As configurações mais comuns de cabos de tungstênio em robôs cirúrgicos incluem 8×19, 7×37 e 19×19. Um cabo mecânico com fio de tungstênio 8×19 possui 201 fios, um 7×37 possui 259 fios e um 19×19 possui 361 fios helicoidais. Embora o aço inoxidável seja utilizado em diversas aplicações, incluindo inúmeros dispositivos médicos e cirúrgicos, não há substituto para os cabos de tungstênio em robótica cirúrgica.
Mas por que o aço inoxidável, um material tão conhecido para cabos mecânicos, está se tornando cada vez menos popular em acionamentos de robôs cirúrgicos? Afinal, cabos de aço inoxidável, especialmente os de microdiâmetro, são onipresentes em aplicações militares, aeroespaciais e, principalmente, em inúmeras outras aplicações cirúrgicas.
Bem, o motivo pelo qual os cabos de tungstênio estão substituindo o aço inoxidável no controle de movimento de robôs cirúrgicos não é tão misterioso quanto se imagina: tem a ver com durabilidade. Mas, como a resistência desse cabo mecânico não é medida apenas por sua resistência à tração linear, precisamos testar a resistência como uma medida de desempenho, coletando dados de diversos cenários adequados às condições de campo.
Tomemos como exemplo a estrutura 8×19. Sendo um dos designs de cabos mecânicos mais utilizados para obter movimentos de inclinação e rotação em robôs cirúrgicos, o 8×19 apresenta um desempenho muito superior ao seu equivalente em aço inoxidável à medida que a carga aumenta.
Note-se que o tempo de ciclo e a resistência à tração do cabo de tungstênio aumentaram com o aumento da carga, enquanto a resistência do cabo alternativo de aço inoxidável diminuiu drasticamente em comparação com a resistência do tungstênio sob a mesma carga.
Um cabo de aço inoxidável com uma carga de 10 libras e um diâmetro de aproximadamente 0,018 polegadas proporciona apenas 45,73% dos ciclos alcançados por um cabo de tungstênio com o mesmo design 8×19 e diâmetro de fio.
De fato, este estudo específico demonstrou imediatamente que, mesmo com 44,5 N (10 libras), o cabo de tungstênio funcionou mais que o dobro das vezes em comparação com o cabo de aço inoxidável. Considerando que, como todos os componentes, os cabos micromecânicos dentro de um robô cirúrgico devem atender ou exceder rigorosos requisitos regulamentares, o cabo deve ser capaz de suportar qualquer coisa, certo? Assim, a análise mostra que o uso de um cabo de tungstênio de mesmo diâmetro (8×19) em comparação com um cabo de aço inoxidável oferece uma vantagem inerente em termos de resistência e garante que o robô seja alimentado pelo material de cabo mais resistente e durável entre as duas opções.
Além disso, no caso do projeto 8×19, o número de ciclos de um cabo de aço de tungstênio é pelo menos 1,94 vezes maior que o de um cabo de aço inoxidável do mesmo diâmetro e carga. Ademais, estudos demonstraram que os cabos de aço inoxidável não conseguem igualar a elasticidade do tungstênio, mesmo com o aumento gradual da carga aplicada de 10 para 30 libras. Na verdade, a diferença entre os dois materiais aumenta. Com a mesma carga de 30 libras, o número de ciclos aumenta para 3,13 vezes. A descoberta mais importante foi que as margens nunca diminuíram (para 30 pontos percentuais) ao longo do estudo. O tungstênio sempre apresentou um número maior de ciclos, com média de 39,54%.
Embora este estudo tenha examinado fios de diâmetros específicos e designs de cabos em um ambiente altamente controlado, demonstrou que o tungstênio é mais resistente e proporciona mais ciclos com tensões, cargas de tração e configurações de polias precisas.
É fundamental trabalhar com um engenheiro mecânico especializado em tungstênio para atingir o número de ciclos necessários para sua aplicação em robótica cirúrgica.
Independentemente de ser aço inoxidável, tungstênio ou qualquer outro material para cabos mecânicos, não existem dois conjuntos de cabos com o mesmo enrolamento primário. Por exemplo, geralmente os microcabos não exigem os próprios filamentos, nem as tolerâncias extremamente rigorosas das conexões aplicadas ao cabo.
Em muitos casos, existe alguma flexibilidade na escolha do comprimento e tamanho do próprio cabo, bem como na localização e tamanho dos acessórios. Essas dimensões constituem a tolerância do conjunto do cabo. Se o seu fabricante de cabos mecânicos puder implementar conjuntos de cabos que atendam às tolerâncias da aplicação, esses conjuntos poderão ser utilizados em seu ambiente real.
