skip to Main Content
De EFI OptiGrip – thermische simulaties om oververhitting te voorkomen

Bij de zogenaamde kijkoperatie gaan dunne buisjes via kleine sneetjes het lichaam in. Grijpers op het uiteinde van deze buisjes manipuleren het lichaamsweefsel en met een kleine camera kan de chirurg zien wat de grijpers doen. Bij traditionele instrumenten voor kijkoperaties ontbreekt het echter aan zogeheten haptische feedback – het gevoel van weerstand met je vingers als je iets vastpakt. Deze feedback helpt bij het ‘voelen’ wat je aan het doen bent. Aangezien traditionele instrumenten geen haptische feedback geven, zijn de krachten die op het weefsel worden uitgeoefend meestal drie keer zo groot als vereist, waardoor de kans op complicaties en weefselbeschadiging toeneemt.

DEMCON was mede-ontwikkelaar van de OptiGrip: een gevoelig instrument voor kijkoperaties met haptische feedback. Optische sensoren in de grijper meten de kracht die nodig is om lichaamsweefsel vast te grijpen. Deze kracht wordt doorgegeven aan een kleine actuator in het handvat van het instrument, die krachtterugkoppeling geeft aan de chirurg. Bijgevolg voelt de chirurg de kracht die op het lichaamsweefsel wordt uitgeoefend. Om een voorbeeld te geven: een chirurg kan het verschil voelen tussen een ader en een slagader.

DEMCON Multiphysics heeft deelgenomen aan de ontwikkeling van dit instrument. Ons doel was te bewijzen dat aan de thermische eisen wordt voldaan: zorgen voor een voldoende koele behuizing en oververhitting van de actuator voorkomen. In het instrument bevindt zich een kleine elektromagnetische actuator die de haptische feedback in werking stelt. In de magnetische spoel wordt warmte opgewekt. Deze warmte wordt overgedragen van de actuator naar de buitenkant van de behuizing.

Met behulp van simulaties van Computation Fluid Dynamics (CFD) berekenden we de warmteoverdracht in het instrument, waarbij we ons concentreerden op de behuizing, het handvat en de motortemperaturen. We combineerden vloeistofstroming en warmtegeleiding door structurele onderdelen, met gebruikmaking van een zogenaamd geconjugeerd convectief warmteoverdrachtsmodel. Uit de eerste simulaties bleek dat er duidelijk ruimte was voor verbetering, en er waren verschillende iteraties van het ontwerp nodig om te zorgen voor voldoende warmteoverdracht naar de omgeving. Om de opwarm- en afkoeltijden te berekenen, hebben we gebruik gemaakt van transiënte simulaties, zoals te zien is in de video.

Tot slot: DEMCON Multiphysics bood ondersteuning bij het thermisch ontwerp van de EFI OptiGrip om te zorgen dat het ontwerp voldeed aan alle thermische specificaties. Dit instrument is inmiddels in de handel verkrijgbaar.

Back To Top