Oficiālais paziņojums par sasniegumiem

Mēs ar lepnumu izlaižam jauno paaudziKing Kong sērijalaparoskopiski skuvekļa asmeņi ar nanokompozītu pārklājumiem. Ar pašu izstrādātiem korunda-titāna nitrīda gradienta kompozītmateriālu pārklājumiem produkts saglabā ķirurģiskas kvalitātes 316L nerūsējošā tērauda substrātu stingrību, vienlaikus palielinot griešanas šķautņu mikrocietību līdz HV 3200 un samazinot berzes koeficientu līdz 0,08, sasniedzot dubultu griešanas izturību. Trešās puses testi pārbauda, ​​vai jaunie asmeņi nodrošina nepārtrauktu kalpošanas laiku, kas pārsniedz 300 minūtes simulētās artroskopiskās operācijās, ar 72% mazāku nodilumu nekā parastie izstrādājumi. Tas iezīmē ortopēdisko un mīksto audu minimāli invazīvo ķirurģisko instrumentu ienākšanu jaunā progresīvo materiālu laikmetā.

R&D fons un sāpju punkti

Tradicionālie skuvekļa asmeņi saskaras ar galveno dilemmucietības un izturības paradokss. Nerūsējošais tērauds ar augstu oglekļa saturu nodrošina pietiekamu cietību, bet augstu trauslumu, kas ir pakļauts mikroshēmām, griežot neviendabīgus audus, piemēram, skrimšļus un meniskus. Standarta 316 nerūsējošais tērauds lepojas ar izcilu stingrību, bet ar nepietiekamu cietību, kā rezultātā griešanas malas ātri noslāpst lielā ātrumā.

Klīniskie dati liecina, ka sarežģītās rotatora manžetes remonta operācijās viena lāpstiņa vidējais efektīvais kalpošanas laiks ir tikai 45–60 minūtes, un intraoperatīvās nomaiņas līmenis ir pat 68%. Tas ne tikai pagarina operācijas laiku, bet arī izjauc ķirurģisko ritmu biežas instrumenta ievietošanas un izņemšanas dēļ. Turklāt parastajiem asmeņiem trūkst universālas pielāgošanās spējas, un, apstrādājot dažāda blīvuma audus, piemēram, osteofītus, sinoviju un skrimšļus, ir ievērojamas efektivitātes atšķirības. Ķirurgiem vienai procedūrai bieži ir nepieciešami vairāki asmeņi.

Galvenās tehnoloģiskās inovācijas

• Daudzslāņu gradienta kompozītmateriālu pārklājuma tehnoloģijaIr izstrādāts inovatīvs trīsslāņu nanostrukturēts pārklājums (substrāta pārejas funkcionālais slānis). Apakšējais hroma pārejas slānis (0,5 μm) uzlabo savienojuma stiprību; vidējais titāna nitrīda stiegrojuma slānis (2 μm) nodrošina bāzes cietību; augšējais ar alumīniju leģētais tetraedrisks amorfā oglekļa (ta-C) funkcionālais slānis (1 μm) nodrošina īpaši zemu berzi. Trīs slāņu režģa konstantes ir aprēķinātas, lai realizētu gradienta sprieguma pāreju un novērstu starpslāņu atslāņošanos.
• Moderns dizains ar bionisku mikrotekstūruIedvesmojoties no haizivju ādas robainās virsmas struktūras, griešanas malu mikrolīmenī tiek izgatavoti periodiski bedru bloki (diametrs 20–50 μm, dziļums 5–10 μm). Šī struktūra griešanas laikā ģenerē mikrovirpuļus, lai savlaicīgi izvadītu audu atliekas no asmeņu virsmām un novērstu asmens pielipšanu, vienlaikus veidojot gaisa mikronesuma efektu, lai samazinātu griešanas pretestību par 15%.
• Inteliģents termiskās apstrādes processIr izstrādāta kombinēta kriogēno impulsu termiskās apstrādes sistēma. 24 stundu kriogēnā apstrāde tiek veikta –196 grādu šķidrā slāpekļa vidē, lai pilnībā pārveidotu austenītu par martensītu, kam seko augstas enerģijas impulsa magnētiskā lauka apstrāde, lai optimizētu graudu orientāciju. Šis process rada vienmērīgu nanokristālisku struktūru (graudu izmērs< 100 nm) in stainless steel substrates, improving toughness by 40% and hardness by 15%.

