Ogłoszenie wyników:

Dokładnie przeanalizowaliśmy i zdefiniowaliśmy nowy standard dla„dynamiczna wydajność cięcia”laparoskopowych ostrzy tnących. Integrując symulacje obliczeniowej dynamiki płynów, badania biomechaniczne tkanek biologicznych i precyzyjne techniki mikro-przetwarzania, z powodzeniem zoptymalizowaliśmy geometrię krawędzi ostrza, kanały płynowe w rowkach usuwających wióry oraz ogólną strukturę równowagi dynamicznej. Dzięki temu nasze ostrza nie tylko zachowują ostrość w stanie statycznym, ale także osiągają maksymalną wydajność cięcia, minimalizują uszkodzenia tkanek i zapewniają płynne usuwanie wiórów podczas-szybkiego obrotu. Na nowo zdefiniował paradygmat inżynierii w zakresie wydajnego i bezpiecznego cięcia.

Problemy związane z badaniami i rozwojem:

Tradycyjna konstrukcja ostrzy tnących opiera się głównie na doświadczeniu i brakuje systematycznych badań na temat rzeczywistych procesów cięcia i usuwania wiórów podczas-obracania się z dużą prędkością. Typowe problemy obejmują: podczas cięcia tkanka jest nadmiernie rozciągana, a nie skutecznie przecięta, co zwiększa ryzyko krwawienia; odcięte resztki tkanek (szczególnie lepka tkanka) mogą zatkać główkę ostrza lub rurkę ssącą, powodując przerwanie zabiegu, a lekarz musi wielokrotnie płukać i czyścić; ostrze może wibrować przy dużych prędkościach obrotowych, wpływając na wyczucie i dokładność operacji, a nawet powodując przypadkowe oderwanie i uszkodzenie otaczających zdrowych tkanek. Lekarze potrzebują"mądry"ostrze, które może„aktywnie”chwycić, starannie wyciąć i"skutecznie"transportować tkankę, a cały proces przebiega płynnie niczym płynący strumień.

Podstawowe innowacje technologiczne:

Nasza innowacja polega na podniesieniu konstrukcji ostrza z„geometria statyczna”wymiar do„system dynamiczny”wymiar:

• Optymalizacja geometrii krawędzi skrawającej:Nie kierujemy się jedynie najwyższą ostrością (cienkie krawędzie tnące są podatne na odpryski i pęknięcia), ale przede wszystkim designem„mikro-zęby”Lub„wielo-poziomowa powierzchnia nachylona”kompozytowe krawędzie tnące. Poprzez analizę elementów skończonych optymalizujemy kąt cięcia, kąt natarcia i kąt przyłożenia, aby wygenerować lokalną koncentrację naprężeń podczas cięcia w tkankach, osiągając„mikro-wysadzanie”cięcie, a nie ściskanie i rozdzieranie, zmniejszając w ten sposób ciągnięcie otaczających tkanek. Jednocześnie specjalny geometryczny kształt krawędzi tnącej może generować do wewnątrz"ssanie"siłę podczas obrotu, pomagając stabilnie uchwycić docelową tkankę.
• Projektowanie rowków do usuwania wiórów w ramach dynamiki płynów:Rowki usuwające wióry w ostrzu traktujemy jako miniaturowe kanały na płyn. Poprzez symulację obliczeniowej dynamiki płynów optymalizujemy-kształt przekroju poprzecznego, głębokość, kąt pochylenia linii śrubowej i wykończenie powierzchni rowków. Gdy ostrze obraca się z dużą prędkością, rowki mogą wytworzyć stabilny osiowy-wir podciśnieniowy. Wir ten może działać jak"tornado", aktywnie"przy piersi"pocięte resztki tkanki do głębokiej części rowka i usunięcie ich przez wydrążony wał, skutecznie zapobiegając gromadzeniu się zanieczyszczeń i blokowaniu się w okienku głowicy ostrza. Super lustrzana-polerowana powierzchnia rowka dodatkowo zmniejsza opór cieczy.
• Konstrukcja równowagi dynamicznej i redukcji wibracji:Dla każdego projektu ostrza przeprowadzamy-szybką kalibrację wyważenia dynamicznego. Poprzez precyzyjne rozłożenie ciężaru lub usunięcie materiału dbamy o to, aby środek ciężkości ostrza idealnie pokrywał się z osią obrotu przy kilkudziesięciu tysiącach obrotów na minutę, kontrolując amplitudę drgań z dokładnością do mikrometra. To nie tylko poprawia komfort obsługi (eliminując„drętwiała ręka”uczucie czucia), ale także znacznie zmniejsza przypadkowe uszkodzenie tkanek i naprężenia zmęczeniowe w miejscu połączenia ostrza na skutek wibracji.

