CN101600395A - 手术刀、手术刀用刀片及其制造方法、以及手术刀用刀柄 - Google Patents
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Abstract
手术刀的刀片使用单晶硅作为材料,通过将研磨面的面方位为<110>或<100>的单晶硅晶片进行结晶各向异性蚀刻而形成。该刀片具有作为结晶各向异性蚀刻的高次面的刃口,该刃口相对于上述研磨面以锐利的角度倾斜。由此,该手术刀的刀片具有锐利的锋利度,并且抑制了锋利度的品质的离差。
Description
技术领域
本发明涉及在眼科、外科及其他医科中使用的手术刀,特别涉及通过单晶硅晶片的结晶各向异性蚀刻制造的手术刀用刀片及其制造方法、使用该刀片的手术刀、以及安装上述刀片的手术刀用刀柄。
背景技术
眼科用或外科用的手术刀是将身体表面(皮肤、角膜等)切开的,需要锋利度良好。如果锋利度良好,则能够不将切开创口弄伤所需以上而直线地切割,能够加快治愈而不留疤痕、或者使疤痕不醒目。此外,在眼科角膜手术中,能够防止术后的散光。因此,希望有锋利度良好、能够以较轻的力完全切开的手术刀的开发。
作为以往的手术刀,有将金属(不锈钢等)加工的、或者利用金刚石的结晶构造研磨的等。该金属制刀通过机械的加压、切断或切削加工的方法、和电化学的加工(electroforming)或研磨的方法、和它们的组合的方法制造。但是,金属制刀在刃口(刃尖)的成形中有极限,有锋利度比金刚石刀差、因加工离差而品质不稳定的问题。另外,所谓的刃口,是指刀刃的端部。
此外,在机械加工中,加工精度和批量生产率处于反比例的关系。即,如果想要在短时间中大量生产,则会包含加工离差,锋利度品质会下降,如果花费时间进行机械加工,则批量生产变得困难。
另一方面,金刚石刀通过沿着结晶构造方向研磨,能够制造锋利度很好、品质也稳定的刀,但金刚石刀有价格高、批量生产率低的难点。
所以,提出了蚀刻单晶硅而制造的手术刀(专利文献1、2、3)。另外,在蚀刻中有干式蚀刻和湿式蚀刻。干式蚀刻是通过反应性气体或离子束蚀刻的方法,湿式蚀刻是通过液体中的离子蚀刻的方法。此外,蚀刻如果按照进行方向划分,则有各向同性蚀刻和各向异性蚀刻。各向同性蚀刻是蚀刻在哪个方向上都以相同的速度进行的,通过湿式蚀刻和干式蚀刻的哪种方法都能够实现。此外,在各向异性蚀刻中,也有取决于结晶构造的方向而蚀刻速度不同的湿式蚀刻、和取决于离子束的照射方向的干式蚀刻。并且,湿式蚀刻中的各向异性蚀刻由于其蚀刻方向取决于结晶构造,所以将其称作结晶各向异性蚀刻。使用专利文献1中记载的单晶硅的外科用刀是通过在晶片上由切削加工形成沟槽、将该晶片浸渍在各向同性蚀刻液溶液内、将结晶材料均匀地取除、得到刀片的方法制造的。
此外,专利文献2中记载的刀片使用<100>单晶硅,具有由<100>面构成的相互平行的上面及底面、和由形成在该上面及底面间的<111>面及<110>面构成的切割刃口。该刀片通过将单晶硅晶片进行结晶各向异性蚀刻形成。但是,在该专利文献2中,仅由<111>面、<110>面等基本面构成刃口。另外,如<100>、<110>、<111>面等那样,将仅用0和1表示的面称作基本面,将除此以外(<210>、<211>、<321>等)称作高次面。
进而,专利文献3中记载的刀片,是将由金属材料形成的刃口通过收敛离子束(FIB(Focused Ion Beam))铣削加工、成形为锐利的刃口的结构。该FIB是取决于束方向的干式蚀刻。
专利文献1:特表2005-519703号公报
专利文献2:美国专利US7,059,054
专利文献3:欧洲专利EP1092515A1
发明内容
