ประกาศความสำเร็จอย่างเป็นทางการ

เราเปิดตัวอย่างเป็นทางการจิงโหมวซีรีส์โครงสร้างส่วนปลายที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญของเทคโนโลยีการรวมส่วนปลายของกล้องเอนโดสโคป ด้วยพิกัดความเผื่อด้านขนาดและตำแหน่งขั้นสุดขีดที่ ±0.005 มม. ผลิตภัณฑ์จึงห่อหุ้มกล้องขนาดเล็ก ใยแก้วนำแสงส่องสว่าง ช่องของเหลว และช่องการทำงานของเครื่องมือได้อย่างสมบูรณ์แบบภายในพื้นที่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยที่สุดเพียง 1.5 มม. ด้วยการรวมการกัดไมโคร CNC 5 แกนเข้ากับการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าขนาดเล็ก (ไมโคร-EDM) เราจึงได้บรรลุการผลิตรูปทรงหลายลูเมนที่ซับซ้อนแบบไร้เสี้ยนพร้อมโปรไฟล์ภายในที่คมชัด ทำให้เกิดรากฐานทางโครงสร้างที่ไร้ที่ติสำหรับกล้องเอนโดสโคปที่มีความละเอียดสูง รุ่นถัดไป 3D และหุ่นยนต์ช่วย

ความเป็นมาของการวิจัยและพัฒนาและจุดเจ็บปวด

การผลิตส่วนประกอบส่วนปลายของกล้องเอนโดสโคปแบบเดิมๆ ถูกจำกัดมานานแล้วจากการแลกเปลี่ยนระหว่างกันบูรณาการการทำงานและความแข็งแรงของโครงสร้าง. เพื่อรองรับเซ็นเซอร์ CMOS/CCD ที่ย่อขนาดมากขึ้น โมดูลออปติคัลพิกเซลที่สูงขึ้น และช่องการทำงานเพิ่มเติม โครงสร้างตัวเครื่องภายในจึงมีความซับซ้อนมากขึ้น อย่างไรก็ตาม วิธีการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม (เช่น การเจาะ การกัด 2.5 แกน) ประสบปัญหาในการผลิตลูเมนที่มีความแม่นยำสูงและมีรูปร่างผิดปกติที่ระดับไมโคร มุมภายในที่ไม่คมชัดทำให้ส่วนประกอบออพติคอลไม่ตรงระดับไมครอน ทำให้เกิดการบิดเบือนของภาพ การสูญเสียเส้นทางแสง หรือการส่องสว่างที่ไม่สม่ำเสมอ เสี้ยนและความผิดปกติระดับไมโครภายในลูเมนทำให้เกิดรอยมัดเส้นใยที่ละเอียดอ่อนและสายเซ็นเซอร์ ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของความล้มเหลวของอุปกรณ์ก่อนเวลาอันควร ผลตอบรับทางคลินิกระบุว่าประมาณ 15% ของปัญหาคุณภาพของภาพจากกล้องเอนโดสโคป (เช่น ขอบมืด การบิดเบี้ยว และความผิดปกติของพิกเซล) มีสาเหตุมาจากความแม่นยำในการผลิตที่ไม่เพียงพอของส่วนปลาย

