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突破液态金属轴承球管海外垄断!智束科技实现CT球管完全自研自产

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-07-22  来源:动脉网  浏览次数:68

球管这一 CT 核心部件可谓千亿影像市场的命脉。

其优劣不仅能在一定程度上决定 CT 整机性能水平,而且一直都被视为缩小高端产品领域与进口品牌差距的关键。

不过,由于球管等 CT 核心部件技术复杂、工艺要求高,以及多数生产设备需要定制等难题存在,这一部件目前还尚未能实现完全的国产化。很长一段时间,大部分国内影像厂商尚不具备核心部件自研自产能力,国内高端产品核心部件大多为进口产品。

今年 4 月,北京智束科技有限公司(以下简称 " 智束科技 ")取得关键突破,获第一张国产液态金属轴承 CT 球管医疗器械注册证,并具备量产能力。如今,企业自主研发的液态金属轴承球管,也已经进入前装整机即将配套取证。

据悉,智束科技建立了从设计、材料、加工、装配到可靠性测试等环节的完整设计研发体系,并已具备完整的产品开发、迭代及生产能力。

作为国内首个拿到液态金属轴承 CT 球管的企业,近期动脉网与智束科技创始人胡银富进行了一次专访,以解答 CT 球管发展趋势及关键技术要点、液态金属轴承球管研发关键等问题。

突破液态金属轴承球管技术,

多款在研 CT 球管即将获批

从球管技术发展历史来看,传统 CT 球管通常采用滚珠轴承。但上个世纪九十年代液态金属轴承技术的出现,却逐渐替代滚珠轴承,成为二十一世纪前二十年高端 CT 中应用的主流。

相比于传统滚珠轴承,采用液态金属轴承至少可带来四方面优势:

(1)极大提升散热速率。即在相同物理热容量的靶盘结构下,等效热容量可得到极大提升;

(2)液态金属滑动轴承所能承受的机架旋转离心力能达到 30-40g,可以支持更快的机架旋转和成像速率,对于心脏扫描具有很大优势;

(3)由于轴承工作时轴承芯与轴承外套不直接接触,磨损小,其寿命比滚珠轴承寿命至少提高一倍以上;

(4)液态金属滑动轴承没有接触,属于完全静音工作。

随着近年来液态金属轴承技术的不断成熟和批量生产制造成本的下降,如今液态金属轴承的应用已不再局限于高端 CT,开始向中端机型应用迈进。其应用场景,以及市场空间变得愈为广泛。

不过,液态金属轴承球管关键部件生产制造,整个工艺环节涉及 30 余道工艺,遇到的关键技术问题包括设计、材料、加工、焊接、真空、表面处理、精密装配等各个方面,要攻破其中关键技术尤为困难。

智束科技通过整合关于球管三维设计(掌握 Inventor、Solidworks、Pro-E 等工具)、电子光学设计仿真(掌握 OPERA,CST 等软件)、电磁学、设计仿真(掌握 CST、Ansys)、结构力学及热学设计仿真(掌握 Ansys、Fluent 等)、转子动力学设计仿真等多项技术,成立仅三年,便实现液态金属轴承球管关键技术突破,打破国外厂商对液态金属轴承球管领域技术垄断。

随着智束科技工艺的迭代,其液态金属轴承 CT 球管生产一次通过率已能够达到 90% 以上水平。

胡银富向动脉网分享了智束科技轴承工艺流程,他谈到:" 以液态金属轴承这个关键部件技术为例,它的生产制造涉及的工艺环节复杂,需处理许多关键技术问题,而且每一个环节相互之间关联。你需要将其作为一个整体去评价工艺效果,而不是孤立的看其中某一步工艺是否可行。

在我们 ZS502L 液态金属轴承的工艺固化过程中我们差不多经历了几十个轮次的工艺迭代和优化,工艺稳定性也从最早期零星几个样品能够完全通过测试达到了目前批次生产一次性通过率 90% 以上的水平。

未来,我们希望能够进一步通过相关工艺优化,缩小与‘ GPS ’等具有成熟 CT 球管研发能力企业差距,并最终通过自主创新实现 CT 球管技术的国产超越。"

拥有近 20 年真空电子学领域研发经验,未来持续发力 CT 核心部件领域

作为 CT 核心部件,球管研发不仅工艺路线长、设备投入重、研发周期长、见效慢,而且是非常典型的需要多学科交叉的领域。因此,CT 球管研发对于团队的综合素质要求极高。需要一支对工艺的优化和迭代有着深刻认知、能够踏实研究设计,同时仔细研究技术中每一个工艺细节,严格把关每一个操作步骤的团队。