但是,在上述专利文献1中记载的手术刀由于同时采用机械加工和各向同性湿式蚀刻,所以残留有上述机械加工的缺点。即,在专利文献1的技术中,有锋利度不好、此外锋利度的品质离差的问题。因而,在专利文献1中,由于不采用结晶构造,所以刀片的形状及锋利度被机械加工精度限定,不能得到实用的刀形状及刀尖角度。
此外,在这样通过机械加工及各向同性蚀刻形成硅刀片的方法中,工序变多,品质离差的要素增加,所以在生产上是不利的。
进而,在专利文献2中记载的刀片由于表背两面是<100>面、相对该表面倾斜的刃口斜面是<111>面及<110>面等基本面,所以表面与刃口斜面所成的角度变大为54°。因此,刃口角度较大,不能期待锐利的锋利度。
进而,在专利文献3中记载的刀片通过被称为FIB的各向异性蚀刻(干式蚀刻)成形刃口,虽然能够实现刃口的锐利化,但刀片自身需要机械加工形状,不能避免形状的离差。
以往的金属性刀片或金刚石刀在刀片的研磨工序等制造时的处理中,如果作业者接触到刃口则会负伤,刃口如果接触到其他物体则会变形而变钝。此外,在手术等中使用时也如果在准备时接触到则有可能变钝。
在专利文献1中,通过预先将基板用带后衬后蚀刻,防止刀片的散逸及刀片的刃口或刀尖接触到坚硬的物体,但在使刀片单体从带脱离、组装到刀柄上时,刃口接触到镊子等把持工具的可能性较高。
在专利文献2中虽然公开了制作刀片的方法,但在刀片形成后的向刀柄的组装作业时,刃口有可能接触在坚硬的物体上而损坏。
在专利文献3中公开了固定刀片的台,但在包装刃口的作业等中,刃口有可能接触在坚硬的物体上而损坏。
锋利度试验通常通过抽样的使用试验进行。由于一旦使用则锋利度下降,所以为破坏试验。因而,相对于生产的数量而减去了样本数量后成为产品。
本发明是鉴于这样的问题而做出的,目的是提供一种使用单晶硅作为坯材、具有锐利的锋利度、并且抑制了锋利度的品质的离差、低成本且高生产率、实用的手术刀、手术刀用刀柄及手术刀用刀片。
有关本发明的手术刀的特征在于,具有通过将研磨面的面方位为<110>或<100>的单晶硅晶片进行结晶各向异性蚀刻、形成有相对于上述研磨面倾斜的斜面的刀片,在上述斜面与晶片的上述研磨面之间形成有刃口。
在该手术刀中,在上述研磨面的面方位是<110>的情况下,构成上述刃口的斜面是通过结晶各向异性蚀刻形成的高次面,例如是<322>及<311>面。
此外,在上述研磨面的面方位是<100>的情况下,构成上述刃口的斜面是通过结晶各向异性蚀刻形成的高次面及基本面,例如是<122>及<011>。
有关本发明的手术刀用刀片的特征在于,具有:刀片,通过将研磨面的面方位为<110>或<100>的单晶硅晶片进行结晶各向异性蚀刻,形成有相对于上述研磨面倾斜的斜面,在上述斜面与晶片的上述研磨面之间形成有刃口;缘边,设在该刀片的周边的从刀片离开的位置上;和肋,将上述缘边与上述刀片的没有形成上述刃口的部分连结。
有关本发明的手术刀用刀片的制造方法的特征在于,在上述单晶硅晶片上形成除了产品刀片以外还包括检查用模仿部的掩模图案,通过结晶各向异性蚀刻,以上述掩模图案为掩模将上述硅晶片蚀刻,由此制造上述手术用刀。
此外,有关本发明的手术刀用刀柄,用来将上述手术刀用刀片从上述肋切离、做成在前端上安装有刀片的手术刀,其特征在于,具有:刀柄主体;开闭部,设在该刀柄主体的前端上、后端部可转动地支承在上述刀柄主体上以使前端部开闭;和突起,设在该开闭部的侧缘上、当上述开闭部被关闭时将上述肋切断。
在本发明中,使用作为半导体材料周知的单晶硅作为材料。由于对该单晶硅通过光刻法将刀片、缘边及肋、以及模仿刀片的形状转印到单晶硅晶片的研磨面上,通过结晶各向异性蚀刻加工单晶硅晶片,所以能够在手术刀的制造中采用通常的半导体制造技术,能够以低成本得到高精度的均匀的锋利度的手术刀。