นวัตกรรมเทคโนโลยีหลัก

• กระบวนการไฮบริดของการกัดไมโครมิลล์แบบเชื่อมโยง 5 แกนและ Micro-EDMเราได้พัฒนาขั้นตอนการผลิตแบบไฮบริดที่เป็นกรรมสิทธิ์ของการกัดก่อน จากนั้นจึงทำ EDM ให้เสร็จสิ้น. ขั้นแรก มีการใช้หัวกัดไมโครอัลลอยด์แข็งพิเศษที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขั้นต่ำ 0.1 มม. บนเครื่องจักร CNC 5 แกน เพื่อทำการกัดไมโครระดับไมครอนบนสเตนเลสเกรดทางการแพทย์หรือโลหะผสมไททาเนียม ซึ่งจะสร้างลูเมนหลักในเบื้องต้น จากนั้นจึงนำ Micro‑EDM ไปใช้กับมุมฉากภายในที่มีความแม่นยำ ร่องแคบลึก และโครงที่บางเป็นพิเศษ (สูงถึง 0.05 มม.) ซึ่งไม่สามารถเข้าถึงหัวกัดได้ ด้วยการตกแต่งอิเล็กโทรดออนไลน์และอัลกอริธึมการชดเชยเส้นทางที่พัฒนาขึ้นเอง ทำให้ micro-EDM ได้รับความแม่นยำของมิติที่ ±2 μm และความขรุขระของพื้นผิว Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.2 μm ทำให้ทราบมุมภายในที่คมชัดและพื้นผิวที่ปราศจากเสี้ยนได้อย่างสมบูรณ์แบบ
• ระบบชดเชยการตัดเฉือนแบบวงปิดโดยยึดตามโพรบในเครื่องจักรหัววัดแบบสัมผัสความแม่นยำสูงและอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์แสงสีขาวถูกรวมไว้ในเครื่องมือกล หลังจากขั้นตอนการประมวลผลที่สำคัญ จะมีการดำเนินการวัดชิ้นงานในแหล่งกำเนิดเพื่อเก็บข้อมูลแบบเรียลไทม์ รวมถึงขนาดลูเมน ความแม่นยำของตำแหน่ง และความกลม ระบบเปรียบเทียบข้อมูลที่วัดได้กับโมเดล CAD คาดการณ์การสึกหรอของเครื่องมือและข้อผิดพลาดการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อนผ่านอัลกอริธึมปัญญาประดิษฐ์ และชดเชยแบบไดนามิกในขั้นตอนการประมวลผลที่ตามมา วิธีนี้จะควบคุมค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของความผันผวนของมิติวิกฤตแบบแบตช์ต่อแบตช์ภายใน 0.0015 มม. ทำให้สามารถผลิตจำนวนมากที่มีความทนทานสูงได้
• เทคโนโลยีการตกแต่งพื้นผิวระดับนาโนหลายขั้นตอนการประมวลผลภายหลังเกี่ยวข้องกับขั้นตอนการทำงานสามขั้นตอน:การขัดด้วยเคมีไฟฟ้า-การขัดด้วยแม่เหล็กวิทยา-การทำความสะอาด CO₂ ที่วิกฤตยิ่งยวด. การขัดเงาด้วยเคมีไฟฟ้าจะขจัดวัสดุพื้นผิวหลายไมครอนเพื่อทำให้ไมโครพีคและหุบเขาเรียบขึ้น การขัดเงาแบบแม่เหล็กวิทยาให้การตกแต่งระดับนาโนสำหรับพื้นที่ที่สำคัญ เช่น พื้นผิวการติดตั้งแบบออปติคัล เพื่อให้ได้คุณภาพผิวระดับมิเรอร์ (Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.05 μm) การทำความสะอาด CO₂ ที่วิกฤตยิ่งยวดขั้นสุดท้ายจะขจัดอนุภาคและฟิล์มน้ำมันที่ตกค้างในระดับต่ำกว่าไมครอนได้อย่างสมบูรณ์โดยไม่เกิดความเสียหาย สร้างซับสเตรตที่เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อแบบปลอดเชื้อในภายหลังและการจัดตำแหน่งส่วนประกอบทางแสงที่แม่นยำ

