają tanią i niezmiernie ścisłą
kontrolę silników prądu stałego. Terminale te są opłacalną alternatywą
tradycyjnych systemów napędowych do silników prądu stałego, dostępne są
również rozwiązania do sterowania silnikami krokowymi, zaworami hydraulicznymi, uchwytami elektromagnetycznymi, jak i innymi urządzeniami. Dwa
silniki prądu stałego 24W mogą być zasilane mocą do 1A z terminala magistrali KL2532, która ma tylko 12 mm szerokości. Większy model terminala
magistrali (KL2542) dla dwóch silników o mocy do 175W uwzględnia fazę
wejściową do 50V napięcia roboczego z możliwością dostarczenia prądu
ciągłego 2 x 3,5A. Dozwolone są krótkotrwałe wartości szczytowe prądu, co
umożliwia szybkie przyspieszenie.
[www.designnews.pl] DESIGN NEWS Polska 27
AUTOMATYKA
WYKORZYSTUJĄC zamontowaną na przodzie pojazdu
kamerę oraz oprogramowanie przetwarzające obraz, systemy
ostrzegawcze zmiany pasa ruchu ostrzegają kierowców
w przypadku nieumyślnego zjazdu ze swego pasa ruchu
(Zdjęcie dzięki uprzejmości Delphi)
Zarządzanie...
wypadkami
Bez względu na to, czy producenci samochodów stosują
system „inteligentny” na drogach, czy układ czujników
wewnątrz pojazdu, ostateczny cel zapewniający
bezpieczeństwo jest ten sam: eliminacja wypadków
Już od ponad dziesięciu lat pojęcia bezpieczeństwa aktywnego i biernego w przemyśle motoryzacyjnym są równoznaczne
z minimalizowaniem ryzyka obrażeń odniesionych w wyniku wypadków. Poduszki
powietrzne, klatki bezpieczeństwa i strefy
zgniotu nie tyle służyły zapobieganiu
wypadkom, co rozwiązywaniu problemów
związanych z ogromną energią wyzwalaną
w ciągu milisekund po zderzeniu.
Teraz to się zmienia. Zamiast dyskutować na temat klatek bezpieczeństwa i stref
zgniotu, producenci samochodów i ustawodawcy zaczęli popierać wizję... unikania kolizji. Zamiast mówić o poduszkach
powietrznych i pasach bezwładnościowych, mówią o... braku wypadków. Zero
wypadków. Czyżbyśmy byli świadkami
narodzin nowej dziedziny, którą możnaby
nazwać „zarządzaniem wypadkami”?
– Zdają sobie teraz sprawę, że najlepszym sposobem na przeżycie wypadku
jest jego uniknięcie – zauważa Glenn
Widmann, główny inżynier ds. zaawan-
28 DESIGN NEWS Polska [www.designnews.pl] grudzień 2006
TEKST: CHARLES J. MURRAY
sowanych zintegrowanych produktów
bezpieczeństwa w Delphi Automotive,
dostawcy pojazdów samochodowych.
– Poświęcamy obecnie tyle uwagi kolizjom, ile tylko jesteśmy w stanie – dodaje
rzecznik Krajowego Wydziału Transportu
Ruchu Drogowego (NHTSA) w USA.
– W przyszłości zamierzamy ratować życie
poprzez zapobieganie wypadkom.
Faktycznie, zapobieganie to obecnie
gorący temat w przemyśle motoryzacyjnym nie tylko w USA, ale również w Eu-
AUTOMATYKA
ropie i Japonii. W Szwecji rząd wspólnie
z producentem samochodowym Saab
opracowuje program „Wizja Zero,” który
ma na celu całkowite (!) wyeliminowanie
kolizji. W Niemczech Daimler-Chrysler
omawia wizję „bezwypadkowej jazdy,”
podczas gdy Siemens VDO Automotive
przyjął program „Zero Wypadków.” A tymczasem Japonia przygotowuje się podobno
do budowy inteligentnych dróg, które faktycznie wyeliminowałyby wypadki.
Aby nie pozostawać w tyle Stany Zjednoczone rozważają własną imponującą
koncepcję. Z jednej strony Amerykański
Wydział Transportu bada możliwości
umieszczenia inteligentnego systemu
elektronicznego przy znakach stop,
sygnalizacji świetlnej i poboczach na
terenach miejskich o ludności powyżej
400 mieszkańców oraz wzdłuż 53 000
km wiejskich dróg międzystanowych.
Z drugiej strony producenci samochodów
snują wizję „kokonu bezpieczeństwa”
wewnątrz pojazdu, pełnego radarów,
laserów, systemów wizyjnych i czujników ultradźwiękowych. W istocie obie te
idee mają jeden i ten sam cel: pozwolić,
by pojazdy „widziały” swoje otoczenie,
Trzy obecnie wykorzystywane sposoby ograniczenia liczby wypadków
Na dłuższą metę kluczem do osiągnięcia zerowego poziomu wypadków
są zaawansowane czujniki i inteligentne drogi. Specjaliści twierdzą jednak,
że istniejące techniki mogłyby mieć wpływ na redukcję 43 000 wypadków drogowych, które co roku mają miejsce w samych Stanach Zjednoczonych:
1. Elektroniczna kontrola stabilności. Istnieje już od około 10 lat, jest popularna w Europie, szczególnie w Niemczech, ale stosowana jest jako standard
jedynie w około 35 procentach pojazdów sprzedawanych w USA. Instytut
Ubezpieczeniowy Bezpieczeństwa Drogowego szacuje, że technika ta mogłaby uratować 10 000 istnień ludzkich w USA każdego roku.
2. „Alkoholowa” blokada zapłonu. Chociaż Instytut Ubezpieczeniowy Bezpieczeństwa Drogowego z pewnością nie poleca blokad wszystkim kierowcom, stwierdził jednak, że można by uratować 8 000 istnień ludzkich, gdyby powstrzymać kierowców przed siadaniem za kierownicą pod wpływem
alkoholu.
3. Pasy bezpieczeństwa. Sondaże pokazały, że 82 procent pasażerów samochodów korzysta z pasów bezpieczeństwa. Podnieśmy ten współczynnik
do 100 procent, a liczba wypadków (śmiertelnych) może spaść o kolejne
5800 rocznie.
ostrzegały kierowcę, a nawet w nagłych
wypadkach przejmowały kontrolę nad
hamulcami i układem kierowniczym. (Jako
ciekawostka warto nadmienić, iż plany
budowy takiej infrastruktury drogowej,
a także masowej produkcji pojazdów
mogący automatycznie w niej się poruszać, powstawały już w latach 50. i 60.
POJAZDY wyposażone w technologię zapobiegania kolizjom będą stosowały schematy
kontroli z potężnymi procesorami centralnymi na szczycie hierarchii. ABS, poduszki
powietrzne, silnik oraz moduły skrzyni biegów będą instruowane przez procesory centralne
Sterownik
multimediów
Sterownik układu
przeniesienia napędu
Sterowniki systemów
wyposażenia wnętrza
System
stabilizacji
Sieć FlexRayTM
Kontroler
silnika
Radar
(77 GHz)
Kontroler sygnałów
tablicy przyrządów
Kontroler
Airbagów
Bazujący na kamerze
system anty-kolizyjny
System kontroli
hamulców
[www.designnews.pl] DESIGN NEWS Polska 29
AUTOMATYKA
POJAZDY samochodowe
niższej klasy – takie jak
Chevrolet Aveo – mogą
skorzystać z infrastruktury
dróg inteligentnych, ponieważ
ich cena prawdopodobnie
nigdy nie pozwoli na
zamontowanie kosztownego
pokładowego systemu
zapobiegania kolizjom
ubiegłego stulecia. Przedruki amerykańskich publikacji można znaleźć w polskich
tygodnikach motoryzacyjnych z tamtego
okresu – przyp. redakcji).
– Twierdzimy, że 95% wypadków można
uniknąć – zauważa wybitny konsultant
przemysłowy, David Cole, dyrektor Centrum Badań Samochodowych. – Zawsze
będą kolizje, którym nie można zapobiec,
ale w dzisiejszych czasach możemy gwałtownie zredukować liczbę śmiertelnych
wypadków na drogach.
Czujniki przyszłej generacji
Aby spełnić wymagania systemów bezpieczeństwa przyszłej generacji,
dostawcy pojazdów samochodowych wprowadzają na rynek nowe typy
czujników, począwszy od laserów, po radary i żyroskopy.
Następny krok:
inteligentna droga
Inteligentna droga to koncepcja, która
przykuwa coraz więcej uwagi. Gwoli przypomnienia, świat motoryzacji już wcześniej spotkał się z problemem tak zwanych
inteligentnych dróg. Osiem lat temu na
skutek współpracy przemysłowo-rządowej
wprowadzono w życie wizję inteligentnej
drogi poprzez umieszczenie czujników pod
powierzchnią chodnika wzdłuż drogi szybkiego ruchu w San Diego, co pozwoliło na
poruszanie się masy pojazdów w skoordynowany sposób. Nowa wizja jest jednak
całkiem inna. Nie wymaga już niszczenia
infrastruktury ani konstrukcji drogi. A po
jej ostatecznym urzeczywistnieniu będzie
dostępna dla każdego pojazdu poruszającego się po drodze, dlatego Amerykański
Wydział Transportu ma podobno zainwe30 DESIGN NEWS Polska [www.designnews.pl] grudzień 2006
77-GHz czujnik radarowy firmy TRW wychwytuje dane do 200 metrów. Firma stosuje go
w systemie tempomatu adaptacyjnego, który
automatycznie wciska hamulec, gdy z przodu
pojawia się wolniejszy pojazd.
Mikrochemicznie wyprodukowany czujnik żyroskopowy DRS MM3 firmy Bosch Automotive
umożliwia wykrywanie prędkości kątowej dla
elektronicznej kontroli stabilności, zapobiega
przewróceniu się pojazdu oraz pozwala na aktywne kierowanie pojazdem.
Czujnik laserowy LMS 291 firmy Sick Optic wykorzystany był w autonomicznym pojeździe, który wygrał 2 miliony dolarów w wyścigu DARPA
Grand Challenge. „Maluje” trójwymiarowy obraz
terenu znajdującego się przed pojazdem.
AUTOMATYKA
[www.designnews.pl] DESIGN NEWS Polska 31
AUTOMATYKA
stować w ciągu najbliższych pięciu lat 50
milionów dolarów w budowę floty demonstracyjnej wykorzystującej tę koncepcję.
Zasadniczo nowa inteligentna droga jest
produktem ubocznym świata komputerów
osobistych, dlatego też jej stworzenie leży
w gestii przedsiębiorstw specjalizujących
się w elektronice i oprogramowaniu, które
nie mają najmniejszego doświadczenia
w dziedzinie motoryzacji. Kluczowym elementem tej koncepcji jest specjalny system
komunikacji krótkiego zasięgu (DSRC),
który zasadniczo składa się z radiowego
urządzenia nadawczo-odbiorczego, anteny
i odpowiedniego okablowania. Federalna
Komisja Komunikacji już przeznaczyła
na cel projektu pasmo o częstotliwości
transmisji 5,9 GHz, a inżynierowie z branży motoryzacyjnej zaczęli opracowywać
oprogramowanie oraz sprzęt komputerowy
dla tego systemu. Specjaliści szacują, że
koszt wprowadzenia takiej technologii do
wnętrza pojazdu nie przekroczy 50 dolarów na jeden pojazd, ponieważ trzeba
będzie jedynie dodać do GPSa urządzenie
nadawczo-odbiorcze oraz dodatkowy
mikrokontroler. Koszty sprzętu instalowanego na drodze również będą kształtowały
się na minimalnym poziomie.
– Można by zamontować jedno z tych
urządzeń radiowych przy sygnalizacji
świetlnej, znaku stop, lub skrzyżowaniu,
by nadawało informacje dla zbliżających
się pojazdów – zauważa Bob Lange, dyrektor wykonawczy ds. struktury i integracji
bezpieczeństwa firmy General Motors
Corp. – W przypadku zagrożenia kolizją,
mogłoby ostrzegać kierowców. W skrajnych sytuacjach mogłoby być nawet na tyle
autonomiczne i ofensywne, by interweniować i nacisnąć hamulec, bądź nawet przejąć kontrolę nad układem kierowniczym.
