突破阳极靶盘自制、液态金属轴承等多项壁垒,微睿科技实现CT球管的完全国产化-动脉网

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CT球管,作为医用CT设备的核心组件,因其工作环境极为严苛、所需材料特殊、制造工艺极为复杂且技术规格远超其他电子元件,已成为全球医疗X射线影像设备制造商竞相攻克的关键技术难题。

 

要实现CT球管的完全国产化,就必须突破多个核心技术壁垒,尤其是在阳极靶盘和液态金属轴承等关键部件上。

 

阳极靶盘,是承受电子束轰击产生X射线的核心部件,其性能和可靠性很大程度影响球管的使用寿命,对于原材料性能、散热设计、高速旋转的稳定性、制造工艺等有着苛刻的要求;轴承,是球管最难啃的“硬骨头”,其性能直接关系到阳极靶盘旋转的稳定性和精度。尤其是液态金属轴承,整个工艺环节涉及10余道核心工艺,涵盖的关键技术问题包括钼合金预处理、精密加工、焊接、真空热处理、飞秒激光、精密装配、测试检验等多个环节。

在CT招标过程中,球管参数无疑是每家厂商的“必答题”。医院普遍期望自家采购的CT球管能够满足更高通量的检查需求,提供更佳的用户体验,并具备更长久的使用寿命。尤其是配备了液态金属轴承的球管,相比滚珠轴承的球管,拥有更长的使用寿命、更高的成像质量、更大的热容量、更快的扫描效率等优势,因而也更受医院青睐。

 

历经近十年的发展,国产CT球管厂商在滚珠轴承球管市场取得了一定进展,然而在高端大功率CT球管上尚未取得重大突破,这与球管核心部件的自主研发和设计能力不无关系。尤其是液态金属轴承、大功率CT球管阳极靶盘等核心部件,目前国内鲜有稳定可靠的供应商,从而面临诸多挑战。而要实现CT球管的完全自研可控,突破阳极靶盘和液态轴承的桎梏至关重要。

 

成立于2021年的微睿科技(苏州)有限公司(以下简称“微睿科技”),是一家专业的医用X射线管研发与生产制造商,致力于为客户提供质量稳定、性能可靠的各类X射线管及解决方案。公司已成功实现靶盘、液态金属轴承、平板灯丝等核心部件的自制,申请各项专利三十余项,实现了多款CT球管和数字化X射线(DR)球管制造领域技术的自主可控,是国内少数具备自主研发与制造全新医用X射线球管厂商。

 

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微睿科技拥有超3000平米的研发及生产制造车间,并成功搭建了医用CT球管和高端DR球管产线,目前年产能达1000只

   

   率先实现旋转阳极靶盘自主制造,2024年累计发货超千个

 

“我们是国内唯一具备靶盘自制能力的国产球管公司。”电话那头,微睿科技创始人聂西鹏的语调轻快笃定。

 

聂西鹏毕业于浙江大学材料科学与工程系,曾在西门子医疗深耕X射线管的研发、产品生命周期管理和核心部件技术近十年。期间曾主导多项产品以及技术开发和零部件本地化项目,精通X射线管及其核心部件制造工艺,拥有全面的研发、项目管理及产品生命周期管理经验。

近年来,得益于政策从研发到商业化层面的全面支持,以及疫情的催化,国产大型X射线影像设备迅速崛起。作为X射线影像核心部件的医用CT球管的国产化亦是大势所趋。聂西鹏敏锐地洞察了这一趋势,并决定顺势而为,立志实现国产CT球管的高品质国产替代。

凭借在行业的深厚积累,微睿科技迅速组建起了一支涵盖技术、质量管理体系和销售的CT球管劲旅。核心成员在CT球管领域均拥有超十年的工作经验和深厚积累,曾参与全新CT球管、医用旋转球管和固定阳极球管的开发以及产品生命周期管理,拥有扎实的技术积累、丰富的开发经验和生产制造的“实战”能力。

 

聂西鹏告诉动脉网,靶盘、轴承、阴极聚焦极是CT球管的三个核心部件。其中,阳极靶盘是高热容量CT球管中单价最高的部件,约占球管25%~30%的成本。阳极靶盘的主要功能是接收高能电子束轰击以生成X射线,这一特性直接关系到X射线的物理特性以及CT球管的使用寿命和性能。阳极靶盘分为固定靶盘和旋转靶盘两种,阳极靶盘分为固定靶盘和旋转靶盘两种:固定靶盘由于耐热能力有限,难以支持长时间连续作业;而旋转靶盘,通过高速旋转配合高速轴承实现散热,能长时间连续工作。

 

旋转靶盘由金属盘(常用钨钼合金、钨铼合金制造,负责产生X射线)和石墨盘(负责散热)组成。阳极靶盘在工作时必须承受高能电子的轰击,电子束焦斑处的温度可超过2000摄氏度,而在测试工况下靶盘的平均温度最高可达1500度。这种极端的高温环境对靶盘的物理性能提出了极高要求。例如,焊接材料必须能够承受至少1500度的温度,并在保温一小时后依然焊接强度不降低,石墨不脱落,同时其剪切强度也需满足特定标准。此外,金属成分的密度、碳含量、氧含量、杂质含量以及热形变等方面均受到严格限制。