胡银富曾先后就读于武汉大学和清华大学,并获得物理电子学的博士学位。毕业后,胡银富担任过 IEEE 中国委员会的副主席、IEEE 北京分会的 MDC 主席。累计在国内外学术期刊和会议上发表学术论文 50 余篇,在真空电子学领域拥有近 20 年研发、生产和管理经验。

" 作为真空电子学专业出身的技术人员,面对产品技术被国外‘卡脖子’,内心还是有一丝丝不甘心。在这种关系人民生命安全健康的医疗领域,能够为国内产业发展解决关键技术难题,会让我们所有团队成员有着很高的成就感和获得感。

我非常骄傲的是我们研发和工艺工程师能吃苦、有韧劲。智束科技研发团队在 CT 球管工艺技术进行优化迭代过程中通宵达旦是常态,在计算机旁放一张行军床,累了就躺在行军床上眯一会,然后再起来看工艺优化效果,可以说是一件司空见惯的事。因此,要说有什么攻克研发难题的秘诀,我觉得就是我们面对这些工艺难题时永不言弃的态度。" 胡银富说到。

目前,智束科技已经有两款产品获得医疗器械注册证,在 2022 年还将有 5 款在研 CT 球管将陆续获批。其自主研发 ZS402L 配合国内某 32 排 CT 整机注册,已通过型式检验和现场体系考核,预计 2022 年 10 月份取得整机注册证,将是首个采用国产液态金属轴承 CT 球管的整机产品。

据悉,目前智束科技仍在扩充其产品管线,国内首个液态金属轴承生产制造中心也将在今年正式投入使用,设计产能将达到 2000 套液态金属轴承 / 年,在研的 CT 球管产品管线可覆盖市场主流机型。

同时,公司已与宽腾医疗、赛诺威盛、开影医疗、波影医疗、万东医疗等企业开展如产品定制、新品开发,以及整机同注册等深入合作关系。并与联影医疗、东软医疗、明峰医疗确定了后续合作基础。

未来在政策支持、技术升级、设备补充、资本助力的环境下,智束科技将持续加码研发投入。同时通过持续不断的努力,为国内 CT 整机厂商以及第三方维修服务的客户提供全系列最高端的 CT 球管产品,力争在三年内实现市场上主要液态金属轴承球管型号的全覆盖。

以高性价比建立优势地位,与国内企业一起推动 CT 球管的国产替代进程。并持续增强产业链供应链自主可控能力,真正实现核心元器件技术自主可控的目标。

完成从 "0" 到 "1" 突破,

球管将迎来快速发展期

2018 年,《大型医用设备配置许可管理目录(2018 年)》重新界定了大型影像设备的配置方式:16 排及以下 CT 不需要行政审批;首次配置的单台(套)价格在 1000 — 3000 万元人民币的大型医疗器械、64 排及以上 CT 的配置管理权由国家卫生健康委员会向省级卫生健康委员会转移。

政策之后,基层医疗机构开始广泛采购 16 排 CT,球管的整机市场与替换市场皆因此迎来海量增量。而高端 CT 的需求亦呈现出多样化的态势。

一方面,随着各地三级医院年营业额大幅提高,购置 CT 的资金压力已经明显降低;另一方面,独立影像中心的崛起也掀起了高端 CT 购置潮。时至 2019 年末,我国 64 排以上 CT 的配置总量几近翻番。

如今国内球管市场已经完成了从 "0" 到 "1" 的突破,诸多优秀的影像设备核心部件研发厂商开始涌现。

最后,胡银富谈到:" 随着高端医疗设备国产化的推进,影像设备核心部件的完全国产化至关重要。尽管 CT 球管在医疗器械领域中是一个非常细分的赛道,但是其市场规模并不小。根据我们的测算,CT 球管全球的市场规模达到 80 亿美元,国内 CT 球管市场规模则达到 80 亿人民币。在所有高值医疗耗材品类中,其市场规模仅次于骨科和血管介入。

未来随着国内 CT 整机设备应用的不断普及、政策的鼓励和引导,以及球管行业的发展,球管、高压发声器、探测器将迎来快速发展期。智束科技也将从材料、供应链端到各种技术类型的球管技术进行产品管线拓展。"

 
 
 

 
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