System mógłby dokonywać takich
wyczynów, dzięki zastosowaniu GPSa
oraz urządzenia nadawczo-odbiorczego,
które pozwoliłoby pojazdom „rozmawiać”
ze sobą. W istocie elementy techniczne
tworzyłyby bezprzewodową sieć lokalną
(LAN) z „kwaterą główną” zlokalizowaną
na poboczu. Znając liczbę, położenie oraz
prędkość uczestników sieci LAN, połączony system mógłby przewidywać potencjalne zagrożenia korzystając z doświadczenia
zdalnej komputerowej bazy danych połączonej z przydrożnymi urządzeniami.
Inżynierowie twierdzą, że możliwości
bezpieczeństwa takich systemów są niemalże nieograniczone. Sieć LAN, mogłaby
na przykład ostrzegać pojazdy przy sygnalizacji świetlnej, że kierowca przejedzie na
czerwonym świetle, mogłaby informować
kierowców włączających się do ruchu na
autostradzie, że powinni przyspieszyć lub
zwolnić; mogłaby ostrzegać kierowców
zmieniających pas ruchu, że ktoś znajduje się w ich martwym polu; mogłaby
ostrzegać o rychłej kolizji, o zbliżaniu się
pojazdów uprzywilejowanych, niskich
wiaduktach, pracach drogowych, drogach
jednokierunkowych, a nawet o złych
warunkach panujących na drodze.
Zdaniem zwolenników piękno tego
systemu polega na tym, że nie wymaga on,
aby władze miast zrywały nawierzchnie
dróg. Nie ma też ryzyka, że po jakimś czasie system stanie się przestarzały, gdyż cała
z drogą, czołowi producenci przygotowują własny plan: ograniczyć liczbę śmiertelnych wypadków poprzez umieszczenie
na pokładzie pojazdu niezależnego od
infrastruktury drogowej inteligentnego
systemu. W przeciwieństwie do systemu
DRSC, który polega na tym, że pojazdy
orientują się w otoczeniu, na podstawie
przydrożnych komunikatorów, techniki
pokładowe umożliwiają pojazdom „spoglądanie” we wszystkich kierunkach oraz
podejmowanie w każdej sytuacji uzasadnionych (teoretycznie) decyzji.
Niektóre takie systemy już są dostępne.
Elektroniczna Kontrola Stabilności (ESC)
łącząca czujniki odchylenia kierunkowego
z hamulcami nie blokującymi się jako środek zapobiegania poślizgom jest obecnie
szeroko uznawana jako jedna z najskuteczniejszych metod ograniczania wypadków śmiertelnych (zobacz pasek z boku).
Bezpieczny odstęp
OSTRZEGAWCZA Inteligentna Kontrola Jazdy firmy Delphi Automotive wykorzystuje
czujnik radarowy zamontowany za przednim zderzakiem, w celu zachowania bezpiecznej
odległości od pojazdu znajdującego się z przodu, nawet jeśli pojazd ten zwalnia.
elektronika nie jest zakopana pod grubymi
warstwami asfaltu. Zamiast tego, korzysta
z ciągłego postępu technik elektronicznych
oraz z wiedzy i doświadczenia inżynierów
przemysłowego oprogramowania, którzy
muszą zakodować mnóstwo danych opisujących wyniki scenariuszy potencjalnych
wypadków.
– Jeśli naprawdę zamierza się uczynić
wielki krok w kierunku zapobiegania
wypadkom, należy brać również w rachubę
drogi – mówi Cole z firmy CAR. – Cała
idea samochodu „połączonego z drogą”
jest fantastyczną sprawą, a teraz stoi ona na
progu urzeczywistnienia – dodaje.
Inteligentny system pokładowy
Podczas gdy Wydział Transportu USA
bada koncepcję połączenia samochodu
32 DESIGN NEWS Polska [www.designnews.pl] grudzień 2006
W czerwcu Instytut Ubezpieczeniowy
Bezpieczeństwa Drogowego oszacował,
że stosowanie ESC na pokładzie pojazdu może wyeliminować rocznie w USA
10 000 śmiertelnych wypadków.
Jednak zamiar osiągnięcia stabilnego
poziomu zera wypadków wymaga wiele
większych środków. Dostawcy i producenci samochodów pracują wspólnie nad
tymi środkami i położyli podwaliny pod
progresywny plan, który rozpoczyna się od
tempomatu adaptacyjnego, następnie przechodzi do autonomicznego utrzymywania
pasa ruchu oraz zapobiegania kolizjom.
Wszystkie te techniki wymagają użycia
zaawansowanych czujników. A skoro
o czujnikach mowa, warto nadmienić, iż
np. TRW Automotive wprowadza na rynek
tempomat adaptacyjny, który wykorzystu-
AUTOMATYKA
je 77-GHz czujnik radarowy o dalekim
zasięgu.
Dla producentów samochodów nieodłącznym wyzwaniem związanym z instalacją takich systemów jest konieczność
scalenia ogromnych ilości danych pochodzących z radarów, laserów, zapisów magnetowidowych, czujników stopnia obrotu
samochodu oraz urządzeń GPS.
– Oczywiście, w miarę jak łączymy te
wszystkie dane, wymagania dotyczące
systemów komputerowych rosną – zauważa Phil Cunningham, dyrektor ds, planowania produktu w TRW Chassis Systems.
Faktycznie, inżynierowie stoją przed
dylematem przetwarzania danych, nie
tylko z powodu ich ogromnej ilości pochodzącej z czujników, ale z powodu samej
złożoności tego procesu. Aby to wszystko
miało sens, producenci samochodów łączą
dane wejściowe czujników w celu stworzenia modelu oprogramowania, który
daje „holistyczny” obraz zewnętrznego
otoczenia.
Jest to ważne, mówią specjaliści, bo
skoro pojazdy będą mogły w przyszłości
unikać potencjalnych wypadków, będą
musiały najpierw wiedzieć – co znajduje
się wokół nich. W ten sposób unikając jednego wypadku, nie spowodują drugiego,
gorszego...
Z tej przyczyny inteligencja pojazdu
ewoluuje w sposób hierarchiczny. Na
szczycie tej hierarchii potężne centralne
procesory będą zarządzały danymi wejściowymi pochodzącymi z układu napędowego,
podwozia, programów informacyjnych
oraz wewnętrznych systemów zasilania. Te
centralne procesory będą na ogół stosowały
klaster czterech bądź pięciu mikroprocesorów typu PowerPC, które będą badać
niezbędne dane z podsystemów.
– System ten mógłby pobierać dane
wejściowe z urządzeń nawigacyjnych i,
wiedząc, że przed pojazdem jest zakręt,
mógłby nakazać skrzyni biegów zredukować bieg – mówi Peter Schulmeyer,
dyrektor strategii i marketingu grupy Freescale Semiconductor’s Transportation and
Standard Products Group. – Nie zastępuje
on systemu nawigacyjnego ani kontrolera
skrzyni biegów, ale za to nadbudowuje nad
nimi inteligentnie funkcjonujący system.
W hierarchii tej warstwa podsystemów
obsługiwałaby ABS, poduszki powietrz-
ne, silnik i skrzynię biegów, pobierając
instrukcje z procesorów centralnych. Pod
tą warstwą czujniki poduszek powietrznych, systemów wizyjnych oraz systemów
nawigacyjnych zaopatrzone w mikrokontrolery – gromadziłyby dane.
– Wymagałoby to zupełnie innego przetwarzania niż to, które mamy dziś – wyjaśnia Schulmeyer. – Sporo przetwarzania
odbywałoby się w systemie radarowym lub
wizyjnym. Ale decyzje byłyby podejmowane przez procesory centralne.
czujników montowano w niższej klasy
Chevrolecie Aveo.
Dodaje jednak, że producenci samochodów byliby skłonni zastosować tę technologię w pojazdach wyższej klasy. – Tak też
się stanie – mówi. – Już to robimy. Ford,
DaimlerChrysler i Toyota – wszyscy pracują nad tego typu technologiami.
Specjaliści utrzymują, że dzięki zastosowaniu którejkolwiek z tych metod można
zapobiec znacznej ilości zdarzających
się dziś śmiertelnych wypadków. Dla-
W jaki sposób mogą pomóc inteligentne drogi
Korzystając z doświadczenia potężnej bazy danych potencjalnych scenariuszy wypadków, inteligentne drogi mogłyby ostrzegać kierowców przed
mnóstwem potencjalnych zagrożeń. Oto kilka z nich:
•
Ostrzeżenie o możliwości niedostosowania się do sygnalizacji świetlnej:
przewiduje, czy kierowca przejedzie na czerwonym świetle.
•
Pomoc przy skręcie w lewo: pomaga kierowcom zdecydować, kiedy
skręcić w lewo i włączyć się do ruchu, a kiedy zaniechać tego manewru.
•
Ostrzeżenie o możliwości kolizji na skrzyżowaniu: ostrzega kierowców,
czy zanosi się na kolizję z pojazdami na drodze poprzecznej. W swej
ostatecznej formie system ten mógłby przejąć kontrolę nad hamulcami
i zapobiegać wypadkom.
•
Ostrzeżenie o zbliżającym się pojeździe uprzywilejowanym: przesyła
wiadomość zawierającą informacje o prędkości, lokalizacji, pasie ruchu
i zaplanowanej drodze przejazdu pojazdów uprzywilejowanych.
•
Ostrzeżenie o niskich wiaduktach: ostrzega pojazdy dostawcze o zbliżaniu się do niskich wiaduktów.
Kwestia kosztów
Czynnikiem decydującym o tym, czy
producenci samochodów będą optować za
inteligentnymi drogami, czy inteligentnym
systemem pokładowym, będą najprawdopodobniej koszty. Wielu obserwatorów
wątpi, że pojazdy niższej klasy będą mogły
sobie kiedykolwiek pozwolić na duże
zestawy kosztownych czujników laserowych, wizyjnych czy radarowych. Z kolei
większość obserwatorów twierdzi również, że wiele pojazdów średniej i wyższej
klasy wykorzysta taką technologię.
– Aby uzyskać 360 stopniowe pole
widzenia wokół pojazdu, potrzeba 10, 11
lub 12 czujników i dodatkowych procesorów CPU na pokładzie samochodu, które
zarządzałyby wszystkimi danymi wejściowymi – zauważa Lange z GM. – Bez
względu na to, jak skuteczne może być
połączenie tych czujników, trudno sobie
wyobrazić, by wiele takich 10 dolarowych
tego oczekuje się, że NHTSA podniesie
poprzeczkę już tej jesieni, proponując
poprawkę do ustawy nakazującą stosowanie technologii kontroli stabilności w USA
w ciągu najbliższych trzech lat. Równolegle konsorcjum, w którego skład wchodzi
12 producentów, pracuje nad bezpiecznymi „przypadkami stosowania” modeli
oprogramowania dla inteligentnych dróg
bazujących na DSRC.
– Osiągnięcie zerowego poziomu
wypadków jest nierealne nawet w ciągu
najbliższych 20 lat – zauważa Adrian
Lund, prezes Instytutu Ubezpieczeniowego Bezpieczeństwa Drogowego. Ważne
jest jednak, aby zdać sobie sprawę z tego,
że pewnego dnia wszystkie wypadki
śmiertelne będą wypadkami możliwymi do
uniknięcia. Musimy tylko zrozumieć, jak
one powstają, a następnie musimy opracować metodę ich zapobiegania...
‰
[www.designnews.pl] DESIGN NEWS Polska 33
PROGRAMY
Elementarz modelowania
powierzchniowego (cz. II)
Kontynuując temat rozpoczęty w poprzednim numerze
Design News, proponuję kilka uwag na temat analizy jakości
modelu powierzchniowego
Podobnie jak w przypadku krzywych
model powierzchniowy części można
analizować pod kątem różnych rodzajów
ciągłości:
● ciągłość geometryczna (G0): dwie
powierzchnie mają wspólną krawędź
i ponadto w obszarze „wspólnym” nie
ma żadnych szczelin;
● ciągłość styczności (G1): dwie
powierzchnie ciągłe według kryterium
G0 są wzajemnie styczne w każdym
punkcie krawędzi wspólnej;
● ciągłość krzywizny (G2): dwie
powierzchnie ciągłe według kryterium
G1 mają taki sam promień krzywizny
w każdym punkcie krawędzi wspólnej;
● ciągłość gradientu zmian krzywizny
(G3): dwie powierzchnie ciągłe według
kryterium G2 mają w obszarach przyległych do krawędzi wspólnej podobny
charakter (gradient) zmian krzywizny.
