手術用ロボットで最も一般的なタングステンケーブルの構成は、8×19、7×37、および19×19の構成です。タングステン線を使用した機械式ケーブルは、8×19が201本、7×37が259本、そして19×19が361本のらせん状の撚り線で構成されています。ステンレス鋼は、数多くの医療機器や手術機器を含む様々な用途で使用されていますが、手術用ロボットにおいてはタングステンケーブルに代わるものはありません。
しかし、機械ケーブルの素材としてよく知られているステンレス鋼が、なぜ手術用ロボットの駆動装置ではますます使われなくなっているのだろうか？結局のところ、ステンレス鋼ケーブル、特に極細径ケーブルは、軍事、航空宇宙、そして何よりも数え切れないほどのその他の外科用途で広く使われているのだから。
手術用ロボットの動作制御において、ステンレス鋼に代わってタングステンケーブルが使われるようになった理由は、実はそれほど不思議なことではありません。耐久性に関係しているのです。しかし、この機械式ケーブルの強度は、線引張強度だけで測れるものではないため、現場の状況に適した様々なシナリオからデータを収集し、性能指標としての強度をテストする必要があります。
8×19構造を例にとってみましょう。手術用ロボットのピッチとヨーを実現するために最も一般的に使用されている機械式ケーブル設計の1つである8×19は、負荷が増加するにつれてステンレス鋼製の同等品を大きく上回る性能を発揮します。
タングステンケーブルのサイクル時間と引張強度は負荷の増加とともに増加する一方、代替品であるステンレス鋼ケーブルの強度は、同じ負荷におけるタングステンの強度と比較して大幅に低下することに注意されたい。
荷重10ポンド、直径約0.018インチのステンレス鋼ケーブルは、同じ8×19設計と線径のタングステンケーブルが達成するサイクル数のわずか45.73%しか得られない。
実際、この研究では、10ポ​​ンド（44.5N）の負荷でも、タングステンケーブルはステンレス鋼ケーブルの2倍以上の頻度で動作することがすぐに示されました。手術用ロボット内部のマイクロメカニカルケーブルは、すべての部品と同様に、厳しい規制要件を満たすか、それを上回る必要があることを考えると、ケーブルはどんな負荷にも耐えられるはずですよね？したがって、この分析では、ステンレス鋼ケーブルと比較して、同じ直径の8×19タングステンケーブルを使用することで、固有の強度上の利点があり、ロボットが2つの選択肢のうち、より強く耐久性のあるケーブル材料で駆動されることが保証されることが示されています。
さらに、8×19設計の場合、タングステンワイヤロープのサイクル数は、同じ直径と荷重のステンレス鋼ワイヤロープの少なくとも1.94倍です。さらに、研究によると、印加荷重を10ポンドから30ポンドまで徐々に増加させても、ステンレス鋼ケーブルはタングステンの弾性に匹敵できないことが示されています。実際、2つのケーブル材料間の差は拡大しています。同じ30ポンドの荷重では、サイクル数は3.13倍に増加します。より重要な発見は、研究全体を通してマージンが（30ポイントまで）減少することがなかったことです。タングステンは常にサイクル数が高く、平均39.54%でした。
本研究では、特定の直径のワイヤーとケーブル設計を厳密に管理された環境下で調査したが、タングステンはより強度が高く、正確な応力、引張荷重、およびプーリー構成においてより多くのサイクル数を提供できることが実証された。
手術用ロボットアプリケーションに必要なサイクル数を達成するためには、タングステン機械エンジニアと協力することが非常に重要です。
ステンレス鋼、タングステン、その他の機械式ケーブル材料のいずれであっても、同じ一次巻線を持つケーブルアセンブリは二つと存在しない。例えば、マイクロケーブルは通常、撚り線自体を必要とせず、ケーブルに取り付けられる継手にも、ほぼ不可能なほど厳しい公差が求められることはない。
多くの場合、ケーブル自体の長さやサイズ、およびアクセサリの位置やサイズを選択する際に、ある程度の柔軟性があります。これらの寸法は、ケーブルアセンブリの許容範囲を構成します。機械ケーブルメーカーが、用途の許容範囲を満たすケーブルアセンブリを製造できる場合、これらのアセンブリは実際の使用環境でのみ使用できます。
