Službena objava postignuća

Službeno pokrećemoSerija Jingmouultra-precizna distalna kućišta, označavajući prekretnicu u tehnologiji integracije distalnog kraja endoskopa. Uz ekstremne dimenzionalne i pozicione tolerancije od ±0,005 mm, proizvod savršeno objedinjuje minijaturne kamere, optička vlakna za osvjetljenje, kanale tekućine i radne kanale instrumenata unutar prostora minimalnog promjera od samo 1,5 mm. Kombinacijom 5-osnog CNC mikroglodanja s mikro-električnim pražnjenjem (mikro-EDM), postigli smo proizvodnju bez srha složenih geometrija s više lumena s oštrim unutarnjim profilima, pružajući besprijekornu strukturnu osnovu za sljedeću generaciju visoke razlučivosti, 3D i robotski potpomognute endoskopi.

Pozadina istraživanja i razvoja i bolne točke

Proizvodnja konvencionalnih distalnih komponenti endoskopa dugo je bila ograničena kompromisom izmeđufunkcionalnu integraciju i strukturnu snagu. Kako bi se prilagodili sve minijaturnijim CMOS/CCD senzorima, optičkim modulima s većim brojem piksela i dodatnim funkcionalnim kanalima, unutarnje strukture kućišta postale su složenije. Međutim, tradicionalnim metodama strojne obrade (npr. bušenje, glodanje po 2,5 osi) teško je proizvesti visokoprecizne lumene nepravilnog oblika na mikroskali. Neoštri unutarnji kutovi uzrokuju neusklađenost optičkih komponenti na razini mikrona, izazivajući izobličenje slike, gubitak optičke putanje ili neravnomjerno osvjetljenje. Neravnine i mikro-nepravilnosti unutar lumena grebu osjetljive snopove vlakana i kabele senzora, što je vodeći uzrok prijevremenog kvara uređaja. Kliničke povratne informacije pokazuju da približno 15% problema s kvalitetom slike endoskopa (kao što su vinjetiranje, izobličenje i anomalije piksela) proizlazi iz nedovoljne preciznosti izrade distalnih kućišta.

Osnovne tehnološke inovacije

• Hibridni postupak 5-osnog povezanog mikroglodanja i mikro-EDMRazvili smo vlastiti tijek rada hibridne proizvodnjeprvo glodanje, zatim završna obrada EDM. Prvo, mikrorezači od ultratvrde legure s minimalnim promjerom od 0,1 mm koriste se na CNC stroju s 5 osi za izvođenje mikroglodanja na razini mikrona na medicinskom nehrđajućem čeliku ili leguri titana, preliminarno formirajući primarne lumene. Micro‑EDM se zatim primjenjuje na precizne unutarnje kutove pod pravim kutom, duboke uske utore i ultratanka rebra (do 0,05 mm) nedostupna glodalicama. Sa samorazvijenim on-line algoritmima za presvlačenje elektroda i kompenzaciju putanje, mikro-EDM postiže dimenzijsku preciznost od ±2 μm i površinsku hrapavost od Ra manju ili jednaku 0,2 μm, savršeno realizirajući oštre unutarnje kutove i površine bez srha.
• Sustav kompenzacije obrade u zatvorenoj petlji temeljen na sondama na strojuVisokoprecizne kontaktne sonde i interferometri bijele svjetlosti integrirani su u alatne strojeve. Nakon ključnih koraka obrade, provode se mjerenja obratka na licu mjesta kako bi se uhvatili podaci u stvarnom vremenu uključujući dimenzije lumena, točnost položaja i kružnost. Sustav uspoređuje izmjerene podatke s CAD modelima, predviđa pogreške trošenja alata i toplinske deformacije putem algoritama umjetne inteligencije i dinamički kompenzira u sljedećim koracima obrade. Ovo kontrolira standardnu ​​devijaciju kritičnih dimenzijskih fluktuacija od serije do serije unutar 0,0015 mm, omogućujući masovnu proizvodnju s ekstremnom tolerancijom.
• Tehnologija završne obrade površine u nanorazmjerima u više fazaNaknadna obrada uključuje tijek rada u tri koraka:elektrokemijsko poliranje-magnetoreološko poliranje-superkritično čišćenje CO₂. Elektrokemijsko poliranje uklanja nekoliko mikrona površinskog materijala kako bi se izgladili mikro vrhovi i udubljenja. Magnetoreološko poliranje omogućuje završnu obradu u nanorazmjerima za kritična područja kao što su površine za optičku montažu, postižući završnu obradu zrcalnog stupnja (Ra manje od ili jednako 0,05 μm). Završno superkritično čišćenje CO₂ potpuno uklanja zaostale čestice submikronske veličine i uljne filmove bez oštećenja, stvarajući idealnu podlogu za naknadno sterilno lijepljenje i precizno poravnanje optičkih komponenti.