Zanim jednak rozważymy metody analizy jakości powierzchni warto zastanowić
się chwilę nad metodami definiowania
modelu powierzchniowego, bo jakość
powierzchni, a także możliwości analizy
jej jakości są wprost powiązane z jej przeznaczeniem. Nie ma przecież uzasadnienia,
aby klasyczne powierzchnie mechaniczne,
na przykład takie, które definiują kształt
odkuwki, miały ciągłość typu G2. Z drugiej
strony trudno zaakceptować powierzchnię,
która określa kształt obudowy zewnętrznej
odkurzacza bez ciągłości typu G2, bo jeśli
będzie ona ciągła tylko w zakresie G1, to
estetyczne walory obudowy wykonanej
w oparciu o taką powierzchnię będą – co
najmniej – wątpliwe. W tym kontekście
możemy więc mówić o przynajmniej
dwóch rodzajach projektowanych
powierzchni: powierzchniach mechanicznych i powierzchniach stylistycznych.
W projektowaniu powierzchni mechanicznych – czyli wtedy, gdy istotna jest jedynie
ciągłość typu G0 i G1 – walory estetyczne
takie jak na przykład rozkład krzywizny,
nie mają praktycznego uzasadnienia.
W przypadku powierzchni stylistycznych, dla których estetyka jest kryterium
najważniejszym, ciągłość typu G1 to za
mało i dlatego zazwyczaj ciągłość typu G2
(tylko czasami G3) musi być zapewniona.
Z powodów wymienionych powyżej różne
rodzaje analizy jakości powierzchni są
dostępne w różnych środowiskach projektowania powierzchniowego
Procedura analizy jakości powierzchni
jest taka sama jak w przypadku analizy
jakości krzywych (patrz „Elementarz
modelowania powierzchniowego cz. I”).
W pierwszym kroku trzeba sprawdzić
ciągłość modelu powierzchniowego,
a potem rozkład krzywizny analizowanej
powierzchni. Ciągłość geometryczna (G0)
może być oceniona wzrokowo, ale zazwyczaj obszary nieciągłości są tak małe, że
trudno jest je zauważyć gołym okiem.
Zakładam oczywiście, że konstruktor
przykłada się do swojej pracy i nie tworzy
modelu powierzchniowego „na oko”.
Weźmy na przykład dwie powierzchnie,
które „na oko” mają wspólną krawędź,
RYS. 1
38 DESIGN NEWS Polska [www.designnews.pl] grudzień 2006
TEKST I RYSUNKI:
ANDRZEJ WEŁYCZKO
czyli „na oko” są ciągłe według kryterium
G0. Dlaczego ciągłość geometryczna
modelu powierzchniowego jest tak ważna?
Otóż dlatego, że model powierzchniowy
części jest zazwyczaj wykorzystany na
kolejnych etapach procesu projektowego,
na przykład w modelowaniu bryłowym
lub definiowaniu technologii obróbki na
obrabiarce CNC. Jeśli powierzchnia nie
jest ciągła, to bryła zbudowana na takiej
powierzchni może być również nieciągła
lub w najgorszym przypadku definicja
takiej bryły może okazać się niemożliwa
(Rys. 1). Podobnie tor ruchu freza jest
wprost związany z jakością definicji
powierzchni obrabianej.
Czy zawsze trzeba dążyć do
perfekcyjnej definicji krzywych
i powierzchni?
Niektóre systemy CAD oferują możliwość
korygowania niewielkich defektów geometrycznych w zakresie tolerancji zdefiniowanej przez użytkownika (Tolerant
Modeling), a rezultat operacji połączenia
dwóch płatów powierzchni w jeden obiekt
może być różny, w zależności od ustawień.
Załóżmy, że te dwie powierzchnie nie mają
wspólnej krawędzi, a maksymalna odległość sąsiadujących krawędzi (szerokość
szczeliny) to 0,096 mm (Rys. 2).
Jeśli tolerancja połączenia tych dwóch
powierzchni (Merging distance) jest równa
PROGRAMY
RYS. 2
wych ograniczeń (polecenia typu Match
Surface – Rys. 3).
W niektórych systemach możliwe jest
też zdefiniowanie rodzaju wymaganej
ciągłości, maksymalnej dopuszczalnej
deformacji powierzchni i jej globalna lub
lokalna naprawa (Healing), a nie modyfikacja parametrów powierzchni zastosowanych w jej definicji.
Analizę ciągłości modelu powierzchniowego wspomagają narzędzia typu
Connect Checker (Rys. 4). Tu jeszcze
raz podkreślam, że jest to tylko analiza,
czyli wskazanie niezgodności z wybranym (Distance=G0, Tangency=G1,
Curvature=G2) kryterium ciągłości. Rolą
konstruktora jest ustalić czy, w jakim
zakresie i jak należy zmodyfikować model
powierzchniowy.
Jeśli model powierzchniowy jest ciągły,
to można przystąpić do analizy jakości rozkładu krzywizny. Także i tu można wizualnie ocenić jakość powierzchni (Rys. 5), na
przykład ostre krawędzie (brak ciągłości
RYS. 3
RYS. 4
0,001mm, to rezultat połączenia (Join)
ma krawędź wewnętrzną, czyli szczelinę.
Jeśli ta tolerancja jest większa od 0,096mm
(na przykład 0,1mm), to rezultat połączenia dwóch powierzchni nie ma krawędzi
wewnętrznej, bo wszystkie szczeliny, których szerokość jest mniejsza od wartości
parametru Merging distance są automatycznie korygowane. Trzeba jednak zaznaczyć,
że jest to jedynie operacja topologiczna,
a definicja powierzchni składowych pozostaje niezmieniona. Lepiej więc zmodyfikować geometrię jednej lub obu powierzchni
tak, aby uzyskać żądaną ciągłość.
Jak poprawić niedoskonałości modelu
powierzchniowego? Odpowiedź zależy od tego, jak powierzchnie zostały
zdefiniowane. Jeśli są to powierzchnie
mechaniczne, które zazwyczaj są zbudowane na krzywych parametrycznych,
to można odpowiednio zmienić wartości
parametrów krzywych i powierzchni. Jeśli
powierzchnie zdefiniowano w środowisku
modelowania swobodnego (FreeStyle), to
stosowne modyfikacje mogą być uzyskane
na przykład przez modyfikację punktów
kontrolnych krzywych/powierzchni lub
wprost przez zadanie rodzaju wymaganej
ciągłości i ustalenie wszystkich dodatko-
RYS. 5
[www.designnews.pl] DESIGN NEWS Polska 39
PROGRAMY
typu G1) lub niepożądane wgniecenia
(lokalne zmiany znaku krzywizny).
Analiza wizualna to oczywiście za mało
do oceny rozkładu krzywizny modelu
powierzchniowego. Zanim jednak przejdę
do omówienia niektórych metod oceny
rozkładu krzywizny, należy zdefiniować,
czym jest krzywizna powierzchni. W teorii
modelowania powierzchniowego stosujemy najczęściej wartość średnią nazywaną
krzywizną Gaussa, którą znajdujemy stosując następującą procedurę:
● W każdym punkcie powierzchni można
zdefiniować prostą do niej prostopadłą.
● Przez tak wyznaczoną linię można
poprowadzić nieskończenie wiele płaszczyzn.
● Płaszczyzny te mogą posłużyć do
wyznaczenia nieskończenie wielu
krzywych = przekrojów powierzchni,
a każda z tych krzywych ma określony
rozkład krzywizny.
● Dla każdego punktu powierzchni (dla
różnych przekrojów) można znaleźć
RYS. 6
RYS. 7
największy promień krzywizny (R1)
i najmniejszy promień krzywizny (R2).
● Krzywizna Gaussa (KG) może być obliczona zgodnie z równaniem:
KG =
RYS. 8
RYS. 9
40 DESIGN NEWS Polska [www.designnews.pl] grudzień 2006
Ponadto, jeśli promienie R1 i R2 mają
środki po tej samej stronie analizowanej
powierzchni, to krzywizna jest dodatnia,
a w przeciwnym przypadku ujemna (Rys. 6).
Narzędzia, które w systemach CAD
wspomagają analizy rozkładu krzywizny
powierzchni (na przykład Surfacic Curvature Analysis) umożliwiają zazwyczaj
badanie rozkładu krzywizny Gaussa.
W tym przypadku nie jest istotna wartość
krzywizny jako takiej, ale charakter zmian
krzywizny na całej powierzchni. Dobra
powierzchnia to taka, na której nie występują nagłe zmiany, czyli małe (wąskie)
obszary przejścia z małej krzywizny do
dużej krzywizny.
Trzeba też zauważyć, że nagła zmiana
znaku krzywizny w pewnym obszarze
powierzchni oznacza, że powierzchnia ma
wgłębienie lub wybrzuszenie, co z reguły
oznacza defekt, który powinien zostać
naprawiony (Rys. 7). W tym zakresie
możliwa jest uproszczona analiza krzy-
PROGRAMY
RYS. 10
wizny (Inflection Area), której rezultatem
jest identyfikacja obszarów z krzywizną
dodatnią (kolor niebieski) i ujemną (kolor
zielony) - patrz Rys. 8.
Czasami zachodzi potrzeba szczegółowej analizy nie tylko przebiegu zmian
krzywizny, ale także wartości krzywizny
lub promienia krzywizny. Można to zrobić
w dowolnie wskazanym punkcie lub wykonać taką analizę dla krzywej = przekroju
powierzchni. Parametryzacja położenia
płaszczyzny przekroju umożliwia analizę
krzywizny powierzchni w każdym z możliwych przekrojów. Funkcja Porcupine Analysis (Rys. 9) zastosowana do takiej analizy
została omówiona w poprzednim odcinku.
Jeśli konieczna jest analiza zmian krzywizny wzdłuż kilku krzywych (przekrojów
powierzchni), to można zastosować funkcję Cutting Planes. Rezultat jest podobny
do tego, jaki można uzyskać wykonując
polecenie Porcupine Analysis, tyle że
możliwe jest łatwe (bo kontrolowane
położeniem kompasu) ustalenie położenia
płaszczyzn tnących, ich liczby oraz odległości między nimi (Rys. 10).
I wreszcie dla tych, którzy tworzą
powierzchnie stylistyczne, dostępnych jest
kilka bardziej zaawansowanych możliwości analizy ciągłości typu G2. Najbardziej
typowa z nich to analiza refleksów świetlnych na powierzchni. Liniowe źródła
światła, których liczbę i odległość, a także
położenie w przestrzeni 3D można swobodnie zmieniać znajdują swoje odbicie
na analizowanej powierzchni. Jeśli dwie
powierzchnie są ciągłe według kryterium
G2, to także krzywe refleksów świetlnych
(odbicia liniowych „świetlówek”) są na tej
powierzchni ciągłe (Rys. 11)
Ostatnią z analiz jakości powierzchni,
potwierdzającą jej walory estetyczne może
być analiza typu Environment Mapping,
w której model powierzchniowy jest
umieszczony w wirtualnym środowisku.
To środowisko jest zdefiniowane jako
dowolny obraz płaski, a analizowana
powierzchnia jak lustro odbija obraz
tego środowiska. Rezultat takiej analizy
pozwala bardzo intuicyjnie ocenić estetyczną jakość powierzchni i jednocześnie
wskazać potencjalne obszary wymagające
korekty (Rys. 12).
RYS. 12
RYS. 11
Podsumowanie
1. Perfekcyjny „na oko” model powierzchniowy może być zupełnie nieprzydatny.
2. Wybór funkcji, ustalenie wartości parametrów i zdefiniowanie ograniczeń
wpływa nie tylko na jakość modelu
powierzchniowego, ale także na możliwości jego modyfikacji.
