Oficjalne ogłoszenie o osiągnięciach

Oficjalnie uruchamiamySeria Jingmouultraprecyzyjne obudowy dystalne, stanowiące kamień milowy w technologii integracji końcówek dystalnych endoskopów. Produkt charakteryzujący się ekstremalnymi tolerancjami wymiarowymi i pozycyjnymi wynoszącymi ± 0,005 mm doskonale zamyka miniaturowe kamery, światłowody oświetleniowe, kanały płynowe i kanały robocze instrumentów w przestrzeni o minimalnej średnicy wynoszącej zaledwie 1,5 mm. Łącząc 5-osiowe mikrofrezowanie CNC z obróbką elektroerozyjną (micro-EDM), uzyskaliśmy pozbawioną zadziorów produkcję złożonych geometrii o wielu światłach i ostrych profilach wewnętrznych, zapewniając nienaganną podstawę konstrukcyjną dla nowej generacji endoskopów wysokiej rozdzielczości, 3D i endoskopów wspomaganych robotem.

Tło badań i rozwoju oraz problemy

Produkcja konwencjonalnych dystalnych elementów endoskopu od dawna była ograniczona ze względu na kompromis pomiędzyintegracja funkcjonalna i wytrzymałość strukturalna. Aby pomieścić coraz bardziej zminiaturyzowane czujniki CMOS/CCD, moduły optyczne o większej liczbie pikseli i dodatkowe kanały funkcjonalne, wewnętrzne struktury obudów stały się bardziej złożone. Jednak tradycyjne metody obróbki (np. wiercenie, frezowanie 2,5-osiowe) mają trudności z uzyskaniem precyzyjnych prześwitów o nieregularnym kształcie w mikroskali. Nieostre narożniki wewnętrzne powodują niewspółosiowość elementów optycznych na poziomie mikronów, powodując zniekształcenie obrazu, utratę ścieżki optycznej lub nierówne oświetlenie. Zadziory i mikronieregularności wewnątrz kanałów powodują zarysowania delikatnych wiązek włókien i kabli sensorycznych, co jest główną przyczyną przedwczesnych awarii urządzeń. Informacje kliniczne wskazują, że około 15% problemów z jakością obrazu endoskopowego (takich jak winietowanie, zniekształcenie i anomalie pikseli) wynika z niewystarczającej precyzji wykonania obudów dystalnych.

Podstawowe innowacje technologiczne

• Hybrydowy proces 5-osiowego połączonego mikrofrezowania i mikro-EDMOpracowaliśmy autorski hybrydowy proces produkcjinajpierw frezowanie, potem obróbka elektroerozyjna. Po pierwsze, mikronóżki z ultratwardego stopu o minimalnej średnicy 0,1 mm są używane na 5-osiowej maszynie CNC do wykonywania mikrofrezowania na poziomie mikronowym stali nierdzewnej lub stopu tytanu klasy medycznej, wstępnie tworząc główne prześwity. Następnie mikro-EDM nakłada się na precyzyjne wewnętrzne narożniki prostokątne, głębokie, wąskie rowki i ultracienkie żebra (do 0,05 mm) niedostępne dla frezów. Dzięki samodzielnie opracowanym algorytmom opatrunku elektrod on-line i kompensacji ścieżki, mikro-EDM osiąga precyzję wymiarową ± 2 μm i chropowatość powierzchni Ra mniejszą lub równą 0,2 μm, doskonale realizując ostre narożniki wewnętrzne i powierzchnie wolne od zadziorów.
• System kompensacji obróbki w pętli zamkniętej oparty na sondach wbudowanych w maszynęW obrabiarkach zintegrowane są bardzo precyzyjne sondy kontaktowe i interferometry światła białego. Po kluczowych etapach przetwarzania przeprowadzane są pomiary przedmiotu obrabianego na miejscu w celu zebrania danych w czasie rzeczywistym, w tym wymiarów światła, dokładności położenia i kołowości. System porównuje dane pomiarowe z modelami CAD, przewiduje zużycie narzędzi i błędy odkształceń termicznych za pomocą algorytmów sztucznej inteligencji i dynamicznie kompensuje w kolejnych etapach przetwarzania. Kontroluje to odchylenie standardowe krytycznych wahań wymiarowych pomiędzy partiami w granicach 0,0015 mm, umożliwiając produkcję masową z ekstremalną tolerancją.
• Wielostopniowa technologia wykańczania powierzchni w nanoskaliPrzetwarzanie końcowe obejmuje trzyetapowy proces:polerowanie elektrochemiczne – polerowanie magnetoreologiczne – czyszczenie nadkrytycznym CO₂. Polerowanie elektrochemiczne usuwa kilka mikronów materiału powierzchniowego, aby wygładzić mikroszczyty i doliny. Polerowanie magnetoreologiczne zapewnia wykończenie w skali nano w krytycznych obszarach, takich jak optyczne powierzchnie montażowe, uzyskując wykończenie lustrzane (Ra mniejsze lub równe 0,05 μm). Końcowe czyszczenie nadkrytycznym CO₂ całkowicie usuwa pozostałości cząstek w skali submikronowej i film olejowy bez uszkodzeń, tworząc idealne podłoże do późniejszego sterylnego łączenia i precyzyjnego ustawiania elementów optycznych.