Darba mehānisms

Jaunā asmens galvenās priekšrocības slēpjas trīs fiziskajās dimensijās. Griešanas mehānikas ziņā gradienta pārklājums veido cietu apvalku un izturīgu serdes struktūru, kur augstas cietības virsma nodrošina asu griešanu un izturīgais iekšējais slānis iztur triecienslodzi. Triboloģiski berzes koeficients starp ta-C pārklājumu un audiem ir tikai 0,08–0,12, kas ir daudz zemāks par nerūsējošā tērauda un auduma saskarnes 0,6–0,8, ievērojami samazinot griešanas siltumu. Hidrodinamiski bioniskā mikrotekstūra veido stabilu hidrodinamisku eļļošanas plēvi, saglabājot 5–20 μm šķidruma plēvi starp asmeni un audiem, lai īstenotu gandrīz bezkontakta griešanu un aizsargātu veselus audus.

Veiktspējas apstiprināšana

Simulētajos laboratorijas testos jaunais asmens uzrāda izcilu veiktspēju. Griežot liellopu skrimšļus, tā sākotnējais griešanas spēks ir tikai 3,2 N (pret . 5.8 N parastajiem asmeņiem). Nepārtrauktās griešanas pārbaudēs griešanas spēka vājināšanās koeficients ir tikai 0,15 N uz 10 000 cikliem (pret . 0.8 N uz 10 000 cikliem parastajiem asmeņiem). Nodiluma testi atklāj, ka tad, kad progresīvākās malas rādiuss palielinās līdz 50 μm (izslāpšanas slieksnis), jaunais asmens pabeidz 850 000 griešanas ciklu, kas ir 3,8 reizes vairāk nekā tradicionālie izstrādājumi.

Daudzcentru klīniskie pētījumi, kas aptver ceļa artroskopiju, plecu artroskopiju un mugurkaula endoskopiju, parāda taustāmus klīniskos ieguvumus. Daļējas meniskektomijas gadījumā vidējais operācijas laiks tiek saīsināts par 17 minūtēm (22%). Akromioplastijā osteofītu noņemšanas pamatīgums palielinās no 84% līdz 97%. Pēcoperācijas novērošana liecina par 65% mazāku locītavu izsvīduma biežumu, ko izraisa termiski audu bojājumi.

Pētniecības un attīstības stratēģija un filozofija

Mēs atbalstām pētniecības un attīstības filozofiju:Veiktspēja, ko nosaka materiāli, funkcijas, ko nosaka struktūras, un izveidot četrdimensiju MIPS inovāciju sistēmu (Material-Interface-Performance-System). Horizontāli tiek veidotas kopīgas laboratorijas ar Materiālzinātnes un inženierzinātņu institūtu (CAS) un Tsinghua Universitātes Triboloģijas laboratoriju, lai koncentrētos uz fundamentālu materiālu pētniecību. Vertikāli tiek izveidots pilnas rūpnieciskās ķēdes tehnisks slēgts cikls no pulvermetalurģijas līdz virsmas modifikācijai. Lai prognozētu pārklājuma saskarnes uzvedību, tiek izmantotas padziļinātas molekulārās dinamikas simulācijas. Kopumā pasaulē lielākā artroskopiskās ķirurģijas video datubāze ir izveidota, lai analizētu asmeņu veiktspējas prasības dažādām procedūrām. Mēs uzskatām, ka tikai izprotot materiālu uzvedību atomu mērogā, operācijās var sasniegt milimetru precizitāti.

Nākotnes perspektīva

Nākamo piecu gadu laikā viedie materiāli novedīs skuvekļa asmeņus adaptīvā laikmetā. Mēs izstrādājam sensori reaģējošus formas atmiņu sakausējuma asmeņus, kas automātiski pielāgo visprogresīvākos leņķus atbilstoši audu pretestībai, pašasināmos keramikas matricas kompozītmateriālus, kas nodiluma laikā nepārtraukti atklāj svaigus asus graudus, un bioloģiski aktivizējamus pārklājumus, kas atbrīvo funkcionālos jonus, saskaroties ar bojātiem audiem.

2027. gadā mēs laidīsim klajā pirmo viedo rokturu sistēmu ar reāllaika notecināšanas uzraudzību, kas prognozē atlikušo asmens kalpošanas laiku, izmantojot vibrācijas spektra analīzi, un nodrošina agrīnus brīdinājumus par nomaiņu. Ilgtermiņā 4D drukāti personalizēti asmeņi kļūs par realitāti ar neregulārām griešanas malām, kas ir precīzi izdrukātas, lai tās atbilstu bojājumu morfoloģijām, pamatojoties uz pacienta CT datiem, nodrošinot patiesi pielāgotu ķirurģisku ārstēšanu.