 

囿于上述难点,国内企业长期依赖进口靶盘。而能否自主研发生产CT球管用旋转靶盘,已成为衡量国产球管厂商,乃至一个国家CT球管行业技术实力的重要标志。

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旋转阳极靶生产工艺流程,动脉网制图

 

聂西鹏表示,球管阳极靶盘的最大难度在于金属与石墨的焊接技术。微睿科技成功突破了系列技术瓶颈。可实现锆合金和钛合金两种不同合金焊料的高温靶盘钎焊。自主设计制造出的旋转阳极靶,其技术参数全面对标国外竞品,并实现了自主生产制造,且散热效率和使用寿命都有显著提高,保证了球管在高负荷工作状态下的稳定运行。同时公司还配备有无损检测设备,可实现靶盘的100%的无损探伤,从而全面保障靶盘的质量。

 

仅2024年一年,微睿科技便向多家国外球管公司提供钎焊靶盘,累计发货超千个。

 

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 微睿科技自主研发制造的靶盘产品

 

掌握液态金属轴承技术,已进入量产阶段

 

液态金属轴承是当前球管领域的研究热点,其通过在转子和轴承之间缝隙填充液态金属,取代钢珠,从滚动轴承变成动压滑动轴承,实现了从滚动轴承到动压滑动轴承的转变,不仅有效解决了磨损和噪声问题,还显著提升球管的耐用性与稳定性。

 

自成立之初,微睿科技便积极借助校企合作与外部资源合作、倾注大量研发资源,最终成功开发出液态金属轴承,并通过严苛的寿命测试检验。公司已经建设完成了包含从热处理、机加、飞秒、镀膜、灌注以及测试等的一整条完整的液态金属轴承制造产线。其中多项设备为公司自主开发完成,具备完全自主知识产权。这些先进设备保障了轴承这一超精密部件的优异性能和质量稳定性。

 

得益于这一技术的应用,微睿科技研发的医用X射线球管能够在高功率、高病人通量的医疗诊断环境中长时间稳定运行,同时还可提升CT球管的寿命。目前,微睿科技的液态金属轴承已进入量产实施阶段。

 

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微睿科技自造的液态金属轴承

 

通过良好的产品生命周期管理,实现长期、稳定、可靠的球管生产

 

聂西鹏指出,球管的代表性技术是高压电真空技术,而高压电真空技术是众多技术诀窍和经验积累等要点的集合,任一环节控制不当都会引发问题。即使产品研发出来了,如若没有好的有效管理,球管质量也难以维持稳定。球管的生命周期是一个长期不断地发现问题、解决问题、又出现问题,再解决问题的一个永恒持续的过程。因此要做好球管,不只要有好的研发和产品设计,还必须有好的产品生命周期管理。

 

微睿科技团队在这方面颇具优势。团队结合微睿科技初创阶段的特点,设计了一套适合国内初创球管企业的产品管理体系,既高效又确保产品质量,使得微睿科技的厂内产品一次通过率超过90%。根据实际用户端球管数据统计微睿科技的MXR360产品平均产品寿命达到或者超过国外知名公司水平。

 

与通用环球医疗、Varex等知名公司和机构达成战略合作,国内外双轮驱动促增长

微睿科技的业务范畴涵盖了获证产品的销售、靶盘等核心部件业务,以及应X光机企业和球管企业之需,提供球管的委托开发与代工服务。同时,公司也在积极拓展整机OEM业务,现与多家整机企业在技术对接实施阶段。

 

截止发稿日,微睿科技共有三款医用X射线管组件MXR360(热容量3.5MHu,苏械注准20242060137)、MXR350(热容量6MHu苏械注准20242060287)、MRX680(苏械注准20242062010)获得国家二类有源医疗器械注册证。

 

据悉,公司开发出的MXR750(热容量7.0MHu)和MXR180产品即将于2025年获批医疗器械注册证。

 

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MXR360,西门子goNow/goUp系列替代球管

 

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MXR680,西门子Somatom Emotion 6, Emotion 16, Scope, Scope Power, Perspective, Emotion PET替代球管

 

凭借对球管技术的执着追求和稳定可靠的产品质量,微睿科技的产品已经广泛应用于近百家终端客户,并获得客户一致好评。此外微睿科技还与包括国际知名球管公司Varex公司、国内知名的医疗健康集团通用环球医疗等建立了紧密的战略合作发展关系。

 

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图: Varex imaging集团公司CEO Sunny Sanyal 先生,Varex imaging集团公司副总裁Mark Jonaitis, Varex imaging 中国区总经理Shaohua Liang先生等一行六人到访微睿科技公司洽谈交流,达成紧密战略合作发展共识。这标志着双方合作迈上新台阶

 

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微睿科技与通用环球医疗签署战略合作协议

图右3是微睿科技创始人聂西鹏,图左2是通用环球医疗总经理黄重阳

 

展望未来,微睿科技将在持续增强研发实力的基础上,进一步深化产学研合作,并积极拓展与国内外优秀医疗设备厂商的合作网络,通过技术、创新与卓越服务,为全球客户提供更高效、更安全、更可靠的医疗影像解决方案。

 

2025年2月22日 10:45
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