No caso de robôs cirúrgicos, onde vidas estão em jogo, atingir as tolerâncias de projeto é o único resultado aceitável. Portanto, é justo dizer que cabos mecânicos ultrafinos que imitam cada movimento do cirurgião tornam esses cabos alguns dos mais sofisticados do planeta.
Os conjuntos de cabos mecânicos que ficam dentro desses robôs cirúrgicos também ocupam espaços pequenos e apertados. É realmente incrível que esses conjuntos de cabos de tungstênio se encaixem perfeitamente nos canais mais estreitos, em polias não maiores que a ponta de um lápis infantil, e realizem ambas as tarefas mantendo o movimento em um número previsível de ciclos.
É importante ressaltar também que seu engenheiro de cabeamento pode aconselhar sobre os materiais de cabeamento com antecedência, potencialmente economizando tempo, recursos e até mesmo custos, que são variáveis-chave ao planejar uma estratégia de lançamento no mercado eficaz para seu robô.
Com o mercado de robótica cirúrgica em rápido crescimento, simplesmente fornecer cabos mecânicos para auxiliar o movimento já não é suficiente. A velocidade e a rapidez com que os fabricantes de robôs cirúrgicos lançam seus produtos no mercado certamente dependerão da facilidade com que os produtos estiverem prontos para o consumo em massa. É por isso que é importante observar que seus engenheiros mecânicos pesquisam, aprimoram e criam esses conjuntos de cabos diariamente.
Por exemplo, muitas vezes acontece que projetos de robótica cirúrgica podem começar com a resistência, ductilidade e capacidade de contagem de ciclos do aço inoxidável, mas ainda assim utilizar tungstênio em um estágio posterior do desenvolvimento da robótica.
Os fabricantes de robôs cirúrgicos normalmente utilizavam aço inoxidável no início do projeto dos robôs, mas posteriormente optaram pelo tungstênio devido ao seu desempenho superior. Embora isso possa parecer uma mudança repentina na abordagem do controle de movimento, trata-se apenas de uma dissimulação. A mudança de material é resultado de uma colaboração obrigatória entre o fabricante do robô e os engenheiros mecânicos contratados para fabricar os cabos.
Os cabos de aço inoxidável continuam a se consolidar como um item essencial no mercado de instrumentos cirúrgicos, especialmente na área de equipamentos endoscópicos. No entanto, embora o aço inoxidável seja capaz de suportar movimentos durante procedimentos endoscópicos/laparoscópicos, ele não possui a mesma resistência à tração que seu equivalente mais frágil, porém mais denso e, portanto, mais resistente (chamado tungstênio).
Embora o tungstênio seja ideal para substituir o aço inoxidável como material de escolha para cabos em robôs cirúrgicos, é impossível subestimar a importância de uma boa colaboração entre os fabricantes de cabos. Trabalhar com um engenheiro mecânico experiente em cabos ultrafinos não só garante que seus cabos sejam produzidos por consultores e fabricantes de classe mundial, como também é uma maneira infalível de priorizar a ciência e a agilidade no aprimoramento do projeto, o que ajudará você a atingir seus objetivos de controle de movimento mais rapidamente do que seus concorrentes.
Assine a Medical Design & Outsourcing. Assine a Medical Design & Outsourcing.Assine a Medical Design and Outsourcing.Assine a Medical Design and Outsourcing. Adicione aos favoritos, compartilhe e interaja com a principal revista de design de dispositivos médicos da atualidade.
DeviceTalks é um diálogo para líderes em tecnologia médica. São eventos, podcasts, webinars e trocas de ideias e perspectivas individuais. São eventos, podcasts, webinars e trocas de ideias e perspectivas individuais.São eventos, podcasts, webinars e uma troca individual de ideias e perspectivas.São eventos, podcasts, webinars e uma troca individual de ideias e perspectivas.
Revista especializada em equipamentos médicos. A MassDevice é a principal revista de notícias do setor de dispositivos médicos, com foco em equipamentos que salvam vidas.
Copyright © 2022 VTVH Media LLC. Todos os direitos reservados. Os materiais deste site não podem ser reproduzidos, distribuídos, transmitidos, armazenados em cache ou utilizados de qualquer outra forma sem a prévia autorização por escrito da WTWH Media LLC. Mapa do site | Política de privacidade | RSS