Официальный релиз достижений

Как передовой производитель основных компонентов для роботизированных хирургических инструментов, мы официально представляем системную инженерию, лежащую в основе наших композитных браншей щипцов из нескольких материалов. В рамках одной сборки нам удалось добиться точного соединения на микроуровне и комплексной сборки рабочих поверхностей сверхвысокой твердости (например, 440C / твердый сплав), высокопрочных и вязких конструкционных подложек (например, 17-4PH) и специальных поверхностных покрытий (например, платина-палладий из драгоценных металлов). Это не только придает челюстям выдающиеся механические свойства.жесткий внешний вид и жесткий интерьер, но также реализует конечные цели точного захвата тканей, надежного гемостаза и минимальной травмы за счет оптимизированного сочетания характеристик материала, поднимая возможности конечного выполнения роботизированных хирургических инструментов на совершенно новый уровень.

Предыстория исследований и разработок и основные болевые точки

Челюсти роботизированных хирургических щипцов действуют как «кончики пальцев» роботизированных рук, чьи характеристики напрямую определяют хирургическую точность и безопасность. Обычные кулачки, изготовленные из одного материала, сталкиваются с непримиримыми компромиссами: для острого резания и долговечности требуется сверхвысокая твердость (более 60 HRC), однако материалы с высокой твердостью имеют тенденцию быть хрупкими и склонными к сколам во время деликатного рассечения или неожиданной боковой нагрузки; необходимы материалы высокой прочности, чтобы гарантировать надежность на изгиб и кручение, что, в свою очередь, снижает остроту и износостойкость. Кроме того, для функций биполярной коагуляции материалы электродов должны одновременно обеспечивать превосходную электропроводность, стойкость к дуговой эрозии и биосовместимость. Стандартная нержавеющая сталь 316 или титановый сплав не могут оптимально удовлетворить все требования одновременно. Клиническая практика требует интеллектуального решения для композитных челюстей, объединяющего преимущества нескольких материалов.

Основные технологические инновации

Наша основная инновация заключается всистематический дизайн материалов и технология микросборки:

• Функциональное зонирование и картографирование материаловМы разделяем каждую челюсть на несколько функциональных зон: зону захвата режущей кромки, основную структурную зону, несущую силу, зону электрокоагуляционного электрода и зону вращающегося шарнира, подбирая для каждой зоны наиболее подходящий материал. Например, для краевых зон используется цементированный карбид порошковой металлургии или высокоуглеродистая мартенситная нержавеющая сталь 440C для достижения чрезвычайной твердости и износостойкости посредством специальной термической обработки. Дисперсионно-закаленная нержавеющая сталь 17-4PH используется для основных структурных зон для достижения сверхвысокой прочности и хорошей ударной вязкости за счет старения. На зоны электродов можно наносить платиново-иридиевый сплав или специальные покрытия для обеспечения стабильной и равномерной проводимости тока, а также антиадгезионных свойств.
• Технология прецизионного микросоединенияНадежное соединение разнородных материалов представляет собой сложнейшую задачу. Мы применяем передовые методы микросоединения: вакуумную пайку или лазерную микросварку для соединения металлов с металлами. За счет точного контроля подвода тепла и использования специальных припоев достигается прочность соединения, приближающаяся к прочности основных материалов, с минимальными зонами термического воздействия и сохранением свойств материала. Технологии прецизионной инкрустации или физического осаждения из паровой фазы (PVD) применяются для изоляции или зон специального назначения для изготовления функциональных покрытий на определенных участках.
• Сборка и калибровка субмикронного уровняСопряженная установка двух половин челюстей имеет решающее значение. Мы контролируем не только точность отдельных деталей (±0,01 мм), но и точность стыковки. В сверхчистой среде ручное сопряжение и первоначальная калибровка зазора выполняются с использованием микроскопов с большим увеличением и микросиловых датчиков. Это обеспечивает равномерный, постоянный линейный контакт или контакт с микрозазором от кончика до корня, когда челюсти смыкают - физическую основу для деликатного захвата (например, приподнимания тонкой тканевой мембраны) без повреждения подлежащих тканей.

• Механизмы действия

Основной принцип работы заключается вразделение ролей и синергетическое повышение производительностиРежущие кромки из цементированного карбида или стали высокой твердости действуют как «алмазные зубья», образуя первичный контакт с тканью, обеспечивая острую, длительную режущую способность и износостойкость, обеспечивая точный захват даже после сотен циклов открытия-закрытия. Высокопрочные и прочные основные конструкции служат «высокопроизводительными скелетами», передающими огромные, точные силы и крутящие моменты от роботизированных манипуляторов к кончику челюсти без потерь или деформации, в то же время выдерживая сложные хирургические нагрузки для предотвращения пластической деформации или усталостное разрушение. Оптимизированные материалы и покрытия электродов действуют как «умная кожа». В режиме коагуляции они обеспечивают концентрированное, равномерное прохождение тока через поверхности, контактирующие с тканями, для создания эффективного и контролируемого эффекта коагуляции, одновременно противодействуя адгезии и коррозии, чтобы избежать разрыва тканей. Идеальная микромасштабная интеграция различных материалов превращает челюсть в бионический функциональный узел, общие характеристики которого намного превосходят характеристики любого отдельного материала.

Проверка эффективности

Механические испытания показывают, что срок службы наших композитных режущих кромок более чем в три раза превышает срок службы конструкций из одного материала (например, бранш all-17-4PH) при резке имитации ткани. Испытания на прочность на изгиб показывают, что бранши композитной конструкции требуют большего крутящего момента для достижения того же смещения кончика, что указывает на превосходную жесткость конструкции. В тестах на эффективность электрокоагуляции бранши со специальными материалами электродов снижают скорость прилипания тканей более чем на 70 % по сравнению со стандартными электродами из нержавеющей стали, образуя равномерный струп после коагуляции. Эксперименты на животных с хирургической системой da Vinci демонстрируют значительное снижение тракционных повреждений нецелевых тканей (например, сосудисто-нервных пучков) во время деликатной диссекции с использованием наших композитных бранш совместно с хирургами. сообщая о более четкой и контролируемой тактильной обратной связи.

Стратегия и философия исследований и разработок

Мы твердо верим:Производительность инструментов высшего уровня обусловлена ​​глубоким пониманием и творческим сочетанием физических пределов материалов.Наша стратегия исследований и разработок ломает традиционное мышление «один компонент, один материал» и охватывает систематическую инженерию материалов. Мы проектируем челюсти как миниатюрные машины, выбирая оптимальный материал для каждого компонента и плавно интегрируя их с помощью самых современных технологий микропроизводства. Мы стремимся не к дорогим материалам, а к исключительной производительности и надежности комбинаций материалов для конкретных функций.

Перспективы на будущее

В дальнейшем мы будем изучать более передовые решения по интеграции материалов. Направления исследований включают разработку металлических композитных материалов с градиентной твердостью и модулем, напечатанных на 3D-принтере, для достижения плавного перехода твердости от края к основной части; разработка «интеллектуальной кожи» со встроенными миниатюрными гибкими датчиками на поверхности челюстей для обратной связи в реальном времени о силе захвата, температуре ткани и электрическом импедансе; и исследование биоразлагаемых временных насадок челюстей для конкретных эндоскопических процедур, не требующих удаления устройства. Наша цель — превратить челюсти роботизированных хирургических щипцов из пассивных исполнительных терминалов в интеллектуальные хирургические микросистемы с сенсорными, диагностическими и даже местными терапевтическими возможностями.