一种可折展微创手术钳结构的制作方法

本实用新型属于医疗器械领域，具体的说，是涉及一种基于空间厚板折纸理论的可折展微创手术钳结构。

背景技术：

微创手术是指医生利用细长的手术工具通过人体表面的微小切口探入到人体内进行操作的手术，与传统外科手术相比，微创手术是进行介入治疗，只需局部麻醉，具有出血少，创伤小，并发症小，术后恢复快等优点，微创手术正在被越来越多的医生和患者所采纳。手术钳是微创手术过程中直接与人体组织接触的器械，术者通过手术钳主要实现对组织的抓取、分离、移位、牵引、切割等操作，手术钳在闭合的状态下通过仪器通道进入人体体内，在靠近组织或者器官时逐渐张开进行夹持，手术钳作用的部位主要包括夹持力和摩擦力，过大的夹持力和摩擦力均会造成组织损伤，而过小的夹持力和摩擦力容易使组织滑脱手术钳，因此在设计手术钳时，应该满足“夹而不滑”、“持而不伤”要求。

然而,由于体表微小切口的限制，微创手术器械的直径受到限制，在机械工程领域，由刚性构件靠运动副连接而成的微型机械结构，由于运动副引起的摩擦、磨损、间隙以及制造、装配、微型机构所引起的消毒程序，这些问题均使机器的精度降低、寿命减小、成本增加，且在要求更高的微创手术中，仍难以获得直径尺寸与夹紧力均能符合要求的手术钳。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种可折展微创手术钳结构。该手术钳结构涉及单一驱动，可实现微创手术钳钳夹两侧同时开合，可回复，且具有很大的夹持力。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可折展微创手术钳结构，存在两个相互垂直的对称平面，分别为第一对称平面和第二对称平面；包括八个折叠单元，分别为第一折叠单元、第二折叠单元、第三折叠单元、第四折叠单元、第五折叠单元、第六折叠单元、第七折叠单元和第八折叠单元；所述第一折叠单元、第三折叠单元、第五折叠单元和第七折叠单元均具有两个阶梯面，分别为第一阶梯面和第二阶梯面，所述第一阶梯面和第二阶梯面之间的厚度称为阶梯厚度；所述第四折叠单元和第八折叠单元均由连接部分和夹持部分两部分组成；所述第一折叠单元、第二折叠单元、第三折叠单元分别与所述第七折叠单元、第六折叠单元、第五折叠单元关于所述第一对称面对称，所述第三折叠单元、第四折叠单元、第五折叠单元分别与所述第一折叠单元、第八折叠单元、第七折叠单元关于所述第二对称面对称；存在九条旋转轴线，分别为第一旋转轴线、第二旋转轴线、第三旋转轴线、第四旋转轴线、第五旋转轴线、第六旋转轴线、第七旋转轴线、第八旋转轴线、第九旋转轴线。

所述手术钳结构为单自由度，可通过单丝完成驱动手术钳的夹持部分同时展开和闭合。

通过合页、铰链或柔性材料在旋转轴线处完成对八个折叠单元的连接。

所述第四折叠单元面和第八折叠单元面的夹持部分设有齿形纹界面，用于使微创手术钳结构对器官和组织形成有效夹持。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

1.本实用新型通过单一驱动可以实现整个手术钳的折叠和展开，具有较大展开角以及折叠比例，简化了微创手术机器人对手术执行端控制，使用方便。

2.本实用新型采用厚板折纸理论，通过在一块板上整体设计图案适应不同要求，实现一体化制造加工，显著降低了制造、装配、后序消毒等成本。

3.本实用新型较传统手术钳提高了微创手术钳对器官及组织的夹持力。

附图说明

图1是本实用新型微创手术钳结构的三维折叠立体结构示意图。

图2是本实用新型微创手术钳结构的完全展开图。

图3-1至图3-8分别是八个折叠单元的结构示意图。

图4-1与图4-2是三维折叠A、B两顶点形成空间过约束机构的局部放大图。

图5-1至图5-2是本实用新型微创手术钳结构折叠过程图。

附图标记：

P1-第一对称平面，P2-第二对称平面

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

T1-第一折叠单元阶梯面间厚度，T2-第二折叠单元厚度，T3-第三折叠单元阶梯面间厚度T5-第五折叠单元阶梯面间厚度，T6-第六折叠单元厚度，T7-第七折叠单元阶梯面间厚度；

R1-第一旋转轴线，R2-第二旋转轴线，R3-第三旋转轴线，R4第四旋转轴线，R5-第五旋转轴线，R6-第六旋转轴线，R7-第七旋转轴线，R8-第八旋转轴线，R9-第九旋转轴线；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

图1是本实用新型微创手术钳结构的三维折叠立体示意图，包括八个相互连接的折叠单元，分别为第一折叠单元1、第二折叠单元2、第三折叠单元3、第四折叠单元4、第五折叠单元5、第六折叠单元6、第七折叠单元7、第八折叠单元8，所述第四折叠单元4、第八折叠单元8由两部分组成，分别为连接部分和夹持部分。

