การออกแบบ และพัฒนาขบวนการผลิตชุดข้อเข่าของขาเทียม และการทดสอบภาคสนาม ปีที่ 1 (โครงการต่อเนื่อง 2 ปี) : รายงานการวิจัยฉบับสมบูรณ์

ชัญญาพันธ์ วิรุฬห์ศรี

dc.contributor.author	ชัญญาพันธ์ วิรุฬห์ศรี
dc.contributor.other	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์
dc.date.accessioned	2018-05-15T10:15:01Z
dc.date.available	2018-05-15T10:15:01Z
dc.date.issued	2556
dc.identifier.uri	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/58757
dc.description.abstract	โครงงานวิจัยนี้ เป็นโครงการวิจัยต่อเนื่อง 2 ปี โดยปีแรกของโครงการวิจัยได้เน้นการออกแบบและพัฒนาขบวนการผลิตข้อต่อและแกนหน้าแข้ง ของขาเทียม ให้มีความแข็งแรง ผลิตได้เองภายในประเทศ สามารถใช้ได้ทั้งกับท่ออลูมิเนียมนำเข้าที่ผู้พิการใช้อยู่ก่อน และท่ออลูมิเนียมที่หาซื้อได้ภายในประเทศ และทำการทดสอบภาคสนามกับอาสาสมัครผู้พิการขาขาดเหนือเข่า และติดตามผลงานวิจัยในปีแรก ได้เริ่มจากการทดสอบความแข็งแรงของกลไกข้อเข่าเทียม ที่ ทีมวิจัยได้พัฒนาขึ้นตามแนวทางของมาตรฐานสากล ISO 10328:2006 เมื่อพิจารณาผลการทดสอบความแข็งแรง สามารถสรุปได้ว่ากลไกข้อเข่าเทียมที่ได้ออกแบบนี้มีความแข็งแรง เพียงพอที่จะใช้ในผู้พิการขาขาดเหนือเข่าได้อย่างมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ซึ่งรับรองทั้งความเสียหายจากแรงกระท าสถิต (Static load) และแรงกระท าพลวัต (Dynamic load) ตามแนวทางมาตรฐานสากล จากนั้นจึงได้ทำการออกแบบอุปกรณ์จับยึดชิ้นงาน (Jig-Fixture) และออกแบบการผลิตด้วย CAM (ComputerAided-Manufacturing) ช่วยในการผลิตข้อเข่าของขาเทียมด้วยเครื่องจักร CNC เป็นจำนวน 10 ชุด แล้วนำไปทดสอบภาคสนามกับอาสาสมัครผู้พิการขาขาดเหนือเข่าจากโรงพยาบาลทหารผ่านศึก ผลปรากฏว่ายังสามารถใช้งานได้ดี และไม่ พบความเสียหายใดๆ เกิดขึ้น ซึ่ งจะได้ทำการ ติดตามผลต่อเนื่องไปยังปีที่ 2 ของโครงการ ด้านการออกแบบและพัฒนาขบวนการผลิตข้อต่อและแกนหน้าแข้งของขาเทียม ได้แบ่ง ออกเป็น 3 ส่วน คือ แกนหน้าแข้ง ข้อต่อชิ้นบน และข้อต่อชิ้นล่าง ซึ่งแกนหน้าแข้งได้เลือกใช้ท่ออลูมิเนียมเกรด 6061 เนื่องจากเป็นท่ออลูมิเนียมความแข็งแรงสูงกว่าท่ออลูมิเนียมเกรดอื่นที่ผลิตขายภายในประเทศ และสามารถหาซื้อได้ง่าย และมีเส้นผ่านศูนย์กลางรูในใกล้เคียงกับท่ออลูมิเนียมนำเข้าที่ผู้พิการใช้อยู่ก่อน จึงได้ออกแบบข้อต่อให้มีลักษณะสอดเข้าไปในรูในของท่อเพื่อให้สามารถใช้ข้อต่อที่ออกแบบได้กับท่ออลูมิเนียมทั้งที่นำเข้า และซื้อได้ในประเทศสำหรับข้อต่อชิ้นบนได้ออกแบบให้มีพิกัดความเผื่อ (Tolerancing) ที่เหมาะสมในการสวมอัดเข้ากับแกนหน้าแข้ง โดยได้ทำการทดลองทำการทดลองเพื่อหาค่าพิกัดความเผื่อที่เหมาะสมจากผลการทดสอบและการวิเคราะห์ผล คณะผู้วิจัยได้เลือกออกแบบข้อต่อชิ้นบนให้มีค่าพิกัดความเผื่อแบบสวมอัด (Interference) S6 = +35 - +48 µm ซึ่งมี ค่าแรงดึงออก (Pull Out strength) สูงมากถึง 2,483 N ซึ่งถือว่าอยู่ในเกณฑ์ที่ปลอดภัยในการนำไปใช้งาน ส่วนข้อต่อชิ้นล่าง ต้องออกแบบให้มีกลไกที่สามารถไขเพื่อคลายข้อต่อจากภายนอกได้ง่าย และตำแหน่งยึดระหว่างข้อต่อและเท้าเทียมไม่เสียไป เพื่อความสะดวกแก่นักกายอุปกรณ์ในการจัดตำแหน่งของเท้าสำหรับผู้พิการ และในขณะเดียวกันก็สามารถนำไปใช้กับแกนหน้าแข้งอลูมิเนียมที่นำเข้าจากต่างประเทศซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางรูในเท่ากัน จึงได้ออกแบบให้ข้อต่อชิ้นล่างถูกกลึงให้มีพิกัดความเผื่อในลักษณะสวมคลอน (Clearance) ซึ่งทำให้สามารถสวมข้อต่อชิ้นล่างเข้ากับรูในของท่ออลูมิเนียมได้ง่าย แต่มีกลไกที่สามารถขยายขนาดข้อต่อให้มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากขึ้น เพื่อให้เกิดการยึดกันแน่นเพียงพอในระหว่างใช้งาน	en_US