3. W procesie tworzenia modelu powierzchniowego nie można zapomnieć
o analizie jego jakości.
4. Wymagana jakość modelu powierzchniowego (rodzaj ciągłości oraz rozkład
krzywizny) wynika wprost z rodzaju
projektowanej części.
‰
[www.designnews.pl] DESIGN NEWS Polska 41
ARTYKUŁ SPONSOROWANY
Total Modelling
- profesjonalne i nieograniczone
modelowanie 3D CAD
w środowisku PowerSHAPE
Firma DELCAM – jeden ze światowych
liderów w dziedzinie dostarczania oprogramowania CAD/CAM posiada w swojej
bogatej ofercie programowej aplikację
PowerSHAPE do projektowania CAD.
Aplikacja ta zawiera zintegrowane środowisko pracy Total Modelling, które
umożliwia szybką i wygodną współpracę
programów ArtCAM i CopyCAD
RYS. 1. Efekt wykorzystania nawijania 360°
przy ozdabianiu butelki
Potężne narzędzia, jakie posiada
oprogramowanie Power Solution firmy
DELCAM, wykraczają poza typowe
modelowanie krawędziowo-powierzchniowo-bryłowe. Środowisko Total Modelling,
dostępne w aplikacji CAD – PowerSHAPE
stanowi jedyne w swoim rodzaju, w pełni
zintegrowane połączenie tradycyjnego
projektowania 3D w środowisku CAD
z modelowaniem elementów 3D utworzonych w geometrii opisanej trójkątami
(triangle modeling) i możliwościami inżynierii odwrotnej (reverse eginnering). Szeroki zakres technik modelowania pozwala
projektantowi na łatwiejsze, dużo szybsze
i niemal nieograniczone możliwości tworzenia nowych produktów o innowacyjnych kształtach.
Total Modelling pozwala na pracę z wykorzystaniem modeli o geometrii przybliżonej trójkątami, również tych stworzonych w aplikacjach ArtCAM i CopyCAD
i utrwalonych w formatach DMT – Delcam
Machining Triangle lub STL – Stereolitografy. Znakomita integracja oprogramowania pozwala projektantowi na płynną
zmianę środowiska pracy, co z kolei pociąga za sobą skrócenie czasu oczekiwania
na wyniki i pozwala na łatwiejszą edycję
poszczególnych elementów.
Praca w środowisku Total Modelling
umożliwia łatwe i szybkie dodawanie
oraz usuwanie elementów takich jak:
loga firmowe, tekstury czy inne elementy
dekoracyjne charakterystyczne dla danej
lini produktów, co wykorzystywane jest
do poprawy identyfikacji marki na rynku.
Ułatwia to również późniejsze zmiany
tych elementów na potrzeby np: promocji
lub reklamy produktu. Dzięki potężnemu
narzędziu do wpełni foto-realistycznego renderingu, jakie posiada aplikacja
PowerSHAPE, możliwe jest tworzenie
katalogów produktów jeszcze w fazie ich
projektowania oraz zaprezentowanie różnych wariantów końcowego projektu.
Narzędzia, jakimi dysponuje Total
Modelling, umożliwiają rownież
tworzenie bibliotek
zawierających zbiory
cech takich jak np:
logo czy inne elementy
właściwe dla danej
marki. Wykorzystując
zapisane wcześniej
informacje, w postaci
Dystrybucja i serwis techniczny
TORUS Spółka z o.o., ul. Rydygiera 12,
01-793 Warszawa, tel./fax (22) 832 47 09
www.toruscadcam.com.pl
geometrii przybliżonej trójkątami, dotyczące charakterystycznych elementów
marki, można je nanieść na nowy produkt
edytując ich parametry takie jak: wielkość,
proporcje czy położenie, w bardzo krótkim
czasie. W ten sam sposób można dodawać
elementy ozdobne i nadawać fakturę na
powierzchni.
Total Modelling wykorzystywany jest
głównie przy tworzeniu produktów takich
jak: opakowania, obuwie czy sprzęt sportowy, ale również w takich branżach jak
protetyka i urządzenia medyczne. Możliwe
jest dostosowanie właściwości danego
produktu w oparciu o możliwości techniki
reverse engineering dla potrzeb indywidualnego klienta, przy zachowaniu cech
charakterystycznych dla linii produktów.
Firma DELCAM jest właścicielem
patentu potwierdzajacego wyjątkowe
możliwości Total Modellingu przez co jest
jedyną firmą oferujacą tak zaawansowane
i wygodne w użyciu rozwiązania dotyczące
projektowania 3D CAD.
Adam Barycki
RYS. 2.
Model wykonany
przy wykorzystaniu
technik Total Modelling
[www.designnews.pl] DESIGN NEWS Polska 43
TEMAT NUMERU
TEKST: JOSEPH OGANDO
Ethicon obniża koszt urządzeń
medycznych o 63%
Poniżej opisujemy sposób,
w jaki to robi
Mniej części, nowe techniki
łączenia i lepiej (sprytniej)
opracowany projekt
przyczyniają się do znacznych
oszczędności finansowych
PROJEKTANCI firmy Ethicon stworzyli aplikator jednorazowego użytku do wprowadzania
klamer chirurgicznych, składający się tylko z jedenastu części z tworzyw sztucznych i metalu,
mając na względzie możliwości łączenia tych części. Na przykład, mechanizm wyzwalający
aplikatora integruje człon napędzany przez krzywkę, który porusza się trasą wymodelowaną
w obudowie. Ta krzywka zapewnia odpowiedni opór mechaniczny, zabezpieczając
przed przedwczesnym wprowadzeniem klamry. Mechanizm wyzwalający posiada także
wymodelowany otwór, który łączy go z mechanizmem wyzwalającym aplikatora
Urządzenia medyczne nie stwarzają
wielu możliwości znacznej obniżki
kosztów, ponieważ podlegają zbyt wielu
wymaganiom prawnym, a także ograniczeniom technicznym. Ale w końcu, nie
bez pewnych dodatkowych wysiłków
projektowych „Faceci od lecznictwa stają
się nowatorscy i dochodzą do rozwiązań,
zapewniających maksymalną funkcjonalność przy minimalnych kosztach” – jak
powiedział Mike Stoddard, Dyrektor Projektu w Phillips Plastics, odpowiedzialny
za modelowanie medyczne. Jedno z takich
rozwiązań opracowali inżynierowie,
z działu Ethicon, stanowiącego część firmy
Johnson & Johnson. Udało im się znacznie
zmniejszyć koszty produkowanego przez
firmę aplikatora, używanego do zszywaczy
chirurgicznych Gynecare Profix.
Klamry, produkowane w technologii
mikromodelowania z wszczepialnego
rodzaju polipropylenu, w sposób trwały
łączą siatkę chirurgiczną z wiązadłami
podczas leczenia operacyjnego dolnych
części miednicy, co jest częścią operacji
ginekologicznych przepukliny. Ethicon przystosował rozwiązanie klamer
bazując na wcześniejszym typie klamer,
używanych do leczenia chirurgicznego
uszkodzeń łękotki w kolanie. Dla operacji
dolnej części miednicy, klamry wymagały
pewnych modyfikacji w celu utrzymania
na miejscu siatki chirurgicznej. – Kształt
rozwiązania do leczenia łękotki przypomina pojedynczą stopę i nogę, co wspaniale
się sprawdza przy uszkodzeniach łękotki
– wyjaśnia Mark Howansky, projektant
z działu badań i rozwoju firmy Ethicon.
Chirurdzy używają specjalnego aplikatura
do wprowadzenia klamry w chrząstkę
łękotki, przylegającą do uszkodzenia, aby
zespolić luźne krawędzie.
Niestety, oryginalna klamra nie ma
możliwości trwałego zablokowania siatki
chirurgicznej na miejscu. – Tam właśnie
siatka wyślizguje się spod klamry o jednej
nóżce – mówi Howansky. Tak, więc projektanci Ethicon opracowali nową klamrę
z dwiema równoległymi nóżkami, połączonymi ramieniem w kształcie litery U.
– W zasadzie skopiowaliśmy wcześniejszy
projekt klamry – wyjaśnia Howansky.
– Dwie stopki są zakotwiczone w tkance, natomiast ramię przytrzymuje siatkę.
44 DESIGN NEWS Polska [www.designnews.pl] grudzień 2006
Można to sobie wyobrazić, jako elastyczną, plastikową zszywkę.
Wiele pracy poświęcono optymalizacji
geometrii klamry oraz jej wytwarzaniu
metodą mikroformowania. Geometria
nowej klamry wymusiła na projektantach
Ethicon nowe rozwiązanie aplikatora do
jej wprowadzania. Podczas, gdy aplikator
pozornie wygląda na prawie identyczny
w porównaniu ze stosowanym dla klamer
w łękotce, w rzeczywistości został on całkowicie zmodyfikowany pod kątem działania równoważącego, a także w aspekcie
kosztów produkcji. – Aplikator ten jest
urządzeniem jednorazowego użytku,
produkowanym w małych seriach, a więc
musieliśmy utrzymać jego całkowity koszt
pod kontrolą – mówi Howansky. Operacje przepukliny są także refundowane
w znacznie niższym stopniu, niż operacje
kolana, a więc sprawa kosztów nabrała
jeszcze większego znaczenia.
Projektanci z Ethicon, korzystając
z pewnego wsparcia specjalistów od
wdrażania projektów do produkcji z firmy
Phillips Plastics, podjęli mądre decyzje na
etapie projektowania, które w końcowym
TEMAT NUMERU
ZE WZGLĘDU na fakt, że aplikator musi być precyzyjnie
zlokalizowany w jednej linii z magazynkiem, aby móc
załadować klamry, suma tolerancji stała się czynnikiem
krytycznym. Phillips Plastics, który montuje magazynki,
stosuje tanie dopasowanie za pomocą prasy, gdzie tolerancje
nie są zbyt ścisłe – tak jak łączenie dwóch połówek tego
symetrycznego zestawu. Niemniej firma zastosowała
spawanie ultradźwiękowe tam, gdzie tolerancje mogłyby
mieć wpływ na efekt dopasowania części wbudowanych
w urządzenie. Na przykład spawanie ultradźwiękowe
łączy zewnętrzne i wewnętrzne części, ponieważ one
łącznie tworzą drogę dopasowania, która prowadzi
aplikator podczas ładowania. Tutaj tolerancje mieszczą się
w granicach 0,0508 mm
rezultacie umożliwiły im dostarczenie nowego aplikatora
za... jedną trzecią kosztów aplikatora używanego w operacjach łękotki. Poniżej opisujemy, jak im się to udało.
Cechy modelowania
Ze względu na to, że składający się z jedenastu części
aplikator jest wykonany z tworzyw sztucznych, a części
produkowane są w formach wtryskowych, zastosowanie
cech modelowania w celu umożliwienia ich połączenia
pokazało oczywistą drogę do obniżenia kosztów. Tym niemniej, wcale nie było to łatwe. Howansky zauważa, że to
urządzenie medyczne, tak jak większość jemu podobnych,
podlega pewnym wymaganiom odnośnie materiału, oraz
wymaganiom funkcjonalnym, które zawężają dobór materiałów. Na przykład, wszystkie tworzywa sztuczne muszą
wytrzymać sterylizację ETO, oraz muszą wchodzić w skład
bazy danych tworzyw biokompatybilnych firmy Ethicon.
REKLAMA
TEMAT NUMERU
KLAMRA Profix, która mierzy tylko 7,62 mm od dołu nóżki, jest używana do łączenia
siatki chirurgicznej z mięśniem i tkanką wiązadła podczas operacji przepukliny. Ta
mikromodelowana część, będąca adaptacją klamry jednostronnej, używanej w operacjach
kolana, uległa zmianom od fazy projektowej aż po jej wyprodukowanie. Na przykład,
ramię łączące dwie stopki tej części zostało pogrubione o kilka tysięcznych cala w celu
dostosowania się do niepożądanych naprężeń, wynikających z nacinania przekroju tej
malutkiej części
Warunki te muszą oczywiście zostać spełnione, zanim aplikator zostanie wprowadzony do wnętrza ciała pacjenta.