人命がかかっている手術用ロボットの場合、設計上の許容誤差を達成することこそが唯一許容される結果です。したがって、外科医のあらゆる動きを模倣する極細の機械式ケーブルは、地球上で最も高度なケーブルの一つと言えるでしょう。
これらの手術用ロボット内部に搭載される機械式ケーブルアセンブリも、狭く窮屈な空間を占有します。タングステン製のケーブルアセンブリが、子供の鉛筆の先端ほどの大きさしかない滑車を使って、極めて狭い通路に隙間なく収まり、しかも予測可能な周期で動作を維持しながら、両方の機能を果たすというのは、実に驚くべきことです。
また、ケーブルエンジニアは事前にケーブル材料についてアドバイスしてくれるため、時間、リソース、さらにはコストを節約できる可能性があり、これらはロボットの確実な市場投入戦略を計画する上で重要な要素となる点にも留意すべきです。
急速に成長する手術用ロボット市場において、単に機械的なケーブルで動作を補助するだけではもはや十分ではありません。手術用ロボットメーカーが革新的な製品を市場に投入するスピードと位置は、製品がどれだけ容易に大量消費に対応できるかに大きく左右されます。だからこそ、貴社の機械エンジニアが日々、これらのケーブルアセンブリの研究、改良、開発に取り組んでいることをご理解いただきたいのです。
例えば、外科用ロボットの開発プロジェクトは、ステンレス鋼の強度、延性、サイクルカウント能力を前提として開始されることが多いが、ロボット開発の後期段階ではタングステンが使用されることも少なくない。
手術用ロボットのメーカーは、ロボット設計の初期段階ではステンレス鋼を一般的に使用していましたが、後に性能の優れたタングステンを選択しました。これはモーションコントロールへのアプローチが突然変わったように見えるかもしれませんが、実際はそうではありません。この材料変更は、ロボットメーカーとケーブル製造を担当する機械エンジニアとの強制的な協力の結果なのです。
ステンレス鋼ケーブルは、特に内視鏡機器の分野において、外科用器具市場の定番として定着し続けています。しかし、ステンレス鋼は内視鏡/腹腔鏡手術中の動きを支えることはできますが、より脆いが密度が高く、したがってより強い同種の材料（タングステンと呼ばれる）と同じ引張強度はありません。
タングステンは手術用ロボットのケーブル素材としてステンレス鋼に代わる理想的な素材ですが、ケーブルメーカー間の良好な連携の重要性は計り知れません。経験豊富な極細ケーブルの機械エンジニアと協力することで、ケーブルが世界トップクラスのコンサルタントやメーカーによって製造されることが保証されるだけでなく、適切なケーブルメーカーを選ぶことで、科学的なアプローチと構築計画の改善スピードを確実に優先させることができ、競合他社よりも早くモーションコントロールの目標を達成できるようになります。
『メディカルデザイン＆アウトソーシング』を購読しよう。 『メディカルデザイン＆アウトソーシング』を購読しよう。『メディカルデザイン＆アウトソーシング』誌を購読しよう。『メディカルデザイン＆アウトソーシング』を購読しましょう。今日の医療機器設計分野をリードするこの雑誌をブックマーク、共有、そして積極的に活用してください。
DeviceTalksは、医療技術分野のリーダーたちが集まる対話の場です。 イベント、ポッドキャスト、ウェビナー、そしてアイデアや洞察を交換する1対1の交流などです。 イベント、ポッドキャスト、ウェビナー、そしてアイデアや洞察を交換する1対1の交流などです。これらは、イベント、ポッドキャスト、ウェビナー、そしてアイデアや洞察を1対1で交換する機会などです。これらは、イベント、ポッドキャスト、ウェビナー、そしてアイデアや洞察を1対1で交換する機会などです。
医療機器業界専門誌。MassDeviceは、救命医療機器を網羅する、業界をリードする医療機器業界ニュース誌です。
著作権 © 2022 VTVH Media LLC. 全著作権所有。本サイトのコンテンツは、WTWH Media LLC の事前の書面による許可なく、複製、配布、送信、キャッシュ、その他いかなる方法でも使用することはできません。サイトマップ | プライバシーポリシー | RSS