Наиболее распространенные конфигурации вольфрамовых кабелей в хирургических роботах включают 8×19, 7×37 и 19×19. Механический кабель с вольфрамовой проволокой 8×19 включает 201 вольфрамовую проволоку, 7×37 — 259 проволок, а 19×19 — 361 спиральную многожильную проволоку. Хотя нержавеющая сталь используется в различных областях, включая многочисленные медицинские и хирургические устройства, в хирургической робототехнике нет замены вольфрамовым кабелям.
Но почему нержавеющая сталь, хорошо известный материал для механических кабелей, становится все менее популярной в приводах хирургических роботов? В конце концов, кабели из нержавеющей стали, особенно кабели микродиаметра, повсеместно используются в военной, аэрокосмической и, что наиболее важно, в бесчисленном множестве других хирургических применений.
Причина, по которой вольфрамовые кабели заменяют нержавеющую сталь в системах управления движением хирургических роботов, не так уж и загадочна, как может показаться: она связана с долговечностью. Но поскольку прочность этого механического кабеля измеряется не только его линейным пределом прочности на растяжение, нам необходимо проверить прочность как показатель производительности, собрав данные из множества сценариев, подходящих для полевых условий.
Рассмотрим в качестве примера конструкцию 8×19. Как одна из наиболее часто используемых конструкций механических тросов для обеспечения углов наклона и поворота в хирургических роботах, конструкция 8×19 значительно превосходит аналог из нержавеющей стали при увеличении нагрузки.
Следует отметить, что время цикла и прочность на растяжение вольфрамового кабеля увеличивались с увеличением нагрузки, в то время как прочность альтернативного кабеля из нержавеющей стали резко снижалась по сравнению с прочностью вольфрамового кабеля при той же нагрузке.
Трос из нержавеющей стали с нагрузкой в ​​10 фунтов и диаметром приблизительно 0,018 дюйма обеспечивает лишь 45,73% циклов, достигаемых вольфрамом с той же конструкцией 8×19 и диаметром проволоки.
Фактически, это конкретное исследование сразу показало, что даже при нагрузке в 10 фунтов (44,5 Н) вольфрамовый кабель работал более чем в два раза чаще, чем кабель из нержавеющей стали. Учитывая, что, как и все компоненты, микромеханические кабели внутри хирургического робота должны соответствовать или превосходить строгие нормативные требования, кабель должен выдерживать любые нагрузки, верно? Таким образом, анализ показывает, что использование вольфрамового кабеля диаметром 8×19 дюймов по сравнению с кабелем из нержавеющей стали имеет как существенное преимущество в прочности, так и гарантирует, что робот будет питаться от более прочного и долговечного материала кабеля из двух вариантов.
Кроме того, в случае конструкции 8×19 количество циклов вольфрамового троса как минимум в 1,94 раза больше, чем у троса из нержавеющей стали того же диаметра и нагрузки. Более того, исследования показали, что тросы из нержавеющей стали не могут сравниться по эластичности с вольфрамовыми, даже при постепенном увеличении приложенной нагрузки от 10 до 30 фунтов. Фактически, разница между двумя материалами тросов увеличивается. При той же нагрузке в 30 фунтов количество циклов увеличивается в 3,13 раза. Более важным результатом стало то, что разница не уменьшалась (до 30 пунктов) на протяжении всего исследования. Вольфрам всегда демонстрировал большее количество циклов, в среднем 39,54%.
Хотя в этом исследовании изучались проволоки определенного диаметра и конструкции кабелей в строго контролируемых условиях, оно показало, что вольфрам прочнее и обеспечивает больше циклов при точно заданных напряжениях, растягивающих нагрузках и конфигурации шкивов.
Для достижения необходимого количества циклов для вашей роботизированной хирургической системы крайне важно сотрудничать с инженером-механиком, специализирующимся на вольфраме.
Будь то нержавеющая сталь, вольфрам или любой другой механический материал кабеля, ни одна кабельная сборка не может иметь одинаковую первичную обмотку. Например, микрокабели обычно не требуют самих жил, а также практически невозможных жестких допусков, предъявляемых к фитингам, используемым в кабеле.
Во многих случаях существует некоторая гибкость в выборе длины и сечения самого кабеля, а также расположения и размеров дополнительных принадлежностей. Эти размеры определяют допуск кабельной сборки. Если ваш производитель механических кабелей может изготовить кабельные сборки, соответствующие допускам конкретного применения, эти сборки могут использоваться только в реальных условиях эксплуатации.