Być może, najbardziej innowacyjną
częścią, wykonaną z tworzywa, jest zespół
wyzwalający, który charakteryzuje się
cechą, określaną przez Howansky’ego
jako „pasywna blokada”. Jej zadaniem
jest zapobieżenie przypadkowemu zwolnieniu klamry przez chirurga podczas
wprowadzania aplikatora do ciała pacjenta.
– Myśleliśmy o tradycyjnej, mechanicznej
blokadzie, ale zdaniem chirurgów sprawia
ona więcej kłopotu, niż jest tego warta
– mówi Howansky. Blokada urządzenia
wyzwalającego wiąże się także z dodatkowymi częściami, a więc i z dodatkowymi
kosztami całego zestawu.
A zatem zamiast tego Howansky
zastosował krzywkę, tworzącą profil siły
oporowej dla mechanizmu wyzwalającego, której zadaniem jest utrudnienie przypadkowego zwolnienia klamry podczas
wprowadzania do ciała pacjenta. Opór
ten nie może być jednak zbyt silny, aby
umożliwić zwolnienie klamry we właściwym czasie. Krzywka, napinana przez
sprężynę, powoduje powrót mechanizmu
wyzwalającego do położenia gotowości po
zwolnieniu klamry.
O ile krzywki, same w sobie, nie są
niczym specjalnym, o tyle Howansky znalazł sprytny sposób zintegrowania jednej
z nich w aplikatorze, minimalizując w ten
sposób liczbę części – mianowicie zaprojektował prowadnicę krzywki w obudowie
aplikatora. Człon napędzany przez krzywkę jest po prostu elastycznym ramieniem,
wymodelowanym w mechanizmie wyzwalającym i zbudowanym z poliwęglanu.
– Pasywna blokada została wprowadzona
w dwóch częściach, które już tam były
– powiedział Howansky. Aby zrealizować
geometrię, zapewniającą właściwy opór,
Howansky stworzył modele komputerowe
i fizyczne, a te z kolei przetestowali chirurdzy, wydając o nich swoje opinie na temat
profilu siły.
Jednakże konieczne okazało się dokonanie kilku ustępstw kosztowych, związanych z częściami. Początkowo Howansky,
biorąc pod uwagę ceny, chciał zastosować
tworzywo ABS na obudowę i mechanizm
wyzwalający. W końcu musiał jednak
zmienić je na droższy poliwęglan z wypełnieniem szklanym. – ABS ma odpowiednią
elastyczność, ale odkształca się bardziej
niż poliwęglan – stwierdził. – Potrzebowaliśmy wyższej odporności, aby zabezpieczyć elastyczne ramię przed pękaniem.
Na początku poliwęglan sprawiał
pewne problemy, związane z tarciem.
– Poliwęglan na poliwęglanie to rozwiązanie zwiększające tarcie – zauważył
Howansky, stwierdzając jednocześnie, że
problem został rozwiązany przez zamianę
mechanizmu wyzwalającego na droższy,
z wewnętrznym smarowaniem.
Chcąc wymodelować mechanizm
wyzwalający bez linii podziału w miejscu, w którym spoczywa palec chirurga,
Howansky poprosił firmę Phillips Plastics, która modeluje i montuje aplikator,
by stworzyła bardziej skomplikowane
narzędzie o obustronnym działaniu. To
z kolei spowodowało pewne zwiększenie
kosztów, ale za to pozwoliło na przesunięcie linii podziału w miejsce bardziej
ergonomiczne, na krawędź mechanizmu
wyzwalającego.
Kolejną, ważną częścią aplikatora okazała się długa, plastikowa osłona, zabezpieczająca podobny do igły mechanizm
wyzwalający, podczas wprowadzania
go do ciała pacjenta. Długa na 25,4 mm,
cienka i w kształcie paska część, wykonana z polietylenu, także zawiera maleńkie
szczegóły lokalizacyjne i zatrzaskowe
łączniki na każdym końcu. Howansky
określa to jako „wymagającą precyzji lokalizację przedzieloną dziesięcioma calami
plastiku”. Zastosowanie pojedynczego,
długiego elementu spowodowało zmniejszenie liczby części. Niemniej stwarzało
to dla Phillips Plastics problemy z formami
46 DESIGN NEWS Polska [www.designnews.pl] grudzień 2006
– było to wyzwanie, które stało się jeszcze
trudniejsze z uwagi na znaczną kurczliwość tworzywa sztucznego, wybranego
jako surowiec dla tej części.
Stoddard z Phillips Plastics znalazł
sposób na obrócenie tej negatywnej
cechy w zaletę dzięki prostej obserwacji
kurczenia się i powstawania maleńkich
wypukłości na wierzchniej części osłony.
Gdy patrzył na projekt oprzyrządowania, wyglądało, że wypukłości pozostają
zamknięte w stali, z której zbudowana jest
forma. Ale Stoddard doszedł do wniosku,
że kurczenie (wynoszące 0,508 mm /
25,4 mm) może spowodować uwolnienie
wypukłości. – To już wystarczyło, aby
oczyścić stal narzędziową z wypukłości
o wymiarze 1,27 mm po lekkim schłodzeniu – powiedział Stoddard. Howansky
dodaje, że zmiana efektu kurczenia na
zjawisko pozytywne przyczyniła się do
zaoszczędzenia wielkich kosztów na
oprzyrządowanie. – Oczekiwaliśmy kosztownych działań, związanych z oprzyrządowaniem, których celem byłoby usunięcie wypukłości – dodał.
Phillips dostarczył inny projekt produkcji części – projekt, który przyczyniał
się do jeszcze większych oszczędności.
Na przykład, do montażu obudowy
aplikatora, projektanci Phillipsa zalecili
połączenie spawania ultradźwiękowego
z kołkami dopasowującymi, wymodelowanymi w prasie. – Rozważałem projekty
jednej, lub drugiej metody łączenia, natomiast Phillips zasugerował połączenie
tych dwóch metod w jedno – wspomina
Howansky. Zdaniem Stoddarda, spawanie
ultradźwiękowe całego połączenia mogłoby wymagać drogiego i skomplikowanego
projektu ukształtowania aplikatora. Co
więcej, taki aplikator może wymagać
rozlicznych zmian ustawień urządzenia
spawającego, przyczyniając się w ten
sposób do zwiększenia kosztów montażu
przyrządu. Wymagałoby to także sterowania przepływem ciepła w formie, co z kolei
miałoby wpływ na zwiększenie stopnia
złożoności oprzyrządowania narzędziowego.
TEMAT NUMERU
Analiza FEA. Kolor czerwony wskazuje na obszary, które nie
wytrzymają obciążenia
Całkowite oparcie się na wprasowanych
połączeniach mogłoby się nie sprawdzić,
ponieważ nie starczyłoby miejsca we
wszystkich segmentach aplikatora – szczególnie na jego końcówce – do przystosowania niezbędnych kołków i wypukłości.
Tak, więc Phillips stworzył model montażu
urządzenia, w którym końcówka aplikatora
jest spawana ultradźwiękowo, podczas gdy
bardziej przestrzenne sekcje uchwytu są
łączone przez wprasowanie. – To było najlepsze z tych dwóch rozwiązań, z punktu
widzenia montażu urządzenia – powiedział
Stoddard.
Korzyści, płynące z zastosowania
metalu
Nie wszystkie prace projektowe, obniżające koszty, były związane z tworzywami
sztucznymi. W rzeczywistości, największe
oszczędności uzyskano dzięki zastosowaniu mechanizmu wyzwalającego aplikatora, wykonanego z metalu. Przed wprowadzeniem „stopki” klamry chirurgiczne
wprowadzają do wnętrza równoległe igły
z otworami na końcówce aplikatora. Wtedy
metalowy pręt wewnątrz rurek wyciska
klamry na zewnątrz do tkanki, jeszcze
przed włączeniem mechanizmu wyzwalającego. Howansky ograniczył na kilka sposobów koszt takich, zwykle robionych na
zamówienie i drogich urządzeń z metalu.
W przypadku pręta włączającego, zrezygnował z drogiej metody produkcji, stosowanej dla aplikatora, który poprzednio
instalował klamry wzmacniające łękotkę.
Pomimo swojej skuteczności, wcześniejsze rozwiązanie pręta składało się ze zwiniętego drutu przyspawanego przy użyciu
lasera do prostego, stalowego pręta ze
sformowaną plastikową częścią na końcu,
której zadaniem było zabezpieczenie
połączenia z pozostałą częścią aplikatora.
Taki zestaw kosztował ok. 15 dolarów,
a Howansky potrzebowałby dwóch takich,
żeby je przystosować do nowej „zdwojonej” klamry.
Tak doszedł do nowego pręta włączającego, opartego na pojedynczej długości
zwiniętego drutu, częściowo ukrytego
w rurce ze stali nierdzewnej (używanej
do wyrobu strzykawek). Dostawca metalu
dla firmy Ethicon zaproponował proces
gięcia w połowie tej długiej rurki z drutem
wewnątrz, przy czym każdy z końców służył jako osobny pręt włączający. Wygięcie,
igła 2 0,10’’
blacha stalowa 304 S.S.
igła 2 0,10’’ (spawana)
blacha stalowa 304 S.S.
igła 2 0,10’’
blacha stalowa 17-4 (H 900)
igła 2 0,10’’ (spawana)
blacha stalowa 17-4 (H 900)
ETHICON obniżył znacznie koszty aplikatora, upraszczając skomplikowaną budowę
„mechanizmu spustowego”, w którym zastosowano pręt włączający do wypchnięcia
klamry z otworu w igle. Ethicon zbadał kilka sposobów takiej konstrukcji urządzenia,
by móc obniżyć koszty przy jednoczesnym utrzymaniu walorów użytkowych, wśród
których znajduje się odpowiednia sztywność, zapewniająca przeniesienie siły dla aplikacji
klamry oraz częściowo elastyczny pręt, włączany przez wygięty przód aplikatora. Na
początku projektanci firmy sądzili, że rozwiązania wytłaczanych igieł będą w stanie
połączyć obie te cechy, ale wygięcie ich było zbyt duże, co udowodniły analizy FEA.
Na koniec stworzyli trzy rozwiązania, w których rurki od strzykawek są przyspawane
do tłoczonej płyty tylnej. Taki zestaw prowadzi pręt włączający urządzenia, który składa się
z nawiniętego drutu, włożonego w długą, zdwojoną rurkę strzykawki
samo w sobie też znalazło zastosowanie.
Przechodziło przez otwór, wymodelowany
w mechanizmie zwalniającym, tworząc
w ten sposób połączenie bez potrzeby
stosowania dodatkowych części i bez
skomplikowanych operacji montażowych.
– I znowu istniejące części przejęły na
siebie dodatkowe funkcje – mówi Howansky.
Z punktu widzenia własności użytkowych, takie rozwiązanie rurki zapewnia
mechanizmowi zwalniającemu wymaganą
sztywność, a jednocześnie pozostawia
elastyczność nawiniętego drutu. Ta właśnie elastyczność jest tutaj elementem
kluczowym. Drut musi przebyć drogę
włączania po łuku – poprzez igły, które
tworzą zakończenie instrumentu i mają
styczność z tkanką podczas operacji. Ethicon stworzył te igły z dwóch zaostrzonych
rurek strzykawkowych, dospawanych do
tłoczonej płyty tylnej.
Całkowity koszt nowego mechanizmu
zwalniającego nie przekracza dziesięciu
dolarów, w porównaniu z rujnującą budżet
sumą trzydziestu dolarów za dwa mechanizmy zwalniające starego typu.
– To rozwiązanie pozwoliło upiec dwie
pieczenie przy jednym ogniu – powiedział
Howansky. Wyeliminowało kosztowne
spawanie końcówek, nadmierne formowanie i operacje montażowe. Obniżanie
kosztów polega właśnie na eliminacji
poszczególnych etapów produkcji oraz
liczby części.
‰
Więcej informacji na temat produktów
firmy Ethicon, służących do operacji
dolnej części miednicy, można uzyskać
pod adresem:
http://www.jnjgateway.com
Więcej informacji na temat Phillips Plastics,
jest pod adresem
http://www.phillipsplastics.com.
