CN219147886U - 一种疏水高频电刀刀头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种疏水高频电刀刀头。采用金属注射成形技术加工出仿蝉翼结构的微米级方柱阵列，并在此结构上通过阴极电弧沉积高导热系数涂层，有效地防止软组织粘附，减少邻近正常软组织热损伤。本实用新型具有工艺简单、生产效率高、成本低廉，适合大批量生产等特点，很适合应用于高频电刀刀头。

Description

一种疏水高频电刀刀头

技术领域

本实用新型涉及一种刀头，尤其涉及一种疏水高频电刀刀头，属于电外科器械加工技术领域。

背景技术

高频电刀手术因其具有出血少、创口小、手术时间短、病人疼痛感小和术后恢复周期短的优越性能，已经广泛应用于普外、脑外、五官科和整形外科及腹腔镜等微创手术方面。

高频电刀由主机、电刀手柄、刀头、负极板、脚踏开关组成。其工作原理是利用变频器将电流调成高频电流，利用高频电流对组织的热效应使组织液汽化或者细胞破碎从而达到凝固或者切割组织的目的。然而，高频电刀在手术过程中温度过高易造成血液和软组织脱水结痂甚至炭化，粘连并包覆刀头，从而降低电流密度，阻碍能量传递，进而影响手术切割效率和术中止血效果；倘若表面结痂与相邻组织发生粘连，操作过程中极易造成组织二次撕裂和出血，使得伤口愈合不良；此外，高频电刀产生的高温会通过热扩散对周围组织或器官造成热损伤甚至坏死，增加患者的细菌感染概率。因此，解决电刀与组织的粘附问题，开发具有超疏水、防粘连、高导热、快散热特征的高频电刀具有重要的临床意义。目前，大多依赖表面涂层和刀头改形技术等方法改善粘附现象。

专利文献1（公开号为CN 207236841U）设计了一种表面涂有PTFE的高频电刀，将聚四氟乙烯与电刀表面结合，不仅保证了电刀的导电性，也可防止血液、软组织等在刀头表面形成结痂。专利文献2（公开号CN 103892905A）以苏子叶、玉米叶等具有防粘脱附功能的植物叶片为原型，设计发明了一种仿生防粘高频电刀刀头，该发明将相同深度和宽度的圆形、条形凹槽沿电刀长度方向相间排列，纵向等距排列，使得手术时生物组织与刀片接触面积减少，可降低组织炭化和粘附。且凹槽结构沿刀片长度方向分布，有利于组织顺向脱附，同时凹槽增加了电刀的表面积，有助于散热。然而上述专利文献中涂层可靠性差易剥落，且仅依靠涂层防粘能力有限；器械表面微纳结构防粘能力有限，且强度不足易破坏失效。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术中存在的不足，提供一种疏水高频电刀刀头，将刀头改性和改形相结合，采用金属注射成形技术加工出仿蝉翼结构的微米级方柱阵列，并在此结构上通过阴极电弧沉积高导热系数涂层，有效地防止软组织粘附，减少邻近正常软组织热损伤，且工艺简单、生产效率高、成本低廉，适合大批量生产，克服了上述工艺的缺点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种疏水高频电刀刀头，其特征在于，包括基材和涂层，所述基材的上表面和下表面均具有均匀分布的方柱阵列结构，基材的上表面和下表面均有一层涂层；所述方柱阵列中，方柱边长为10~20um，方柱沿着刀片长度方向上的间距为10~30um，方柱沿着刀片宽度方向上的间距为15~25um。

作为优选方案，本实用新型一种疏水高频电刀刀头，其特征在于，所述基材为SUS304、SUS316、HK30中的一种，所述涂层为金刚石、铜、金中一种，所述涂层的厚度为2~4um。

作为优选方案，本实用新型一种疏水高频电刀刀头，其特征在于，所述基材通过包含注射、脱脂、烧结的金属注射成形技术而成。

作为优选方案，本实用新型一种疏水高频电刀刀头，其特征在于，所述涂层通过阴极电弧方式形成。

原理与优势

为提高高频电刀刀头的疏水性和导热性，以达到防粘连、快散热的目的，本实用新型从刀头改性和改形两方面入手。在改性方面，基材采用304、316或者HK30奥氏体不锈钢，具有耐蚀性好、高韧性和塑性、良好的强度等性能。同时在基材表面PVD一层具有高导热数值的金刚石、Au或者Cu涂层，有利于提高涂层的导热系数。通过阴极电弧技术实现沉积，阴极电弧是以被镀材料为阴极靶，在一定的真空度下产生弧光放电，使阴极靶表面产生等离子体，利用等离子体进行沉积镀膜的技术。与其它PVD技术相比，可以制备高质量、高性能的涂层。此外，该涂层制备技术还有其它优点：①对金属、合金及化合物有高的沉积速率和良好的膜均匀性；②可以在低的基体温度下沉积，防止基体变形或者热损伤；③保持合金成分不变；④易于对具有复杂表面的工件沉积；⑤生产效率高，涂层的成分易于控制；⑥离子化率高，涂层与基体的结合力好。因此，电刀刀头的导热系数可以达到60W/(m·K)以上，很好的达到了快散热的目的。

