CN109352274A - 一种可柔性弯折微创钨针电极手术刀及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可柔性弯折微创钨针电极手术刀及其生产方法，对可柔性弯折微创钨针电极手术刀的刀头呈针尖状、电极直径1.5～2mm，最小针尖直径Φ小于20μm；人体8cm切口手术出血量低于0.1g，热烧损低于2g，刀口粘附物低于0.5g；50A电流20min烧损实验后烧损率低于5mg；针杆可0～180°柔性弯折。本发明生产的可柔性弯折的微创钨针电极手术刀可能实现精细切割、创伤小、失血少、耐烧蚀、经久耐用，从而为制造出高端微创手术器械提供了安全可靠的手术用电极材料。

Description

一种可柔性弯折微创钨针电极手术刀及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种微创钨针电极手术刀及其生产方法，更具体地，涉及一种可柔性弯折微创钨针电极手术刀及其生产方法。
背景技术
传统手术由于手术刀操作的特点，在治疗的同时也给病人造成了较大的创伤，具有创口大、出血多、手术时间长、恢复慢等缺点。因此，微创手术器械的应用孕育了“微创外科”的发展。微创外科在手术治疗过程中对患者只造成微小的创伤、术后只留下微小疤痕，相对传统手术而言具有创口小、出血少、手术时间短、术后疼痛轻、恢复快等优点。高频电刀是目前应用较为广泛的一种微创手术器械，它被用于取代传统机械手术刀来进行组织切割和凝血的电外科器械。但是，目前的高频电刀存在刀头宽钝、电流集中度不高、对肌体组织创伤大、失血多；易烧蚀，在长时间的大型手术中不耐用；同时，针头不能柔性弯折，不能深入到鼻腔咽喉深部进行组织切割。针对以上不足，急需开发一种能实现精细切割、创伤小、失血少、耐烧蚀、经久耐用的可柔性弯折的微创钨针电极手术刀及其生产方法。
发明内容
本发明针对以上技术要求，采用烧制坯条、热处理、机械加工、激光磨光、激光焊接、化学抛光等方法，制造出刀头呈针尖状、电极直径1.5～2mm，最小针尖直径Φ小于20μm；人体8cm切口手术出血量低于0.1g，热烧损低于2g，刀口粘附物低于0.5g；50A电流20min烧损实验后烧损率低于5mg；针杆可 0～180°柔性弯折的微创钨针电极手术刀及其生产方法。
根据本发明的一方面，提供了一种可柔性弯折微创钨针电极手术刀及其生产方法，所述可柔性弯折微创钨针电极手术刀包括针柄、设在针柄上的绝缘层、可弯曲针杆、连接在针杆尖端的针头；制作步骤如下：
步骤一，可柔性弯折微创钨针电极手术刀原料制备：
(1)针柄和针头原料的制备：镨硝酸盐和仲钨酸氨按摩尔比1:99进行溶液混合，干燥后经过2次氢气还原制得均匀的将粒径为40～50μm的混合粉末；再将制备的粉末填充在圆柱形模具中压实成型，脱模后在900～1000℃烧结温度下烧结成钨金属坯条；钨电极中添加少量氧化镨可降低微创钨针手术刀的电阻率，提高其电流集强度，降低对肌肉组织的创伤，而且还能提高其耐烧损性能；
(2)针杆原料的制备：将粒径为40～50μm纯铜粉和锡粉按重量比9:1填充在直径1.5～2mm的圆柱形模具中压实成型，脱模后在600～700℃烧结温度下烧结成铜锡金属坯条；
步骤二、可柔性弯折微创钨针电极手术刀针柄、针头、针杆的制备，其步骤：
