本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種基于空間厚板折紙理論的可折展微創(chuàng)手術(shù)鉗結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

微創(chuàng)手術(shù)是指醫(yī)生利用細(xì)長的手術(shù)工具通過人體表面的微小切口探入到人體內(nèi)進(jìn)行操作的手術(shù)，與傳統(tǒng)外科手術(shù)相比，微創(chuàng)手術(shù)是進(jìn)行介入治療，只需局部麻醉，具有出血少，創(chuàng)傷小，并發(fā)癥小，術(shù)后恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)，微創(chuàng)手術(shù)正在被越來越多的醫(yī)生和患者所采納。手術(shù)鉗是微創(chuàng)手術(shù)過程中直接與人體組織接觸的器械，術(shù)者通過手術(shù)鉗主要實(shí)現(xiàn)對(duì)組織的抓取、分離、移位、牽引、切割等操作，手術(shù)鉗在閉合的狀態(tài)下通過儀器通道進(jìn)入人體體內(nèi)，在靠近組織或者器官時(shí)逐漸張開進(jìn)行夾持，手術(shù)鉗作用的部位主要包括夾持力和摩擦力，過大的夾持力和摩擦力均會(huì)造成組織損傷，而過小的夾持力和摩擦力容易使組織滑脫手術(shù)鉗，因此在設(shè)計(jì)手術(shù)鉗時(shí)，應(yīng)該滿足“夾而不滑”、“持而不傷”要求。

然而,由于體表微小切口的限制，微創(chuàng)手術(shù)器械的直徑受到限制，在機(jī)械工程領(lǐng)域，由剛性構(gòu)件靠運(yùn)動(dòng)副連接而成的微型機(jī)械結(jié)構(gòu)，由于運(yùn)動(dòng)副引起的摩擦、磨損、間隙以及制造、裝配、微型機(jī)構(gòu)所引起的消毒程序，這些問題均使機(jī)器的精度降低、壽命減小、成本增加，且在要求更高的微創(chuàng)手術(shù)中，仍難以獲得直徑尺寸與夾緊力均能符合要求的手術(shù)鉗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種可折展微創(chuàng)手術(shù)鉗結(jié)構(gòu)。該手術(shù)鉗結(jié)構(gòu)涉及單一驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)手術(shù)鉗鉗夾兩側(cè)同時(shí)開合，可回復(fù)，且具有很大的夾持力。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種可折展微創(chuàng)手術(shù)鉗結(jié)構(gòu)，存在兩個(gè)相互垂直的對(duì)稱平面，分別為第一對(duì)稱平面和第二對(duì)稱平面；包括八個(gè)折疊單元，分別為第一折疊單元、第二折疊單元、第三折疊單元、第四折疊單元、第五折疊單元、第六折疊單元、第七折疊單元和第八折疊單元；所述第一折疊單元、第三折疊單元、第五折疊單元和第七折疊單元均具有兩個(gè)階梯面，分別為第一階梯面和第二階梯面，所述第一階梯面和第二階梯面之間的厚度稱為階梯厚度；所述第四折疊單元和第八折疊單元均由連接部分和夾持部分兩部分組成；所述第一折疊單元、第二折疊單元、第三折疊單元分別與所述第七折疊單元、第六折疊單元、第五折疊單元關(guān)于所述第一對(duì)稱面對(duì)稱，所述第三折疊單元、第四折疊單元、第五折疊單元分別與所述第一折疊單元、第八折疊單元、第七折疊單元關(guān)于所述第二對(duì)稱面對(duì)稱；存在九條旋轉(zhuǎn)軸線，分別為第一旋轉(zhuǎn)軸線、第二旋轉(zhuǎn)軸線、第三旋轉(zhuǎn)軸線、第四旋轉(zhuǎn)軸線、第五旋轉(zhuǎn)軸線、第六旋轉(zhuǎn)軸線、第七旋轉(zhuǎn)軸線、第八旋轉(zhuǎn)軸線、第九旋轉(zhuǎn)軸線。

所述手術(shù)鉗結(jié)構(gòu)為單自由度，可通過單絲完成驅(qū)動(dòng)手術(shù)鉗的夾持部分同時(shí)展開和閉合。

通過合頁、鉸鏈或柔性材料在旋轉(zhuǎn)軸線處完成對(duì)八個(gè)折疊單元的連接。

所述第四折疊單元面和第八折疊單元面的夾持部分設(shè)有齒形紋界面，用于使微創(chuàng)手術(shù)鉗結(jié)構(gòu)對(duì)器官和組織形成有效夾持。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案所帶來的有益效果是：

1.本發(fā)明通過單一驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)手術(shù)鉗的折疊和展開，具有較大展開角以及折疊比例，簡(jiǎn)化了微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人對(duì)手術(shù)執(zhí)行端控制，使用方便。