在改形方面，本实用新型仿照蝉翅膀表面的微细结构，设计出微米级方柱阵列结构。蝉翼是成虫蝉用来飞行的工具，分为前后四翅，透明轻薄，故常有“薄如蝉翼”之说。在看似光滑平整的蝉翼表面却规则地排列着柱状纳米突起，在每个柱状突起的表面还均匀分布着微细绒毛，当水滴落在蝉翼表面时，正是由于蝉翼表面的这种纳米级阶层微结构使其能够稳定吸附一层空气膜，有效地阻碍了表面上水滴的浸润，从而使其表面具有超疏水性能，这不仅确保了其表面的自清洁功能（即不会被雨水、露水以及空气中的尘埃所黏附），而且有效地减少了飞行过程中与空气的摩擦阻力，从而保证了蝉翼受力平衡，使其能保持良好的飞行能力。考虑到在上下表面均带有微米级方柱的刀头结构复杂且尺寸精度要求高，本实用新型采用金属注射成形技术进行制备。金属注射成形(MIM)是一种近净成形的方法，特别是在制备薄壁和复杂结构件上，具有传统工艺难以比拟的优势，它将高分子粘结剂和金属粉末注射进模具获得特定形状的坯件，然后进行脱脂、烧结，从而制备出具有一定密度、尺寸精度及复杂形状的零件。具有工艺简单、生产效率高、成本低廉、易于批量生产等特点。因此，电刀刀头的水滴角可以达到155°以上，为超疏水结构，很好的达到了防粘连的目的。

本实用新型提供的超疏水高导热高频电刀刀头的有益效果是：采用金属注射成形技术在刀头的上下表面加工出仿蝉翼结构的微米级方柱阵列，在切割过程中，这种阶层微结构使其能够稳定吸附一层空气膜，有效地阻碍了表面上血液、组织的浸润，减少了高频电刀与软组织的直接接触面积，有效减少软组织在电刀表面粘附结痂情况。同时在刀头表面通过阴极电弧获得高导热系数涂层，提升了高频电刀散热性能，有效地减少了高温电极对组织的灼伤。本实用新型能够在手术切割过程中有效防止软组织粘附，减少邻近正常软组织热损伤，且工艺简单、生产效率高、成本低廉，适合大批量生产。

附图说明

图1为本实用新型的疏水高频电刀刀头的截面结构示意图。

图2为本实用新型的疏水高频电刀刀头的上表面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了本申请的疏水高频电刀刀头的一个实施例的截面结构示意图。疏水高频电刀刀头包括基材（1）和涂层（2），基材（1）为SUS304，涂层（2）为金刚石，所述涂层的厚度为4um。

图2示出了本申请的疏水高频电刀刀头的一个实施例的上表面结构示意图。基材上表面具有均匀分布的方柱阵列结构方柱阵列中，方柱边长（2）为15um，方柱沿着刀片长度方向上的间距（3）为10um，方柱沿着刀片宽度方向上的间距（1）为15um。

本申请的疏水高频电刀刀头的一个实施例包括以下步骤：

S1：成形。所述成形为注射成形，喂料的注射温度为150℃，注射压力为90MPa得到生坯（方柱阵列结构也在这个阶段形成）；

S2：脱脂。生坯在氩气气氛保护下，以5℃/min的升温速率加热至450℃保温2h随炉冷却至室温得到脱脂坯；

S3：烧结。脱脂坯在真空度≤10^-2Pa的真空环境下，以5℃/min的升温速率升温至1300℃，保温2h随炉冷却至室温得到烧结坯；

S4：沉积。采用阴极电弧工艺，负偏压为-150V，弧流为80A，利用石墨靶在基材表面沉积涂层得到电刀刀头成品（方柱阵列结构也被涂层所覆盖）。电刀刀头的水滴角为160°，导热系数为72W/(m·K)。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (4)

1.一种疏水高频电刀刀头，其特征在于，包括基材和涂层，所述基材的上表面和下表面均具有均匀分布的方柱阵列结构，基材的上表面和下表面均有一层涂层；所述方柱阵列中，方柱边长为10~20um，方柱沿着刀片长度方向上的间距为10~30um，方柱沿着刀片宽度方向上的间距为15~25um。

2.根据权利要求1所述的一种疏水高频电刀刀头，其特征在于，所述基材为SUS304、SUS316、HK30中的一种，所述涂层为金刚石、铜、金中一种，所述涂层的厚度为2~4um。

3.根据权利要求1所述的一种疏水高频电刀刀头，其特征在于，所述基材通过包含注射、脱脂、烧结的金属注射成形技术而成。

4.根据权利要求1所述的一种疏水高频电刀刀头，其特征在于，所述涂层通过阴极电弧方式形成。

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