(1)针柄、针头的制备：首先，将烧结的钨金属坯条旋锻开坯，其变形程度85～90％、变形温度1200～1500℃；然后，在退火温度500～600℃下进行退火时间120min；对针柄坯条进行旋锻、拉丝、矫直、分切为直径1.5～2mm，长度 15～20cm的圆柱形金属钨棒；针头坯条进行旋锻、拉丝、矫直、分切为直径 1.5～2mm，长度4～5cm的圆柱形金属钨棒，采用光纤激光器将短钨棒一头切割为圆锥角为15～25°的针尖，激光器输出功率5kw，脉冲波长为1000～1080μm，聚焦斑直径为80～100μm；
(2)针杆的制备：首先，旋锻开坯，其变形程度85～90％、变形温度700～900℃；然后，在退火温度300～400℃下进行退火80min；接着旋锻、拉丝、矫直为直径 1.5～2mm圆柱形金属铜锡棒；最后进行二次退火，在退火温度350～450℃下进行退火24h，以提高铜锡棒柔韧性实现针杆可柔性弯折的目的；
步骤三、可柔性弯折微创钨针电极手术刀针柄、针头、针杆和绝缘层的焊接组装，采用光纤激光器将针柄与针杆、针杆与针头进行焊接，焊接后的钨针电极化学抛光；将绝缘层从针柄套入置针柄与针杆的焊接部位，加适当温度 30～50℃使其两者牢固连接；
步骤四、可柔性弯折微创钨针电极手术刀进行性能检验。
优选的，绝缘层的原料制备：聚氯乙烯采用行星球磨机球磨至粒度20～30 μm的粉末；绝缘层的制备：采用注塑成型工艺将聚氯乙烯粉料制成绝缘层，注塑温度50～80℃，注塑压力120～150MPa，注塑速度300～500mm/s。
优选的，步骤三中，采用光纤激光器将针柄与针杆、针杆与针头进行焊接，工艺参数为激光器输出功率4kw，脉冲波长为920～1000μm，聚焦斑直径为 500～700μm；焊接后的钨针电极化学抛光时，首先用P1500的金相砂纸将焊接后的钨针电极进行机械磨光，然后在3mol/L的NaOH溶液中进行电化学抛光，抛光电位5V，抛光时间10min。
优选的，步骤四中，对可柔性弯折微创钨针电极手术刀性能检验时，对可柔性弯折微创钨针电极手术刀采用游标卡尺进行测量电极直径为1.5～2mm，用低倍电子显微镜进行针尖尺寸检验发现最小针尖直径Φ均小于20μm；进行人体 8cm切口手术其出血量低于0.1g，热烧损低于2g，刀口粘附物低于0.5g；50A 电流20min烧损实验后烧损率低于5mg；针杆可0～180°柔性弯折，反复弯曲次数达到50次。
根据本发明的另一方面，提供一种可柔性弯折微创钨针电极手术刀的制作方法制作成的可柔性弯折微创钨针电极手术刀，包括所述可柔性弯折微创钨针电极手术刀，包括针柄、设在针柄上的绝缘层、可弯曲针杆、连接在针杆尖端的针头；
对可柔性弯折微创钨针电极手术刀的刀头呈针尖状、电极直径1.5～2mm，最小针尖直径Φ小于20μm；人体8cm切口手术出血量低于0.1g，热烧损低于 2g，刀口粘附物低于0.5g；50A电流20min烧损实验后烧损率低于5mg；针杆可0～180°柔性弯折。
本发明的有益效果是：按照本发明生产的可柔性弯折的微创钨针电极手术刀可能实现精细切割、创伤小、失血少、耐烧蚀、经久耐用，从而为制造出高端微创手术器械提供了安全可靠的手术用电极材料。
附图说明
图1为一种可柔性弯折微创钨针电极手术刀结构示意图
1-针柄；2、绝缘层；3、针杆；4-针头。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
图1中，一种可柔性弯折微创钨针电极手术刀及其生产方法，所述可柔性弯折微创钨针电极手术刀包括针柄、设在针柄上的绝缘层、可弯曲针杆、连接在针杆尖端的针头；制作步骤如下：
1、可柔性弯折微创钨针电极手术刀原料的制备：
