碳纤维外科医疗部件：机械臂、床面板与骨外科器械

雅兰居士

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碳纤维外科手术机械臂：
相比于医生的人手操作，外科手术机器人在常规手术中展现出更为稳定的准确性和精确性，常见的外科手术机器人多由监控摄像头、机械臂结构、升降组件、平台及手术器械等部件组成。其中机械臂的作用尤为重要，机械臂的结构及运动精度直接决定了末端执行器的工作范围和手术成功率。



作为实现工件运动速度和精度的主要部件，机械臂一般包括肩关节、肘关节和腕关节这几个部分，不论哪一个部分其所要承受的动态和静态负荷都比较大，也就是说要承载能力和刚度都要达到较高要求。而且，在灵活操作方面要达到极致，一方面依靠精准定位，另一方面要依靠机械臂本身的轻便快捷。采用轻质化碳纤维复合材料制作机械臂，可有效减少因臂长所带来的额外负载，而高强度高性能的材料特性也为整个机械臂的运作增加了安全可靠性。

碳纤维手术床面：
碳纤维复合材料医疗面板在放射性治疗中应用较多，例如碳纤维乳腺检查托板、碳纤维医疗头托、直肠癌用碳纤维腹板固定板等等。随着医疗需求的不断提升，碳纤维复合材料在手术床中的应用也越来越多。



传统的不锈钢材质手术床需要不断调节床体与牵引架的位置才能实现X光的透过功能，这必然增加了医护人员的工作负担，降低了手术效率。由于碳纤维材质的X光射线透过性能好，无需不断调整床体与牵引架的位置，就能够实现整个手术台的透视目标，取得高清晰度的透视成像效果，从而可以大幅度减少医护人员的操作负担，降低X射线对患者的消极影响，应用效果甚为理想。

碳纤维骨外科医疗器械：
医疗器械中，与人体接触的这一部分材料要有生物相容性，能够符合医疗卫生安全标准，以免患者增加感染风险。碳纤维本身无毒性，但是作为复合材料的基体树脂性质存在很大的差异。采用连续碳纤维作为增强体，以食品级的PEEK树脂为基体，通过高强度增强体与高性能基体的双重组合，形成骨外科医疗器械的理想用材。



采用该材质制作的骨外科手术瞄准器、手术支架等，强度大，牢固性好，不会产生移位；材质轻便，方便医生操作使用；耐高温耐腐蚀，能够适应高频次高温消毒及其它消毒方式；耐磨性好，使用寿命长；无毒副作用，不易引发过敏反应。



过去，国内的碳纤维零部件应用都囿于热固性树脂基，连续碳纤维+中高端热塑性树脂的应用技术一直被国外同行业所垄断。如今，国内生产厂家通过自己的研发力量和引进国外设备，实现了连续碳纤维与PPS、PA、PEEK等系列高端工程塑料的完美结合，该技术也将持续为外科医疗提供更多的进步空间。（来源：新材料日报）
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