CN118161241A - 一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构及其制备工艺，属于医疗用具技术领域，包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖和所述第二端盖之间设有薄壁硅胶管，所述薄壁硅胶管为纤维增强薄壁硅胶管，所述薄壁硅胶管包括第一硅胶膜和第二硅胶膜，所述第一硅胶膜和所述第二硅胶膜之间设有增强纤维丝，所述薄壁硅胶管内设有弹性支撑结构。本发明采用上述的一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构及其制备工艺，空间多自由度，安全性高、损伤性小，并可通过自生长方式在狭长、迂曲、柔软的输卵管内实现无锚点、可编程的位形精准控制和安全行进，能够最大程度地减少对输卵管的损伤，普适性更好。
Description
技术领域
本发明涉及医疗用具技术领域，尤其是涉及一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构及其制备工艺。
背景技术
输卵管是女性自然受孕情况下卵子与精子受精及早期囊胚发育的唯一场所，在生殖过程中有举足轻重的作用，其临床解剖特征表现为三维空间内两条直径约5mm的柔软、迂曲、狭长的肌性管道。目前，临床上对输卵管性疾病的诊疗手段只有传统的开腹手术和微创诊疗手术。因开腹手术创伤大、不易恢复、预后并发症多等原因，近年来微创诊疗技术得到了极大发展和广泛应用。但已有微创诊疗设备存在如下弊端：首先，腹腔镜具有直观、准确、特异度高等优点，但无法直接观测到输卵管腔内病灶，只能对输卵管积水等导致输卵管形态改变的输卵管疾病进行诊疗。
此外，因其为有创检查，通常仅在其它无创检查手段不能提供充分信息的情况下才予以考虑。其次，宫腔镜可经女性自然腔道(宫颈)进入输卵管腔道，并对输卵管近端病灶进行检查，但难以对输卵管中、远端腔内病灶进行检查。再次，现有的柔性输卵管镜普适性较差，主要原因有二：其一，现有柔性输卵管镜弯转能力不足，其弯转内外侧相对位移较小，急弯转能力不佳；其二，现有柔性输卵管镜位形可控性差，除头端部分外其它部分的位形均采用被动变形控制方式，极易对狭长、多急弯、柔软的输卵管内腔造成损伤。
发明内容
本发明的目的是提供一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构及其制备工艺，空间多自由度，安全性高、损伤性小，并可通过自生长方式在狭长、迂曲、柔软的输卵管内实现无锚点、可编程的位形精准控制和安全行进，能够最大程度地减少对输卵管的损伤，普适性更好。
为实现上述目的，本发明提供了一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构及其制备工艺，包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖和所述第二端盖之间设有薄壁硅胶管，所述薄壁硅胶管为纤维增强薄壁硅胶管，所述薄壁硅胶管包括第一硅胶膜和第二硅胶膜，所述第一硅胶膜和所述第二硅胶膜之间设有增强纤维丝，所述薄壁硅胶管内设有弹性支撑结构。
优选的，所述第一端盖与导气管连接，所述第一端盖和所述第二端盖通过3D打印技术制备。
优选的，所述弹性支撑结构与所述增强纤维丝均为正反螺旋结构，所述弹性支撑结构通过3D打印技术制备。
优选的，所述导气管、所述第一端盖、所述薄壁硅胶管和所述第二端盖通过胶连工艺连接。
一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、通过3D打印技术制备弹性支撑结构、第一端盖和第二端盖；
S2、将高精密陶瓷棒插入弹性支撑结构；
S3、将熔融后的石蜡旋涂于高精密陶瓷棒上，直至石蜡涂层完全覆盖弹性支撑结构；
S4、待石蜡层完全冷却凝固后，在其表面旋涂第一硅胶膜；
S5、待第一硅胶膜彻底固化后，将增强纤维丝于第一硅胶膜表面进行正反螺旋缠绕；
S6、在第一硅胶膜及正反螺旋增强纤维丝上旋涂第二硅胶膜；
S7、油浴熔融石蜡层，彻底清洗后即得纤维增强螺旋支撑薄壁硅胶管；
S8、采用胶连工艺将制备好的导气管、第一端盖、第二端盖、纤维增强螺旋支撑薄壁硅胶管进行装配即得纤维增强、螺旋支撑气驱软体执行器。
因此，本发明采用上述一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构及其制备工艺，空间多自由度，安全性高、损伤性小，并可通过自生长方式在狭长、迂曲、柔软的输卵管内实现无锚点、可编程的位形精准控制和安全行进，能够最大程度地减少对输卵管的损伤，普适性更好。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构及其制备工艺实施例软体执行器的立体结构示意图；
图2是本发明一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构及其制备工艺实施例软体执行器的爆炸图；
图3是本发明一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构及其制备工艺实施例的制备工艺流程图；
图4是本发明一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构及其制备工艺实施例薄壁硅胶管的制备工艺流程图；
图5是本发明一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构及其制备工艺实施例薄壁硅胶管的剖视图；