dc.description.abstractalternative	This research project is for two years. In the first year of the research project, design and manufacturing process development of tube adapters set were concentrated. The goal of this development is for strength and can be manufactured locally. The tube adapter set was developed to be used with both imported aluminum tube and aluminum tube that can be purchase within country. Moreover, the field test and follow up for self manufactured prosthetic knee joint sets were also carried out. The first year of the research project was begun with structural testing of the developed prosthetic knee joint according to international standard ISO 10328:2006. The test results were shown that the developed prosthetic knee joint can be sustained both static loading and dynamic loading. This means that it can be used with above knee amputees for long time before failure. After that the jig-fixtures and manufacturing processes with CAM (Computer-Aided-Manufacturing) were designed to manufacture 10 sets of developed prosthetic knee joints with CNC. Amputees from Veterans General Hospital then field tested them. The field test results showed that they can still be functioned normally and there was no any damage occurred. The follow up processes will then be continued on the second year of the project. The design and manufacturing process development of tube adapters set was divided into three parts, shank, upper connector and lower connector. Aluminum tube grade 6061 was selected as material for shank, since its higher strength than other aluminum tube grade that can be bought within country. Because its inner diameter is close to the size of imported shank, the connectors were then designed to insert to the inner diameter of shank so that both imported and local shank can be used with the designed connectors. The upper connector was designed with appropriate tolerance for press fitting. The experiment for determining of appropriate tolerance was also performed. From the experiment results and discussions, interference fit S6 = +35 - +48 µm was selected as the appropriated tolerance, since its pull out strength was high up to 2,483 N, so they safe for using. The lower connector was designed to be unlocked or loosening from outside easily. Its position between the lower connector and the artificial foot was not lost for easily adjusting position by the prosthetists. Moreover, it was designed with clearance fitting so that it can be insert and remove easily. The enlarge mechanism for lower connector were developed to securely fitting during use.	en_US
dc.description.sponsorship	เงินทุนอุดหนุนการวิจัยจากเงินอุดหนุนทั่วไปรัฐบาล งบประมาณแผ่นดิน ปีงบประมาณ 2555 ตามสัญญาโครงการเลขที่ GRB_APS_16_55_21_02	en_US
dc.language.iso	th	en_US
dc.publisher	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en_US
dc.rights	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en_US
dc.subject	ข้อเข่าเทียม -- การออกแบบ	en_US
dc.subject	ข้อเทียม -- การออกแบบ	en_US
dc.subject	กรรมวิธีการผลิต	en_US
dc.subject	Artificial knee -- Design	en_US
dc.subject	Artificial joints -- Design	en_US
dc.subject	Manufacturing processes	en_US
dc.title	การออกแบบ และพัฒนาขบวนการผลิตชุดข้อเข่าของขาเทียม และการทดสอบภาคสนาม ปีที่ 1 (โครงการต่อเนื่อง 2 ปี) : รายงานการวิจัยฉบับสมบูรณ์	en_US
dc.title.alternative	Design and manufacturing process development of prosthetic knee joint sets and field test (1st year of 2 years project)	en_US
dc.type	Technical Report	en_US
dc.email.author	Juksanee.V@Chula.ac.th