ポリライト技術が低侵襲脳手術用フレキシブルロボットの開発に貢献

出典: ポリライト

「金属 3D プリントは、ロボットシステムの高度な構造部品を低コストで高精度に製造できる唯一の方法だと考えています。」 - 中国科学院香港イノベーション研究所人工知能およびロボットイノベーションセンターのエンジニア。

2022年12月、ポリライトの支援を受けた中国科学院香港イノベーション研究所人工知能・ロボットイノベーションセンター（以下、「イノベーションセンター」）が開発した低侵襲脳手術用フレキシブルロボットシステム「MicroNeuro」が、第1回BOC香港科学技術イノベーション賞を受賞した。 MicroNeuro システムは、大型の手術モデルとロボットを組み合わせたもので、医師が強い精神的ストレスによる妨害を軽減し、より正確に脳の奥深くまで到達して脳手術を成功させ、脳組織の損傷を軽減するのに効果的に役立ちます。 Polylite 社は、このシステムの開発に金属付加製造技術のサポートを提供しました。

低侵襲脳手術用マイクロニューロフレキシブルロボットシステム：（a）前臨床試験サイト、（b）フレキシブルロボット
なぜ MicroNeuro 低侵襲脳手術フレキシブルロボットシステムが必要なのでしょうか?

脳は人体の中で最も複雑で重要な器官の一つであり、人体のすべての生理的および心理的活動を制御しています。脳外科手術は非常に複雑でリスクが高く、高度な手術機器と高度に専門的な医療チームが必要です。

中国科学院香港イノベーション研究所人工知能・ロボットイノベーションセンターの劉紅斌エグゼクティブディレクターと香港中文大学医学部脳神経外科の陳大明チームによって共同開発されたMicroNeuroシステムは、マルチレベルフレキシブル内視鏡、高精度制御、拡張現実手術ナビゲーション、AI大型モデルなどの最新技術を統合し、脳組織の脆弱性、狭いスペース、難しい外科手術などの課題を解決し、人間の手・目・脳手術の限界を打ち破ることに取り組んでいます。 MicroNeuro システムを使用すると、医師は頭蓋骨に小さな穴を開けるだけで、柔軟なロボットアームを操作して安全に脳の奥深くまで到達し、脳組織へのダメージを大幅に軽減しながら精密な手術を行うことができます。

なぜ金属 3D プリント技術を選ぶのでしょうか?

MicroNeuro プロジェクトチームの支援を受けて Polylite 社が開発したこの高度な構造部品は、コンパクトで精巧な構造をしており、最小の構造でも壁の厚さはわずか 0.15 mm です。従来の加工では、位置決めが難しい、加工が難しい、変形しやすいなどの問題がありました。金属3Dプリントは微細構造の形成を保証するだけでなく、高い処理効率も備えています。 3Dプリントは、部品の研究開発時間を大幅に短縮し、材料コストを削減し、材料の利用率を向上させることができ、効率的で環境に優しいです。

イノベーションセンターのエンジニアは、「脳外科手術ロボットツールに使用される先端構造部品は、画像ユニット、照明ユニット、器具チャネルなどのコンポーネントを固定および取り付けるために使用されます。また、外径がわずか3mmの内視鏡に力覚感知機能も追加しており、使用する光ファイバーも先端に固定する必要があります。将来的には、この構造部品にフラッシングレンズや吸引ガスなどの特殊形状のチャネルを統合する必要もあるかもしれません。そのため、金属3Dプリントは、このような部品の唯一の低コストで高精度な製造方法であると考えています。」と述べています。

PolyliteがMicroNeuroにもたらす無限の可能性

先進的な構造部品はSUS 316Lステンレス鋼で3Dプリントされています。BLT-A160D装置を使用すると、5時間で1,190個を完全に印刷できます。BLT装置の安定性により、異なる装置と異なるバッチでフルページ印刷後の製品の品質は一貫しており、バッチ生産効率が高く、品質が良好です。

この部品の成形プロセスは、3Dプリント+研磨プロセスです。Polylite製品チームは、部品の詳細な成形を実現し、後研磨処理を通じて部品表面の粗さ要件を確保し、安定した歩留まりを実現しました。

研究開発段階では、Polylite 製品チームはユーザーのニーズに基づいて微細構造を迅速に検証できるよう支援し、量産段階では高効率と低コストを活用して、一貫性が高く安定した品質の高度な構造部品を予定通りに提供しました。

「BLTは高品質の金属3Dサービスを提供し、フレキシブル内視鏡の先端部品、多腔硬質シース内視鏡、異種水管などの主要部品の開発を支援しています。BLTの技術と組み合わせることで、脳手術ロボットの設計はより便利で、柔軟で、コンパクトになり、マイクロ医療機器の加工難易度の高さ、設計の制限、生産効率の低さなどの問題が完全に解決されます。印刷された金属部品は極めて精密で、表面処理が精巧で、強度と耐久性が理想的です。これらの部品の品質は、当社の研究開発効率と最終製品の性能を直接向上させます。当社はBLTと長期にわたる友好的な協力関係を維持しています。BLTチームは当社のニーズや質問に専門的かつ丁寧な姿勢で対応し、脳手術ロボットの開発に役立っています。今後も金属3D印刷技術を他の研究テーマに引き続き推進し、BLTとのより緊密な協力関係を築いていきたいと考えています。」

中国科学院香港イノベーション研究所人工知能・ロボットイノベーションセンターについて: 中国科学院香港イノベーション研究所は、中国科学院が香港に設立した初の国立新研究開発機関です。同社は2019年に香港で正式に登録され、2つのイノベーションセンターを有しています。そのうち、人工知能・ロボットイノベーションセンター（https://www.cair-cas.org.hk）は、中国科学院オートメーション研究所（CASIA）を基盤として構築され、新世代人工知能の基礎理論、健康のためのインテリジェント技術、新しいヒューマンコンピュータインタラクション技術と設備、人工知能オープンプラットフォーム技術に関する国際最先端の研究を行っています。その目標は、香港の国家人工知能チームブランドを構築し、国際的な優秀な人材を引き付け、医療技術、生命科学、健康分野における人工知能とロボット工学の革新的な応用のための国際的なイノベーション拠点を構築することです。

この記事の一部は、「中国科学院香港研究所 AIR センターの成果が WAIC 世界人工知能会議で初公開」から引用したものです。
https://mp.weixin.qq.com/s/Yk7-adjvlsVXEC3mkIxtKg
https://baijiahao.baidu.com/s?id ... 6&wfr=spider&for=pc

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