Oficiálne zverejnenie úspechov

Ako pokročilý výrobca základných komponentov pre robotické chirurgické nástroje formálne odhaľujeme systémové inžinierstvo za našimi viacmateriálovými kompozitnými kliešťovými čeľusťami. V rámci jednej čeľuste sme dosiahli presné mikroúrovňové lepenie a integrovanú montáž pracovných povrchov s ultra vysokou tvrdosťou (napr. 440C / slinutý karbid), vysokopevnostných a odolných štruktúrnych substrátov (napr. 17‑4PH) a povrchových náterov so špeciálnou funkciou (napr. vzácne kovy platina-paládium). To dodáva čeľustiam nielen vynikajúce mechanické vlastnostitvrdý exteriér a tvrdý interiér, ale tiež realizuje konečné ciele presného uchopenia tkaniva, spoľahlivej hemostázy a minimálnej traumy prostredníctvom optimalizovanej kombinácie materiálových charakteristík, čím povyšuje schopnosť koncového vykonávania robotických chirurgických nástrojov na úplne novú úroveň.

Pozadie výskumu a vývoja a kľúčové body bolesti

Čeľuste robotických chirurgických klieští fungujú ako „končeky prstov“ robotických ramien, ktorých výkon priamo určuje chirurgickú presnosť a bezpečnosť. Bežné jednomateriálové čeľuste čelia nezlučiteľným kompromisom: pre ostré rezanie a odolnosť je potrebná ultra vysoká tvrdosť (nad 60 HRC), avšak materiály s vysokou tvrdosťou majú tendenciu byť krehké a náchylné na vylamovanie pri jemnej prerezávaní alebo neočakávanom bočnom zaťažení; Na zabezpečenie ohybovej a torznej spoľahlivosti sú potrebné materiály s vysokou húževnatosťou, čo zase znižuje ostrosť a odolnosť proti opotrebeniu. Okrem toho musia elektródové materiály pre funkcie bipolárnej koagulácie súčasne poskytovať vynikajúcu elektrickú vodivosť, odolnosť voči oblúkovej erózii a biokompatibilitu. Štandardná nehrdzavejúca oceľ 316 alebo zliatina titánu nemôžu optimálne uspokojiť všetky požiadavky naraz. Klinická prax si vyžaduje inteligentné riešenie kompozitných čeľustí, ktoré integruje výhody viacerých materiálov.

Základné technologické inovácie

Naša hlavná inovácia spočíva vsystematický materiálový dizajn a technológia mikromontáže:

• Funkčné zónovanie a mapovanie materiálovKaždú čeľusť rozdeľujeme do viacerých funkčných zón: okrajová zóna, hlavná sila nesúca štrukturálnu oblasť, elektrokoagulačná elektródová zóna a rotačná kĺbová zóna, pričom každá zóna sa zhoduje s najvhodnejším materiálom. Napríklad práškovou metalurgiou cementovaný karbid alebo 440C vysokouhlíková martenzitická nehrdzavejúca oceľ sa používa pre okrajové zóny na dosiahnutie extrémnej tepelnej tvrdosti a odolnosti proti opotrebovaniu. Precipitátom kalená nehrdzavejúca oceľ 17‑4PH sa používa pre hlavné konštrukčné zóny na dosiahnutie ultra vysokej pevnosti a dobrej húževnatosti prostredníctvom starnutia. Zliatina platiny a irídia alebo špeciálne povlaky môžu byť aplikované na elektródové zóny, aby sa zabezpečila stabilná a rovnomerná vodivosť prúdu, ako aj antiadhézna účinnosť.
• Technológia presného mikrospájaniaSpoľahlivé lepenie rôznych materiálov predstavuje najväčšiu výzvu. Na spájanie kovu na kov používame najmodernejšie techniky mikrospájania: vákuové spájkovanie alebo laserové mikrozváranie. Presným riadením prívodu tepla a použitím špeciálnych spájkovacích plnív sa dosahuje pevnosť spoja, ktorá sa približuje pevnosti základných materiálov, s minimálnymi zónami ovplyvnenými teplom, pričom sa zachovávajú prirodzené vlastnosti materiálu. Technológie presného vkladania alebo fyzikálneho naparovania (PVD) sa používajú na izoláciu alebo špeciálne funkčné oblasti na výrobu funkčných povlakov na určených oblastiach.
• Zostavenie a kalibrácia na submikrónovej úrovniMontáž dvoch polovíc čeľustí je kritická. Kontrolujeme nielen presnosť jednotlivých dielov (±0,01 mm), ale aj presnosť párovania. V super čistom prostredí sa manuálne párovanie a počiatočná kalibrácia vôle vykonávajú pomocou mikroskopov s vysokým zväčšením a snímačov mikrosily. To zaisťuje rovnomerný, konzistentný kontakt s líniou alebo mikromedzerou od špičky ku koreňu, keď sa čeľuste zatvoria - fyzický základ pre jemné uchopenie (napr. nadvihnutie tenkej tkanivovej membrány) bez poškodenia podložných tkanív.

