金刚石:手术机器人的“超级助手”

DT半导体材料 2024-09-19 18:11

你能想象一台机器人操刀手术的场景吗?当一台手术机器人在手术台上精准操作,仿佛拥有“上帝之手”,不仅提高了手术的精确度,还为患者带来了更高质量的医疗服务。这种科技的力量,正一步步推动医疗技术的进步,逐渐改变人们对医疗的认知和期待。

随着材料科学的进步和人工智能技术的融合,手术机器人正在从最初的粗犷工具转变为高度智能化的精密设备,全球医疗机器人的应用已很常见。从最早的开腹手术到现在的自然腔道手术,手术器械的演变不仅使创伤减小,还极大地提升了手术的精确度。当下,主流的达芬奇手术机器人已经能在医生的操控下完成精细操作,而最新的研究成果则朝着更高层次的自动化迈进。

但是手术机器人部件通常由PEEK和钛等特殊材料制成。然而,这些材料在加工过程中往往会产生过多的热量。金刚石这一神奇的材料将会发挥至关重要的作用,成为手术机器人背后的 “超级助手”。其硬度高、耐磨性强确保手术器械长久精准,良好生物相容性保障患者安全,高热导率利于散热保护组织,晶体结构稳定保证机器人精度与稳定性。以下是关于金刚石的应用展望:

   手术器械涂层

提高防滑性能:利用含碳纳米管(CNT)电解液进行金刚石电沉积加工手术器械,医生可以以非常轻微的力量牢牢地把持住要固定夹取的对象,获得惊异的防滑效果,这种技术可以整合进外科手术辅助机器人系统,使手术机器人的操作更加精准稳定,降低手术中器械滑落导致的风险。

增强表面强度和耐摩擦性能:金刚石涂层能够显著提高手术器械的表面硬度,使其在频繁的使用和接触组织过程中,不易出现磨损和变形,延长器械的使用寿命,同时保持良好的操作性能。例如,机器人使用的镊子、钳子等器械的夹取部位,经过金刚石涂层处理后,能够更好地承受夹取组织时的摩擦力和压力。

   制造关键零部件

机械臂关节部件:高精度运动:金刚石具有超高的硬度和耐磨性,用于制造手术机器人的机械臂关节等关键运动部件,可以保证在长时间的手术操作中,关节能够保持高精度的运动,减少因磨损导致的运动误差,提高手术的精准度。

承载能力强:手术机器人的机械臂需要承载一定的重量,如手术器械和摄像头等。金刚石材料的高强度能够确保关节部件在承受较大负荷时不会发生变形或损坏,保证机械臂的正常运行。

钻头和切割部件:在一些需要进行骨组织切割或钻孔的手术中,手术机器人配备的金刚石钻头或切割工具能够快速、准确地进行操作。金刚石的硬度使其能够轻松地切削坚硬的骨组织,同时减少对周围软组织的损伤,提高手术的安全性和效率。

   散热管理

电子元件散热:手术机器人内部包含大量的电子元件,在长时间的运行过程中会产生大量的热量。金刚石具有极高的热导率,可用于制造散热部件,如散热片或散热导管,将电子元件产生的热量迅速传导出去,降低设备的温度,保证电子元件的性能稳定和可靠性,防止因过热导致的设备故障或性能下降。

防止组织热损伤:在某些手术操作中,如激光手术或射频消融手术,手术机器人的能量输出设备会产生热量。金刚石散热部件可以有效地将热量散发出去,避免热量在手术区域积聚,减少对周围正常组织的热损伤,降低手术并发症的风险。

金刚石与手术机器人的结合,无疑是现代医疗技术的一次创新融合。它将从多个方面提升了手术机器人的性能,为患者带来更安全、更高效、更精准的手术治疗体验。随着科技的不断发展,我们相信金刚石在手术机器人领域将会发挥出更大的潜力,为人类的健康事业做出更多的贡献。

   第八届国际碳材料大会暨产业展览会

——宽禁带半导体及超精密加工论坛&金刚石前沿应用及产业发展论坛

第八届国际碳材料大会暨产业展览会(Carbontech 2024),将于12月5-7日在上海新国际展览中心召开。

针对新型半导体(金刚石、氧化镓、氮化镓、碳化硅、AlN……)以及超精密加工(材料、工艺、设备)设置宽禁带半导体及超精密加工论坛金刚石前沿应用及产业发展论坛两大论坛。展会针对金刚石及其功能化应用主题、半导体超精密加工设置10000㎡专题展区,将展示最新金刚石晶圆、量子钻石、热沉金刚石等功能化产品及相关器件,欢迎莅临现场交流、合作。

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Carbontech 2024 W1馆部分参展企业:

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