กลไกการทำงาน

กลไกหลักของผลิตภัณฑ์นี้อยู่ที่สร้างระบบพิกัดทางกายภาพที่แม่นยำสำหรับแสงและข้อมูล. ทุกลูเมนและพื้นผิวตำแหน่งภายในตัวเครื่องทำหน้าที่เป็นฐานไมโครแอสเซมบลีสำหรับส่วนประกอบออปติกและอิเล็กทรอนิกส์ ค่าความคลาดเคลื่อน ±0.005 มม. ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการเบี่ยงเบนของแกนออปติคัลระหว่างระนาบเซนเซอร์กล้องและกลุ่มเลนส์ออพติคัลจะต่ำกว่าเกณฑ์สำหรับการบิดเบือนภาพที่มองเห็นได้ มุมภายในที่แหลมคมช่วยให้สามารถประกอบชิ้นส่วนออพติคอลที่ผิดปกติได้โดยไม่มีช่องว่าง (เช่น เซ็นเซอร์ CMOS รูปตัว D) ป้องกันการเคลื่อนไหวเล็กๆ น้อยๆ ที่เกิดจากการขยายตัวและการหดตัวเนื่องจากความร้อนระหว่างการฆ่าเชื้อหรือการใช้งานทางคลินิก ช่องภายในที่ปราศจากเสี้ยนช่วยปกป้องใยแก้วนำแสงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 125 μm จากความเสียหายระหว่างการใส่และถอดซ้ำๆ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสว่างและความสม่ำเสมอของแสงสว่างที่สม่ำเสมอ ผนังซี่โครงที่บางเฉียบแต่สม่ำเสมอ (0.05 มม.) เพิ่มการใช้พื้นที่ภายในให้เกิดประโยชน์สูงสุด ในขณะเดียวกันก็รักษาความแข็งแกร่งของโครงสร้างโดยรวมผ่านการออกแบบที่มีองค์ประกอบจำกัด ที่สุด ต้านทานความเครียดที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นเมื่อกล้องเอนโดสโคปโค้งงอภายในร่างกายมนุษย์

การตรวจสอบประสิทธิภาพ

ในการทดสอบการจัดตำแหน่งด้วยแสง โมดูลเอนโดสโคปที่ติดตั้งตัวเรือน Jingmou มีข้อผิดพลาดด้านโคแอกเซียลน้อยกว่า 0.01 องศาระหว่างแกนแสงของกล้องและแกนกลไก และความขนานภายใน 1 อาร์ควินาทีระหว่างระนาบโฟกัสของเลนส์และระนาบเซ็นเซอร์ ซึ่งเกินกว่ามาตรฐานอุตสาหกรรมมาก บนแผนภูมิการทดสอบความละเอียดมาตรฐาน ISO 8600-3 กล้องเอนโดสโคปที่เสร็จแล้วจะแสดงความแตกต่างในการลดทอน MTF (Modulation Transfer Function) ที่น้อยกว่า 5% ระหว่างบริเวณส่วนกลางและส่วนต่อพ่วง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสอดคล้องในการจัดตำแหน่งเชิงแสงที่เหนือกว่า ในการทดสอบความน่าเชื่อถือ หลังจากการฆ่าเชื้อด้วยอุณหภูมิสูงและความดันสูง 5 000 รอบ การเปลี่ยนแปลงขนาดของพื้นผิวการติดตั้งประแจจะน้อยกว่า 0.002 มม. โดยไม่พบการกัดกร่อนหรือการสร้างอนุภาคภายในลูเมน ข้อมูลการใช้งานจากผู้ผลิตกล้องเอนโดสโคปหลายรายแสดงให้เห็นว่าการนำโครงสร้างนี้มาใช้จะเพิ่มอัตราผลตอบแทนการตรวจสอบคุณภาพของภาพโดยรวมผ่านการตรวจครั้งแรกโดยเฉลี่ย 18% และลดอัตราการซ่อมหลังการขายที่เกิดจากปัญหาส่วนประกอบส่วนปลายลง 60%

