Вольфрамовый кабель для хирургических роботов: сложные и длительные исследования и разработки

4 августа 2023 Автор: Спонсорский контент Оставить комментарий

Скотт Дейли и Коннор Чиучиоло

Хирургическая робототехника является настолько бурно развивающейся областью науки о минимально инвазивной хирургии, что даже обычные люди знают, что она быстро становится основой здравоохранения. На самом деле, люди, не имеющие никакого медицинского образования или производственного опыта для производства этих удивительных машин, в какой-то момент подвергнутся хирургической процедуре с помощью хирургического робота. То, что хирургическая робототехника становится нормой и сегодня является вполне приемлемым подходом к выполнению амбулаторных хирургических процедур, означает реализацию таких обещаний, как более короткое пребывание в больнице, меньшее количество осложнений после больницы и, что самое главное, более быстрое восстановление качества жизни.

А поскольку инструменты созданы для идеальной имитации конечностей хирурга, сами врачи пользуются преимуществами меньшей утомляемости во время маневров, требующих ловкости, в течение длительных периодов времени. Добавьте к этому возможность хирургического робота проникать в меньшие и узкие пространства, в более узкие полости, и станет понятно, почему так много энтузиазма и оптимизма вокруг внедрения хирургических роботов в сети здравоохранения по всему миру.

Но по всем этим и многим другим причинам хирургический робот не может выйти из строя в полевых условиях ни в больших, ни в маленьких условиях, ни при каких обстоятельствах и в течение какого-либо периода времени.

Впоследствии производители вольфрамовых миниатюрных механических кабелей, помогающих имитировать движения хирурга, требуют тысяч часов сотрудничества с производителями хирургической робототехники, гарантируя, что такое приведение в действие движения достигнет критического уровня безопасности, который намного превышает требования проектируемой среды.

Вольфрамовый механический трос 8×19 диаметром 0,018 дюйма с гипотрубкой на конце.

Вольфрамовый кабель: превосходная прочность, ультратонкая площадь основания

Если хирургический робот использует механический трос для достижения наклона и отклонения в своих концевых эффекторах, то механические тросы этого робота изготовлены либо из нержавеющей стали, либо из вольфрама. Из двух материалов кабеля вольфрам в последнее время стал явным фаворитом при изготовлении этих кабелей. В то время как нержавеющая сталь десятилетиями пользовалась безупречной репутацией идеального материала для кабеля, наряду с множеством сложных хирургических инструментов, пластичность вольфрама в сочетании с его превосходной грузоподъемностью и цикличностью сделала его предпочтительным материалом для механических кабелей среди производителей хирургических роботов.

Диаметры вольфрамовых механических кабелей, имитирующих руки, кисти и пальцы хирурга, варьируются в зависимости от применения. Но кабели внутри этих тесных, маленьких, многолюдных пространств потенциально имеют диаметр всего 0,016 дюйма, то есть той же толщины, что и четыре сложенных друг на друга листа офисной бумаги размером 8,5×11.

Еще более поразительным является диаметр моноволокон, используемых для скрутки этих сложных механических тросов из вольфрама (или нержавеющей стали). Carl Stahl Sava Industries имеет, например, многожильный вольфрамовый кабель из проволоки диаметром всего 0,0007 дюйма, что делает моноволокна на 70% меньше размера одного человеческого волоса (диаметр ~0,001 дюйма).

Достижение необходимого запаса прочности при сохранении столь малого форм-фактора позволяет этим вольфрамовым механическим кабелям проходить через шкивы примерно диаметром резистора со сквозным отверстием.

Вольфрамовый механический трос 8×19 диаметром 0,018 дюйма с фитингом гипотрубки в центре.

Повторяемость чрезвычайно жестких допусков

Точность, с которой вольфрамовые механические кабельные сборки выполняют движения хирурга, требует, чтобы фитинги, прикрепленные к кабелям, также отвечали жесткому фактору безопасности. В конце концов, хирургический робот выполняет минимально инвазивную операцию на человеке; поэтому ясно, что вероятность ошибки равна нулю.

Таким образом, элегантность этих удивительно маленьких, но геркулесовских кабелей еще больше подчеркивается допусками, которых должны достигать фитинги кабеля.