此外,通过将单晶硅进行结晶各向异性蚀刻,能够使刃口锐利到原子结合尺寸(栅格常数5.43)的几十倍左右的10~50nm。结果,刃口与皮肤等手术对象物之间的接触面积变小,即使通过较弱的力也能够施加足够切开皮肤等的力(压力)。因此,不会损伤刀尖,能够简单地切割,能够得到良好的锋利度。
在本申请技术方案2中,由于研磨面的面方位是<110>、构成刃口的斜面例如如图1所示是<322>及<311>,所以如图1所示,刀片前端的<311>面与刀片背面(研磨面)所成的角度为34°,刀片侧缘的<322>面与刀片背面所成的角度为33°,能够得到很锐利的刃尖角度。
此外,在本申请技术方案3中,也由于研磨面的面方位是<100>、构成刃口的斜面如图14所示例如是<122>及<011>,所以如图14所示,刀片前端的<011>面与刀片背面(研磨面)所成的角度为45°,刀片侧缘的<122>面与刀片背面所成的角度为48°,比专利文献2中记载的刀片的54°小,能够得到锐利的刃尖角度的刀片。
进而,在本申请技术方案4及5中,通过例如在硅晶片上形成用于刀片、以及根据需要形成用于模仿刀片的掩模图案,在这些刀片的周围配置缘边用的掩模图案,进而形成将缘边与刀片连结的肋用掩模图案,能够以半导体制造技术通过周知的光刻法将这些刀片、缘边及肋的图案形成在硅晶片上。并且,使用本申请技术方案6中记载的刀柄,在将其开闭部打开的状态下将刀片插入到开闭部的口中,将开闭部关闭,从而开闭部夹持刀片,突起将肋劈开切断,所以能够通过很简单的操作将刀片从肋分离,将刀片安装到刀柄的前端上。此外,在将该刀片安装到刀柄上时,不需要作业者抓住或保持刀片,因而作业者不会接触到刀片,所以能够防止因作业者的手指接触到刀片的刃口而带来锋利度的劣化。此外,能够防止通过刀片的刃口使手指负伤。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的使用<110>面方位的单晶硅的刀片1的俯视图。
图2(a)表示掩模图案5,图2(b)表示掩模图案与刀片的关系,图2(c)表示刀片的立体图。
图3是表示手术刀的图。
图4是按照工序顺序表示刀片的制造方法的剖视图。
图5(a)表示带有缘边的刀片的掩模图案,图5(b)是表示该掩模图案和蚀刻结果的剖视图。
图6(a)是带有缘边的刀片的立体图,图6(b)是俯视图,图6(c)是立体图,图6(d)是将缘边和刀片的连结点放大表示的图,图6(e)是从后方观察刀片的立体图。
图7是表示本发明的实施方式的刀柄的立体图。
图8是表示将刀片安装在该刀柄上的方法的立体图。
图9是表示在刀片的单侧设有肋的单侧肋的掩模图案的俯视图。
图10(a)表示单侧肋的情况下的带有缘边的刀片的俯视图,图10(b)是立体图,图10(c)是肋与刀片的连结部的放大俯视图。
图11是表示预先安装了刀柄的带有缘边的刀片的立体图。
图12(a)是表示除了刀片以外还设有用完即可丢弃的刀刃的带有缘边的刀片的俯视图,图12(b)是剖视图。
图13是表示同样具备用完即可丢弃的刀刃的带有缘边的刀片的俯视图。
图14是表示本发明的另一实施方式的使用<100>面方位的单晶硅的刀片的俯视图。
图15(a)是表示掩模图案的俯视图,图15(b)是表示掩模图案与刀片的关系的图,图15(c)是表示刀片的立体图。
图16(a)是带有缘边的刀片的掩模图案,图16(b)是表示掩模图案与蚀刻结果的关系的剖视图。
图17(a)是表示带有缘边的刀片的立体图,图17(b)是刀片与肋的连结部的放大图,图17(c)是带有缘边的刀片的俯视图,图17(d)是从后方观察刀片的立体图。
附图标记说明
1 刀片
2 刃口
3 刀尖
4 刀柄
5 掩模图案
6 刀
10 单晶硅晶片
11 氧化膜
12 氧化膜
13 抗蚀剂
14 掩模图案
15 斜面
20、21、22、82、83 部分
30 刀片