Mechanizm roboczy

Podstawowy mechanizm tego produktu polega naskonstruowanie absolutnie precyzyjnego fizycznego układu współrzędnych dla światła i informacji. Każdy prześwit i powierzchnia pozycjonująca wewnątrz obudowy działa jak podstawa mikrozespołu dla komponentów optycznych i elektronicznych. Tolerancja ±0,005 mm gwarantuje, że odchylenie osi optycznej pomiędzy płaszczyzną czujnika kamery a grupą soczewek optycznych będzie utrzymywane poniżej progu zauważalnego zniekształcenia obrazu. Ostre narożniki wewnętrzne umożliwiają montaż bez szczelin nieregularnych elementów optycznych (np. czujników CMOS w kształcie litery D), zapobiegając mikroruchom spowodowanym rozszerzalnością i kurczeniem termicznym podczas sterylizacji lub zastosowań klinicznych. Wewnętrzne kanały pozbawione zadziorów chronią włókna optyczne o średnicy 125 μm przed uszkodzeniem podczas wielokrotnego wkładania i wyjmowania, zapewniając stałą jasność i równomierność oświetlenia. Ultracienkie, ale jednolite ścianki żeberek (0,05 mm) maksymalizują wykorzystanie przestrzeni wewnętrznej, zachowując jednocześnie ogólną sztywność konstrukcyjną dzięki konstrukcji zoptymalizowanej pod kątem elementów skończonych, która jest odporna na złożone naprężenia powstające, gdy endoskop zgina się wewnątrz ludzkiego ciała.

Walidacja wydajności

W testach wyrównania optycznego moduły endoskopów wyposażone w obudowy Jingmou osiągają błąd współosiowości mniejszy niż 0,01 stopnia między osią optyczną kamery a osią mechaniczną oraz równoległość w ciągu 1 sekundy łukowej między płaszczyzną ogniskowej obiektywu a płaszczyzną czujnika, co znacznie przekracza standardy branżowe. Na kartach testowych o standardowej rozdzielczości ISO 8600-3 gotowy endoskop wykazuje różnicę tłumienia MTF (funkcja przenoszenia modulacji) mniejszą niż 5% pomiędzy obszarem centralnym i peryferyjnym, co świadczy o doskonałej spójności wyrównania optycznego. W testach niezawodności po 5 000 cyklach sterylizacji w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem zmiany wymiarów kluczowych powierzchni montażowych są mniejsze niż 0,002 mm, a wewnątrz prześwitów nie zaobserwowano żadnej korozji ani wytwarzania cząstek. Dane dotyczące zastosowań pochodzące od wielu producentów endoskopów pokazują, że zastosowanie tej obudowy zwiększa skuteczność pierwszego przejścia ogólnej kontroli jakości obrazu średnio o 18% i zmniejsza liczbę napraw posprzedażnych spowodowanych problemami z elementami dystalnymi o 60%.

Strategia i filozofia badań i rozwoju

Podtrzymujemy filozofię badań i rozwoju:Precyzja jest kamieniem węgielnym integracji, a struktura jest nośnikiem funkcji. Nasze strategiczne podejście jestwyprowadzenie precyzji komponentów z wymagań na poziomie systemu. Zamiast szukać izolowanych wskaźników obróbki poszczególnych części, głęboko angażujemy się w projekty optyczne i systemy klientów, poznając łańcuchy tolerancji wyrównania modułów kamer, ograniczenia promienia zgięcia wiązek włókien oraz wymagania hydrodynamiczne dotyczące kanałów irygacyjnych. Te wymagania na poziomie systemu są stopniowo rozkładane i odwzorowywane na tolerancje produkcyjne i wymagania powierzchniowe dla każdej cechy geometrycznej obudowy. W tym celu utworzyliśmy interdyscyplinarny wspólny zespół projektowy obejmujący optykę, mechanikę i materiałoznawstwo. Zastosowano technologię Model-Based Definition (MBD), wykorzystującą modele 3D zawierające wszystkie tolerancje i adnotacje jako jedyne źródło prawdy w projektowaniu i produkcji, zapewniając bezstratną transmisję od założeń projektowych do gotowych produktów.

Perspektywa przyszłości

W przyszłości obudowy dystalne będą ewoluować poza pasywne elementy konstrukcyjneaktywne inteligentne platformy. Opracowujemy obudowy zintegrowane ze strukturami prowadzącymi mikroświatło, w których mikrostrukturalne falowody w obudowie zastępują częściowe funkcje światłowodu, aby jeszcze bardziej zwolnić przestrzeń wewnętrzną. W międzyczasie badamy bezpośrednie wytwarzanie przyrostowe wbudowanych mikrokanalików wewnątrz obudów w celu lokalnego dostarczania leków lub kontroli temperatury. Patrząc dalej w przyszłość, prowadzimy badaniazintegrowana produkcja heterogenicznych materiałów, mający na celu bezpośrednie formowanie izolacyjnych lub bioaktywnych ceramicznych/polimerowych stref funkcjonalnych w określonych miejscach na metalowych obudowach, realizując monolityczną integrację funkcji strukturalnych, elektrycznych i biologicznych. Do 2030 r. spodziewamy się wprowadzenia na ryneksensoryczne inteligentne końcówki dystalnewbudowane w miniaturowe czujniki MEMS (np. ciśnienia, temperatury, pH), umożliwiające endoskopom rejestrowanie w czasie rzeczywistym wielowymiarowych danych biochemicznych wraz z obrazowaniem, rozpoczynając nową erę endoskopii diagnostycznej.