การเปิดตัวความสำเร็จอย่างเป็นทางการ

ในฐานะผู้ผลิตส่วนประกอบหลักขั้นสูงสำหรับเครื่องมือผ่าตัดด้วยหุ่นยนต์ เราได้เปิดเผยวิศวกรรมระบบที่อยู่เบื้องหลังขากรรไกรคีมที่ทำจากวัสดุหลายชนิดอย่างเป็นทางการ ภายในการประกอบขากรรไกรเดียว เราได้การยึดติดระดับไมโครที่แม่นยำและการประกอบพื้นผิวการทำงานที่มีความแข็งสูงพิเศษ (เช่น 440C / ซีเมนต์คาร์ไบด์) พื้นผิวที่มีโครงสร้างความแข็งแรงสูงและเหนียว (เช่น 17-4PH) และการเคลือบผิวที่มีฟังก์ชันพิเศษ (เช่น โลหะมีค่าแพลตตินัม-แพลเลเดียม) ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้ขากรรไกรมีคุณสมบัติทางกลที่โดดเด่นเท่านั้นภายนอกที่แข็งแกร่งและภายในที่แข็งแกร่งแต่ยังบรรลุเป้าหมายสูงสุดของการจับเนื้อเยื่อที่แม่นยำ การห้ามเลือดที่เชื่อถือได้ และการบาดเจ็บที่น้อยที่สุดด้วยการผสมผสานคุณลักษณะของวัสดุอย่างเหมาะสม ยกระดับความสามารถในการดำเนินการขั้นสุดท้ายของเครื่องมือผ่าตัดแบบหุ่นยนต์ไปสู่ระดับใหม่ทั้งหมด

ความเป็นมาด้านการวิจัยและพัฒนาและประเด็นปัญหาสำคัญ

ปากคีมผ่าตัดแบบหุ่นยนต์ทำหน้าที่เป็น "ปลายนิ้ว" ของแขนหุ่นยนต์ ซึ่งประสิทธิภาพจะเป็นตัวกำหนดความแม่นยำและความปลอดภัยในการผ่าตัดโดยตรง ปากจับวัสดุเดี่ยวทั่วไปต้องเผชิญกับข้อเสียที่เข้ากันไม่ได้: ต้องมีความแข็งสูงเป็นพิเศษ (สูงกว่า HRC 60) เพื่อการตัดที่คมและความทนทาน แต่วัสดุที่มีความแข็งสูงมีแนวโน้มที่จะเปราะและมีแนวโน้มที่จะแตกหักในระหว่างการผ่าที่ละเอียดอ่อนหรือการโหลดด้านข้างโดยไม่คาดคิด จำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีความเหนียวสูงเพื่อรับประกันความน่าเชื่อถือในการโค้งงอและแรงบิด ซึ่งจะทำให้ความคมและความต้านทานการสึกหรอลดลง นอกจากนี้ สำหรับฟังก์ชันการแข็งตัวของเลือดแบบไบโพลาร์ วัสดุอิเล็กโทรดจะต้องมีการนำไฟฟ้า ความต้านทานการกัดเซาะอาร์ก และความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีเยี่ยมไปพร้อมๆ กัน สแตนเลสมาตรฐาน 316 หรือโลหะผสมไททาเนียมไม่สามารถตอบสนองความต้องการทั้งหมดได้อย่างเหมาะสมที่สุดในคราวเดียว การปฏิบัติงานทางคลินิกต้องการโซลูชันกรามคอมโพสิตอัจฉริยะที่รวมข้อดีของวัสดุหลายชนิดเข้าด้วยกัน

นวัตกรรมเทคโนโลยีหลัก

นวัตกรรมหลักของเราอยู่ในการออกแบบวัสดุอย่างเป็นระบบและเทคโนโลยีการประกอบขนาดเล็ก:

• การแบ่งเขตการทำงานและการทำแผนที่วัสดุเราแบ่งขากรรไกรแต่ละอันออกเป็นโซนการทำงานหลายโซน ได้แก่ โซนขอบคมตัด โซนโครงสร้างรับแรงหลัก โซนอิเล็กโทรดแข็งตัวด้วยไฟฟ้า และโซนบานพับหมุน โดยจับคู่แต่ละโซนด้วยวัสดุที่เหมาะสมที่สุด ตัวอย่างเช่น มีการใช้ซีเมนต์คาร์ไบด์ผงโลหะวิทยาหรือสเตนเลสสตีลมาร์เทนซิติกคาร์บอนสูง 440C สำหรับโซนขอบเพื่อให้มีความแข็งขั้นสุดและทนทานต่อการสึกหรอผ่านการบำบัดความร้อนแบบพิเศษ สแตนเลส 17-4PH ชุบแข็งแบบตกตะกอนใช้สำหรับโซนโครงสร้างหลักเพื่อให้ได้ความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษและมีความเหนียวที่ดีผ่านการบำบัดตามอายุการใช้งาน โลหะผสมแพลตินัม‑อิริเดียมหรือการเคลือบแบบพิเศษอาจนำไปใช้กับโซนอิเล็กโทรดเพื่อให้แน่ใจว่าการนำกระแสมีความเสถียรและสม่ำเสมอตลอดจนประสิทธิภาพป้องกันการยึดเกาะ
• เทคโนโลยี Micro-Joining ที่มีความแม่นยำการติดวัสดุที่ไม่เหมือนกันที่เชื่อถือได้ถือเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุด เราใช้เทคนิคการเชื่อมไมโครที่ล้ำสมัย: การประสานสุญญากาศหรือการเชื่อมไมโครด้วยเลเซอร์สำหรับการติดระหว่างโลหะกับโลหะ ด้วยการควบคุมอินพุตความร้อนอย่างแม่นยำและการใช้ตัวเติมสำหรับการบัดกรีแข็งโดยเฉพาะ แรงยึดเกาะที่เข้าใกล้วัสดุฐานทำได้โดยมีโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุด โดยคงคุณสมบัติของวัสดุโดยธรรมชาติไว้ เทคโนโลยีการฝังที่แม่นยำหรือการสะสมไอทางกายภาพ (PVD) ถูกนำไปใช้กับฉนวนหรือพื้นที่ฟังก์ชั่นพิเศษเพื่อสร้างสารเคลือบตามหน้าที่ในพื้นที่ที่กำหนด
• การประกอบและการสอบเทียบระดับย่อยไมครอนการติดตั้งคู่ขากรรไกรสองซีกเป็นสิ่งสำคัญ เราไม่เพียงควบคุมความแม่นยำของชิ้นส่วนเดียว (±0.01 มม.) แต่ยังควบคุมความแม่นยำในการผสมพันธุ์อีกด้วย ในสภาพแวดล้อมที่สะอาดเป็นพิเศษ การจับคู่ด้วยตนเองและการสอบเทียบระยะห่างเริ่มต้นจะดำเนินการโดยใช้กล้องจุลทรรศน์กำลังขยายสูงและเซ็นเซอร์ไมโครแรง ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสัมผัสแนวเส้นสม่ำเสมอหรือสม่ำเสมอหรือการสัมผัสแบบช่องว่างขนาดเล็กจากปลายจรดโคนเมื่อขากรรไกรปิด - รากฐานทางกายภาพสำหรับการจับที่ละเอียดอ่อน (เช่น การยกเยื่อหุ้มเนื้อเยื่อบาง ๆ) โดยไม่ทำลายเนื้อเยื่อข้างใต้

• กลไกการออกฤทธิ์

หลักการทำงานหลักคือการแบ่งบทบาทและการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานร่วมกันคมตัดคาร์ไบด์ซีเมนต์หรือเหล็กที่มีความแข็งสูงทำหน้าที่เหมือนกับ "ฟันเพชร" ซึ่งสร้างส่วนต่อประสานกับเนื้อเยื่อหลักเพื่อให้พลังการตัดที่คมและยาวนานและความต้านทานต่อการสึกหรอ ช่วยให้มั่นใจในการจับที่แม่นยำแม้หลังจากผ่านรอบการเปิดหลายร้อยรอบ โครงสร้างหลักที่มีความแข็งแรงสูงและเหนียวทำหน้าที่เป็น "โครงกระดูกประสิทธิภาพสูง" ซึ่งส่งแรงและแรงบิดขนาดใหญ่ที่แม่นยำและแรงบิดจากแขนหุ่นยนต์ไปยังปลายขากรรไกรโดยไม่สูญเสียหรือเสียรูปในขณะที่ยังคงยืนหยัดได้ โหลดการผ่าตัดที่ซับซ้อนเพื่อป้องกันการเสียรูปของพลาสติกหรือการแตกหักเมื่อยล้า วัสดุอิเล็กโทรดและการเคลือบที่ได้รับการปรับปรุงจะทำหน้าที่เป็น "ผิวหนังอัจฉริยะ" ในโหมดการแข็งตัวของเลือด อุปกรณ์เหล่านี้รับประกันว่ากระแสไฟฟ้าที่มีความเข้มข้นและสม่ำเสมอจะไหลผ่านพื้นผิวสัมผัสของเนื้อเยื่อเพื่อสร้างเอฟเฟกต์การแข็งตัวของเลือดที่มีประสิทธิภาพและควบคุมได้ ขณะเดียวกันก็ต้านทานการยึดเกาะและการกัดกร่อนเพื่อหลีกเลี่ยงการฉีกขาดของเนื้อเยื่อ การบูรณาการวัสดุที่หลากหลายในระดับไมโครที่สมบูรณ์แบบจะเปลี่ยนขากรรไกรให้กลายเป็นชุดประกอบการทำงานแบบไบโอนิค ซึ่งประสิทธิภาพโดยรวมเหนือกว่าวัสดุชนิดใดชนิดหนึ่งมาก

