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研究生:許管珍
研究生(外文):Guan-Jhen Syu
論文名稱:一種活動式上頷竇夾鉗的創新設計
論文名稱(外文):Innovative Design of a Movable Maxillary Sinus Grasping Forceps
指導教授:林鴻穎陳正光陳正光引用關係
指導教授(外文):Hong-Ying LingChing-Kong Chen
口試委員:陳政順劉昭華
口試日期:2016-07-14
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:機電整合研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:104
語文別:中文
中文關鍵詞:圓柱凸輪四連桿組鼻竇夾鉗上頷竇慢性鼻竇炎
外文關鍵詞:Cylindrical CamFour-bar LinkageGrasping ForcepsMaxillary SinusChronic Rhinosinusitis
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慢性鼻竇炎是臨床上常見的疾病,目前鼻竇感染的病原菌越來越難控制,而鼻息肉的致病機轉至今仍不明確。慢性鼻竇炎的治療必須靠手術及藥物治療,手術治療可能因體質而造成復發,而內視鏡的手術有多處的死角無法有效清除也是關鍵之一。一般鼻竇手術使用的鼻竇夾鉗具有固定長度及固定彎曲角度,在進行上頷竇及額竇手術時,容易有手術上的死角,若無法將鼻息肉或發炎組織完整清除,可能會提高復發的機率。
本研究對此提出一種創新的活動式上頷竇夾鉗設計,它是利用四連桿組,使鼻竇夾鉗能夠藉由控制活動握把而使夾鉗端擺動,且能任意調整擺動的角度,使夾鉗端能夠到達上頷竇之外圍及底部。此設計利用槓桿原理的方式控制夾鉗端的開合,並利用圓柱凸輪機構設計於控制握把與撥桿;若要夾持鼻息肉,只須擺動控制握把即可將夾鉗打開。此活動式上頷竇夾鉗的創新設計不僅能達到上頷竇的外側及底部位置的夾持,同時能讓醫生更方便使用,減少更換不同角度器械的進出。
此活動式上頷竇夾鉗已利用3D列印完成打樣製作,並製作出上頷竇部位之鼻竇模型作為此鼻竇夾鉗操作測試之用。測試結果顯示夾鉗能做預期的作動,並且夾鉗端能到達上頷竇之外側及底部,符合預期的功能需求,初步證實此新型設計的可行性。
Chronic rhinosinusitis is a common disease. Currently, it is more and more difficult to control the pathogens of sinus infection and the causes of nasal polyps is still unclear until now. Chronic rhinosinusitis patients must use surgical therapy and medical therapy. Surgical therapy may relapse because of body constitution. The surgery of endoscopic can’t effectively clear many blind spots is also a key point of relapse. However, the general grasping forceps using for surgery is fixed length and fixed curved angle. When executing the maxillary sinus and frontal sinus surgery, it is easy to have blind spots. If the nasal polyps or inflamed tissue cannot be completely removed, it may increase the chance of relapse.
Therefore, this study presents an innovative design of a movable maxillary sinus grasping forceps. It applies a four-bar linkage to make forceps jaws swing by operating the movable handle. In addition, it can arbitrarily adjust the angle of swing to let the jaw of forceps reach the outside and bottom of the maxillary sinus. This design applies the lever principle to control the open and close of forceps jaws, and a cylindrical cam mechanism to control the handle and lever link. When clipping nasal polyps, it just needs swinging the controlling handle to open the forceps. This innovative design of movable maxillary sinus grasping forceps not only can clip the nasal polyps of the outside and bottom of the maxillary sinus, but also be more convenient for doctors to use and reduce the equipment replacement at different angles as well.
The prototype of this movable maxillary sinus grasping forceps has been done via 3D printer. For the use of experimental test, a model of maxillary sinus part has also been made via 3D printer. The results from operating test show the forceps can perform the designed motions, and the jaw of forceps could reach the outside and bottom of the maxillary sinus, which satisfies the functional requirements of this novel design. The preliminary result has confirmed the feasibility of this innovative design of moveable maxillary sinus grasping forceps.
摘 要 i
ABSTRACT iii
誌謝 v
目 錄 vi
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究方法與步驟 4
1.3論文架構 5
第二章 文獻探討 6
2.1鼻竇手術治療 6
2.2 鼻竇手術器械 7
2.2.1 美國專利 #5700276 7
2.2.2 美國專利 #5370659 9
2.2.3 美國專利 #5263967 11
2.2.4 美國專利 #2016/0100851 12
2.2.5 美國專利 #9226792 13
2.3文獻探討總結 15
第三章 概念設計 16
3.1 設計規劃與流程 16
3.2 設計需求與限制條件 18
3.3 機構概念設計 19
3.3.1 可活動式的機構概念設計 19
3.3.2 夾鉗夾持機構概念設計 28
3.4 3D模型建立 36
3.4.1 外殼的設計 36
3.4.2 可活動式機構模型建立 38
3.4.3 夾鉗模型建立 40
3.4.4 夾鉗夾持機構模型建立 42
3.4.5 活動式鼻竇夾鉗整體模型建立 45
第四章 運動模擬 47
4.1 組裝模擬 47
4.2 干涉檢查 48
4.3 活動式上頷竇夾鉗之運動模擬 50
4.3.1 可活動式機構之運動模擬 50
4.3.2 夾鉗夾持機構之運動模擬 52
4.4運動模擬總結 55
第五章 製作與測試 56
5.1規劃與流程 56
5.2 活動式上頷竇夾鉗製作 57
5.3 鼻竇模型製作 59
5.4 活動式上頷竇夾鉗的操作測試和結果 66
5.4.1 操作測試設計 66
5.4.2 第一階段的測試和結果 68
5.4.3 第二階段的測試和結果 71
5.4.4 第三階段的測試和結果 73
5.5 操作測試結果與比較 75
第六章 結論與未來展望 78
6.1 結論 78
6.2 建議與未來展望 79
參考文獻 80
[1]徐欣健、黃弘孟,「慢性鼻竇炎之診斷與治療」,台北市醫師公會會刊,第五十六卷,第五期,2012,第44-50頁。
[2]OLYMPUS廠商型錄,網址:http://www.olympus-ural.ru/files/hirurgiya_pazuh.pdf,第7027-7028頁,擷取日期: 2015/2/10。
[3]National Cancer Institute, "Paranasal Sinus and Nasal Cavity Cancer Treatment," Website: http://www.cancer.gov/types/head-and-neck/patient/paranasal-sinus-treatment-pdq, capture date: March 23, 2015.
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[5]黃琮瑋,「從鼻黏膜的構造與功能談鼻部治療趨勢」,網址:http://www.dr-huang.url.tw/nasal%20mucosa.htm,擷取日期: 2015/5/18。
[6]古偉裕譯,耳鼻喉科疾病學-頭頸外科學簡要指引,新北市:合記圖書出版社,2013,第116-227頁。
[7]醫學百科-功能性鼻竇內視鏡手術,網址:http://big5.wiki8.com/gongnengxingbidouneijingshoushu_125367/,擷取日期: 2016/2/25。
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[10]Kiyotoshi Sakashita, Grasping forceps for medical treatment, US Patent #5,370,659, 1993.
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[13]Eliot F. Bloom, Debridement device and method, US Patent #9,226,792, 2016.
[14]Medtronic ENT Product Catalog, Website: http://assets.medtronic.com/ent/flipbook-us/, capture date: May 2, 2016, pp.21.
[15]Robert L. Norton, Kinematics and Dynamics of Machinery, New York: McGraw-Hill Education, 2009, pp.55-57, pp.382.
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