2.本發(fā)明采用厚板折紙理論，通過在一塊板上整體設(shè)計(jì)圖案適應(yīng)不同要求，實(shí)現(xiàn)一體化制造加工，顯著降低了制造、裝配、后序消毒等成本。

3.本發(fā)明較傳統(tǒng)手術(shù)鉗提高了微創(chuàng)手術(shù)鉗對(duì)器官及組織的夾持力。

附圖說明

圖1是本發(fā)明微創(chuàng)手術(shù)鉗結(jié)構(gòu)的三維折疊立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明微創(chuàng)手術(shù)鉗結(jié)構(gòu)的完全展開圖。

圖3-1至圖3-8分別是八個(gè)折疊單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4-1與圖4-2是三維折疊A、B兩頂點(diǎn)形成空間過約束機(jī)構(gòu)的局部放大圖。

圖5-1至圖5-2是本發(fā)明微創(chuàng)手術(shù)鉗結(jié)構(gòu)折疊過程圖。

附圖標(biāo)記：

P1-第一對(duì)稱平面，P2-第二對(duì)稱平面

1-第一折疊單元，2-第二折疊單元，3-第三折疊單元，4-第四折疊單元，5-第五折疊單元6-第六折疊單元，7-第七折疊單元，8-第八折疊單元；

T1-第一折疊單元階梯面間厚度，T2-第二折疊單元厚度，T3-第三折疊單元階梯面間厚度T5-第五折疊單元階梯面間厚度，T6-第六折疊單元厚度，T7-第七折疊單元階梯面間厚度；

R1-第一旋轉(zhuǎn)軸線，R2-第二旋轉(zhuǎn)軸線，R3-第三旋轉(zhuǎn)軸線，R4第四旋轉(zhuǎn)軸線，R5-第五旋轉(zhuǎn)軸線，R6-第六旋轉(zhuǎn)軸線，R7-第七旋轉(zhuǎn)軸線，R8-第八旋轉(zhuǎn)軸線，R9-第九旋轉(zhuǎn)軸線；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

圖1是本發(fā)明微創(chuàng)手術(shù)鉗結(jié)構(gòu)的三維折疊立體示意圖，包括八個(gè)相互連接的折疊單元，分別為第一折疊單元1、第二折疊單元2、第三折疊單元3、第四折疊單元4、第五折疊單元5、第六折疊單元6、第七折疊單元7、第八折疊單元8，所述第四折疊單元4、第八折疊單元8由兩部分組成，分別為連接部分和夾持部分。

圖2是本發(fā)明微創(chuàng)手術(shù)鉗結(jié)構(gòu)的完全展開圖，存在兩個(gè)相互垂直的對(duì)稱平面，分別為第一對(duì)稱平面P1和第二對(duì)稱平面P2；所述第一折疊單元1、第二折疊單元2、第三折疊單元3分別與所述第七折疊單元7、第六折疊單元6、第五折疊單元5關(guān)于所述第一對(duì)稱面P1對(duì)稱，所述第三折疊單元3、第四折疊單元4、第五折疊單元5分別與所述第一折疊單元1、第八折疊單元8、第七折疊單元7關(guān)于所述第二對(duì)稱面P2對(duì)稱；第二折疊單元2、第六折疊單元6自身關(guān)于第二對(duì)稱面P2對(duì)稱。

圖3-1至圖3-8分別是八個(gè)折疊單元的結(jié)構(gòu)示意圖，T2、T4、T6、T8分別為第二折疊單元2、第四折疊單元4、第六折疊單元6、第八折疊單元8板的厚度，T1、T3、T5、T7分別為第一折疊單元1、第三折疊單元3、第五折疊單元5、第七折疊單元7的階梯厚度；C11、C12為第一折疊單元1的兩條連接邊，C21、C22、C23為第二折疊單元2的三條連接邊，C31、C32為第三折疊單元3的兩條連接邊，C41、C42為第四折疊單元4的兩條連接邊，C51、C52為第五折疊單元5的兩條連接邊，C61、C62、C63為第六折疊單元6的三條連接邊，C71、C72為第七折疊單元7的兩條連接邊，C81、C82為第八折疊單元8的兩條連接邊。