1)针柄和针头原料的制备：镨硝酸盐和仲钨酸氨按摩尔比1:99进行溶液混合，干燥后经过2次氢气还原制得均匀的将粒径为40～50μm的混合粉末(按重量百分比含98％的W和2％氧化镨Pr6Oll)。再将制备的粉末填充在圆柱形模具中压实成型，脱模后在900～1000℃烧结温度下烧结成钨金属坯条。钨电极中添加少量氧化镨可大大降低微创钨针手术刀的电阻率，提高其电流集强度，降低对肌肉组织的创伤，而且还能提高其耐烧损性能。
2)针杆原料的制备：将粒径为40～50μm纯铜粉和锡粉按重量比9:1末填充在直径1.5～2mm的圆柱形模具中压实成型，脱模后在600～700℃烧结温度下烧结成铜锡金属坯条。
3)绝缘层的原料制备：聚氯乙烯采用行星球磨机球磨至粒度20～30μm的粉末。
2、可柔性弯折微创钨针电极手术刀针柄、针头、针杆和绝缘层的制备，其步骤：
1)针柄的制备：首先，将烧结的钨金属坯条旋锻开坯，其变形程度85～90％、变形温度1200～1500℃；然后，在退火温度500～600℃下进行退火时间120min；最后旋锻(变形程度大于90％、变形温度1200～1500℃)、拉丝、矫直、分切为直径1.5～2mm，长度15～20cm的圆柱形金属钨棒。
2)针头的制备：前面的制备步骤与针柄制备相同，只是在分切时分切为直径1.5～2mm，长度4～5cm的圆柱形金属钨棒。采用光纤激光器将短钨棒一头切割为圆锥角为15～25°的针尖，激光器输出功率5kw，脉冲波长为1000～1080μm，聚焦斑直径为80～100μm(激光切割可保证针尖圆锥角的高精度控制，同时还能提高切割效率)。
3)针杆的制备：首先，旋锻开坯，其变形程度85～90％、变形温度700～900℃；然后，在退火温度300～400℃下进行退火80min；接着旋锻(变形程度大于90％、变形温度700～900℃)、拉丝、矫直为直径1.5～2mm圆柱形金属铜锡棒；最后进行二次退火，在退火温度350～450℃下进行退火24h(以提高铜锡棒柔韧性实现针杆可柔性弯折的目的)。
4)绝缘层的制备：采用注塑成型工艺将聚氯乙烯粉料制成如图1的绝缘层，注塑温度50～80℃，注塑压力120～150MPa，注塑速度300～500mm/s。
3、可柔性弯折微创钨针电极手术刀针柄、针头、针杆和绝缘层的焊接组装，其步骤：
1)针柄与针杆、针杆与针头的焊接；采用光纤激光器将针柄与针杆、针杆与针头进行焊接，工艺参数为激光器输出功率4kw，脉冲波长为920～1000μm，聚焦斑直径为500～700μm。
2)焊接后的钨针电极化学抛光：首先用P1500的金相砂纸将焊接后的钨针电极进行机械磨光，然后在3mol/L的NaOH溶液中进行电化学抛光，抛光电位 5V，抛光时间10min。
3)绝缘层与钨针电极的组装：直接将如图1的绝缘层从针柄套入置针柄与针杆的焊接部位，加适当温度30～50℃使其两者牢固连接。
4、可柔性弯折微创钨针电极手术刀性能检验：
对可柔性弯折微创钨针电极手术刀采用游标卡尺进行测量电极直径为 1.5～2mm，用低倍电子显微镜进行针尖尺寸检验发现最小针尖直径Φ均小于 20μm；进行人体8cm切口手术其出血量低于0.1g，热烧损低于2g，刀口粘附物低于0.5g；50A电流20min烧损实验后烧损率低于5mg；针杆可0～180°柔性弯折，反复弯曲次数达到50次。
本发明的另外提供一种可柔性弯折微创钨针电极手术刀的制作方法制作成的可柔性弯折微创钨针电极手术刀，包括所述可柔性弯折微创钨针电极手术刀，包括针柄、设在针柄上的绝缘层、可弯曲针杆、连接在针杆尖端的针头；
对可柔性弯折微创钨针电极手术刀的电极直径为1.5～2mm，针尖尺寸最小针尖直径Φ均小于20μm；进行人体8cm切口手术其出血量低于0.1g，热烧损低于2g，刀口粘附物低于0.5g；50A电流20min烧损实验后烧损率低于5mg；针杆可0～180°柔性弯折，反复弯曲次数达到50次。
