非晶合金微创手术器械精密高效制造理论与工艺

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51735003
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    300.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Zirconium-based amorphous alloy is severely constrained to apply in the field of high-end minimally invasive surgical instruments due to the special deformation and cutting characteristic during high speed machining process,such as viscous, crystallization, melting, burning and glowing. In this project, the glass forming mechanism, formation ability and influencing factors of vacuum die-casting large-scale medical zirconium-based amorphous alloy will be studied. And large size of medical Zirconium-based bulk metallic glass will be fabricated after the relationship of alloy composition-glass forming ability-biocompatibility-processability is established.The crystallization kinetics model driven by deformation and temperature will be established to reveal the muti-complex thermodynamic coupling deformation and processing dynamic crystallization essence. The machining mechanism of the glassy will be explained.Then, the precision machining process without crystallization based on the control of machining temperature and stress will be also researched . The mechanism of electrolytic plasma polishing of Zirconium-based bulk metallic glass and the surface integrity model will be established to get high efficient and no crystallization surface polishing in controllable way. Finally, this project studies the separation, gripping and clamping mechanism between typical minimally invasive surgical instruments and biological tissues. On the basis of Zirconium-based bulk metallic glass minimally invasive surgical instruments, such as ultra-sharp stainless scalpel, lossless of blood vessel clamp and precise suture grasping pliers, the precision and efficient design, fabrication and clinical application theory, manufacturing process and evaluation system will be established to develop the theory of glassy material processing and improve the level of high-end minimally invasive surgical medical instruments.
锆基非晶合金高速加工呈现粘性、晶化、熔化以及燃烧与发光等玻璃态物质独特变形与加工特征,严重制约其在高端微创手术器械的应用。本项目研究真空压铸大块医用锆基非晶合金的玻璃形成机制、形成能力及影响因素,建立合金成分-玻璃形成能力-生物相容性-可加工性的关联机制,实现大块医用锆基非晶合金压铸成型;建立加工变形-温度协同驱动晶化动力学模型,揭示多重复杂热力耦合变形与加工动态晶化本质规律;阐释玻璃态物质机加工特有现象的发生机制;研究基于加工温度和应力控制的表面无晶化精密加工工艺;建立电解质等离子抛光去除机理和表面完整性模型,实现高效可控表面无晶化抛光。研究典型微创手术器械与生物组织的切割分离、抓取、夹持机制;建立超锋利不锈手术刀、无损血管夹和精准牢固微创缝合抓钳等锆基非晶合金微创手术器械的精密高效设计、制造与临床应用理论、工艺和评价体系;促进玻璃态物质加工与生物制造理论发展,提高高端微创手术器械水平。

结项摘要

锆基非晶合金高速加工呈现粘性、晶化、熔化以及燃烧与发光等玻璃态物质独特变形与加 工特征,严重制约其在高端微创手术器械的应用。本项目深入研究了非晶合金微创手术器械精密高效制造理论与工艺方法,在大块医用锆基非晶合金水平真空压铸成型、大块医用锆基非晶合金切削、磨削与抛光、典型医用锆基非晶合金微创手术器械精密高效设计、制造与应用评价等方面都取得了一系列创新成果;掌握了水平真空压铸大块医用锆基非晶合金的玻璃形成机制、形成能力及影响因素,建立了非晶合金成分-玻璃形成能力-力学性能-生物相容性之间的关联机制;获得了高性能大块医用锆基非晶合金成型工艺方法;揭示了大块医用锆基非晶合金高速加工本质规律,阐明了其高速加工粘性、晶化、熔化与高温燃烧、发光等玻璃态物质特有的变形与加工特征形成机制,建立了可加工行评价方法,获得了大块医用锆基非晶合金精密高效绿色加工工艺与加工策略;揭示了电解质等离子抛光医用锆基非晶合金去除机理,获得了高质高效定量可控无晶化抛光工艺方法;掌握了超锋利非晶手术刀、新型非晶血管夹和新型非晶微创缝合抓钳等典型锆基非晶合金微创手术器械的精密高效设计、制造方法,建立了相应设计、制造与临床应用的理论、工艺及评价体系;最终形成了从大块医用锆基非晶合金高压真空压铸、高效绿色无晶化切削、高质量精密磨削、高效定量可控抛光,到典型微创手术器械精密高效设计、制造与应用评价的系统理论体系与工艺方法。.本项目丰富了大块医用锆基非晶合金的制备、切削、磨削与抛光加工理论及工艺方法,促进了非平衡玻璃态物质难加工材料制造理论与工艺的发展;填补了锆基非晶合金微创手术器械的设计、制造与应用理论空白;为微创手术器械以及生物制造领域相关研究的创新发展提供了新理论和新技术;提高了微创手术医疗器械的质量与水平;推动了大块医用锆基非晶合金的产业化与应用;同时促进了先进制造业发展与临床医学的进步。

项目成果

期刊论文数量(78)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(36)
新型心脏外科手术模拟训练系统的设计与评估
  • DOI:
    10.7507/1001-5515.201712046
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生物医学工程学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁世超;宋成利;赵雪松;马昶;李显达;刘沙
  • 通讯作者:
    刘沙
锆基非晶合金冰冻切削加工特征及其无晶化加工工艺研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁峰;王成勇;赖子健;张涛;朱旭光;高宽
  • 通讯作者:
    高宽
Recent Advances in Soft Biological Tissue Manipulating Technologies
软生物组织操纵技术的最新进展
  • DOI:
    10.1186/s10033-022-00767-4
  • 发表时间:
    2022-12-01
  • 期刊:
    CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Liu,Zhihua;Liao,Zhirong;Liu,Yao
  • 通讯作者:
    Liu,Yao
新型可回收血管支架的设计与有限元分析
  • DOI:
    10.16156/j.1004-7220.2021.03.014
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    医用生物力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭景振;宋成利;毛琳
  • 通讯作者:
    毛琳
Enhancement of corrosion resistance and biocompatibility of Mg-Nd-Zn-Zr alloy achieved with phosphate coating for vascular stent application
磷酸盐涂层提高Mg-Nd-Zn-Zr合金的耐腐蚀性和生物相容性,用于血管支架
  • DOI:
    10.1016/j.jmrt.2020.04.024
  • 发表时间:
    2020-05-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH AND TECHNOLOGY-JMR&T
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Mao, Lin;Zhu, Hongwang;Song, Chengli
  • 通讯作者:
    Song, Chengli

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其他文献

高功率脉冲磁控溅射技术沉积硬质涂层研究进展
  • DOI:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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相对弯曲半径对成形凹模接触应力峰值的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    锻压技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王成勇;鲁志兵;张鹏;张贺宁
  • 通讯作者:
    张贺宁
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金刚石锯片磨损机理
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王智伟
Cr、Ti金属粉改善Ag-Cu-Zn合金对金刚石的钎焊性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张凤林
混凝土锯切技术的应用与研究现状
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    金刚石与磨料磨具工程,2004.10,20-23
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王成勇;胡映宁;丁海宁
  • 通讯作者:
    丁海宁

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高性能零件的声制造原理及其形性调控方法
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水射流辅助聚晶金刚石刀具振动切削硬质石材研究
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相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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