Oficialus pranešimas apie pasiekimus

Sėkmingai industrializavome mikronų-lygio ultra-tikslios gamybos technologijos taikymą laparoskopiniuose skutimosi peiliukuose ir pristatėme didelio-tikslumo peiliukų seriją „Jingwei“. Šiame gaminyje įdiegta nepriklausomai suprojektuota „penkių -ašių sujungimo - ultragarso-pagalba“ kompozito apdorojimo technologija, kontroliuojanti ašmenų krašto tiesumo paklaidą 0,5 μm/10 mm ribose ir stabilizuojančią krašto spindulį 3 ± 0,5 μm, taip pasiekiant optinio veidrodžio paviršiaus apdorojimo lygį. Sertifikuota pagal ISO 13485 kokybės sistemą, standartinis gaminio partijos konsistencijos nuokrypis yra mažesnis nei 0,15, todėl pasiekiamas šuolis nuo „rankų darbo{14}lygio tikslumo“ iki „instrumento{15}lygio tikslumo“, o tai atitinka ekstremalius chirurginių instrumentų reikalavimus naudojant robotų{16}operaciją su minimalia pagalba.

Tyrimai ir plėtra Fono skausmo taškai

Nepakankamas tradicinių obliavimo peilių gamybos tikslumas lemia tris pagrindines klinikines problemas: Pirma, diskrečios ašmenų krašto geometrijos, kai toje pačioje partijoje esančių ašmenų briaunos kampas svyruoja ±3 laipsniais, todėl pjovimo našumas yra nenuspėjamas; antra, bloga paviršiaus šiurkštumo kontrolė, kai Ra vertės dažniausiai svyruoja nuo 0,4 iki 0,8 μm, todėl padidėja audinių trinties pažeidimo rizika; trečia, netinkamas dinaminio balanso laipsnis, sukeliantis per didelę vibraciją dideliu-greičių sukimosi metu ir turintis įtakos veikimo stabilumui. Inžinerinė analizė atskleidžia, kad esant 4000 aps./min sukimosi greičiui, ašmenys, kurių nebalansinė masė viršija 0,5 g · mm, generuos radialines vibracijas, kurių amplitudė didesnė nei 20 μm, o tai yra pagrindinė "obliavimo virpėjimo" ir "per didelio pjovimo" fizinė priežastis. Dabartinis gamybos procesas priklauso nuo kvalifikuotų darbuotojų šlifavimo rankomis, todėl sunku užtikrinti produkto nuoseklumą.

Pagrindinės technologinės naujovės

• Penkių-ašių ultragarso vibracijos{1}}apdirbimo sistema:Ši sistema naujoviškai sujungia ultragarso vibraciją (kurios dažnis 40 kHz ir amplitudė 5 μm) su penkių -ašių tikslumu apdirbimu. Ultragarsinė vibracija paverčia pjovimo procesą iš nepertraukiamo pjovimo į impulsinį mikro{4}}pjovimą, sumažindama pjovimo jėgą 60 % ir apdorodama „be įtrūkimų, be apdirbimo ir sukietėjusio sluoksnio“. Savarankiškai sukurtas-įrankio trajektorijos generavimo algoritmas gali kompensuoti trajektoriją realiuoju laiku pagal įrankio nusidėvėjimą, užtikrindamas partijos gamybos nuoseklumą.
• Prijungta optinė patikra ir uždaros{0} kilpos kompensavimo technologija:Baltos šviesos interferometrai ir lazeriniai konfokaliniai mikroskopai yra integruoti į gamybos liniją, kad apdirbimo proceso metu būtų galima 100% patikrinti internete. Sistema atlieka visų parametrų nuskaitymą (įskaitant briaunos spindulį, nuolydžio kampą, reljefo kampą, šiurkštumą ir kt., iš viso 12 parametrų) kas 10 apdorotų peilių, o duomenys realiu laiku grąžinami į CNC sistemą, kad būtų galima kompensuoti ir reguliuoti, sudarydama uždarą „apdirbimo - matavimo - kompensavimo“ kilpą.
• Žemos{0}}temperatūros jonų pluošto poliravimo procesas:Argono jonų pluoštai naudojami galutiniam peilių poliravimui žemoje -150 laipsnių temperatūroje. Jonų energija valdoma 50-150 eV diapazone, o fiziškai purškiant nuo paviršiaus pašalinama 2-3 μm medžiagos, kad būtų pašalintas mechaninio poliravimo metu atsiradęs įtempių sluoksnis. Šis procesas sumažina paviršiaus šiurkštumo Ra vertę iki mažesnės nei 0,05 μm, todėl gaunama veidrodinė apdaila ir kartu suformuojamas gniuždomasis įtempių paviršius, padidinantis nuovargio tarnavimo laiką.

