Eredményhirdetés:

Alaposan elemeztük és új szabványt határoztunk meg a"dinamikus vágási hatékonyság"laparoszkópos vágópengék. A számítási folyadékdinamikai szimulációk, a biológiai szövetek biomechanikai vizsgálatai és a precíz mikro-feldolgozási technikák integrálásával sikeresen optimalizáltuk a pengeél geometriáját, a forgácseltávolító hornyok folyadékcsatornáit és az általános dinamikus egyensúlyi struktúrát. Ez lehetővé teszi, hogy pengéink ne csak statikus állapotban legyenek élesek, hanem maximális vágási hatékonyságot érjünk el, minimalizáljuk a szövetkárosodást, és biztosítsuk a zökkenőmentes forgácseltávolítást a nagy sebességű-forgás során. Újradefiniálta a hatékony és biztonságos vágás mérnöki paradigmáját.

Kutatási és fejlesztési háttérfájdalompontok:

A vágópengék hagyományos kialakítása többnyire a tapasztalatokon alapul, és hiányzik a szisztematikus kutatás a tényleges vágási és forgácseltávolítási folyamatokról a nagy-sebességű forgás során. A gyakori problémák a következők: vágás közben a szövet túlzottan megnyúlik, nem pedig hatékonyan leszakad, ami növeli a vérzés kockázatát; a levágott szövettörmelék (különösen a ragadós szövet) hajlamos eltömíteni a pengefejet vagy a szívócsövet, ami megszakítja a műtétet, és az orvosnak többször kell öblítenie és meg kell tisztítania; a penge nagy forgási sebesség mellett rezeghet, ami befolyásolja a művelet érzését és pontosságát, sőt a környező egészséges szövetek véletlen leválását és sérülését is okozhatja. Az orvosoknak szükségük van a"okos"penge, ami képes"aktívan"megfogni, szépen vágni, és"hatékonyan"szállítja a szövetet, miközben az egész folyamat zökkenőmentesen folyik, mint egy folyó patak.

Alapvető technológiai innováció:

Innovációnk magában foglalja a penge kialakításának emelését a"statikus geometria"dimenziót a"dinamikus rendszer"dimenzió:

• A vágóél geometriájának optimalizálása:Nem pusztán a végső élességre törekszünk (a vékony vágóélek hajlamosak a repedésre és repedésre), hanem a tervezésre"mikro{0}}fogazott"vagy"több{0}}szintű ferde felület"kompozit vágóélek. A végeselemes elemzéssel optimalizáljuk a vágási szöget, a vágási szöget és a hasítási szöget, hogy helyi feszültségkoncentrációt generáljunk a szövetekbe történő vágás során,"mikro{0}}robbantás"összenyomás és szakadás helyett vágás, ezáltal csökken a környező szövetek húzása. Ugyanakkor a vágóél speciális geometriai formája befelé fordulást generálhat"szívás"erő a forgás során, segítve a célszövet stabil rögzítését.
• Fluid Dynamics forgácseltávolító hornyok kialakítása:A penge forgácseltávolító hornyait miniatűr folyadékcsatornáknak tekintjük. Számítógépes folyadékdinamikai szimulációval optimalizáljuk a hornyok keresztmetszeti alakját, mélységét, spirális szögét és felületi minőségét. Amikor a penge nagy sebességgel forog, a hornyok stabil, axiális -negatív nyomású örvényt hozhatnak létre. Ez az örvény úgy viselkedhet, mint a"tornádó", aktívan"szopás"a vágott szövettörmeléket a horony mély részébe, és az üreges tengelyen keresztül eltávolítja, hatékonyan megakadályozva a törmelék felhalmozódását és eltömődését a pengefej ablakánál. A horony szupertükör{1}}polírozott felülete tovább csökkenti a folyadék ellenállását.
• Dinamikus egyensúly és rázkódáscsökkentő kialakítás:Minden pengekonstrukcióhoz nagy sebességű-dinamikus egyensúly kalibrálást végzünk. Pontos súlyelosztással vagy anyagleválasztással biztosítjuk, hogy a penge súlypontja percenként több tízezer fordulatszámmal tökéletesen egybeessen a forgástengellyel, a rezgés amplitúdóját mikrométeres szintig szabályozva. Ez nem csak a működési érzést javítja (kiküszöböli a"zsibbadt kéz"érzés), hanem jelentősen csökkenti a véletlen szövetkárosodást és a vibráció miatti kifáradási feszültséget a penge csatlakozási pontján.

