Объявление результатов:

Мы тщательно проанализировали и определили новый стандарт для«динамическая эффективность резки»лапароскопических режущих лезвий. Объединив вычислительное моделирование гидродинамики, биомеханические исследования биологических тканей и точные методы микро-обработки, мы успешно оптимизировали геометрию кромки лезвия, каналы для жидкости в канавках для удаления стружки и общую структуру динамического баланса. Это позволяет нашим лезвиям не только оставаться острыми в статическом состоянии, но и достигать максимальной эффективности резки, минимизировать повреждение тканей и обеспечивать плавное удаление стружки при вращении на высокой-скорости. Он переопределил инженерную парадигму эффективной и безопасной резки.

Болевые точки исследований и разработок:

Традиционная конструкция режущих лезвий в основном основана на опыте, и систематических исследований реальных процессов резки и удаления стружки при вращении на высокой-скорости недостаточно. Общие проблемы включают в себя: во время разреза ткань чрезмерно растягивается, а не разрезается эффективно, что увеличивает риск кровотечения; остатки разрезанной ткани (особенно липкие ткани) могут засорить лезвие или аспирационную трубку, что приведет к прерыванию операции, и врачу придется неоднократно промывать и чистить; лезвие может вибрировать на высоких скоростях вращения, влияя на ощущение и точность работы и даже вызывая случайное отсоединение и повреждение окружающих здоровых тканей. Врачам нужен"умный"лезвие, которое может"активно"взять, аккуратно разрезать и"эффективно"транспортировать ткани, при этом весь процесс протекает плавно, как струящийся поток.

Основные технологические инновации:

Наша инновация заключается в улучшении конструкции лезвия«статическая геометрия»измерение в«динамическая система»измерение:

• Оптимизация геометрии режущей кромки:Мы не просто стремимся к максимальной остроте (тонкие режущие кромки склонны к сколам и трещинам), но и разрабатываем"микро-зубчатый"или"много-наклонная поверхность"композитные режущие кромки. С помощью анализа методом конечных элементов мы оптимизируем угол резания, передний угол и угол зазора, чтобы создать локальную концентрацию напряжения при разрезании тканей, достигая"микро-взрыв"разрезание, а не сжатие и разрыв, тем самым уменьшая натяжение окружающих тканей. В то же время особая геометрическая форма режущей кромки может создавать заход внутрь."всасывание"силу во время вращения, помогая стабильно захватывать целевую ткань.
• Проектирование канавок для удаления стружки в гидродинамике:Мы рассматриваем канавки для удаления стружки на лезвии как миниатюрные каналы для жидкости. Посредством компьютерного моделирования гидродинамики мы оптимизируем форму поперечного-сечения, глубину, угол спирали и качество поверхности канавок. Когда лезвие вращается с высокой скоростью, канавки могут создавать стабильный осевой-вихрь с отрицательным давлением. Этот вихрь может действовать как"торнадо", активно"сосание"остатки разрезанной ткани в глубокую часть канавки и удаление их через полый вал, эффективно предотвращая накопление и блокировку мусора в окне головки лезвия. Суперзеркальная-полированная поверхность канавки еще больше снижает сопротивление жидкости.
• Динамический баланс и конструкция снижения вибрации:Мы выполняем высокоскоростную-калибровку динамического баланса для каждой конструкции лопастей. За счет точного распределения веса или удаления материала мы обеспечиваем идеальное совпадение центра тяжести полотна с осью вращения при нескольких десятках тысяч оборотов в минуту, контролируя амплитуду вибрации до уровня микрометра. Это не только улучшает ощущение управления (устраняя«онемевшая рука»ощущение), но также значительно снижает случайное повреждение тканей и усталостное напряжение в точке соединения лезвия из-за вибрации.

Механизм действия:

Основным механизмом его работы является эффективное преобразование энергии и активное управление жидкостью. Оптимизированная геометрия режущей кромки преобразует кинетическую энергию вращения двигателя в силу сдвига, воздействующую на целевую ткань наиболее концентрированным образом с минимальными потерями энергии, обеспечивая«чистый и эффективный»резка. При этом само вращающееся лезвие становится«центробежный насос»и генератор эффекта Вентури. Оптимизированные канавки для удаления стружки своей особой формы при вращении направляют тканевую жидкость и поток воздуха, образуя высокоскоростное-вихревое поле с низким-давлением. Это вихревое поле имеет два эффекта: один из них — создание сильного"всасывание"и"транспорт"надавите на свежесрезанные остатки, добившись немедленной очистки раны; другой – сформировать«жидкостный барьер»в окне головки лезвия, постоянно смывая новые прилипшие ткани и сохраняя хороший обзор окна. Динамический баланс гарантирует, что все эти механические процессы происходят на стабильной и управляемой платформе.

Проверка эффективности:

В тесте на разрезание моделируемой ткани лезвие нашей оптимизированной конструкции по сравнению с традиционным лезвием той же спецификации сократило время, необходимое для разрезания моделируемой ткани той же текстуры и объема, примерно на 25 %, а также уменьшило боковую силу тяги на моделируемой ткани во время процесса разрезания примерно на 40 %. При высокоскоростной-съемке эффективность удаления стружки увеличилась более чем на 50 %, а явление засорения было практически устранено. Данные вибрационных испытаний показали, что при номинальной максимальной скорости вращения значение виброускорения на рукоятке нашего лезвия было на 60% ниже, чем в среднем по отрасли. Клинические врачи сообщили, что при использовании лезвия новой конструкции работа была более стабильной, резание было более качественным.«синхронно с рукой», а при обработке вязких тканей, богатых кровеносными сосудами, четкость операционного поля сохраняется в течение более длительного времени, что позволяет сократить количество полосканий и сделать хирургический ритм более плавным.

Стратегия и философия исследований и разработок:

Мы верим:«Отличный дизайн лезвия — это гармоничный танец статики, динамики и динамики жидкости в микроскопическом масштабе».Наша стратегия исследований и разработок заключается в использовании мульти-инструментов моделирования физических полей для преобразования расплывчатых клинических требований, таких как'хорошее чувство', «гладкий рез», и«нет засорения»в точные геометрические параметры и физические показатели. Мы проектируем не только форму лезвия, но и'путь отправления'тканевых остатков. Мы стремимся превратить каждый разрез в эффективную и контролируемую микро-системную разработку.

Перспективы на будущее:

В будущем мы будем двигаться в направлении«адаптивная геометрия»и«интеллектуальное управление полем потока».Направления исследований включают: разработку интеллектуальных структур материала, которые могут автоматически регулировать угол режущей кромки в соответствии с моментом нагрузки; исследование интеграции микро-датчиков на лезвии для мониторинга силы резания, температуры и состояния блокировки в режиме реального времени, а также управление с обратной связью путем регулирования скорости вращения или промывочного потока; изучение использования более продвинутых принципов использования жидкости, таких как эффект кавитации, для повышения эффективности очистки вязких тканей. Наша цель — сделать строгальный нож умным терминалом с"восприятие окружающей среды - решение-принятие - исполнение"возможности, что делает хирургическое строгание беспрецедентно точным, простым и безопасным.