31 缘边(リム)
32 肋
33 刃口
34 刀尖
35 用完即可丢弃的刀刃
36 用完即可丢弃的刀刃
40 刀柄
41 固定部
42 开闭部
43 凹部
44 突起
50 部分
51 部分
52 部分
60 刀片
61 缘边
62 肋
65 刀柄
70 刀片
71 刃口
72 刀尖
74 角部
80、81 掩模图案
92 肋
40a 主体
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式具体地说明。图1是表示本发明的第1实施方式的刀片1的俯视图。该刀片1的单晶硅晶片的研磨的表背两面具有<110>面方位。通过对该晶片形成图2(a)所示的掩模图案5、实施结晶各向异性蚀刻,得到图2(c)的立体图所示的刀片1。如果将该刀片1与掩模图案5重叠表示,则如图2(b)所示,通过结晶各向异性蚀刻,硅被侵蚀到掩模图案5的缘部下方,刀片1的侧面变为倾斜的,并且刀片1的前端稍稍后退。
这样的刀片1如图3所示,被安装到刀柄4的前端上,组装成手术刀6。另外,刀片1是指安装在刀柄4的前端上的刀刃的部分,该刀片1的前端是刀尖3,刀片1的侧缘的倾斜面是将对象物切开的刃口。
图4(a)至图4(j)是按工序顺序表示用来从单晶硅晶片得到图1所示的刀片1的方法的晶片的剖视图。首先,如图4(a)所示,在研磨了表背两面的单晶硅晶片10的表背两面上形成氧化膜11、12,如图4(b)所示,在晶片10的表面上的氧化膜11上通过旋转涂层法涂敷抗蚀剂13,以使其厚度为约1μm。
接着,如图4(c)所示,将预先形成有刀片图案的硬掩模(或者图案薄膜)14重叠在抗蚀剂13上。接着,如图4(d)所示,将整面通过紫外线曝光。接着,如果将硬掩模(或图案薄膜)14除去、将曝光后的晶片显影及清洗,则被硬掩模(或图案薄膜)14的掩模图案覆盖而紫外线没有曝光的部分的抗蚀剂13残留,而被曝光的部分的抗蚀剂13被除去。然后,如图4(e)所示,如果将硬掩模(或图案薄膜)14除去,则形成抗蚀剂13的图案。
接着,如图4(f)所示,如果将抗蚀剂13作为掩模、通过用缓冲氟酸等氟酸进行各向同性蚀刻,则将没有被抗蚀剂13的掩模覆盖的部分的氧化膜11除去。接着,如图4(g)所示,如果将抗蚀剂13除去,则在单晶硅晶片10的表面上形成氧化膜11的图案。该氧化膜11的图案是图2(a)所示的掩模图案5。
在此状态下,如图4(g)至图4(i)所示,将单晶硅晶片10结晶各向异性蚀刻。在该结晶各向异性蚀刻中,将晶片10浸渍到浓度和温度被管理的蚀刻液中,在浸渍后,在经过规定时间后,将晶片10取出并清洗。在该结晶各向异性蚀刻中,从单晶硅晶片10的没有被氧化膜11覆盖的部分开始被蚀刻,出现沿着掩模图案的<111>面及随着时间而蚀刻前行的高次面。由此,在氧化膜11的缘部,成为相对于单晶硅晶片10的表背面倾斜的斜面15,蚀刻前行。最终,斜面15到达氧化膜12,使单晶硅晶片10的上部氧化膜11的下方的部分从相邻的部分分离。然后,如图4(j)所示,将氧化膜11及12除去并清洗。
由此,得到图1所示的刀片1。此时,掩模图案(氧化膜11)与成形的刀片1之间的关系成为图2(b)所示那样。即,刀片1如图1所示,表背两面为研磨面,面方位是<110>,刀片1的前端的刀尖3形成为,使两个<311>面在刀片1的中心线上交叉,从该刀尖3朝向后方,刀片1的宽度扩大,在该宽度扩大部的缘部上形成刃口2。并且,在刀片1的后部侧缘和后端部上也形成斜面。刃口2的斜面是<322>面,后部侧缘是<111>面,后端部是<100>面。