การตรวจสอบประสิทธิภาพ

การทดสอบทางกลแสดงให้เห็นว่าคมตัดแบบคอมโพสิตของเรามีอายุการใช้งานนานกว่าสามเท่าของการออกแบบวัสดุเดี่ยว (เช่น ปากคีบทั้งหมด 17-4PH) ในการตัดเนื้อเยื่อจำลอง การทดสอบความแข็งแรงในการดัดงอเผยให้เห็นว่าขากรรไกรที่ออกแบบโดยคอมโพสิตนั้นต้องการแรงบิดที่มากขึ้นเพื่อให้ถึงการเคลื่อนตัวของทิปเดียวกัน ซึ่งบ่งบอกถึงความแข็งแกร่งของโครงสร้างที่เหนือกว่า ในการทดสอบประสิทธิภาพการแข็งตัวของเลือดด้วยไฟฟ้า ขากรรไกรที่มีวัสดุอิเล็กโทรดแบบพิเศษจะช่วยลดอัตราการยึดเกาะของเนื้อเยื่อได้มากกว่า 70 % เมื่อเทียบกับอิเล็กโทรดที่ทำจากสเตนเลสสตีลมาตรฐาน ทำให้เกิดการหลุดออกที่สม่ำเสมอหลังจากการแข็งตัวของเลือด การทดลองในสัตว์ในระบบการผ่าตัด da Vinci แสดงให้เห็นว่าการบาดเจ็บจากการยึดเกาะของเนื้อเยื่อที่ไม่ใช่เป้าหมายลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (เช่น การรวมกลุ่มของหลอดเลือด) ในระหว่างการผ่าตัดอย่างละเอียดอ่อนโดยใช้ ขากรรไกรแบบประกอบ โดยศัลยแพทย์รายงานการตอบสนองจากการสัมผัสที่ชัดเจนและควบคุมได้มากขึ้น

กลยุทธ์และปรัชญาการวิจัยและพัฒนา

เราเชื่อมั่นอย่างยิ่งว่า:ประสิทธิภาพของเครื่องมือระดับสูงเกิดจากความเข้าใจอย่างลึกซึ้งและการผสมผสานขีดจำกัดทางกายภาพของวัสดุอย่างสร้างสรรค์กลยุทธ์การวิจัยและพัฒนาของเราทำลายกรอบความคิดแบบ "องค์ประกอบเดียว วัสดุเดียว" แบบเดิมๆ และนำเอาวิศวกรรมวัสดุอย่างเป็นระบบมาใช้ เราออกแบบขากรรไกรให้เป็นเครื่องจักรขนาดเล็ก โดยเลือกวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับส่วนประกอบย่อยแต่ละชิ้น และบูรณาการเข้าด้วยกันอย่างราบรื่นผ่านเทคโนโลยีการผลิตระดับไมโครที่ล้ำสมัย เราแสวงหาวัสดุที่ไม่แพง แต่ยังคงประสิทธิภาพสูงสุดและความน่าเชื่อถือของการผสมวัสดุสำหรับฟังก์ชันเฉพาะ

แนวโน้มในอนาคต

นับจากนี้ไป เราจะสำรวจโซลูชันการรวมวัสดุที่ล้ำสมัยเพิ่มเติม แนวทางการวิจัยประกอบด้วยการพัฒนาวัสดุคอมโพสิตโลหะที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ โดยมีความแข็งแบบไล่ระดับและโมดูลัส เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนความแข็งอย่างราบรื่นจากขอบไปยังตัวเครื่องหลัก การออกแบบ "ผิวหนังอัจฉริยะ" พร้อมอาร์เรย์เซ็นเซอร์ขนาดเล็กที่ยืดหยุ่นแบบบูรณาการบนพื้นผิวขากรรไกรเพื่อการป้อนกลับตามเวลาจริงของแรงจับ อุณหภูมิเนื้อเยื่อ และอิมพีแดนซ์ทางไฟฟ้า และตรวจสอบปลายขากรรไกรชั่วคราวที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสำหรับขั้นตอนการส่องกล้องเฉพาะเจาะจงที่ไม่จำเป็นต้องถอดอุปกรณ์ออก เป้าหมายของเราคือการพัฒนาขากรรไกรคีมผ่าตัดแบบหุ่นยนต์จากเทอร์มินัลการดำเนินการแบบพาสซีฟ ไปสู่ระบบไมโครระบบผ่าตัดอัจฉริยะที่มีความสามารถในการตรวจจับ การวินิจฉัย และแม้แต่การรักษาเฉพาะที่