[www.designnews.pl] DESIGN NEWS Polska 47
MEDYCYNA
TEKST: ANDRZEJ CZERWIEC
Techniki obrazowania w medycynie nuklearnej
Atomowe podglądanie
Inżynieria medyczna łączy dziedziny szczególnie szybko
rozwijające się jak biologia, medycyna i technika. Jej istotą
jest stosowanie środków technicznych w specyficznych
warunkach kontaktu materiałów i urządzeń z żywym
organizmem, w celach diagnostycznych, terapeutycznych
i do wspomagania lub zastępowania funkcji narządów.
Zajmuje się także modelowaniem procesów fizjologicznych,
planowaniem procedur diagnostycznych, zabiegów
chirurgicznych oraz naświetlania promieniowaniem
jonizującym i niejonizującym
Medycyna nuklearna jest prężnie rozwijającą się dziedziną nauki. Jedną z jej
gałęzi jest diagnostyka z wykorzystaniem
izotopów promieniotwórczych. Osiągnięcia w jej zakresie dają możliwość przeprowadzania szeroko rozumianych badań
diagnostycznych, zarówno ilościowych
i jakościowych, jak również czynnościowych. Bazując na wiedzy z wielu innych
dziedzin nauki, diagnostyka ta stale
poszerza swe możliwości, dając wielkie
nadzieje na przyszłość. Diagnostyka radioizotopowa ma głównie charakter czynnościowy – służy ona badaniu różnych funkcji
organizmu poprzez pomiary przepływu,
przenikania, wchłaniania, wychwytywania, gromadzenia, wydzielania i wydalania
różnych substancji promieniotwórczych.
Metody radioizotopowe charakteryzują się
niezwykłą czułością, pozwalającą wykryć
już kilka pojedynczych atomów, są także
metodami nisko inwazyjnymi – pomiar
promieniowania może zachodzić poza
układem biologicznym bez jego uszkodzenia. Dodatkowo czas analizy jest stosunkowo krótki.
Postępy w dziedzinie diagnostyki obrazowej są ściśle związane z osiągnięciami
techniki. Nic więc dziwnego, że dwa
najbardziej dynamicznie rozwijające się
obszary nauki: elektronika i biotechnologia
mają największy wpływ na poziom ultrasonografii, rentgenodiagnostyki, tomografii
rezonansu magnetycznego i medycyny
nuklearnej.
Diagnostyka obrazowa z wykorzystaniem izotopów pojawiła się jako eksperymentalna technologia w latach 50-tych
ubiegłego wieku. Systemy umożliwiające
wdrożenie tej technologii do praktyki
medycznej znalazły się na rynku urządzeń
medycznych w następnym dziesięcioleciu jako urządzenie pod nazwą kamery
scyntylacyjnej (w Polsce funkcjonowała
nazwa „scyntygraf”). Współczesne urządzenia diagnostyki nuklearnej nazywane
są gamma kamerami. Umożliwiają uzyskiwanie obrazów statycznych i dynamicznych, konkurencyjnych lub uzupełniających w stosunku do innych technologii
diagnostyki obrazowej. Gamma kamery
pozwalają na tworzenie obrazów dwuwymiarowych lub trójwymiarowych, łącznie
z możliwością obrazowanie przekrojów.
Gamma kamery, podobnie jak i inne
urządzenia diagnostyki obrazowej nie są
wolne od wad. Zasadniczym problemem
jest uzyskanie liniowości obrazu. Drobne
różnice w czułości fotodetektorów mogą
powodować geometryczne zniekształ-
48 DESIGN NEWS Polska [www.designnews.pl] grudzień 2006
cenia obrazu. Szczególnym problemem
jest uzyskanie liniowości na obrzeżach
badanego obszaru, gdyż efekt kaskady jest
tu zakłócany bliskością obudowy głowicy.
Najprostsze rozwiązania tego problemu
idą w kierunku pewnego pomniejszenia
pola „widzenia” głowicy. Także brak
wysokiej jednorodność struktury kryształu głowicy wpływa na wierność obrazu.
Oddzielnym zagadnieniem, wpływającym
na wartość diagnostyczną uzyskiwanego
w czasie badania obrazu jest odpowiedni
dobór kolimatora. Do tej samej kategorii
problemów technicznych zaliczyć trzeba
efektywność fotopowielaczy (możliwość
zarejestrowania przez fotopowielacz kolejnych rozbłysków występujących po sobie
w krótkim czasie).
Czas eksploatacji gamma kamery
uzależniony jest nie tylko od trwałości
elementów składowych (przede wszystkim
kryształów głowicy i fotopowielaczy),
ale także od możliwości przetwarzania
danych. Gamma kamera jest urządzeniem
drogim. Koszt zakupu systemu należy
szacować na około 2 500 000 zł, a roczne
koszty eksploatacji (łącznie z utrzymaniem
pracowni izotopowej) mogą zbliżać się
do tej kwoty. Zapewne z tego powodu,
popularność gamma kamer (ich liczba)
MEDYCYNA
jako systemów diagnostyki obrazowej jest
w Polsce dość ograniczona.
Zmiany konstrukcyjne kolejnych generacji gamma kamer idą przede wszystkim
w kierunku całkowitej eliminacji sygnału
analogowego, jako łatwo podatnego na
zniekształcenia. Podejmowane są także
próby zasadniczej modyfikacji struktury głowicy gamma kamery. Zamiast
kryształów i współpracujących z nimi
fotopowielaczy, głowica zawierać będzie
elementy półprzewodnikowe, generujące
sygnał elektryczny w wyniku uderzenia
w nie fotonu.
Gamma kamery znajdują się ciągle
w fazie rozwoju pod względem możliwych
zastosowań oraz pod względem konstrukcji. Intensywne prace rozwojowe koncentrują się na rozszerzeniu możliwości diagnostyki kardiologicznej, onkologicznej
i neurologicznej. W fazie prób klinicznych
znajduje się scynty-mammografia z użyciem Tc99m, przydatna w diagnostyce
sutka o dużej gęstości tkanki. Technologia
ta pozwala na łatwiejszą niż standardowa
mammografia diagnostykę nowotworów
złośliwych. Duże możliwości diagnostyczne stwarza wykorzystanie nowych radiofarmaceutyków. Możliwości stosowania
gamma kamer poszerzane są poprzez
nakładanie obrazów diagnostycznych
uzyskanych z gamma kamery na obrazy
wykonane techniką CT lub MR.
W zależności od konstrukcji, gamma
kamery dzielą się na jednogłowicowe
i wielogłowicowe. Technika obrazowania
wykorzystująca ruch głowicy nazwana
została SPECT (Single Photon Emission
Computed Tomography). Systemy SPECT
zbierają dane obrazowe po ustawieniu się
głowicy w kolejnych położeniach, różniących się od siebie o kilka stopni, aż do
uzyskania pełnego obrotu wokół pacjenta,
zwykle powtarzanego kilkakrotnie. Czas
akwizycji danych może być skrócony o połowę dzięki zastosowaniu gamma kamery
dwugłowicowej. Na rynku dostępne są
już także systemy trójgłowicowe, a nawet
wielogłowicowe, z detektorami umieszczonymi na obwodzie pierścienia (gantry).
Do diagnostyki obrazowej z użyciem
gamma kamery najczęściej stosowane są
izotopy technetu lub jodu. Dawka promieniowania jonizującego pochłonięta w czasie standardowego badania obrazowego
z użyciem gamma kamery porównywalna
jest z dawką pochłoniętą podczas badania
radiologicznego.
Innym urządzeniem do diagnostyki
obrazowej z obszaru medycyny nuklearnej – o dużym podobieństwie w zasadzie
działania, a także konstrukcji do systemów
SPECT i wizualnym podobieństwie do
systemów CT – są systemy tomografii
emisji pozytronu. Tomografia emisji pozytonowej (Positron Emission Tomography
– PET) jest technologią o bardzo niskim
rozpowszechnieniu mimo szerokich
możliwości diagnostycznych, w zasadzie
niedostępnych dla innych technologii obrazowania. Na świecie stosowany jest od lat
80. ubiegłego wieku.
System PET składa się z modułu diagnostycznego (gantry), w który wbudowany jest zespół detektorów, stołu pacjenta
i konsoli operatora zawierającej komputer.
Celem badania prowadzonego z użyciem
systemu PET jest uzyskanie diagnostycznego obrazu badanego organu. Obraz
tworzony jest na drodze komputerowej
rekonstrukcji danych uzyskanych z detektorów, które wykrywają zjawiska anihilacji
(zjawisko anihilacji występuje na przykład
wtedy, gdy dwie cząstki o przeciwnym
ładunku elektrycznym znikają po spotkaniu) zachodzące w organizmie pacjenta po
podaniu mu preparatu radiofarmaceutycznego. W substancjach tych powstają pary
fotonów rozchodzące się w przeciwnych
kierunkach i podlegające rejestracji za
pomocą obróconych w stosunku do siebie
o 180 stopni dwóch detektorów. Detektory
stosowane w systemach PET zbudowane są w formie pierścieni otaczających
pacjenta. Liczba takich pierścieni wynosi
– w zależności od systemu – od 6 do 16,
a każdy pierścień zawiera od 220 do 512
kryształów tlenku bizmutowo – germanowego, aktywowanego talu, fluorku baru
lub cezu.
Systemy PET umożliwiają pomiary
biochemicznej i fizjologicznej aktywności
komórek badanego organu. Takie badanie
funkcjonalne pozwala na ocenę procesów
RYS. 1. Discovery VCT firmy GE
Healthcare – pierwszy na świecie
tomograf PET/CT
RYS. 2. GE Advanced PET
RYS. 3. Philips Gemini – pierwszy
i jedyny otwarty (wg firmy Philips)
tomograf PET/CT. Otwarta obudowa
poprawia komfort u pacjentów
redukując uczucie efektu klaustrofobii
[www.designnews.pl] DESIGN NEWS Polska 49
MEDYCYNA
RYS. 4. Siemens Biograph - łączy
w sobie zalety techniki PET i CT.
Badanie pacjenta biographem
polega na wykonaniu skanu CT, po
którym bezpośrednio, w trakcie tej
samej sesji wykonywany jest skan
PET, dając w rezultacie obraz, na
którym zarejestrowano zarówno
obraz anatomiczny, jak i molekularny
badanych tkanek i organów
RYS. 5. Fuzja obrazów MR i PET
RYS. 6. Zasada wykonywania badania
przez aparat PET CT
RYS. 7. Dopasowanie zapewnione
sprzętowo w kombinowanym tomografie
PET CT
metabolicznych i przepływu krwi. Zmiana
poziomu aktywności biochemicznej komórek, obserwowana na obrazie w postaci
zmian kolorystycznych, może wskazywać
na występowanie zmian chorobowych.
Dzięki temu, możliwe jest wykrycie takich
zmian istotnie wcześniej, w porównaniu
z innymi technikami obrazowania, ukierunkowanymi na wykrywanie zmian anatomicznych wywołanych chorobą. Systemy
PET znajdują zastosowanie w kardiologii
(ocena pracy serca), neurologii (badanie
funkcjonalne mózgu) i onkologii (wykrywanie zmian nowotworowych).
Problemem technicznym jest eliminacja
przypadkowych fotonów, które mogłyby
zakłócić obraz uzyskiwany w czasie badania. Rozwiązanie tego problemu wykorzystuje naturę promieniowania powstającego
w czasie anihilacji. Jeżeli dwa, odpowiadające sobie geometrycznie kryształy,
umieszczone po przeciwnych stronach
pierścienia, nie zostaną kolejno wzbudzone
przez powstającą w czasie anihilacji parę
fotonów w określonym przedziale czasu, to
pojedynczy rozbłysk uznany zostaje przez
system za zjawisko przypadkowe. Jednak
nawet w takich warunkach mogą wystąpić
zjawiska, które dają „szum”. Redukcja szumów możliwa jest poprzez odseparowanie
od siebie kolejnych pierścieni detektora i
dokładne dostrojenie progu energii wykrywanych fotonów.