这样,通过结晶各向异性蚀刻,在表背面是<110>面的刀片1的缘部上,如在刀尖3上形成<311>面、在刃口2上形成<322>面、在后部侧缘上形成<111>面、在后端部上形成<100>面那样,形成特定的面方位的斜面。在此情况下,刀尖3的<311>面相对于表背面成34°的角度,刃口2的<322>面相对于表背面成33°的角度。并且,刀片的中心线方向的刀尖3相对于表背面的角度是29°。由此,刀片1的作为刀刃的部分所成的角度很小,能够得到锐利的手术刀。另外,后部侧缘的<111>面所成的角度是35°,后端部的<100>面所成的角度是45°。
这样的面可以通过配合想要得到的刀片形状形成图2(a)所示那样的掩模图案(例如前端锐角为30°、后部侧缘平行于<100>面)、使蚀刻液例如为KOH水溶液而结晶各向异性蚀刻、管理蚀刻时间、出现<311>面、<322>面等高次面而形成。得到的刀片1的尺寸例在使晶片的厚度为150μm的情况下,例如宽度为2.4mm,<311>2面的宽度为0.4mm,刃口2的刀片中心线方向的长度为4.5mm。
大致的蚀刻时间为将晶片的厚度(例如150μm)用<110>面的蚀刻速率除的时间。<110>面的蚀刻速率在蚀刻液是KOH、质量浓度是25%、温度是40℃的情况下是10.4μm/小时。刃口由于由高次面形成,所以需要严格的时间管理。
在本实施方式中,构成通过结晶各向异性蚀刻形成的刃口及刀尖的倾斜面的高次面是<322>、<311>,而用于其形成的蚀刻条件的一例为以下这样。
在使用20质量%的KOH水溶液的情况下,蚀刻时间由下述表1表示。
[表1]
其中,<322>、<311>等高次面形成有接近于掩模图案的形状的结构。如果使用刀前端角度为30°的掩模图案,则在图1中,刃口2成为<433>面与<322>面之间,刃口角度为31~32°。将其在图1中表现为<322>。在<110>晶片中使用<111>面的情况下,刃口的角度为35.26°,所以通过高次面能够得到尖锐的刃口。
另外,如果使掩模图案的刀前端角度为70°,则刃口成为<21(-1)>面,刃口角度成为30°。
这样,即使蚀刻条件相同,也能够通过掩模图案的角度改变面方位。由此,即使使用<110>晶片,其高次面也并不限于<311>、<322>,可以将各种高次面用于刃口或刀尖。
以上,通过对面方位为<110>的单晶硅晶片使用规定的掩模图案而结晶各向异性蚀刻,能够得到刃口很锐利的手术刀。并且,其形成工序可以使用通常的半导体制造技术的工序,容易并且是低成本,锋利度的品质的离差也较小。
接着,对本发明的第2实施方式进行说明。图5(a)是表示该实施方式的掩模图案的俯视图,图5(b)是图5(a)的A-A线的剖视图。此外,图6(a)表示得到的刀片形状,图6(b)是俯视图,图6(c)是立体图,图6(d)是将刀片与肋的连接部放大表示的图,图6(e)是从刀片后方观察的立体图。如图5所示,掩模图案由对应于刀片30的部分20、对应于缘边31(在图5中没有图示,参照图6)的部分21、和对应于肋32的部分22构成。刀片部分20和肋部分22以适当的间隔分隔。如果使用这样的掩模图案(部分20、21、22)将单晶硅晶片结晶各向异性蚀刻,则能够得到图6所示那样的形状的刀片30、肋32及缘边32。在此情况下,如图5(b)所示,刀片30及肋32的侧面倾斜而成为斜面,通过较小的厚度部分将刀片30与肋32连结。该图6所示的刀片30被肋32支承,刀片30的刀尖及刃口被配置在被缘边31包围那样的位置上。因而,在刀片30的操作中,能够防止作业者不注意接触到刀片30的刀尖或刃口而负伤、或刀片的刀尖及刃口抵接在坚硬的物体上、刀尖及刃口损坏或劣化等。由此,通过设置缘边31及肋32,刀片30的操作变得很容易。此外,通过这样将刀片30用肋32支承,如后所述,能够容易地将刀片安装到刀柄上。
