Офіційне оголошення про досягнення

Ми з гордістю запускаємо нове поколінняСерія Кінг Конглапароскопічні леза для гоління з нанокомпозитним покриттям. Завдяки власно розробленим градієнтним композитним покриттям корунд-нітрид титану, продукт зберігає міцність підкладок з нержавіючої сталі 316L хірургічного класу, одночасно підвищуючи мікротвердість ріжучих кромок до HV 3200 і знижуючи коефіцієнт тертя до 0,08, досягаючи подвійних проривів у ефективності різання та довговічність. Випробування сторонніх розробників підтверджують, що нові леза забезпечують безперервний термін служби понад 300 хвилин під час симуляції артроскопічних операцій із зносом на 72% менше, ніж звичайні вироби. Це знаменує собою вступ ортопедичних і мінімально інвазивних хірургічних інструментів для м’яких тканин у нову еру передових матеріалів.

Передумови досліджень і розробок і проблеми

Традиційні леза для бритви стикаються з основною дилемоюпарадокс твердості-твердості. Високовуглецева нержавіюча сталь має достатню твердість, але високу крихкість, схильність до мікросколів під час різання неоднорідних тканин, таких як хрящі та меніски. Стандартна нержавіюча сталь 316 має чудову міцність, але недостатню твердість, що призводить до швидкого затуплення ріжучих кромок під час високошвидкісного обертання.

Клінічні дані показують, що під час складних операцій з відновлення ротаційної манжети один лезо має середній ефективний термін служби лише 45–60 хвилин, а інтраопераційна частота заміни досягає 68%. Це не тільки подовжує час операції, але й порушує хірургічний ритм через часте введення та вилучення інструменту. Крім того, звичайним лезам не вистачає універсальної пристосовуваності, із значними відмінностями ефективності при роботі з тканинами різної щільності, такими як остеофіти, синовіальна оболонка та хрящі. Хірургам часто потрібно кілька лез для однієї процедури.

Основні технологічні інновації

• Технологія багатошарового градієнтного композитного покриттяРозроблено інноваційне тришарове наноструктурне покриття (підкладка-перехідно-функціональний шар). Нижній хромований перехідний шар (0,5 мкм) підвищує міцність з’єднання; середній армуючий шар нітриду титану (2 мкм) забезпечує базову твердість; верхній функціональний шар тетраедричного аморфного вуглецю (ta-C) (1 мкм), легований алюмінієм, забезпечує наднизьке тертя. Постійні решітки трьох шарів обчислювально розроблені для реалізації градієнтного переходу напруги та запобігання розшарування між шарами.
• Біонічний мікротекстурований ультрасучасний дизайнНатхненний зубчастою поверхневою структурою шкіри акули, періодичні масиви ям (20–50 мкм у діаметрі, 5–10 мкм у глибину) виготовляються на мікрорівні ріжучих країв. Ця структура генерує мікрозавихрення під час різання, щоб своєчасно видаляти залишки тканини з поверхонь леза та запобігати прилипанню леза, утворюючи ефект мікропідтримки повітря, щоб зменшити опір різанню на 15%.
• Інтелектуальний процес термічної обробкиРозроблено систему комбінованої кріогенно-імпульсної термообробки. Проводиться 24-годинна кріогенна обробка в середовищі рідкого азоту –196 градусів для повного перетворення залишкового аустеніту в мартенсит, після чого обробка високоенергетичним імпульсним магнітним полем для оптимізації орієнтації зерен. Цей процес створює однорідну нанокристалічну структуру (розмір зерна< 100 nm) in stainless steel substrates, improving toughness by 40% and hardness by 15%.

Робочий механізм

Основні переваги нового леза полягають у трьох фізичних вимірах. З точки зору механіки різання, градієнтне покриття утворює структуру твердої оболонки, міцної серцевини, де поверхня високої твердості забезпечує різке різання, а міцний внутрішній шар протистоїть ударним навантаженням. Трибологічно коефіцієнт тертя між покриттям ta‑C і тканинами становить лише 0,08–0,12, що набагато нижче, ніж 0,6–0,8 на поверхні розділу нержавіюча сталь–тканина, що значно знижує тепло різання. Гідродинамічно біонічна мікротекстура утворює стабільну гідродинамічну змащувальну плівку, зберігаючи плівку рідини 5–20 мкм між лезом і тканинами для реалізації квазібезконтактного різання та захисту здорових тканин.

Перевірка продуктивності

Під час імітаційних лабораторних випробувань нове лезо демонструє надзвичайну продуктивність. Під час розрізання бичачого хряща його початкова сила різання становить лише 3,2 Н (проти . 5.8 Н для звичайних лез). У випробуваннях безперервного різання швидкість ослаблення сили різання становить лише 0,15 Н на 10 000 циклів (порівняно з . 0.8 Н на 10 000 циклів для звичайних лез). Випробування на зносостійкість показують, що коли радіус різальної кромки збільшується до 50 мкм (поріг затуплення), нове лезо завершує 850 000 циклів різання, що в 3,8 рази більше, ніж традиційні вироби.

Багатоцентрові клінічні випробування артроскопії колінного суглоба, артроскопії плечового суглоба та ендоскопії хребта демонструють відчутні клінічні переваги. При частковій меніскектомії середній час операції скорочується на 17 хвилин (22%). При акроміопластиці ретельність видалення остеофітів підвищується з 84% до 97%. Післяопераційне спостереження показує зниження частоти випоту в суглобах, спричиненого термічним пошкодженням тканин, на 65%.

Стратегія та філософія R&D

Ми підтримуємо філософію досліджень і розробок:Продуктивність визначається матеріалами, функції визначаються структурою, а також створити чотиривимірну інноваційну систему MIPS (Material-Interface-Performance-System). По горизонталі будуються спільні лабораторії з Інститутом матеріалознавства та інженерії (CAS) і лабораторією трибології Університету Цінхуа, щоб зосередитися на фундаментальних дослідженнях матеріалів. По вертикалі будується повний промисловий ланцюг технічного замкнутого циклу від порошкової металургії до модифікації поверхні. Поглиблене моделювання молекулярної динаміки використовується для прогнозування поведінки поверхні поверхні. Загалом, найбільша у світі відеобаза даних артроскопічної хірургії створена для аналізу вимог до ефективності лез для різних процедур. Ми віримо, що лише завдяки розумінню поведінки матеріалів на атомному рівні можна досягти міліметрової точності в хірургії.

Перспективи на майбутнє

Протягом наступних п’яти років розумні матеріали приведуть леза для гоління в адаптивну еру. Ми розробляємо сенсорні леза зі сплаву з пам’яттю форми, які автоматично регулюють кути різання відповідно до імпедансу тканини, самозагострювані композити з керамічною матрицею, які постійно оголюють свіжі гострі зерна під час носіння, і біоактивовані покриття, які вивільняють функціональні іони при контакті з ураженими тканинами.

У 2027 році ми запустимо першу розумну систему рукоятки з моніторингом затуплення в режимі реального часу, яка прогнозує залишковий термін служби леза за допомогою аналізу спектру вібрації та надає ранні сповіщення про заміну. У довгостроковій перспективі персоналізовані леза, надруковані на 4D-принтері, стануть реальністю з нерівними ріжучими краями, точно надрукованими відповідно до морфології уражень на основі даних КТ пацієнта, забезпечуючи справді індивідуальне хірургічне лікування.