Kryteriami jakości diagnostycznej
systemu PET są między innymi czas rekonstrukcji obrazu, rozdzielczość przestrzenna
oraz wymiary geometryczne otworu gantry
i zakres ruchu stołu pacjenta. Oddzielnym
zagadnieniem jest zaopatrzenie systemów
PET w radiofarmaceutyki. Krótki czas
połowicznego rozpadu stosowanych izotopów wymaga instalacji w najbliższym
sąsiedztwie systemu PET cyklotronu,
w którym izotopy te są wytwarzane.
Oznacza to praktycznie przymus funkcjonowania systemu PET w bezpośrednim
sąsiedztwie samowystarczalnej pracowni
medycyny nuklearnej. Zasadniczą różnicą
pomiędzy badaniem PET a obrazowaniem
z użyciem gamma kamery jest właśnie
„wiązanie” się izotopów stosowanych
w PET z substancjami znajdującymi się
50 DESIGN NEWS Polska [www.designnews.pl] grudzień 2006
normalnie w organizmie. Ponadto, izotopy
stosowane w PET mają bardzo krótki czas
połowicznego rozpadu (od 75 sekund do
110 minut), co w zasadniczym stopniu
zmniejsza dawkę promieniowania pochłanianego.
Metody takie jak rtg, USG, CT czy MRI
dają informacje jedynie o charakterze
morfologicznym. Często jednak powiększenie narządów nie jest równoważne
z zajęciem ich przez dany proces chorobowy i odwrotnie, ustępowanie zmian
widocznych w badaniach obrazowych
nie wyklucza istnienia czynnych ognisk
chorobowych. Pozytonowa tomografia
emisyjna jest metodą będącą w stanie zobrazować szeroką różnorodność procesów
metabolicznych w stosunkowo wysokiej
rozdzielczości. W takich przypadkach
diagnostyka radioizotopowa ma znaczenie
decydujące.
Ponieważ wyniki badań za pomocą
PET nie zawsze pozwalają precyzyjnie
umiejscowić ognisko chorobowe, detektor w postaci gammakamery rotacyjnej
sprzężono z tomografią komputerową.
Odpowiedni program komputerowy
integruje badanie topograficzne (TK)
z badaniem czynnościowym (PET) tak, że
można dokładnie określić, gdzie występuje wzrost lub obniżenie gromadzenia
podanego radiofarmaceutyku. Połączony
system skanowania typu PET i CT został
wprowadzony na rynek w 2001 roku. Ten
system połączonego obrazowania obecnie
gwałtownie wypiera tomografię typu PET
i reprezentuje najszybciej rozwijającą się
metodę obrazowania we współczesnym
świecie. System ten pozwala na zastosowanie obrazu PET i CT w czasie jednego
badania, bez potrzeby przemieszczania
pacjenta. Wyniki badania przedstawiane
są w postaci przekrojowego obrazu komputerowego. Na sukces tego systemu złożyło się kilka przyczyn. Wykrycie zmian
chorobowych oraz zlokalizowanie raka
w czasie jednego badania są kluczowymi
informacjami w zdiagnozowaniu fazy rozwoju nowotworu. PET potrzebuje jednak
dodatkowego skanowania (tzw. attenuation
scan), które może zostać zastąpione przez
znacznie szybsze CT. W rezultacie metoda
MEDYCYNA
PET-CT jest w przybliżeniu 25% szybsza
niż standardowa metoda PET, a znacznie
większy obszar ciała może być poddany
badaniu w czasie krótszym niż 30 minut.
Szybsze tempo skanowania prowadzi do
wydajniejszego użycia farmaceutyków, co
jest ważne z uwagi na ich maksymalnie 110
minutowy okres połowicznego rozpadu.
Podsumowując, znacznie droższe skanery
PET-CT są znacznie tańsze w eksploatacji,
zwłaszcza przy dużej ilości pacjentów.
Uważa się, że tego typu jednoczasowe
badania morfologiczne i czynnościowe
z równoczesnym zastosowaniem metod
obrazowych i czynnościowych będą dominować w XXI wieku i znajdą zastosowanie w rozpoznawaniu wielu chorób oraz
w monitorowaniu ich leczenia.
Niezwykle przydatnymi metodami są
także metody oparte na oznaczeniach
radioimmunologicznych (RIA, Radioimmunoassays). Są to unikalne metody,
w których wiedzę z zakresu znaczników
radioizotopowych przeniesiono na grunt
dokonań immunologii. Wykorzystuje się
w nich specyficzną reakcję przeciwciał
z antygenem, otrzymując zarówno jakościowe, jak i ilościowe dane o obecności tego
antygenu w badanej próbce. Standardowym
zastosowaniem technik radioimmunologicznych jest oznaczanie stężeń takich antygenów, jak np. hormony białkowe, hormony
sterydowe, witaminy czy leki. Techniki
RIA, wykorzystywane także w badaniach
toksykologicznych oraz diagnozie chorób
autoimmunologicznych, są technikami niezwykle czułymi i specyficznymi.
Postępy w dziedzinie elektroniki
i cyfrowej techniki obliczeniowej umożliwiły przyspieszenie i udoskonalenie
procesu rozpoznawczego, ale również
przyczyniły się do rozszerzenia zastosowań klinicznych metod obrazowych.
Komputer gromadzi zatem olbrzymią ilość
precyzyjnych informacji o stanie poszczególnych narządów. Zasadniczym celem
stosowanych algorytmów obrazowania
jest przyspieszenie i udoskonalenie procesu rozpoznawczego. Wśród najczęściej
wykorzystywanych współcześnie programów można wymienić przedstawienie
badanej struktury w dowolnej płaszczyź-
nie, w tym prezentację trójwymiarową,
prezentację naczyń bez towarzyszącego
im tła kości i części miękkich (program
MIP), przestrzenną prezentację kości, części miękkich i naczyń (program Volumen
Rendering) kodowanych kolorem; obrazy
te odpowiadają jakościowo barwnym obrazom atlasu anatomicznego.
W ciągu następnych kilku lat muszą
zostać rozwiązane następujące kwestie:
należy jasno określić, kiedy może być
przeprowadzane badanie PET-CT bez
pełnego badania CT lub też, czy skrócone
badanie CT w czasie badania PET-CT są
wystarczające. Ponadto istnieje jeszcze
wiele innych, interesujących radiofarmaceutyków, których zastosowanie nie
zostało jeszcze zbadane. Najbardziej
obiecujące są pochodne choliny używane
do wykrywania raka prostaty; znakowana tymidyna używana jako znacznik
rozrostu oraz niedotlenienia narządów
i tkanek w zabiegach obrazowania, celem
planowania radioterapii. Ponadto PET
odgrywa również ważną rolę w obrazowaniu zapaleń i infekcji. Podsumowując,
PET i PET-CT dopiero zaczynają podbijać
polski rynek, a my możemy spodziewać
się szybkiego rozwoju różnorodnego
zastosowania metody PET na przestrzeni
następnej dekady.
Doświadczenie uczy, że w niektórych
procedurach diagnostycznych medycyna
nuklearna obniża koszty leczenia chorego,
zmienia sposób postępowania, zmniejsza
ilość powikłań. Do tego dodać należy
jeszcze skuteczność i wygodną dla pacjenta
formę badań. Wszystkie te aspekty sprawiają, że już dziś diagnostyka z wykorzystaniem
radioizotopów znajduje szerokie zastosowanie zarówno w badaniach czynnościowych,
jakościowych, jak i ilościowych. Wszystko
wskazuje również na to, że zakres stosowania oraz jakość tej formy diagnozy, podlegać
będą ciągłemu rozwojowi.
Jedynym problemem, ograniczającym
szybkość rozwoju medycyny nuklearnej
w Polsce, jest niedofinansowanie szpitali
i pracowni diagnostycznych, a aparatura
używana obecnie bardzo często ledwo
mieści się w granicach przepisów zezwalających na jej eksploatację...
‰
RYS. 8. Łączna prezentacja obrazów MR
CT PET
RYS. 9. Dopasowanie CT do
MR bazujące na podobieństwie
strukturalnym obrazów
RYS. 10. Axis gammakamera firmy
Philips (2-głowicowa)
RYS. 11. Irix gammakamera firmy Philips
(3-głowicowa)
RYS. 12. Fuzja obrazów CT i PET
[www.designnews.pl] DESIGN NEWS Polska 51
FLESZ
NOWE
TECHNOLOGIE
Weź jeden czujnik, dodaj wspomagający układ elektroniczny
i dokonaj tego, co było niemożliwe w XX wieku...
TEKST: RANDY FRANK
™
STABIILIZACJA OBRAZU
PENTAX K100D Digital SLR
Aby w aparatach takich jak K100D w pełni wykorzystać
coraz większe możliwości czujników obrazu o wysokiej
rozdzielczości, inżynierowie PENTAX’a opracowali
redukcję wstrząsów. Mechanizm ten, przy użyciu siły
magnetycznej, porusza z dużą prędkością pionowo
i poziomo czujnikiem obrazu CCD (układ ze sprzężeniem
ładunkowym) o rozdzielczości 6,1 megapikseli. Dwa
żyroskopy MEMS (Systemy Mikro-Elektromechaniczne)
wykrywają poruszanie się aparatu, a wyspecjalizowane
urządzenie przetwarzające określa zakres regulacji
wymaganej do stabilizacji czujnika obrazu. Dzięki
wykrywaniu wstrząsów można robić ostre zdjęcia przy
czasie naświetlania przetwornika obrazu krótszym
o 2 do 3,5 działek przysłony, na przykład 1/15 sek. zamiast
1/60 sek. w przypadku standardowego obiektywu.
š
„WAŻY SIĘ” KWESTIA WAGI
Rozwiązania Ricardo Beverly Hills Luggage
Ponieważ wiele linii lotniczych obniżyło maksymalną wagę bagażu do
21,5 kg, łatwo można się przeliczyć w trakcie pakowania. Kolekcja walizek
podróżnych Solutions posiada wbudowaną wagę cyfrową do ważenia bagażu,
która pomaga uniknąć przykrych niespodzianek oraz dodatkowych opłat
związanych z nadwagą. Wbudowana waga do ważenia bagażu wykorzystuje
technologię ogniwa obciążnikowego, która sprawdziła się w wielu
zastosowaniach wagi cyfrowej. Elektronika systemu została opracowana
i przetestowana w taki sposób, aby nie ucierpiała w trakcie niedelikatnego
obchodzenia się z bagażem. Waga uruchamia się po naciśnięciu przycisku,
wyświetlacz LCD podaje odczyt w funtach lub kilogramach, urządzenie
wyłącza się automatycznie po 15 sekundach, aby uniknąć nadmiernego
zużycia baterii i wydłużyć ich żywotność.
52 DESIGN NEWS Polska [www.designnews.pl] grudzień 2006
FLESZ
›
WŁĄCZ SIĘ DO GRY
Nintendo Wii
Gry interaktywne wznoszą się na kolejny poziom poprzez
zastosowanie bezprzewodowych kontrolek, które reagują na
ruch ciała graczy. Stosując kontrolkę Ninetendo Wii, gracze
mogą biegać, skakać, obracać się, ślizgać, kierować pojazdem,
przyspieszać, pochylać się, nurkować, kopać, rzucać i... zdobywać
punkty. Inżynierowie Nintendo wybrali ADXL330 firmy Analog
Devices ze względu na jego dokładność, mały rozmiar oraz bardzo
niskie zużycie energii. 3-osiowy przyspieszeniomierz iMEMS ma
zakres ±3,6g, czułość 300 mV/g, oraz dopasowywanie sygnałów
w 4 × 4-mm obudowie LFCSP. Na potrzeby gry urządzenie jest
w stanie wytrzymać poziom wstrząsów rzędu 10 000g.
œ REJESTR SZKODLIWYCH DANYCH
EL-USB-CO – rejestrator danych dotyczących tlenku
węgla firmy Lascar Electronics
Ten przenośny rejestrator danych przeznaczony dla
zastosowań przemysłowych dokonuje pomiarów oraz
przechowuje do 32 510 odczytów tlenku węgla (CO).
Użytkownik ustawia szybkość rejestracji oraz czas
jej rozpoczęcia i może załadować przechowywane
dane poprzez podłączenie modułu do komputera
osobistego lub portu USB. Urządzenie wykorzystuje
elektrochemiczny gazowy czujnik tlenku węgla NAP505 firmy Nemoto. Czujnik ten składa się z trzech
porowatych elektrod ze stali szlachetnej oddzielonych
od siebie kwasowym elektrolitem wodnym otoczonych
obudową z tworzywa sztucznego z tlenkiem polifenylu
(PPO). Urządzenie ma zakres pomiaru od 0 do 1000
cząstek/milion z rozdzielczością 0,5 cząstek/milion CO.