图7是表示有关本发明的实施方式的手术刀用刀柄40的立体图,图8是表示该刀片安装方法的立体图。如图6所示,对于通过晶片的结晶各向异性蚀刻形成以使缘边31及肋32通过较小的厚度部分连结的刀片30,作业者不会接触在刀片30上而安装图7所示的刀柄40。该刀柄40具有作业者握持的刀柄主体40a,在该刀柄主体40a的前端部上,设有构成刀柄主体40a的下半部的固定部41、和与该固定部41一起构成刀柄主体40a的前端部、可转动地支承在刀柄主体40a上的开闭部42。在开闭部42的两侧缘上设有突起44,在固定部41的两侧缘的与突起44匹配的位置上设有突起44嵌入的凹部43。此外,刀柄主体40a的至少前端部侧的部分是中空的,在固定部41及开闭部42被相互重叠时,在侧壁彼此抵接的状态下,在内部形成空间。此外,固定部41的前端部呈U字状,在刀片30被重叠在固定部41的内底面上的状态下,如果将开闭部42关闭,则成为通过该开闭部42与固定部41之间夹持刀片30。
所以,如图8所示,在相对于结晶各向异性蚀刻后的刀片30打开开闭部42的状态下,使刀柄40接近于刀片30,将刀柄40定位以使固定部41的凹部43匹配于肋32与刀片30的连结部。接着,如果将开闭部42关闭以使开闭部42重叠在固定部41上,则开闭部42的突起44被嵌合到凹部43内,由此,肋32与刀片30的连结部被切断。此外,同时,开闭部42的突起44被嵌合卡止在固定部41的凹部43内,由此,开闭部42不会打开,分离后的刀片30被夹持在开闭部42与固定部41之间。这样,作业者不会接触到刀片30而将刀片30安装到刀柄40上。因而,能够防止皮脂附着到刀片上而使刀片的锋利度劣化。
接着,对仅在刀片的单侧侧缘上连结肋的手术刀用刀片进行说明。图9是表示该刀片的掩模图案的俯视图。如图9所示,该掩模图案由对应于刀片的部分50、沿该刀片部分50的长度方向及宽度方向延伸的缘边部分51、和从缘边部分51朝向刀片部分50延伸的肋部分52构成。并且,在本实施方式中,仅在刀片部分50的单侧侧缘附近配置肋部分52,该肋部分52图案形成为,使其从刀片部分50稍稍分离。
并且,如果使用该图9所示的掩模图案、将单晶硅进行结晶各向异性蚀刻,则能够得到图10(a)、图10(b)、图10(c)所示的形状的刀片60、缘边61及肋62。该刀片60在一侧缘连结在1个肋62上。
图11是表示预先安装有刀柄65的带有缘边的刀片的立体图。除了如图8的刀柄40那样,在使用手术刀时、安装刀片以外、是预先安装刀柄而做成产品的例子。作为将刀片60固定到该刀柄65上的方法,有填充到与刀柄的间隙中而固定的粘接、在刀柄中使用热塑性的材料而加热的熔接等。这样,由于预先将刀柄65安装在刀片60上,所以通过使刀柄65绕其中心轴旋转,能够容易地将刀片60从肋62切离。
接着,对本发明的另一实施方式进行说明。图12(a)是表示设有锋利度确认用的模仿刀刃(用完即可丢弃的刀刃)的带有缘边的刀片的俯视图,图12(b)是其A-A线的剖视图。在刀片30的刃口33及刀尖34上,通过结晶各向异性蚀刻,形成有规定的锐利的角度的斜面,同时,在缘边31的侧缘上也形成有斜面。形成于该缘边31的侧缘上的斜面是以与刀片30的刃口33的斜面相同的截面角度倾斜的面,成为形成在缘边31上的模仿刀片35。所以,在将刀片30从带有缘边的刀片拆下后,能够利用该模仿刀片35进行锋利度的确认。由此,能够不使作为产品的刀片35浪费而确认试验包括结晶各向异性蚀刻的制造工序中的合格与否,代替产品出厂检查。此外,可以使用在使用时能够拆下的缘边确认锋利度。
图13是表示本实施方式的变形例的俯视图。在该变形例中,在产品的形成刀片30的区域的外侧,形成与产品用刀片前端相同形状的模仿刀片36,通过该模仿刀片36确认试验锋利度。在该变形例中,将模仿刀片36安装到刀柄上而组装为手术刀,由于能够通过该手术刀确认试验锋利度,所以能够进行更符合实际的确认。
