Zespół
Dr hab. inż. Tomasz Klepka, prof. PL

Istota wynalazku

Nowe urządzenie i sposób jego zastosowania przeznaczone jest do badania zjawisk tarcia pomiędzy wyrobami o znacznej długości współpracującymi ze sobą. Przeznaczony jest on zwłaszcza do badań elementów stosowanych w medycynie, takich jak prowadniki, cewniki, stenty, dreny ale także dla kabli i włókien światłowodowych umieszczanych w osłonach rurowych (tubach lub kanałach).

Istota wynalazku polega na tym, że odcinek pomiarowy prowadnika lub kabla umieszcza się w rurze osłonowej, opasanej na kole o regulowanym promieniu R. Końce rury mocuje się w prowadnicach liniowych (rys. 1). Podczas badania uchwyty wraz z końcami rur wprawia się w ruch liniowy ze stałą prędkością V1 za pomocą układu napędowego, śruby rzymskiej i nakrętek, zaś kabel przemieszcza się w rurze za pomocą innego układu napędowego z prędkością V2. Kabel jest zamocowany do przetwornika tensometrycznego siły co pozwala na odczytanie wartość siły oporu tarcia kabla o osłonę rurową dla określonego położenia (w odniesieniu do wartości promienia R).

Innowacyjność takiego rozwiązania sposobu i urządzenia polega na tym, że umożliwia modelowanie i badania nowoczesnych układów różnorodnych elementów konstrukcyjnych: technicznych (kable telekomunikacyjne, światłowody, osłony rurowe, tuby) oraz stosowanych w medycynie (endoskopy, katetery, cewniki, dreny i stenty). Możliwe są pomiary w aspektach określania siły tarcia i wartości współczynnika tarcia ślizgowego podczas procesu ich instalowania. Urządzenie zapewnia możliwość prowadzenia powtarzalnych pomiarów oraz badań symulacyjnych. Uniwersalność urządzania przejawia się w możliwości wykorzystania go zarówno w optoteleinformatyce, w sieciach szerokopasmowego internetu (ang. Fiber to The Home - FTTH), jak również w budownictwie, a także w medycynie, głównie w chirurgii wewnątrznaczyniowej (angioplastyce) lub w technikach endowaskularnych w neurochirurgii. Możliwe jest badanie elementów o różnorodnych kształtach przekroju poprzecznego i wymiarach na jednym stanowisku, przy wzajemnym ściśle określonym usytuowaniu geometrycznym. Maksymalny czas przezbrojenia urządzenia nie przekracza 10 minut.

Uzyskane z wykorzystaniem urządzenia wyniki badań, pozwalają na opracowanie nowych powłok kabli, prowadników lub stentów, sprawdzenie efektywności ich współdziałania z rurą osłonową lub cewnikiem (rys. 2). Prowadzi to do naukowej weryfikacji wskaźników ilościowych i jakościowych już wykonywanych warstw ślizgowych, ale może przyczyni się do wytwarzania nowych powłok np. z nowych materiałów polimerowych. W konsekwencji przyczyni się to do sprawniejszego i mniej inwazyjnego wykonywania czynności diagnostycznych oraz zabiegów w wielu różnych dziedzinach techniki i medycyny.

Wynalazek był prezentowany w dniach 13-15 listopada 2014 w Brukseli, podczas 63 Światowych Targów Wynalazczości, Badań Naukowych i Nowych Technik. Międzynarodowe jury nagrodziło ideę wynalazku Złotym Medalem BRUSSELS INNOVA 2014 oraz wyróżnieniem za wykonanie pre-prototypu urządzenia z wykorzystaniem elementów Lego Mindstorm.

Potencjał komercjalizacji

Urządzenie posiada dokumentację konstrukcyjną na podstawie której wykonano działający prototyp. Wdrożenie jest możliwe w przedsiębiorstwach zajmujących się produkcją kabli i rury osłonowych oraz w zakładach wytwarzających warstwy ślizgowe (np. z tworzywa oznaczonego skrótem PTFE, krzemu lub powłok hydrofilowych) na powierzchniach prowadników stentów i cewników.

W przypadku zakładów produkujących kable oraz rury osłonowe określenie wskaźników tribologicznych (siła oporu tarcia, współczynnika tarcia) umożliwia skrócenie czasu instalowania kabli w sieci telekomunikacyjnej, bez uszkodzenia cienkich włókien światłowodowych kabla (które mogą powstawać przy źle dobranych parach materiałowych lub przy większej liczbie zakrętów i łuków jej przebiegu).

Przy wykonaniu urządzenia o mniejszych wymiarach i opracowaniu specjalnej procedury badawczej, możliwe są badania przedoperacyjne stentów cewników i stan-grafów. Określą one wzajemne oddziaływanie specjalistycznego prowadnika medycznego przy skojarzeniu z cewnikiem w układzie geometrycznym, spersonalizowanym dla określonego pacjenta, bezpośrednio przed zabiegiem angioplastyki (polegającym m.in. na poszerzeniu naczynia krwionośnego lub poprawy jego drożności). Wymiernym efektem będzie poprawa przebiegu czynności medycznych oraz skrócenie całkowitego czasu wykonywania zabiegu.