Mechanizm działania:

Podstawowym mechanizmem jego działania jest wydajna konwersja energii i aktywne zarządzanie płynami. Zoptymalizowana geometria krawędzi tnącej przekształca energię kinetyczną obrotu silnika w siłę ścinającą działającą na tkankę docelową w najbardziej skoncentrowany sposób przy minimalnych stratach energii, osiągając„czysty i wydajny”cięcie. Jednocześnie samo obracające się ostrze staje się"pompa odśrodkowa"oraz generator efektu Venturiego. Zoptymalizowane rowki do usuwania wiórów podczas obracania się i ich specjalny kształt kierują płyn tkankowy i przepływ powietrza, tworząc pole wirowe o dużej-prędkości i niskim-ciśnieniu. To pole wirowe ma dwa skutki: jednym jest generowanie silnego"ssanie"I"transport"nałóż na świeżo pocięte resztki, uzyskując natychmiastowe oczyszczenie rany; drugim jest utworzenie„bariera dla płynów”przy okienku głowicy ostrza, stale spłukując nowe przyklejone tkanki i utrzymując dobrą widoczność przez okienko. Równowaga dynamiczna zapewnia, że ​​wszystkie te procesy mechaniczne zachodzą na stabilnej i kontrolowanej platformie.

Weryfikacja skuteczności:

W teście symulacyjnego cięcia tkanki nasze zoptymalizowane ostrze w porównaniu z tradycyjnym ostrzem o tej samej specyfikacji skróciło czas wymagany do wycięcia tej samej tekstury i objętości symulowanej tkanki o około 25% oraz zmniejszyło boczną siłę rozciągającą symulowaną tkankę podczas procesu cięcia o około 40%. W przypadku-szybkiej fotografii skuteczność usuwania wiórów wzrosła o ponad 50%, a zjawisko zatykania zostało w zasadzie wyeliminowane. Dane z testów wibracyjnych wykazały, że przy znamionowej maksymalnej prędkości obrotowej wartość przyspieszenia drgań na rękojeści naszego ostrza była o 60% niższa od średniej w branży. Lekarze kliniczni stwierdzili, że podczas stosowania ostrza o nowej konstrukcji operacja była stabilniejsza, a cięcie było lepsze„zsynchronizowany z ręką”oraz przy operowaniu lepkimi tkankami, bogatymi w naczynia krwionośne, klarowność pola operacyjnego utrzymywała się dłużej, zmniejszając liczbę płukania i zapewniając płynniejszy rytm zabiegu.

Strategia i filozofia badań i rozwoju:

Wierzymy:„Wspaniała konstrukcja ostrza to harmonijny taniec statyki, dynamiki i dynamiki płynów w skali mikroskopowej”.Nasza strategia badawczo-rozwojowa polega na wykorzystaniu narzędzi do symulacji wielu-fizycznych pól w celu przekształcenia niejasnych wymagań klinicznych, takich jak„dobre samopoczucie”, „gładkie cięcie”, I„bez zatykania”na precyzyjne parametry geometryczne i wskaźniki fizyczne. Projektujemy nie tylko kształt ostrza, ale także„ścieżka wyjścia”z resztek tkanek. Zależy nam na przekształceniu każdego cięcia w wydajną i sterowalną inżynierię mikro-systemu.

Perspektywy na przyszłość:

W przyszłości będziemy zmierzać w kierunku„geometria adaptacyjna”I„inteligentna kontrola pola przepływu”.Kierunki badań obejmują: opracowanie inteligentnych struktur materiałowych, które mogą automatycznie dostosowywać kąt krawędzi skrawającej w zależności od momentu obciążenia; badanie możliwości integracji mikro-czujników na ostrzu w celu monitorowania siły cięcia, temperatury i stanu zablokowania w czasie rzeczywistym oraz przeprowadzanie kontroli ze sprzężeniem zwrotnym poprzez regulację prędkości obrotowej lub przepływu przepłukiwania; zbadanie zastosowania bardziej zaawansowanych zasad płynów, takich jak efekt kawitacji, w celu poprawy skuteczności usuwania lepkich tkanek. Naszym celem jest uczynienie ostrza strugającego inteligentnym terminalem„postrzeganie środowiska - decyzja-podejmowanie - realizacji”możliwości, dzięki czemu planowanie chirurgiczne jest niezwykle precyzyjne, łatwe i bezpieczne.