Обявяване на резултатите:

Ние задълбочено анализирахме и дефинирахме нов стандарт за"динамична ефективност на рязане"на лапароскопски режещи ножове. Чрез интегриране на изчислителни симулации на динамика на флуидите, биомеханични изследвания на биологични тъкани и прецизни микро-техники за обработка, ние успешно оптимизирахме геометрията на ръба на острието, флуидните канали на жлебовете за отстраняване на стружките и цялостната структура на динамичния баланс. Това позволява на нашите остриета не само да бъдат остри в статично състояние, но и да постигнат максимална ефективност на рязане, да минимизират увреждането на тъканите и да осигурят гладко отстраняване на стружките по време на високо-скоростно въртене. Той предефинира инженерната парадигма за ефективно и безопасно рязане.

Точки на фона на изследванията и разработките:

Традиционният дизайн на режещите остриета се основава най-вече на опита и липсва систематично изследване на действителните процеси на рязане и отстраняване на стружките по време на високо{0}}скоростно въртене. Често срещаните проблеми включват: по време на рязане тъканта е прекалено разтегната, а не ефективно отрязана, което увеличава риска от кървене; остатъците от изрязаните тъкани (особено лепкавата тъкан) са склонни да запушат главата на острието или смукателната тръба, което води до прекъсване на операцията и лекарят трябва многократно да изплаква и почиства; острието може да вибрира при високи скорости на въртене, което да повлияе на усещането и точността на работа и дори да причини случайно отделяне и нараняване на околните здрави тъкани. Лекарите се нуждаят от"умен"острие, което може"активно"хванете, спретнато изрежете и"ефективно"транспортирайте тъканта, като целият процес протича гладко като течащ поток.

Основни технологични иновации:

Нашата иновация включва издигане на дизайна на острието от"статична геометрия"измерение на"динамична система"измерение:

• Оптимизиране на авангардна геометрия:Ние не просто преследваме крайната острота (тънките режещи ръбове са склонни към начупване и напукване), но и дизайна"микро{0}}назъбен"или„много{0}}етажна наклонена повърхност“композитни режещи ръбове. Чрез анализ на крайните елементи ние оптимизираме ъгъла на рязане, наклонения ъгъл и ъгъла на хлабина, за да генерираме локална концентрация на напрежение при рязане в тъкани, постигайки"микро{0}}бластиране"рязане, а не компресия и разкъсване, като по този начин се намалява издърпването на околните тъкани. В същото време специалната геометрична форма на режещия ръб може да генерира навътре"всмукване"сила по време на въртене, спомагаща за стабилно улавяне на целевата тъкан.
• Дизайн на жлебове за отстраняване на чипове на Fluid Dynamics:Ние разглеждаме каналите за отстраняване на стружките на острието като миниатюрни флуидни канали. Чрез изчислителна симулация на динамика на флуидите оптимизираме формата на напречното-сечение, дълбочината, спиралния ъгъл и повърхността на жлебовете. Когато острието се върти с висока скорост, жлебовете могат да генерират стабилен аксиален вихър с-отрицателно налягане. Този вихър може да действа като a"торнадо", активно"смучене"остатъците от изрязаната тъкан в дълбоката част на жлеба и премахването им през кухия вал, като ефективно предотвратява натрупването и блокирането на остатъците в прозореца на главата на острието. Супер огледално{1}}полираната повърхност на жлеба допълнително намалява устойчивостта на течности.
• Динамичен баланс и дизайн за намаляване на вибрациите:Извършваме високо{0}}калибриране на динамичен баланс за всеки дизайн на острието. Чрез прецизно разпределение на теглото или отстраняване на материала, ние гарантираме, че центърът на тежестта на острието идеално съвпада с оста на въртене при няколко десетки хиляди оборота в минута, контролирайки амплитудата на вибрациите до ниво микрометър. Това не само подобрява усещането за работа (премахвайки"изтръпнала ръка"усещане), но също така значително намалява случайното увреждане на тъканите и напрежението от умора в точката на свързване на острието поради вибрации.

Механизъм на действие:

Основният механизъм на неговата работа е ефективно преобразуване на енергия и активно управление на течностите. Оптимизираната геометрия на режещия ръб преобразува ротационната кинетична енергия на двигателя в сила на срязване върху целевата тъкан по най-концентриран начин с минимална загуба на енергия, постигайки"чисто и ефективно"рязане. В същото време самото въртящо се острие се превръща в a"центробежна помпа"и генератор на ефекта на Вентури. Оптимизираните канали за отстраняване на стружките, когато се въртят, със специалната си форма насочват тъканната течност и въздушния поток, за да образуват вихрово поле с висока-скорост и ниско-налягане. Това вихрово поле има два ефекта: единият е да генерира силно"всмукване"и"транспорт"сила върху прясно изрязаните остатъци, постигайки незабавно почистване на раната; другото е да се образува a"течна бариера"в прозореца на главата на острието, като непрекъснато отмива новите залепнали тъкани и поддържа ясен изглед към прозореца. Динамичният баланс гарантира, че всички тези механични процеси се извършват на стабилна и контролируема платформа.

Проверка на ефикасността:

При теста за рязане на симулирана тъкан, нашето острие с оптимизиран дизайн, в сравнение с традиционното острие със същата спецификация, намали времето, необходимо за изрязване на същата текстура и обем на симулирана тъкан с приблизително 25% и намали страничната сила на сцепление върху симулираната тъкан по време на процеса на рязане с около 40%. При високо-скоростна фотография ефективността на отстраняване на чипа се увеличи с повече от 50%, а феноменът на запушване беше основно елиминиран. Данните от тестовете за вибрации показаха, че при номиналната максимална скорост на въртене, стойността на вибрационното ускорение при дръжката на острието на нашето острие е с 60% по-ниска от средната за индустрията. Клиничните лекари съобщават, че при използване на острието с нов дизайн операцията е по-стабилна, рязането е по-голямо"в синхрон с ръката"и при работа с вискозни тъкани, богати на кръвоносни съдове, яснотата на хирургичното поле се поддържа за по-дълго време, намалявайки броя на изплакванията и правейки хирургическия ритъм по-плавен.

Стратегия и философия за научни изследвания и развитие:

Ние вярваме:„Страхотният дизайн на острието е хармоничният танц на статика, динамика и динамика на течности в микроскопичен мащаб.“Нашата стратегия за научноизследователска и развойна дейност е да използваме мулти-инструменти за симулация на физични полета, за да конвертираме неясните клинични изисквания, като напр."добро усещане", "гладко рязане", и"без запушване"в точни геометрични параметри и физически показатели. Ние не само проектираме формата на острието, но и"път на заминаване"от тъканни остатъци. Ние се ангажираме да оформим всеки разрез в ефикасно и контролируемо микро{1}}системно инженерство.

Бъдеща перспектива:

В бъдеще ще вървим към"адаптивна геометрия"и"интелигентен контрол на полето на потока."Изследователските направления включват: разработване на интелигентни материални структури, които могат автоматично да регулират ъгъла на режещия ръб според въртящия момент на натоварването; изследване на интегрирането на микро{0}}сензори върху острието за наблюдение на силата на рязане, температурата и състоянието на блокиране в реално време и извършване на контрол с обратна връзка чрез регулиране на скоростта на въртене или потока на промиване; изследване на използването на по-модерни флуидни принципи като ефект на кавитация за подобряване на ефективността на изчистване на вискозни тъкани. Нашата цел е да направим ножа за рендосване интелигентен терминал"възприемане на околната среда - решение-вземане - изпълнение"възможности, което прави хирургичното рендосване безпрецедентно прецизно, лесно и безопасно.