受折纸启发的安全组织抓取器

本文介绍了一种受折纸艺术启发的新型外科手术器械——OriGrasp夹持器，专为安全操作脆弱的肠道组织而设计。在微创腹腔手术中，传统器械往往由多个刚性小部件构成，虽灵活但缺乏顺应性，容易因挤压造成肠组织损伤，进而增加术后并发症风险。为解决‘灵活性’与‘组织安全性’之间的矛盾，研究团队提出一种可重构设计：OriGrasp由刚性平板面板和柔性薄铰链组成，可在两种状态间切换——平展状态时作为‘导入通道’，允许其他手术工具（如负压冲洗器）穿过；折叠状态时则变为柔顺夹持器，其铰链结构能自动重定向受力，实现自适应、低损伤夹持。整个变形与夹持动作均由缆线驱动完成。研究者建立伪刚体模型，优化铰链几何参数，使夹持力稳定在4牛顿左右（足以防滑但不致伤）；再结合有限元仿真和硅胶组织模拟实验，确定了夹钳齿数的最佳配置，在保障抓握力的同时避免局部应力过高。后续在离体猪肠组织上的提拉与牵拉实验证实：所有施加力均处于无创操作的安全范围内。最终，该器械被集成到商用手术平台中成功完成真实组织操作验证——不仅能稳固夹持并提起肠组织，还能全程将组织表面压力控制在安全阈值以下。未来工作将拓展其‘导入功能’，通过快速更换末端执行器，实现多功能切换。这项研究证明：结构简单、可重构的折纸理念，也能催生安全、高效且实用的临床手术工具。