圖4-1與圖4-2分別是圖1在A點(diǎn)和B點(diǎn)處的局部放大圖，圖中存在九條旋轉(zhuǎn)軸線，分別為第一旋轉(zhuǎn)軸線R1、第二旋轉(zhuǎn)軸線R2、第三旋轉(zhuǎn)軸線R3、第四旋轉(zhuǎn)軸線R4、第五旋轉(zhuǎn)軸線R5、第六旋轉(zhuǎn)軸線R6、第七旋轉(zhuǎn)軸線R7、第八旋轉(zhuǎn)軸線R8、第九旋轉(zhuǎn)軸線R9；其中第一旋轉(zhuǎn)軸線R1由第八折疊單元8連接邊C81與第七折疊單元7連接邊C72重合所在直線形成、第二旋轉(zhuǎn)軸線R2由第七折疊單元7連接邊C71與第六折疊單元6連接邊C61重合所在直線形成、第三旋轉(zhuǎn)軸線R3由第二折疊單元2連接邊線C23與第六折疊單元6連接邊線C63重合所在直線形成、第四旋轉(zhuǎn)軸線R4由第二折疊單元2連接邊C21與第一折疊單元1連接邊C11重合所在直線形成、第五旋轉(zhuǎn)軸線R5由第一折疊單元1連接邊C12與第八折疊單元8連接邊C82重合所在直線形成、第六旋轉(zhuǎn)軸線R6由第四折疊單元4連接邊C41與第三折疊單元3連接邊C32重合所在直線形成、第七旋轉(zhuǎn)軸線R7由第三折疊單元3連接邊C31與第二折疊單元2連接邊C22重合所在直線決定、第八旋轉(zhuǎn)軸線R8由第六折疊單元6連接邊C62與第五折疊單元5連接邊C51重合所在直線決定、第九旋轉(zhuǎn)軸線R9由第五折疊單元5連接邊C52與第四折疊單元4連接邊C42重合所在直線決定。

由于第一旋轉(zhuǎn)軸線R1、第二旋轉(zhuǎn)軸線R2、第三旋轉(zhuǎn)軸線R3、第四旋轉(zhuǎn)軸線R4、第五旋轉(zhuǎn)軸線R5既不平行也不同時(shí)相交于一點(diǎn)，故由滿足對(duì)稱關(guān)系的第一折疊單元1、第二折疊單元2、第六折疊單元6、第七折疊單元7、第八折疊單元8與第一旋轉(zhuǎn)軸線R1、第二旋轉(zhuǎn)軸線R2、第三旋轉(zhuǎn)軸線R3、第四旋轉(zhuǎn)軸線R4、第五旋轉(zhuǎn)軸線R5形成的機(jī)構(gòu)為空間過約束Myard機(jī)構(gòu)；同樣由于第六旋轉(zhuǎn)軸線R6、第七旋轉(zhuǎn)軸線R7、第八旋轉(zhuǎn)軸線R8、第九旋轉(zhuǎn)軸線R9、第三旋轉(zhuǎn)軸線R3既不平行也不同時(shí)相交于一點(diǎn)，故由滿足對(duì)稱關(guān)系的第二折疊單元2、第三折疊單元3、第四折疊單元4、第五折疊單元5、第六折疊單元6與第六旋轉(zhuǎn)軸線R6、第七旋轉(zhuǎn)軸線R7、第八旋轉(zhuǎn)軸線R8、第九旋轉(zhuǎn)軸線R9、第三旋轉(zhuǎn)軸線R3形成的機(jī)構(gòu)為空間過約束Myard機(jī)構(gòu)，過約束機(jī)構(gòu)有著剛性好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢(shì)。

微創(chuàng)手術(shù)鉗結(jié)構(gòu)不同折疊單元的連接可通過鉸鏈、合頁或柔性材料在八條旋轉(zhuǎn)軸線處完成連接；本發(fā)明微創(chuàng)手術(shù)鉗為單自由度結(jié)構(gòu)，可通過單根絲實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的展開和閉合，由于結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，使得第八折疊單元8、第四折疊單元4夾持部分同時(shí)展開和閉合，方便實(shí)施手術(shù)時(shí)操作和控制。

圖5-1是本發(fā)明微創(chuàng)手術(shù)鉗結(jié)構(gòu)的中間折疊狀態(tài)，圖5-2是微創(chuàng)手術(shù)鉗結(jié)構(gòu)夾持部分完全接觸三維示意圖，第四折疊單元4、第八折疊單元8由兩部分組成，分別為連接部分及夾持部分，為了增大手術(shù)鉗對(duì)組織或者器官的夾持力和摩擦力，在第四折疊單元4及第八折疊單元8夾持部分接觸表面設(shè)計(jì)了以等腰三角形為橫切面的齒形。

以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并沒有限制性，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。需要指出的是，本發(fā)明的各個(gè)折疊單元厚度與折疊單元階梯厚度之間的關(guān)系只要滿足約束條件，即可達(dá)到本發(fā)明的折展微創(chuàng)手術(shù)鉗單自由度折展夾持功能，所以，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，采用不同材料、不同形狀的折疊單元，或者折疊單元之間的連接采用其它形式非柔性連接(如鉸鏈連接)或柔性連接的方式均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。