Оголошення результатів:

Ми ретельно проаналізували та визначили новий стандарт для"динамічна ефективність різання"лапароскопічних ріжучих лез. Завдяки інтеграції моделювання обчислювальної динаміки рідини, біомеханічних досліджень біологічних тканин і методів точної мікро-обробки ми успішно оптимізували геометрію краю леза, канали рідини канавок для видалення стружки та загальну структуру динамічного балансу. Завдяки цьому наші леза не тільки залишаються гострими в статичному стані, але й досягають максимальної ефективності різання, мінімізують пошкодження тканин і забезпечують плавне видалення стружки під час високо-швидкісного обертання. Він переосмислив інженерну парадигму ефективного та безпечного різання.

Дослідження та розробки Основні больові точки:

Традиційна конструкція ріжучих лез здебільшого базується на досвіді, і бракує систематичних досліджень фактичних процесів різання та видалення стружки під час високошвидкісного обертання-. Поширені проблеми включають: під час розрізання тканина надмірно розтягується, а не відрізається, що збільшує ризик кровотечі; залишки порізаної тканини (особливо липкої тканини) схильні закупорювати головку леза або всмоктувальну трубку, спричиняючи переривання операції, і лікарю потрібно кілька разів промивати та очищати; лезо може вібрувати на високій швидкості обертання, впливаючи на відчуття та точність роботи та навіть спричиняючи випадкове від’єднання та пошкодження навколишніх здорових тканин. Лікарі потребують a"розумний"лезо, яке може"активно"схопити, акуратно вирізати, і"ефективно"транспортувати тканину, при цьому весь процес протікає плавно, як плавний потік.

Основні технологічні інновації:

Наша інновація передбачає підвищення конструкції леза від"статична геометрія"розмір до"динамічна система"розмір:

• Оптимізація передової геометрії:Ми прагнемо не лише до максимальної гостроти (тонкі ріжучі кромки схильні до відколів і тріщин), а й до дизайну"мікро{0}}зубчастий"або"багато{0}}рівнева похила поверхня"композитні ріжучі кромки. Завдяки аналізу кінцевих елементів ми оптимізуємо кут різання, передній кут і кут зазору для створення локальної концентрації напруги під час розрізання тканин, досягаючи"мікро{0}}вибухове очищення"різання, а не стиснення та розрив, тим самим зменшуючи розтягування навколишніх тканин. У той же час спеціальна геометрична форма ріжучої кромки може створювати всередину"всмоктування"сила під час обертання, допомагаючи стабільно захопити цільову тканину.
• Конструкція канавок Fluid Dynamics для видалення стружки:Ми розглядаємо канавки для видалення стружки леза як мініатюрні канали рідини. За допомогою обчислювального моделювання гідродинаміки ми оптимізуємо форму поперечного-перерізу, глибину, кут гвинтової нахилу та обробку поверхні канавок. Коли лезо обертається на високій швидкості, канавки можуть створювати стабільний осьовий-вихор негативного тиску. Цей вихор може діяти як a"торнадо", активно"смоктання"сміття зрізаної тканини в глибоку частину канавки та видалення його через порожнистий вал, ефективно запобігаючи накопиченню та блокуванню сміття у вікні головки леза. Супердзеркально{1}}полірована поверхня канавки ще більше зменшує опір рідини.
• Динамічний баланс і конструкція зменшення вібрації:Ми виконуємо-високошвидкісне калібрування динамічного балансу для кожної конструкції леза. Завдяки точному розподілу ваги або видаленню матеріалу ми гарантуємо, що центр ваги леза ідеально збігається з віссю обертання при кількох десятках тисяч обертів на хвилину, контролюючи амплітуду вібрації до мікрометричного рівня. Це не тільки покращує відчуття роботи (усуваючи"оніміла рука"відчуття), а також значно зменшує випадкове пошкодження тканин і втомну напругу в точці з’єднання леза через вібрацію.

Механізм дії:

Основним механізмом його роботи є ефективне перетворення енергії та активне управління рідиною. Оптимізована геометрія ріжучої кромки перетворює кінетичну енергію обертання двигуна в силу зсуву на цільовій тканині найбільш концентрованим чином з мінімальними втратами енергії, досягаючи"чисто та ефективно"різання. У той же час сама обертова лопатка стає a"відцентровий насос"і генератор ефекту Вентурі. Оптимізовані канавки для видалення стружки під час обертання зі своєю спеціальною формою направляють тканинну рідину та повітряний потік, утворюючи високо-швидкісне поле низького-тиску. Це вихрове поле має дві наслідки: одна полягає у створенні сильного"всмоктування"і"транспорт"натискайте на щойно зрізані уламки, домагаючись негайного очищення рани; інший - утворити a"рідинний бар'єр"у вікні головки леза, безперервно змиваючи нові приклеєні тканини та підтримуючи чіткий огляд вікна. Динамічний баланс гарантує, що всі ці механічні процеси відбуваються на стабільній і керованій платформі.

Перевірка ефективності:

Під час тесту на симуляцію різання тканини наше лезо оптимізованої конструкції порівняно з традиційним лезом тієї самої специфікації скоротило час, необхідний для розрізання тієї самої текстури та об’єму імітованої тканини, приблизно на 25%, а також зменшило силу бічної тяги на імітованій тканині під час процесу різання приблизно на 40%. Під час високошвидкісної-зйомки ефективність видалення стружки зросла більш ніж на 50%, а явище засмічення було практично усунено. Дані вібраційних випробувань показали, що при номінальній максимальній швидкості обертання значення вібраційного прискорення на ручці леза нашого леза було на 60% нижчим, ніж у середньому по галузі. Клінічні лікарі повідомили, що при використанні леза нової конструкції операція була більш стабільною, різання більшим"синхронно з рукою", а при обробці в’язких тканин, багатих кровоносними судинами, чіткість операційного поля зберігалася протягом більш тривалого часу, зменшуючи кількість промивань і роблячи хірургічний ритм більш плавним.

Стратегія досліджень і розвитку та філософія:

Ми віримо:«Чудова конструкція леза — це гармонійний танець статики, динаміки та динаміки рідини в мікроскопічному масштабі».Наша стратегія досліджень і розробок полягає у використанні мульти{0}}інструментів симуляції фізичного поля для перетворення нечітких клінічних вимог, таких як"гарне відчуття", "гладке різання", і"без забивання"в точні геометричні параметри та фізичні показники. Ми не тільки розробляємо форму леза, але й саму"шлях відправлення"тканинних уламків. Ми прагнемо перетворити кожну частину в ефективну та керовану інженерну мікро-систему.

Перспективи на майбутнє:

Надалі ми будемо рухатися до"адаптивна геометрія"і"інтелектуальне керування полем потоку".Напрямки досліджень включають: розробку інтелектуальних структур матеріалів, які можуть автоматично регулювати кут ріжучої кромки відповідно до моменту навантаження; дослідження інтеграції мікро-датчиків на лезо для моніторингу сили різання, температури та стану блокування в режимі реального часу, а також здійснення контролю за зворотним зв’язком шляхом регулювання швидкості обертання або потоку промивання; вивчення використання більш просунутих рідинних принципів, таких як ефект кавітації, для підвищення ефективності очищення в’язких тканин. Наша мета — зробити стругальний диск розумним терміналом"сприйняття навколишнього середовища - рішення-прийняття - виконання"можливості, що робить хірургічне стругання безпрецедентно точним, легким і безпечним.