กลยุทธ์และปรัชญาการวิจัยและพัฒนา

เราสนับสนุนปรัชญาการวิจัยและพัฒนา:ความแม่นยำเป็นรากฐานสำคัญของการบูรณาการ และโครงสร้างเป็นพาหะของฟังก์ชัน. แนวทางเชิงกลยุทธ์ของเราคือได้รับความแม่นยำของส่วนประกอบจากข้อกำหนดระดับระบบ. แทนที่จะใช้ตัวบ่งชี้การตัดเฉือนแบบแยกส่วนสำหรับชิ้นส่วนแต่ละชิ้น เรามีส่วนร่วมอย่างลึกซึ้งกับการออกแบบระบบและการมองเห็นของลูกค้า ทำความเข้าใจกับโซ่ความทนทานต่อการจัดตำแหน่งสำหรับโมดูลกล้อง ขีดจำกัดรัศมีการโค้งงอสำหรับมัดเส้นใย และข้อกำหนดทางอุทกพลศาสตร์สำหรับช่องชลประทาน ความต้องการระดับระบบเหล่านี้จะถูกแยกส่วนและปรับให้สอดคล้องกับเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนในการผลิตและข้อกำหนดพื้นผิวสำหรับคุณลักษณะทางเรขาคณิตทุกประการบนตัวเรือน ด้วยเหตุนี้ เราจึงได้จัดตั้งทีมออกแบบร่วมข้ามสาขาวิชาซึ่งครอบคลุมด้านทัศนศาสตร์ กลศาสตร์ และวัสดุศาสตร์ นำเทคโนโลยี Model‑Based Definition (MBD) มาใช้ โดยใช้โมเดล 3 มิติที่มีเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนและคำอธิบายประกอบทั้งหมดเป็นแหล่งข้อมูลเดียวสำหรับการออกแบบและการผลิต เพื่อให้มั่นใจว่าการส่งผ่านแบบไม่สูญเสียจากความตั้งใจในการออกแบบไปยังผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

แนวโน้มในอนาคต

ในอนาคต ตัวเรือนส่วนปลายจะพัฒนาไปไกลกว่าส่วนประกอบโครงสร้างแบบพาสซีฟเข้าไปแพลตฟอร์มอัจฉริยะที่ใช้งานอยู่. เรากำลังพัฒนาตัวเครื่องที่บูรณาการเข้ากับโครงสร้างนำแสงแบบไมโคร โดยที่ท่อนำคลื่นแบบออปติคัลที่มีโครงสร้างไมโครภายในตัวเครื่องจะเข้ามาแทนที่ฟังก์ชันไฟเบอร์ส่องสว่างบางส่วน เพื่อเพิ่มพื้นที่ภายในให้มากขึ้น ในขณะเดียวกัน เราสำรวจการผลิตแบบเติมเนื้อโดยตรงของช่องไมโครแบบฝังภายในตัวเครื่องสำหรับการจัดส่งยาในท้องถิ่นหรือการควบคุมอุณหภูมิ เมื่อมองไปข้างหน้า เรากำลังศึกษาข้อมูลการผลิตแบบผสมผสานที่ใช้วัสดุต่างกันโดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างโซนการทำงานของเซรามิก/โพลีเมอร์ที่เป็นฉนวนหรือออกฤทธิ์ทางชีวภาพโดยตรง ณ ตำแหน่งเฉพาะบนตัวเรือนโลหะ เพื่อให้เกิดการบูรณาการแบบเสาหินของฟังก์ชันด้านโครงสร้าง ไฟฟ้า และชีวภาพ ภายในปี 2573 เราคาดว่าจะเปิดตัวเคล็ดลับปลายประสาทสัมผัสอัจฉริยะฝังมาพร้อมกับเซ็นเซอร์ MEMS ขนาดเล็ก (เช่น ความดัน อุณหภูมิ pH) ช่วยให้กล้องเอนโดสโคปสามารถเก็บข้อมูลทางชีวเคมีหลายมิติแบบเรียลไทม์ควบคู่ไปกับการถ่ายภาพ ซึ่งถือเป็นการเปิดศักราชใหม่ของการส่องกล้องเพื่อการวินิจฉัย