图2是本实用新型微创手术钳结构的完全展开图，存在两个相互垂直的对称平面，分别为第一对称平面P1和第二对称平面P2；所述第一折叠单元1、第二折叠单元2、第三折叠单元3分别与所述第七折叠单元7、第六折叠单元6、第五折叠单元5关于所述第一对称面P1对称，所述第三折叠单元3、第四折叠单元4、第五折叠单元5分别与所述第一折叠单元1、第八折叠单元8、第七折叠单元7关于所述第二对称面P2对称；第二折叠单元2、第六折叠单元6自身关于第二对称面P2对称。

图3-1至图3-8分别是八个折叠单元的结构示意图，T2、T4、T6、T8分别为第二折叠单元2、第四折叠单元4、第六折叠单元6、第八折叠单元8板的厚度，T1、T3、T5、T7分别为第一折叠单元1、第三折叠单元3、第五折叠单元5、第七折叠单元7的阶梯厚度；C11、C12为第一折叠单元1的两条连接边，C21、C22、C23为第二折叠单元2的三条连接边，C31、C32为第三折叠单元3的两条连接边，C41、C42为第四折叠单元4的两条连接边，C51、C52为第五折叠单元5的两条连接边，C61、C62、C63为第六折叠单元6的三条连接边，C71、C72为第七折叠单元7的两条连接边，C81、C82为第八折叠单元8的两条连接边。

图4-1与图4-2分别是图1在A点和B点处的局部放大图，图中存在九条旋转轴线，分别为第一旋转轴线R1、第二旋转轴线R2、第三旋转轴线R3、第四旋转轴线R4、第五旋转轴线R5、第六旋转轴线R6、第七旋转轴线R7、第八旋转轴线R8、第九旋转轴线R9；其中第一旋转轴线R1由第八折叠单元8连接边C81与第七折叠单元7连接边C72重合所在直线形成、第二旋转轴线R2由第七折叠单元7连接边C71与第六折叠单元6连接边C61重合所在直线形成、第三旋转轴线R3由第二折叠单元2连接边线C23与第六折叠单元6连接边线C63重合所在直线形成、第四旋转轴线R4由第二折叠单元2连接边C21与第一折叠单元1连接边C11重合所在直线形成、第五旋转轴线R5由第一折叠单元1连接边C12与第八折叠单元8连接边C82重合所在直线形成、第六旋转轴线R6由第四折叠单元4连接边C41与第三折叠单元3连接边C32重合所在直线形成、第七旋转轴线R7由第三折叠单元3连接边C31与第二折叠单元2连接边C22重合所在直线决定、第八旋转轴线R8由第六折叠单元6连接边C62与第五折叠单元5连接边C51重合所在直线决定、第九旋转轴线R9由第五折叠单元5连接边C52与第四折叠单元4连接边C42重合所在直线决定。

由于第一旋转轴线R1、第二旋转轴线R2、第三旋转轴线R3、第四旋转轴线R4、第五旋转轴线R5既不平行也不同时相交于一点，故由满足对称关系的第一折叠单元1、第二折叠单元2、第六折叠单元6、第七折叠单元7、第八折叠单元8与第一旋转轴线R1、第二旋转轴线R2、第三旋转轴线R3、第四旋转轴线R4、第五旋转轴线R5形成的机构为空间过约束Myard机构；同样由于第六旋转轴线R6、第七旋转轴线R7、第八旋转轴线R8、第九旋转轴线R9、第三旋转轴线R3既不平行也不同时相交于一点，故由满足对称关系的第二折叠单元2、第三折叠单元3、第四折叠单元4、第五折叠单元5、第六折叠单元6与第六旋转轴线R6、第七旋转轴线R7、第八旋转轴线R8、第九旋转轴线R9、第三旋转轴线R3形成的机构为空间过约束Myard机构，过约束机构有着刚性好、结构紧凑等优势。

微创手术钳结构不同折叠单元的连接可通过铰链、合页或柔性材料在八条旋转轴线处完成连接；本实用新型微创手术钳为单自由度结构，可通过单根丝实现对结构的展开和闭合，由于结构的对称性，使得第八折叠单元8、第四折叠单元4夹持部分同时展开和闭合，方便实施手术时操作和控制。

图5-1是本实用新型微创手术钳结构的中间折叠状态，图5-2是微创手术钳结构夹持部分完全接触三维示意图，第四折叠单元4、第八折叠单元8由两部分组成，分别为连接部分及夹持部分，为了增大手术钳对组织或者器官的夹持力和摩擦力，在第四折叠单元4及第八折叠单元8夹持部分接触表面设计了以等腰三角形为横切面的齿形。

以上结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并没有限制性，实际的结构并不局限于此。需要指出的是，本实用新型的各个折叠单元厚度与折叠单元阶梯厚度之间的关系只要满足约束条件，即可达到本实用新型的折展微创手术钳单自由度折展夹持功能，所以，本领域的技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，采用不同材料、不同形状的折叠单元，或者折叠单元之间的连接采用其它形式非柔性连接(如铰链连接)或柔性连接的方式均应属于本实用新型的保护范围。