图6是本发明一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构及其制备工艺实施例薄壁硅胶管的局部放大图。
附图标记
1、导气管；2、第一端盖；3、薄壁硅胶管；4、第二端盖；5、增强纤维丝；6、弹性支撑结构；7、高精密陶瓷棒；8、石蜡层；9、第一硅胶膜；10、第二硅胶膜。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例一
如图1至图6所示，本发明提供了一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构，包括第一端盖2和第二端盖4，第一端盖2与导气管1连接，气体可通过导气管1进入软体执行器内部，方便驱动，第一端盖2和第二端盖4可以对软体执行器进行密封。第一端盖2和第二端盖4通过3D打印技术制备，可以节约材料，减少资源浪费。
第一端盖2和第二端盖4之间设有薄壁硅胶管3，采用硅胶材料可减少对输卵管的损伤，硅胶材料也可被其他材料代替，如PDMS、水凝胶、硅树脂等。薄壁硅胶管3为纤维增强薄壁硅胶管3，薄壁硅胶管3包括第一硅胶膜9和第二硅胶膜10，第一硅胶膜9和第二硅胶膜10之间设有增强纤维丝5。第一硅胶膜9和第二硅胶膜10为增强纤维丝5提供限位，防止增强纤维丝5对输卵管造成损伤，增强纤维丝5可减少软体执行器的径向膨胀以实现轴向大长径比伸缩。薄壁硅胶管3内设有弹性支撑结构6，弹性支撑结构6可有效降低气压驱动下纤维增强薄壁硅胶管3的横向变形和扭转变形的非线性，从而极大降低了其位形精准控制难度。
弹性支撑结构6与增强纤维丝5均为正反螺旋结构，可以减小软体执行器的变形。正反螺旋结构使得弹性支撑结构6和增强纤维丝5具有良好的抵抗变形的能力。弹性支撑结构6通过3D打印技术制备，可以节省材料减少资源浪费，且能定制，制造复杂的结构。
导气管1、第一端盖2、薄壁硅胶管3和第二端盖4通过胶连工艺连接，采用胶连工艺使得连接处重量较轻，减少了对输卵管的损伤，且应力均匀，不易变形和断裂。
本发明提供了一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器的制备工艺，包括以下步骤：
S1、通过3D打印技术制备弹性支撑结构6、第一端盖2和第二端盖4；
S2、将高精密陶瓷棒7插入弹性支撑结构6，如图4中的(a)所示；
S3、将熔融后的石蜡旋涂于高精密陶瓷棒7上，直至石蜡涂层完全覆盖弹性支撑结构6，如图4中的(b)所示；
S4、待石蜡层8完全冷却凝固后，在其表面旋涂第一硅胶膜9，如图4中的(c)所示；
S5、待第一硅胶膜9彻底固化后，将增强纤维丝5于第一硅胶膜9表面进行正反螺旋缠绕，如图4中的(d)所示；
S6、在第一硅胶膜9及正反螺旋增强纤维丝5上旋涂第二硅胶膜10，如图4中的(e)所示；
待第一硅胶膜9和第二硅胶膜10完全固化在一起后，正反螺旋增强纤维丝5则被镶嵌于两层硅胶膜内。
S7、油浴熔融石蜡层8，彻底清洗后即得纤维增强螺旋支撑薄壁硅胶管3；
S8、采用胶连工艺将制备好的导气管1、第一端盖2、第二端盖4、纤维增强螺旋支撑薄壁硅胶管3进行装配即得纤维增强、螺旋支撑气驱软体执行器。
因此，本发明采用上述一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构及其制备工艺，空间多自由度，安全性高、损伤性小，并可通过自生长方式在狭长、迂曲、柔软的输卵管内实现无锚点、可编程的位形精准控制和安全行进，能够最大程度地减少对输卵管的损伤，普适性更好。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构，其特征在于：包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖和所述第二端盖之间设有薄壁硅胶管，所述薄壁硅胶管为纤维增强薄壁硅胶管，所述薄壁硅胶管包括第一硅胶膜和第二硅胶膜，所述第一硅胶膜和所述第二硅胶膜之间设有增强纤维丝，所述薄壁硅胶管内设有弹性支撑结构。
2.根据权利要求1所述的一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构，其特征在于：所述第一端盖与导气管连接，所述第一端盖和所述第二端盖通过3D打印技术制备。
3.根据权利要求1所述的一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构，其特征在于：所述弹性支撑结构与所述增强纤维丝均为正反螺旋结构，所述弹性支撑结构通过3D打印技术制备。
4.根据权利要求2所述的一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器结构，其特征在于：所述导气管、所述第一端盖、所述薄壁硅胶管和所述第二端盖通过胶连工艺连接。
5.一种如权利要求1-4所述的一种纤维增强螺旋支撑气驱软体执行器制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、通过3D打印技术制备弹性支撑结构、第一端盖和第二端盖；
S2、将高精密陶瓷棒插入弹性支撑结构；
S3、将熔融后的石蜡旋涂于高精密陶瓷棒上，直至石蜡涂层完全覆盖弹性支撑结构；
S4、待石蜡层完全冷却凝固后，在其表面旋涂第一硅胶膜；
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