Les configurations de câbles en tungstène les plus courantes pour les robots chirurgicaux sont les suivantes : 8×19, 7×37 et 19×19. Un câble mécanique en tungstène de configuration 8×19 comprend 201 fils, un câble 7×37 en comprend 259 et un câble 19×19 en comprend 361. Bien que l’acier inoxydable soit utilisé dans de nombreuses applications, notamment pour de nombreux dispositifs médicaux et chirurgicaux, rien ne remplace les câbles en tungstène en robotique chirurgicale.
Mais pourquoi l'acier inoxydable, matériau pourtant bien connu pour les câbles mécaniques, est-il de moins en moins utilisé dans les systèmes d'entraînement des robots chirurgicaux ? Après tout, les câbles en acier inoxydable, notamment les câbles de micro-diamètre, sont omniprésents dans les secteurs militaire, aérospatial et, surtout, dans d'innombrables autres applications chirurgicales.
En réalité, la raison pour laquelle les câbles en tungstène remplacent l'acier inoxydable dans la commande de mouvement des robots chirurgicaux n'est pas aussi mystérieuse qu'on pourrait le croire : elle est liée à leur durabilité. Cependant, la résistance de ce câble mécanique ne se mesurant pas uniquement par sa résistance à la traction linéaire, il est nécessaire de tester sa résistance comme indicateur de performance en collectant des données dans de nombreux scénarios représentatifs des conditions réelles d'utilisation.
Prenons l'exemple de la structure 8×19. Figurant parmi les conceptions de câbles mécaniques les plus couramment utilisées pour réaliser les mouvements de tangage et de lacet des robots chirurgicaux, la structure 8×19 surpasse largement son homologue en acier inoxydable lorsque la charge augmente.
Il est à noter que le temps de cycle et la résistance à la traction du câble en tungstène augmentent avec la charge, tandis que la résistance du câble alternatif en acier inoxydable diminue considérablement par rapport à celle du tungstène à charge égale.
Un câble en acier inoxydable supportant une charge de 10 livres et d'un diamètre d'environ 0,018 pouce ne fournit que 45,73 % des cycles obtenus par le tungstène avec la même conception 8×19 et le même diamètre de fil.
En effet, cette étude a immédiatement démontré que, même sous une force de 44,5 N (10 livres), le câble en tungstène fonctionnait plus de deux fois mieux que le câble en acier inoxydable. Sachant que, comme tous les composants, les câbles micromécaniques d'un robot chirurgical doivent respecter, voire dépasser, des normes réglementaires strictes, le câble devrait pouvoir résister à toutes les contraintes. L'analyse montre donc que l'utilisation d'un câble en tungstène de même diamètre (8×19) offre un avantage intrinsèque en termes de résistance, comparée à celle d'un câble en acier inoxydable, et garantit que le robot est alimenté par le matériau le plus robuste et le plus durable des deux.
De plus, dans le cas d'une conception 8×19, le nombre de cycles d'un câble en tungstène est au moins 1,94 fois supérieur à celui d'un câble en acier inoxydable de même diamètre et de même charge. Par ailleurs, des études ont démontré que les câbles en acier inoxydable ne peuvent égaler l'élasticité du tungstène, même si la charge appliquée augmente progressivement de 10 à 30 livres. En réalité, l'écart entre les deux matériaux de câbles s'accroît. À charge égale de 30 livres, le nombre de cycles passe à 3,13 fois. Le résultat le plus important est que les marges n'ont jamais diminué (à 30 points) tout au long de l'étude. Le tungstène a toujours présenté un nombre de cycles supérieur, en moyenne de 39,54 %.
Bien que cette étude ait examiné des fils de diamètres spécifiques et des conceptions de câbles dans un environnement hautement contrôlé, elle a démontré que le tungstène est plus résistant et offre plus de cycles avec des contraintes, des charges de traction et des configurations de poulies précises.
Il est essentiel de collaborer avec un ingénieur en mécanique spécialisé dans le tungstène pour atteindre le nombre de cycles requis pour votre application robotique chirurgicale.
Qu’il s’agisse d’acier inoxydable, de tungstène ou de tout autre matériau pour câbles mécaniques, deux câbles assemblés ne sont jamais équipés du même enroulement primaire. Par exemple, les microcâbles ne nécessitent généralement ni les brins eux-mêmes, ni les tolérances extrêmement serrées des raccords.
Dans de nombreux cas, il est possible de choisir la longueur et la section du câble, ainsi que l'emplacement et la taille des accessoires. Ces dimensions définissent la tolérance du câble assemblé. Si votre fabricant de câbles mécaniques peut réaliser des câbles assemblés conformes aux tolérances de l'application, ces câbles ne peuvent être utilisés que dans leur environnement d'utilisation prévu.