В случае хирургических роботов, где на кону стоят человеческие жизни, достижение проектных допусков — единственный приемлемый результат. Поэтому справедливо сказать, что сверхтонкие механические кабели, имитирующие каждое движение хирурга, делают эти кабели одними из самых сложных в мире.
Механические кабельные сборки, которые устанавливаются внутри этих хирургических роботов, также занимают небольшие, тесные и ограниченные пространства. Удивительно, что эти вольфрамовые кабельные сборки идеально вписываются в узчайшие каналы, на шкивах размером не больше кончика детского карандаша, и выполняют обе задачи, поддерживая движение с предсказуемым числом циклов.
Также важно отметить, что ваш инженер по кабельным сетям может заранее посоветовать материалы для кабелей, что потенциально сэкономит время, ресурсы и даже затраты, а это ключевые факторы при планировании эффективной стратегии выхода на рынок для вашего робота.
В условиях стремительного роста рынка хирургической робототехники простое предоставление механических тросов для облегчения движений уже неприемлемо. Скорость и масштабы вывода на рынок разработок хирургических роботов будут зависеть от того, насколько легко эти продукты будут готовы к массовому использованию. Именно поэтому важно отметить, что ваши инженеры-механики ежедневно исследуют, совершенствуют и создают эти кабельные сборки.
Например, часто оказывается, что в проектах по созданию хирургической робототехники изначально используются прочность, пластичность и способность к циклической нагрузке нержавеющей стали, но вольфрам всё же применяется на более позднем этапе разработки робототехники.
Производители хирургических роботов обычно использовали нержавеющую сталь на ранних этапах проектирования, но позже выбрали вольфрам из-за его превосходных характеристик. Хотя это может показаться внезапным изменением подхода к управлению движением, на самом деле это лишь видимость такого изменения. Смена материала является результатом обязательного сотрудничества между производителем роботов и инженерами-механиками, нанятыми для изготовления кабелей.
Тросы из нержавеющей стали продолжают занимать прочное место на рынке хирургических инструментов, особенно в области эндоскопического оборудования. Однако, хотя нержавеющая сталь способна поддерживать движение во время эндоскопических/лапароскопических процедур, она не обладает такой же прочностью на разрыв, как ее более хрупкий, но более плотный и, следовательно, более прочный аналог (вольфрам).
Хотя вольфрам идеально подходит для замены нержавеющей стали в качестве предпочтительного материала для кабелей хирургических роботов, невозможно переоценить важность эффективного сотрудничества между производителями кабелей. Работа с опытным инженером-механиком, специализирующимся на сверхтонких кабелях, не только гарантирует, что ваши кабели будут изготовлены консультантами и производителями мирового класса. Выбор правильного производителя кабелей также является верным способом обеспечить приоритет научного подхода и темпов совершенствования плана сборки, что поможет вам быстрее достичь целей в области управления движением, чем конкуренты, стремящиеся к тому же.
Подпишитесь на журнал «Медицинский дизайн и аутсорсинг». Подпишитесь на журнал «Медицинский дизайн и аутсорсинг».Подпишитесь на журнал «Медицинский дизайн и аутсорсинг».Подпишитесь на журнал Medical Design and Outsourcing. Добавляйте в закладки, делитесь и взаимодействуйте с ведущим сегодня журналом по проектированию медицинских изделий.
DeviceTalks — это площадка для общения лидеров в области медицинских технологий. Это мероприятия, подкасты, вебинары и личный обмен идеями и мнениями. Это мероприятия, подкасты, вебинары и личный обмен идеями и мнениями.Это мероприятия, подкасты, вебинары и личный обмен идеями и мнениями.Это мероприятия, подкасты, вебинары и личный обмен идеями и мнениями.
Журнал о медицинском оборудовании. MassDevice — ведущий новостной журнал индустрии медицинского оборудования, освещающий устройства, спасающие жизни.
Авторские права © 2022 VTVH Media LLC. Все права защищены. Материалы на этом сайте не могут быть воспроизведены, распространены, переданы, кэшированы или использованы иным образом без предварительного письменного разрешения WTWH Media LLC. Карта сайта | Политика конфиденциальности | RSS