LOKALIZATOR ZWIERZĄT: FIDO, ZADZWOŃ DO DOMU
Komórka dla... zwierząt
Telefon komórkowy z udostępnioną funkcją głosową
opracowany z myślą o zwierzętach domowych pozwala
właścicielowi dzwonić i rozmawiać ze swym najlepszym
przyjacielem. Wodoodporne urządzenie o wymiarach
5 × 2,5 × 9,4 cm z łatwością dopasowuje się do obroży
zwierzęcia. Właściciel może również ustanowić granice
terytorialne wewnątrz których zwierzę musi pozostać. Jeśli
przekroczy ustanowioną granicę, telefon automatycznie
łączy się z telefonem komórkowym właściciela lub osoby,
której numer został uprzednio zaprogramowany. Dzięki
czujnikowi wykorzystującemu Globalny System Pozycyjny
(GPS) umiejscowionemu w telefonie, zwierzę można łatwo
zlokalizować. Wbudowany czujnik temperatury dostarcza
dane dotyczące otoczenia zwierzęcia.

[www.designnews.pl] DESIGN NEWS Polska 53
PRENUMERATA
ZAPRASZAMY DO BEZPŁATNEJ PRENUMERATY!
Jedynym warunkiem uzyskania prenumeraty jest wypełnienie poniższej ankiety
lub formularza dostępnego na stronie
www.designnews.pl.
Ankietę w wersji papierowej prosimy przesłać faksem (22) 653 36 12
lub pocztą tradycyjną pod adresem redakcji.
Prenumerata rozpocznie się od następnego wydania.
Wszystkie dane, po ich uważnej analizie, posłużą starannemu przygotowaniu kolejnych edycji magazynu.
Imię i nazwisko:
Jestem zainteresowany poruszeniem i opisaniem
Stanowisko:
w Design News następujących tematów i zagadnień:
Nazwa firmy:
.....................................................................................................................
Adres firmy
.....................................................................................................................
Kod pocztowy i miejscowość:
.....................................................................................................................
Ulica:
.....................................................................................................................
tel./faks:
.....................................................................................................................
e-mail:
.....................................................................................................................
1. Główny produkt końcowy wytwarzany
w Państwa firmie – pod wskazanym
w ankiecie adresem
....................................................................
2. Z poniższych kategorii proszę wybrać
jedną (lub więcej) najlepiej opisującą
podstawową działalność prowadzoną
pod tym adresem:
‰ Działalność produkcyjna
‰ Składowanie
‰ Handel hurtowy
‰ Usługi transportowe
Badania i rozwój (projektowanie
albo inżynieria) na potrzeby:
‰ Zakładu produkcyjnego
‰ Zakładu nieprodukcyjnego
Dyrekcja albo dział sprzedaży
lub inne działy należące do:
‰ Zakładu produkcyjnego
‰ Zakładu nieprodukcyjnego
3. Jaka jest przybliżona liczba pracowników zatrudnionych pod danym
adresem? (Proszę zaznaczyć tylko jedną
możliwość)
‰ 1000 lub więcej
‰ 500–999
‰ 250–499
‰ 100–249
‰ 1–99
4. Proszę wybrać jedną z podanych
poniżej funkcji projektowych najlepiej
opisujących działalność Państwa pod
wskazanym adresem:
‰ Projektowanie systemów
lub produktów
‰ Funkcje związane z pracami badawczo-rozwojowymi
‰ Projektowanie urządzeń dla zakładów
przemysłowych
‰ Testowanie i ocena, zapewnienie
niezawodności, kontrola jakości i standaryzacja
‰ Inne aplikacje konstrukcyjno-projektowe (proszę podać przykłady)
‰ Komponenty do montażu, mocowania
i łączenia
‰ Oprogramowanie CAD/CAM/CAE
‰ Części do komputerów/obwody
6. Projektuje, zatwierdza bądź wybiera
Pan/Pani produkty i sprzęt w obszarze
następujących gałęzi przemysłu:
‰ Motoryzacja/ciężarówki
‰ Sterowanie/części maszyn
‰ Opakowania
‰ Przemysł medyczny/służba zdrowia
‰ Komputery/sprzęt biurowy
‰ Komunikacja
‰ AGD/produkty konsumpcyjne
‰ Przemysł lotniczy/militaria
‰ Produkcja półprzewodników
‰ Procesy produkcyjne
....................................................................
....................................................................
5. Czy jako projektant jest Pan/Pani
odpowiedzialny/a za wybór bądź
zatwierdza Pan/Pani zakup:
‰ Części elektryczne i elektroniczne
‰ Części napędów
‰ Elementy urządzeń przenoszenia
mocy i łożysk
‰ Sterowanie ruchem
Wysyłając powyższy formularz, wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych, zgodnie z Ustawą
z dnia 29.08.1997 r. O Ochronie Danych Osobowych (Dz.U.
nr 133, poz. 883).
data........... podpis..........................
[www.designnews.pl] DESIGN NEWS Polska 55
KATASTROFY
Historie prawdziwe
Sprawa pewnych ekspertyz
Codziennie słyszymy o cudach medycyny sądowej i techniki. Analizy
DNA pomagają połączyć płyny organiczne i tkanki, pomagając w ten
sposób zamknąć w więzieniu winnego i uwolnić niewinnego. Sam tylko
skanujący mikroskop elektronowy dał medycynie sądowej narzędzie,
którego nie można było sobie wyobrazić 50 lat temu. Analiza awarii
poczyniła w ciągu ostatnich lat tak duże postępy, że zwykle jest możliwe określenie przyczyny niespodziewanego uszkodzenia materiału.
Winne strony mogą być zmuszone do zapłacenia za swoje grzechy,
a niewinne – mogą zostać oczyszczone z winy.
Sprawy wyglądają tak różowo, że ostatnio gubernator Massachusetts zaproponował przywrócenie kary śmierci, ponieważ medycyna
sądowa może wyeliminować wszystkie przypadki skazania niewinnej
osoby. Przeczytałem tę propozycję i pomyślałem: – Hola, medycyna
sądowa nie jest idealna. Niniejsza kolumna omawia problemy związane
z medycyną sądową w świetle spraw dotyczących awarii wraz z najnowszymi osiągnięciami. Podobną historię można chyba opowiedzieć
na temat kryminalnej medycyny sądowej.
Chciwość jest destrukcyjna
Nigdy nie bądź chciwy: tak mi radziło kilku starszych kolegów, kiedy
zająłem się medycyną sądową. Wiszący nisko owoc może być kuszący,
natomiast pragnienie, żeby wziąć na siebie zbyt dużo lub poszerzyć swoje
kompetencje może być zbyt silne. Taka chciwość jest destrukcyjna.
Zrujnowane kariery są na porządku dziennym. Jeden z moich rówieśników ze środowiska akademickiego był tak oddany pracy, że jako ekspert stawiał się przed sądem na każde wezwanie klientów. Zarobił bardzo
dużo pieniędzy, ale nigdy nie uzyskał tytułu profesora, a jest to celem
większości młodych pracowników naukowo-dydaktycznych.
Nieuzasadnione żądania przeprowadzenia ekspertyzy są zbyt
powszechne. Widziałem nagłówek listu napisanego przez doradcę, który
zażądał przeprowadzenia ekspertyzy, sięgającej od inżynierii kanałów
ściekowych, a skończywszy na współczesnej fizyce, włączając w to wiele
zagadnień znajdujących się między tymi dziedzinami. Leonardo Da Vinci
był chyba ostatnim śmiertelnikiem, który miał tak szerokie spektrum
zainteresowań. Można sobie pozwalać na żądanie przeprowadzania tak
rozległych ekspertyz , dopóki sędzia nie złapie oddechu. Znam przypadki, kiedy sędzia zdyskwalifikował świadków w dziedzinach, w których
byli oni kompetentni, ponieważ żądali przeprowadzenia ekspertyzy zbyt
szerokiej. W ten sposób eksperci zawiedli swoich klientów, których
sprawy zostały w sądzie zawieszone.
56 DESIGN NEWS Polska [www.designnews.pl] grudzień 2006
Zwalczanie „bezużytecznej nauki”
Termin „bezużyteczna nauka” odnosi się do rzekomo naukowego świadectwa, które jest uważane za nonsens z punktu widzenia tych, którzy
mają wiedzę w danej dziedzinie. Strona procesująca się, która staje
w obliczu szkodliwego zeznania rzeczoznawcy lub w przypadku sprawy
pozbawionej wartości naukowej, wynajmuje czasami „rzeczoznawcę”,
który powie wszystko za odpowiednią sumę pieniędzy. W przeszłości
sędziowie pozwalali raczej, aby każda ze stron podała własnę argumenty.
Sprzeczne zeznania naukowe wprawiały zwykle w zakłopotanie ławę
przysięgłych, przysięgli po prostu rozkładali ręce. Szkodliwe zeznanie
było w ten sposób negowane. Jeżeli strona przeciwna nie przedstawiła
zeznań rzeczoznawcy, było bardzo prawdopodobne, że bezużyteczna
nauka zostanie przyjęta jako... fakt. Adwokaci określają takiego „rzeczoznawcę” brzydkim terminem składającym się w języku angielskim
z pięciu liter i oznaczającym osobę lekkich obyczajów. Na potrzeby tego
tekstu określmy go jako *****. Pewien adwokat powiedział mi kiedyś:
„Słuchaj Ken, wszyscy prawnicy zaprzeczają, że korzystają z *****, ale
kiedy potrzebujesz *****, dostajesz *****!”.
Daubert to decyzja podjęta przez Sąd Najwyższy w 1993 roku, mająca
na celu poprawienie jakości zeznań sądowych. Zgodnie z tą decyzją,
sędziowie federalnych sądów pierwszej instancji stają się „strażnikami”
dowodów naukowych. Sędzia jest odpowiedzialny za ustalenie, czy
zeznanie świadka rzeczoznawcy jest powiązane ze sprawą i wiarygodne. W 2000 roku Sąd Najwyższy wniósł poprawki do zasad, zgodnie
z którymi wymaga się, aby zeznanie rzeczoznawcy było oparte na dostatecznych faktach i danych oraz żeby w stosunku do faktów sprawy były
zastosowane wiarygodne zasady i metody. Standard. ten zastosowało
wiele stanów w swoich sądach. Decyzja Daubert jest ogólnie uważana
za decyzję, która zmniejszyła przewagę „bezużytecznej nauki” i *****,
a także sprawiła, że stała się ona trudniejsza dla pomyślnego procesowania się przez powodów.
Ruletka w sali sądowej
Kiedy sprawa się toczy, jest jeszcze wiele do zrobienia z ewentualnym
wynikiem. Niektóre sądy stanowe uważa się za zabójcze dla obrońców
interesów firm, z ławami przysięgłych, które zbyt chętnie ferują wysokie
wyroki. Takie wyroki są w rzeczywistości niedobre dla danego stanu,
który zwykle próbuje nakłaniać do zakładania w nim biznesów. Stan
Mississippi ustanowił ostatnio prawo służące poprawie losu firm pozywanych przed sądy i umieścił całostronicowe reklamy w krajowych
gazetach w celu upublicznienia tego faktu.
Rząd federalny przyjął ostatnio ustawodawstwo, które podzieliło na
grupy sprawy z powództwa zbiorowego i przesunęło większość prac
z sądów stanowych do federalnych, gdzie stosuje się decyzję Daubert.
Jakość wydawanych orzeczeń pod względem ich sprawiedliwości jest
również uważana za wyższą w sądach federalnych. Firmy mocno wspierały ten przepis
prawny.
Cdn.
Ken Russell ([email protected]) jest
emerytowanym profesorem metalurgii
i techniki jądrowej na MIT. Specjalizuje się
w metaloznawstwie, metalurgii sądowej oraz
analizach przypadków defektów, awarii
i uszkodzeń

Podobne dokumenty