Dans le domaine des robots chirurgicaux, où des vies sont en jeu, le respect des tolérances de conception est la seule solution acceptable. On peut donc affirmer sans hésiter que les câbles mécaniques ultrafins qui reproduisent fidèlement chaque mouvement du chirurgien font de ces câbles certains des plus sophistiqués au monde.
Les faisceaux de câbles mécaniques qui composent ces robots chirurgicaux occupent des espaces réduits et exigus. Il est remarquable que ces faisceaux de câbles en tungstène s'insèrent parfaitement dans des canaux extrêmement étroits, sur des poulies de la taille d'une mine de crayon, et qu'ils accomplissent les deux tâches tout en maintenant un mouvement à un nombre de cycles prévisible.
Il est également important de noter que votre ingénieur en câblage peut vous conseiller à l'avance sur les matériaux de câblage, ce qui peut vous faire gagner du temps, des ressources et même des coûts, autant de variables clés pour élaborer une stratégie de commercialisation efficace pour votre robot.
Face à l'essor fulgurant du marché de la robotique chirurgicale, la simple fourniture de câbles mécaniques pour faciliter les mouvements ne suffit plus. La rapidité et l'importance avec lesquelles les fabricants de robots chirurgicaux commercialisent leurs innovations dépendront assurément de la facilité avec laquelle ces produits seront adaptés à une utilisation à grande échelle. C'est pourquoi il est essentiel de souligner que vos ingénieurs mécaniciens conçoivent, perfectionnent et fabriquent quotidiennement ces ensembles de câbles.
Par exemple, il arrive souvent que des projets de robotique chirurgicale commencent avec la résistance, la ductilité et la capacité de comptage de cycles de l'acier inoxydable, mais utilisent tout de même le tungstène à un stade ultérieur du développement de la robotique.
Les fabricants de robots chirurgicaux utilisaient généralement l'acier inoxydable au début de la conception des robots, mais ont ensuite opté pour le tungstène en raison de ses performances supérieures. Bien que cela puisse paraître un changement soudain d'approche en matière de contrôle des mouvements, il n'en est rien. Ce changement de matériau résulte d'une collaboration indispensable entre le fabricant du robot et les ingénieurs mécaniciens chargés de la fabrication des câbles.
Les câbles en acier inoxydable s'imposent de plus en plus sur le marché des instruments chirurgicaux, notamment dans le domaine de l'endoscopie. Cependant, bien que l'acier inoxydable puisse supporter les mouvements lors des interventions endoscopiques/laparoscopiques, sa résistance à la traction est inférieure à celle du tungstène, un matériau plus cassant mais plus dense et donc plus résistant.
Bien que le tungstène soit parfaitement adapté pour remplacer l'acier inoxydable comme matériau de prédilection pour les câbles des robots chirurgicaux, il est essentiel de bien collaborer entre les fabricants de câbles. Travailler avec un ingénieur en mécanique spécialisé dans les câbles ultra-fins vous garantit non seulement que vos câbles sont produits par des consultants et des fabricants de renommée mondiale, mais aussi que le choix du bon fabricant vous permette de privilégier l'amélioration de la méthodologie et du rythme de développement. Vous atteindrez ainsi vos objectifs de contrôle de mouvement plus rapidement que vos concurrents.
Abonnez-vous à Medical Design & Outsourcing. Abonnez-vous à Medical Design & Outsourcing.Abonnez-vous à Medical Design and Outsourcing.Abonnez-vous à Medical Design and Outsourcing. Ajoutez-le à vos favoris, partagez-le et interagissez avec le magazine de référence actuel en matière de conception de dispositifs médicaux.
DeviceTalks est un espace d'échange pour les leaders des technologies médicales. Il s'agit d'événements, de podcasts, de webinaires et d'échanges individuels d'idées et de points de vue. Il s'agit d'événements, de podcasts, de webinaires et d'échanges individuels d'idées et de points de vue.Il s'agit d'événements, de podcasts, de webinaires et d'échanges individuels d'idées et de points de vue.Il s'agit d'événements, de podcasts, de webinaires et d'échanges individuels d'idées et de points de vue.
MassDevice est le magazine d'actualités de référence du secteur des dispositifs médicaux, spécialisé dans les dispositifs qui sauvent des vies.
© 2022 VTVH Media LLC. Tous droits réservés. Le contenu de ce site ne peut être reproduit, distribué, transmis, mis en cache ni utilisé d'aucune autre manière sans l'autorisation écrite préalable de VTVH Media LLC. Plan du site | Politique de confidentialité | Flux RSS