国际医疗器械展览会器械研发秘籍 | 手持式手术工具有效开发方法
2024-01-10
文章来源：MDDI
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瑞士Portescap公司高级行业经理保罗·舍恩霍夫（Paul Schonhoff）在接受设计创新（Design News）杂志采访时表示，手持式手术工具广泛用于各种外科手术（包括关节镜手术、骨科手术、脊柱手术、神经外科手术、耳鼻喉科手术，以及重建手术和整形手术）。
人们对这种工具的需求显著增长。国际医疗器械展览会Medtec China 2024近期了解到据美国Grand View Research公司估计，2022年，手持式手术器械全球市值约为54.8亿美元，并且在2023年至2030年间，该市值每年将增长7.3%。Grand View透露，尽管这种工具最常用于骨科手术，但整形手术等其他手术对这种工具的使用需求增长速度可能较快。
为满足最终用户不断增长的手术需求，本文向舍恩霍夫提出了几个关于手持式手术工具有效开发的问题。
用户目前面临哪些挑战？
改进的手持式手术工具如何帮助用户应对这些挑战？
根据外科医生的要求，这种工具应具有电池寿命长、振动小、操作无杂音、热量少的特点，但同时外壳尺寸应越来越小。随着手持式手术工具的不断改进，外科医生长时间握持和操作工具的能力得以提升，因此，压力和不适感都会减小，而且患者治疗效果得以改善（如结疤少、失血量小、恢复时间短）。
设计这种工具的工程师会面临哪些挑战？
他们又是如何解决这些挑战？
设计工程师面临的主要挑战是如何平衡上述要求，同时在更小、更符合人体工程学的包装内保持（或提高）工具性能。理想的设计结果是高效和大功率密度，并且具有手柄可调、轻量、耐用性及可靠性高等功能，能够在长时间使用的情况下保持效率或准确性。
用户如何轻松控制速度和扭矩？
为确保精度和患者自身安全，手术期间对手持式手术工具的速度和扭矩进行控制至关重要。手持式手术工具配备控制器，而该控制器通常设有变速触发功能或便于用户调节该工具转速的滑动调节功能。
这种工具应采用多少个速度和扭矩设定值？
根据设计要求进行设定，通常来说，应采用2-3个设定值；另外，也可选用变速设定值。
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与开环速度功能相比，闭环速度功能的特点和优势如何？
当指定电压条件下需要提高空载运行速度时，开环速度控制是一种理想选择。在负载条件下，可通过闭环速度控制维持工具速度。
电压和电流这两个选项对这种工具的设计影响如何？
设计工具（包括电机、齿轮系统）时，需要通过优化设计的方式处理所选的电压和电流，同时提供所需性能。该设计通常取决于电池电压/大小和工作点。运动解决方案提供商应能够按照客户要求定制工具。
这种工具应采用有线设计还是无线设计？这一决策对电机选择的影响如何？
据悉，整个行业都在转向采用无线设计。出现这一现象的原因有很多，其中包括易操作和易用性、减少手术室线路杂乱的情况、更符合人体工程学此外，无线设计还能确保在停电等紧急情况下，可继续使用工具。
对于手持式无线手术工具，选择电机时，必须从功率输出、效率、尺寸、重量、噪音、可靠性这几个方面进行权衡。应根据与工具有关的具体要求、手术应用类型、以及专业医疗人员的人体工程学需求谨慎选用电机。
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