• Mechanizmy pôsobenia

Hlavným princípom práce jerozdelenie rolí a synergické zvyšovanie výkonnosti.Břity zo slinutého karbidu alebo ocele s vysokou tvrdosťou fungujú ako „diamantové zuby“ a tvoria primárne rozhranie pre kontakt s tkanivom, ktoré poskytuje ostrý, dlhotrvajúci rezný výkon a odolnosť proti opotrebeniu, zaisťuje presné uchopenie aj po stovkách cyklov otvárania a zatvárania. Hlavné konštrukcie s vysokou pevnosťou a húževnatosťou slúžia ako „výkonné kostry“ a prenášajú masívne, presné sily a zároveň straty na čeľusťový robot z komplexu čeľustí alebo krútiaceho momentu zaťaženia, aby sa zabránilo plastickej deformácii alebo únavovému lomu.Optimalizované materiály elektród a povlaky pôsobia ako „inteligentná koža“. V koagulačnom režime zaisťujú, že koncentrovaný, rovnomerný prúd prechádza cez povrchy v kontakte s tkanivami, aby sa vytvorili účinné a kontrolovateľné koagulačné účinky, a zároveň odolávajú adhézii a korózii, aby sa predišlo trhaniu tkaniva. Dokonalá mikrointegrácia rôznych materiálov premení čeľusť na bionickú funkčnú zostavu, ktorej celkový výkon ďaleko prevyšuje výkon akéhokoľvek jednotlivého materiálu.

Overenie účinnosti

Mechanické testy ukazujú, že naše kompozitné rezné hrany dosahujú pri simulovanom rezaní tkaniva viac ako trojnásobnú životnosť v porovnaní s dizajnom z jedného materiálu (napr. čeľuste všetkých-17-4PH). Testy pevnosti v ohybe odhaľujú, že čeľuste s kompozitným dizajnom vyžadujú väčší krútiaci moment na dosiahnutie rovnakého posunutia hrotu, čo poukazuje na vynikajúcu štrukturálnu tuhosť. Pri testoch výkonu elektrokoagulácie čeľuste so špecializovanými elektródovými materiálmi znižujú mieru adhézie tkaniva o viac ako 70 % v porovnaní so štandardnými elektródami z nehrdzavejúcej ocele, pričom po koagulácii vytvárajú rovnomerné priškvarky. Experimenty na zvieratách na chirurgickom systéme da Vinciho tkaniva (delikátne poškodenie tkaniva) sa výrazne znížilo, pri chirurgickom systéme trakcie negtartovaných disekcia pomocou našich kompozitných čeľustí, pričom chirurgovia hlásia jasnejšiu a kontrolovateľnejšiu hmatovú spätnú väzbu.

Stratégia výskumu a vývoja a filozofia

Pevne veríme:Výkon špičkových nástrojov pramení z hlbokého pochopenia a tvorivej kombinácie fyzikálnych limitov materiálov.Naša stratégia výskumu a vývoja láme konvenčné myslenie „jeden komponent, jeden materiál“ a zahŕňa systematické materiálové inžinierstvo. Čeľuste navrhujeme ako miniatúrne stroje, vyberáme optimálny materiál pre každý čiastkový komponent a hladko ich integrujeme pomocou najmodernejších mikrovýrobných technológií. Nesnažíme sa o drahé materiály, ale o extrémny výkon a spoľahlivosť kombinácií materiálov pre špecifické funkcie.

Výhľad do budúcnosti

Vpred budeme skúmať najmodernejšie riešenia integrácie materiálov. Výskumné smery zahŕňajú vývoj 3D tlačených kovových kompozitných materiálov s gradientom tvrdosti a modulu na dosiahnutie bezproblémového prechodu tvrdosti od okraja k hlavnému telu; navrhovanie „inteligentných obalov“ s integrovanými miniatúrnymi flexibilnými senzorovými poľami na povrchoch čeľustí na spätnú väzbu sily uchopenia, teploty tkaniva a elektrickej impedancie v reálnom čase; a skúmanie biologicky odbúrateľných dočasných hrotov čeľustí pre špecifické endoskopické postupy, ktoré si nevyžadujú odstránenie zariadenia. Naším cieľom je vyvinúť čeľuste robotických chirurgických klieští z pasívnych vykonávacích terminálov na inteligentné chirurgické mikrosystémy so snímacími, diagnostickými a dokonca aj lokálnymi terapeutickými schopnosťami.