接着,对本发明的另一实施方式进行说明。本实施方式是使用表背两面的研磨面是<100>面的单晶硅制造刀片的情况的实施方式。图14是表示本实施方式的手术刀的刀片70的俯视图,图15(a)是表示用于其制造的掩模图案80的俯视图,图15(b)是表示刀片70与掩模图案80的关系的图,图15(c)是刀片70的立体图。通过使用这样的掩模图案80进行结晶各向异性蚀刻,能够成形刀片70。在该刀片70中,刀尖72在刀片中心线的两侧形成有<011>面,<011>面与刀片背面所成的角度是45°,而该两个<011>面交叉的线(中心线)与刀片背面所成的角度是55°。从该刀尖72朝向后部侧设有相对于刀片中心线倾斜而直线地延伸的刃口71,该刃口71是<122>面,相对于刀片背面以48°倾斜。刀片70的后部侧缘73是相对于刀片背面以55°倾斜的<111>面,后部角部74是相对于刀片背面以45°倾斜的<101>面。进而,刀片后端缘75是相对于刀片背面以55°倾斜的<111>面。
图16(a)是表示使用其面方位是<100>的单晶硅成形带有缘边的刀片时的缘边部的掩模图案81的俯视图,图16(b)是图16(a)的A-A线的剖视图,是表示通过该掩模图案81进行的单晶硅的蚀刻结果的图。掩模图案81由包围刀片用掩模图案80的缘边部分82、和从该缘边部分82朝向刀片用掩模图案80延伸的肋部分83构成。并且,由该掩模图案80、81如图16(b)所示那样形成倾斜角55°的斜面(<111>面)。
图17是表示使用该掩模图案80、81进行结晶各向异性蚀刻而形成的带有缘边的刀片的图,图17(a)是立体图,图17(b)是将刀片70与肋92的连结部放大表示的俯视图,图17(c)是俯视图,图17(d)是从刀片后部观察的立体图。该刀片70如图14所示,形成有具有以锐利的角度倾斜的斜面的刃口71和刀尖72。
在使用该<100>晶片的情况下也与上述同样,通过适当地设定掩模图案的前端角度,能够通过结晶各向异性蚀刻形成各种高次面。上述<122>、<011>面不过是一例。
工业实用性
本发明作为眼科或外科的手术用刀是适合的。
Claims (6)
1、一种手术刀,其特征在于,具有通过将研磨面的面方位为<110>或<100>的单晶硅晶片进行结晶各向异性蚀刻、形成有相对于上述研磨面倾斜的斜面的刀片,在上述斜面与晶片的上述研磨面之间形成有刃口。
2、如权利要求1所述的手术刀,其特征在于,上述研磨面的面方位是<110>,构成上述刃口的斜面包括通过结晶各向异性蚀刻形成的高次面。
3、如权利要求1所述的手术刀,其特征在于,上述研磨面的面方位是<100>,构成上述刃口的斜面包括通过结晶各向异性蚀刻形成的高次面。
4、一种手术刀用刀片,其特征在于,具有:刀片,通过将研磨面的面方位为<110>或<100>的单晶硅晶片进行结晶各向异性蚀刻,形成有相对于上述研磨面倾斜的斜面,在上述斜面与晶片的上述研磨面之间形成有刃口;缘边,设在该刀片的周边的从刀片离开的位置上;和肋,将上述缘边与上述刀片的没有形成上述刃口的部分连结。
5、一种手术刀用刀片的制造方法,是上述权利要求1至4中任一项所述的手术刀用刀片的制造方法,其特征在于,在上述单晶硅晶片上形成除了产品刀片以外还包括检查用模仿部的掩模图案,通过结晶各向异性蚀刻,以上述掩模图案为掩模将上述硅晶片蚀刻,由此制造上述手术用刀。
6、一种手术刀用刀柄,用来将上述权利要求4所述的手术刀用刀片从上述肋切离、做成在前端上安装有刀片的手术刀,其特征在于,具有:刀柄主体;开闭部,设在该刀柄主体的前端上,后端部可转动地支承在上述刀柄主体上以使前端部开闭;和突起,设在该开闭部的侧缘上、当上述开闭部被关闭时将上述肋切断。
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