Veikimo mechanizmas

Biologiniai itin-tikslios gamybos pranašumai pasireiškia trimis aspektais: audinių sąveikos lygiu veidrodiniai{1}}paviršiai sumažina mechaninį susijungimą su audiniais ir sumažina ląstelių sukibimą 80 %, taip sumažinant audinių traukos pažeidimus; pjovimo mechanikos lygyje tiksliai valdoma ašmenų geometrija (su 12 laipsnių ± 0,5 laipsnio pakreipimo kampu ir 8 laipsnių ± 0,5 laipsnio reljefo kampu) optimizuoja pjovimo jėgos kryptį, 90% jėgos paversdama pjovimo judesiu ir tik 10% radialiniu slėgiu, taip maksimaliai padidindama normalių audinių apsaugą; Skysčių dinamikos lygyje lygūs paviršiai palengvina stabilaus laminarinio drėkinimo skysčio srauto susidarymą, greitai pašalina audinių šiukšles iš regėjimo lauko ir padidina chirurginį aiškumą. Patobulintas dinaminio balanso tikslumas (pasiekiant G1.0 lygį) užtikrina, kad ašmenų vibracijos poslinkis būtų mažesnis nei 2 μm esant 10 000 aps./min. greičiui, todėl pasiekiamas stabilus valdymas, panašus į „aštrius kaip peilis ašmenis“.

Veiksmingumo patikrinimas

Standartizuotoje bandymo platformoje precizinis peilis pasižymėjo išskirtiniu našumu: kraštų aštrumo bandyme jėga, reikalinga standartinei bandomajai plėvelei nupjauti, buvo tik 1,8 N (pramonės vidurkis 3,5 N); nuovargio eksploatavimo trukmės testas parodė, kad po nepertraukiamo veikimo 6 valandas imituotomis chirurginėmis sąlygomis briaunos spindulys padidėjo tik nuo 3,1 μm iki 4,5 μm (tradicinės mentės padidėjo nuo 5 μm iki 12 μm); citokompatibilumo testas parodė, kad L929 ląstelių išgyvenamumas ant tiksliai poliruoto paviršiaus siekė 98,7%, žymiai daugiau nei 92,1% tradiciniame paviršiuje. Perspektyvinis klinikinis tyrimas apėmė 120 kelio artroskopinių operacijų atvejų, o rezultatai parodė, kad subchondralinio kaulo ekspozicijos dažnis grupėje, kurioje buvo naudojami tikslūs peiliukai, sumažėjo nuo 21 % iki 4 %; vidutinis kremzlės pažeidimo diapazonas MRT įvertinime sumažėjo 42 % praėjus 3 mėnesiams po operacijos; gydytojo operacijų patirties balas (10 balų skalėje) padidėjo nuo 7,2 iki 9,1, o labiausiai pagerėjo „pjovimo valdomumas“ ir „rankos pojūčio stabilumas“.

Mokslinių tyrimų ir plėtros strategija ir filosofija

Mes laikomės pagrindinės vertybės „Preciziškumas apibrėžia efektyvumą“ ir sukūrėme gamybos koncepciją, kurioje TAP (Technologijos - Meno - Filosofija) integruota kaip trejybė. Techninėje srityje sukūrėme matematinius ir fizinius modelius, kiekybiškai įvertindami klinikinius reikalavimus į 36 inžinerinius parametrus ir žingsnis po žingsnio išskaidydami juos, kad apdorotų specifikacijas taikant kokybės funkcijų diegimą (QFD). Meninėje srityje mes sukūrėme „amatininkų inžinierių“ komandą, paversdami tradicinio meistriškumo „prisilietimą“ į kiekybiškai įvertinamas skaitmeninio valdymo instrukcijas. Filosofinėje srityje mes siekiame „tobulo netobulumo“, pripažindami gamybos leistinų nuokrypių neišvengiamumą, tačiau apribodami juos biologiškai nejautriose ribose, naudodami statistinio proceso valdymą (SPC). Investavome į pirmojo pasaulyje itin švaraus minimaliai invazinių chirurginių instrumentų (ISO 5 lygis) cecho sukūrimą, kurio temperatūros svyravimai kontroliuojami ±0,5 laipsnio, o drėgmės svyravimai – ±3 %, suteikdami aplinkos apsaugos garantiją mikronų{11}}lygio gamybai.

Ateities perspektyva

Kitas tikslios gamybos etapas yra „atominio{0}lygio gamyba“. Kuriame atominio nusodinimo taisymo technologiją, pagrįstą fokusuoto jonų pluoštu (FIB), kuri gali pasiekti atominio -lygio medžiagos pridėjimą esant vietiniams ašmenų krašto defektams; elektronų pluošto -indukuoto nusodinimo (EBID) tyrimas, siekiant paruošti nanostruktūras ir sukonstruoti nano-stulpelių masyvą su kryptingu išdėstymu ant ašmenų paviršiaus, kad būtų pasiektas „struktūrinis supertepimas“; ir sukurti kvantinių taškų matavimo sistemą, skirtą sub-nanometro mastelio topografijai matuoti naudojant kvantinio tunelio efektą. 2028 m. išleisime prisitaikančio standumo peiliukus, integruojančius reguliuojamo standumo struktūras į ašmenų korpusą per mikro-elektromechanines sistemas (MEMS), leidžiančius tiems patiems peiliams perjungti standųjį režimą (kaulams pjauti) ir lankstų režimą (minkštiesiems audiniams pjauti). Žvelgiant į tolesnę ateitį, „nulinės{10}tolerancijos“ gamyba, pagrįsta kvantiniu tikslumo matavimu, iš naujo apibrėžs chirurginių instrumentų veikimo ribas ir pasieks tikrą „molekulinio{11}lygio“ chirurginį tikslumą.