本发明进行了大量的试验分析及优化选择，采取如下措施以实现其目的： 1)针柄和针头采用钨添加少量稀土元素镨，钨电极中添加少量氧化镨可大大降低微创钨针手术刀的电阻率，提高其电流集强度，降低对肌肉组织的创伤，而且还能提高其耐烧损性能；2)针头采用光纤激光器来进行精确高效地切割削尖加工，使刀头尖锐、电流集中度增加、减少对肌体组织的创伤、降低失血量；3) 针杆采用铜锡合金，铜保证了针杆的低电阻率和良好的电极性能，锡降低了铜的柔韧性使其获得可柔性弯折的特性；4)对针杆进行二次退火加工，使其可柔性弯折性能得到进一步提升；5)采用光纤激光器将针柄与针杆、针杆与针头进行焊接，可获得热影响区窄且及其牢靠的焊缝，保证了可柔性弯折微创钨针电极手术刀的机械强度；6)激光表面热处理切割和焊接过程速度快，原料浪费少，能耗少，切割和焊接尺寸可精确控制。
按照本发明生产的可柔性弯折的微创钨针电极手术刀可能实现精细切割、创伤小、失血少、耐烧蚀、经久耐用，从而为制造出高端微创手术器械提供了安全可靠的手术用电极材料。
下面为实验数据：
表1本发明各实施例的可柔性弯折微创钨针电极手术刀针柄和针头原料的制备工艺；
表2本发明各实施例的可柔性弯折微创钨针电极手术刀针杆原料的制备工艺；
表3本发明各实施例的可柔性弯折微创钨针电极手术刀针柄、针头的制备工艺；
表4本发明各实施例的可柔性弯折微创钨针电极手术刀针杆的制备工艺；
表5本发明各实施例的可柔性弯折微创钨针电极手术刀针柄、针头、针杆和绝缘层的焊接组装工艺；
表6本发明各实施例的可柔性弯折微创钨针电极手术刀的性能检验。
表1本发明各实施例的可柔性弯折微创钨针电极手术刀针柄和针头原料的制备工艺(wt％)
表2本发明各实施例的可柔性弯折微创钨针电极手术刀针杆原料的制备工艺
表3本发明各实施例的可柔性弯折微创钨针电极手术刀针柄、针头的制备工艺
表4本发明各实施例的可柔性弯折微创钨针电极手术刀针杆的制备工艺
表5本发明各实施例的可柔性弯折微创钨针电极手术刀针柄、针头、针杆和绝缘层的焊接组装工艺
表6本发明各实施例的可柔性弯折微创钨针电极手术刀的性能检验
从表6中可以看出，本发明申请的可柔性弯折微创钨针电极手术刀，其量电极直径为1.5～2mm，用低倍电子显微镜进行针尖尺寸检验发现最小针尖直径Φ均为11～20μm，进行人体8cm切口手术其出血量为0.01～0.1g，热烧损低率为1.1～2.0g，刀口粘附物为0.1～0.5g；50A电流20min烧损实验后烧损率为 1～5mg；针杆可0～180°柔性弯折，反复弯曲次数50～91次。它是一种能实现精细切割、创伤小、失血少、耐烧蚀、经久耐用的可柔性弯折的微创钨针电极手术刀。
上述实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方案的限定。

Claims (5)

1.一种可柔性弯折微创钨针电极手术刀的制作方法，所述可柔性弯折微创钨针电极手术刀，包括针柄、设在针柄上的绝缘层、可弯曲针杆、连接在针杆尖端的针头；制作步骤如下：
步骤一，可柔性弯折微创钨针电极手术刀原料制备：
(1)针柄和针头原料的制备：镨硝酸盐和仲钨酸氨按摩尔比1:99进行溶液混合，干燥后经过2次氢气还原制得均匀的将粒径为40～50μm的混合粉末；再将制备的粉末填充在圆柱形模具中压实成型，脱模后在900～1000℃烧结温度下烧结成钨金属坯条；钨电极中添加少量氧化镨可降低微创钨针手术刀的电阻率，提高其电流集强度，降低对肌肉组织的创伤，而且还能提高其耐烧损性能；