Hatásmechanizmus:

Működésének alapmechanizmusa a hatékony energiaátalakítás és az aktív folyadékkezelés. Az optimalizált vágóél-geometria a motor forgási kinetikus energiáját a legkoncentráltabb módon, minimális energiaveszteséggel alakítja át nyíróerővé a célszövetre."tiszta és hatékony"vágás. Ugyanakkor maga a forgó penge a"centrifugálszivattyú"és a Venturi-effektus generátora. Az optimalizált forgácseltávolító hornyok forgás közben speciális formájukkal vezetik a szövetfolyadékot és a légáramlást, hogy nagy-sebességű, alacsony nyomású örvénymezőt alkossanak. Ennek az örvénymezőnek két hatása van: az egyik az, hogy egy erőset generál"szívás"és"szállítás"erő a frissen vágott törmelékre, azonnali sebtisztítást érve el; a másik az a kialakítása"folyadék gát"a pengefej ablakánál, folyamatosan öblítse le az új tapadó szöveteket, és tiszta rálátást biztosít az ablakra. A dinamikus egyensúly biztosítja, hogy mindezek a mechanikai folyamatok egy stabil és ellenőrizhető platformon menjenek végbe.

Hatékonyság ellenőrzése:

A szimulációs szövetvágási tesztben az optimalizált kialakítású pengénk az azonos specifikációjú hagyományos pengével összehasonlítva körülbelül 25%-kal csökkentette a szimulált szövet azonos textúrájú és térfogatú vágásához szükséges időt, és körülbelül 40%-kal csökkentette a szimulált szövetre ható oldalirányú vonóerőt a vágási folyamat során. A nagy sebességű-fotózás során a forgácseltávolítás hatékonysága több mint 50%-kal nőtt, és az eltömődés jelensége gyakorlatilag megszűnt. A rezgésvizsgálati adatok azt mutatták, hogy a névleges maximális forgási sebesség mellett pengénk pengenyélénél a rezgésgyorsulás értéke 60%-kal volt alacsonyabb az iparági átlagnál. A klinikai orvosok arról számoltak be, hogy az új kialakítású penge használatakor a műtét stabilabb volt, a vágás nagyobb volt."szinkronban a kézzel", valamint az erekben gazdag viszkózus szövetek kezelése során a műtéti tér tisztasága hosszabb ideig megmaradt, csökkentve az öblítések számát és egyenletesebbé téve a műtéti ritmust.

Kutatási és fejlesztési stratégia és filozófia:

Hiszünk:"A nagyszerű pengekialakítás a statika, a dinamika és a folyadékdinamika mikroszkopikus léptékű harmonikus tánca."Kutatási és fejlesztési stratégiánk az, hogy több{0}}fizikai terepi szimulációs eszközöket használunk a homályos klinikai követelmények, mint pl.'jó érzés', "sima vágás", és"nincs dugulás"pontos geometriai paraméterekbe és fizikai mutatókba. Nemcsak a penge formáját tervezzük, hanem a'indulási pálya'szövettörmelék. Elkötelezettek vagyunk amellett, hogy minden lépést hatékony és ellenőrizhető mikro-rendszertervezéssé alakítsunk.

Jövőbeli kilátások:

A jövőben afelé fogunk haladni"adaptív geometria"és"intelligens áramlási mező szabályozás."A kutatási irányok a következők: intelligens anyagszerkezetek fejlesztése, amelyek a vágóél szögét automatikusan a terhelési nyomatéknak megfelelően állítják be; a vágóerő, a hőmérséklet és az elzáródás állapotának valós időben történő nyomon követésére szolgáló mikro-érzékelők pengébe integrálásának kutatása, valamint a visszacsatolás szabályozása a forgási sebesség vagy az öblítési áramlás beállításával; fejlettebb folyadékelvek, például a kavitációs effektus alkalmazásának feltárása a viszkózus szövetek tisztításának hatékonyságának javítására. Célunk, hogy a gyalukést okos terminállá tegyük"környezeti percepció - döntés-meghozatala - végrehajtás"képességek, így a sebészeti gyalulás példátlanul precíz, egyszerű és biztonságos.