Radni mehanizam

Osnovni mehanizam ovog proizvoda leži ukonstruiranje apsolutno preciznog fizičkog koordinatnog sustava za svjetlo i informaciju. Svaki lumen i površina za pozicioniranje unutar kućišta djeluju kao mikrosklopna baza za optičke i elektroničke komponente. Tolerancija od ±0,005 mm osigurava da se odstupanje optičke osi između ravnine senzora kamere i grupe optičkih leća drži ispod praga za primjetna izobličenja slike. Oštri unutarnji kutovi omogućuju postavljanje nepravilnih optičkih komponenti bez zazora (npr. CMOS senzora u obliku slova D), sprječavajući mikro pomicanje uzrokovano toplinskim širenjem i skupljanjem tijekom sterilizacije ili kliničke uporabe. Unutarnji kanali bez ivica štite optička vlakna promjera 125 μm od oštećenja tijekom opetovanog umetanja i izvlačenja, osiguravajući dosljednu svjetlinu i ujednačenost. Iznimno tanke, ali ujednačene rebraste stijenke (0,05 mm) maksimiziraju iskorištenje unutarnjeg prostora dok održavaju ukupnu strukturnu krutost putem dizajna optimiziranog konačnim elementima, odupirući se složenim naprezanjima koja nastaju kada se endoskop savija unutar ljudskog tijela.

Provjera učinkovitosti

U testovima optičkog poravnanja, moduli endoskopa opremljeni Jingmou kućištima postižu pogrešku koaksijalnosti manju od 0,01 stupnja između optičke osi kamere i mehaničke osi, te paralelnost unutar 1 lučne sekunde između žarišne ravnine leće i ravnine senzora, što daleko premašuje industrijske standarde. Na testnim dijagramima ISO 8600-3 standardne razlučivosti, gotovi endoskop pokazuje razliku u prigušenju MTF-a (Funkcija prijenosa modulacije) manju od 5% između središnjih i perifernih područja, pokazujući superiornu dosljednost optičkog poravnanja. U testovima pouzdanosti, nakon 5 000 ciklusa sterilizacije visokom temperaturom-visokim tlakom, promjene dimenzija površina za ugradnju ključeva manje su od 0,002 mm, bez uočene korozije ili stvaranja čestica unutar lumena. Podaci o primjeni više proizvođača endoskopa pokazuju da usvajanje ovog kućišta povećava učinak prvog prolaza ukupne inspekcije kvalitete slike za prosječno 18% i smanjuje stope popravaka nakon prodaje uzrokovane problemima s distalnim komponentama za 60%.

Strategija i filozofija istraživanja i razvoja

Podržavamo filozofiju istraživanja i razvoja:Preciznost je kamen temeljac integracije, a struktura je nositelj funkcije. Naš strateški pristup jeizvođenje preciznosti komponente iz zahtjeva na razini sustava. Umjesto da tražimo izolirane indikatore obrade za pojedinačne dijelove, duboko se bavimo optičkim i sistemskim dizajnom kupaca, razumijevajući lance tolerancije poravnanja za module kamere, ograničenja radijusa savijanja za snopove vlakana i hidrodinamičke zahtjeve za kanale za navodnjavanje. Ovi zahtjevi na razini sustava postupno se rastavljaju i preslikavaju na proizvodne tolerancije i površinske zahtjeve za svaku geometrijsku značajku na kućištu. U tu svrhu osnovali smo međudisciplinarni zajednički dizajnerski tim koji pokriva optiku, mehaniku i znanost o materijalima. Usvojena je tehnologija Model-Based Definition (MBD), koja koristi 3D modele koji sadrže sve tolerancije i napomene kao jedini izvor istine za dizajn i proizvodnju, osiguravajući prijenos bez gubitaka od namjere dizajna do gotovih proizvoda.

Buduća perspektiva

U budućnosti će se distalna kućišta razviti izvan pasivnih strukturnih komponentiaktivne inteligentne platforme. Razvijamo kućišta integrirana sa strukturama za vođenje mikrosvjetla, gdje mikrostrukturirani optički valovod unutar kućišta zamjenjuju djelomične funkcije svjetlovodnih vlakana kako bi dodatno oslobodili unutarnji prostor. U međuvremenu, istražujemo izravnu aditivnu proizvodnju ugrađenih mikro-kanala unutar kućišta za lokalnu isporuku lijekova ili kontrolu temperature. Gledajući dalje, istražujemointegrirana proizvodnja heterogenih materijala, s ciljem izravnog oblikovanja izolacijskih ili bioaktivnih keramičkih/polimernih funkcionalnih zona na određenim mjestima na metalnim kućištima, ostvarujući monolitnu integraciju strukturnih, električnih i bioloških funkcija. Do 2030. očekujemo pokretanjesenzorski inteligentni distalni vrhoviugrađen s minijaturnim MEMS senzorima (npr. tlak, temperatura, pH), omogućujući endoskopima hvatanje višedimenzionalnih biokemijskih podataka u stvarnom vremenu uz slike, uvodeći novu eru dijagnostičke endoskopije.