(2)针杆原料的制备：将粒径为40～50μm纯铜粉和锡粉按重量比9:1填充在直径1.5～2mm的圆柱形模具中压实成型，脱模后在600～700℃烧结温度下烧结成铜锡金属坯条；
步骤二、可柔性弯折微创钨针电极手术刀针柄、针头、针杆的制备，其步骤：
(1)针柄、针头的制备：首先，将烧结的钨金属坯条旋锻开坯，其变形程度85～90％、变形温度1200～1500℃；然后，在退火温度500～600℃下进行退火时间120min；对针柄坯条进行旋锻、拉丝、矫直、分切为直径1.5～2mm，长度15～20cm的圆柱形金属钨棒；针头坯条进行旋锻、拉丝、矫直、分切为直径1.5～2mm，长度4～5cm的圆柱形金属钨棒，采用光纤激光器将短钨棒一头切割为圆锥角为15～25°的针尖，激光器输出功率5kw，脉冲波长为1000～1080μm，聚焦斑直径为80～100μm；
(2)针杆的制备：首先，旋锻开坯，其变形程度85～90％、变形温度700～900℃；然后，在退火温度300～400℃下进行退火80min；接着旋锻、拉丝、矫直为直径1.5～2mm圆柱形金属铜锡棒；最后进行二次退火，在退火温度350～450℃下进行退火24h，以提高铜锡棒柔韧性实现针杆可柔性弯折的目的；
步骤三、可柔性弯折微创钨针电极手术刀针柄、针头、针杆和绝缘层的焊接组装，采用光纤激光器将针柄与针杆、针杆与针头进行焊接，焊接后的钨针电极化学抛光；将绝缘层从针柄套入置针柄与针杆的焊接部位，加适当温度30～50℃使其两者牢固连接；
步骤四、可柔性弯折微创钨针电极手术刀性能检验。
2.根据权利要求1所述的可柔性弯折微创钨针电极手术刀的制作方法，其特征在于：绝缘层的原料制备：聚氯乙烯采用行星球磨机球磨至粒度20～30μm的粉末；绝缘层的制备：采用注塑成型工艺将聚氯乙烯粉料制成绝缘层，注塑温度50～80℃，注塑压力120～150MPa，注塑速度300～500mm/s。
3.根据权利要求1所述的可柔性弯折微创钨针电极手术刀的制作方法，其特征在于：步骤三中，采用光纤激光器将针柄与针杆、针杆与针头进行焊接，工艺参数为激光器输出功率4kw，脉冲波长为920～1000μm，聚焦斑直径为500～700μm；焊接后的钨针电极化学抛光时，首先用P1500的金相砂纸将焊接后的钨针电极进行机械磨光，然后在3mol/L的NaOH溶液中进行电化学抛光，抛光电位5V，抛光时间10min。
4.根据权利要求1所述的可柔性弯折微创钨针电极手术刀的制作方法，其特征在于：步骤四中，对可柔性弯折微创钨针电极手术刀性能检验时，对可柔性弯折微创钨针电极手术刀采用游标卡尺进行测量电极直径为1.5～2mm，用低倍电子显微镜进行针尖尺寸检验发现最小针尖直径Φ均小于20μm；进行人体8cm切口手术其出血量低于0.1g，热烧损低于2g，刀口粘附物低于0.5g；50A电流20min烧损实验后烧损率低于5mg；针杆可0～180°柔性弯折，反复弯曲次数达到50次。
5.根据所述权利要求1至4所述的可柔性弯折微创钨针电极手术刀的制作方法制作成的可柔性弯折微创钨针电极手术刀，其特征在于，包括所述可柔性弯折微创钨针电极手术刀，包括针柄、设在针柄上的绝缘层、可弯曲针杆、连接在针杆尖端的针头；
对可柔性弯折微创钨针电极手术刀的刀头呈针尖状、电极直径1.5～2mm，最小针尖直径Φ小于20μm；人体8cm切口手术出血量低于0.1g，热烧损低于2g，刀口粘附物低于0.5g；50A电流20min烧损实验后烧损率低于5mg；针杆可0～180°柔性弯折。
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