TW201434432A - 具有類鑽碳薄膜之電燒刀及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明為一種具有類鑽碳薄膜之電燒刀及其製造方法，其特徵在於該電燒刀之電極刀頭之表面設置有一層類鑽碳薄膜，以減少該電燒刀之電極刀頭的沾黏性，並提高電燒刀表面熱度均勻，同時防止產生習用電燒刀鐵弗龍塗層於高溫下產生有害氣體之缺點。

Description

具有類鑽碳薄膜之電燒刀及其製造方法

本發明係為一種具有類鑽碳薄膜之電燒刀，特別是指一種使用於微創手術用途之具有類鑽碳薄膜之電燒刀及其製造方法。

按，隨科技技術日趨發達，醫療技術亦日新月異，為減少病人手術時之負荷，加速傷口癒合時間，微創醫療技術便因此而生。微創手術係應用當代先進的電子、電熱以及光學等設備及技術，利用影像傳導診斷系統代替肉眼，精細器械代替手術刀，以最小的切口及最少之組織傷害，完成病灶的觀察診斷、切除或治療。

電燒刀為常見的微創手術器械，其原理係利用電流流經人體時，在人體組織表面震動，把電能轉換為熱能，使得電燒刀之刀頭之尖端下組織快速脫水分解蒸發，而分裂為不出血、窄而平坦之切口，並且可同時切斷血管並將血管凝固，以產生切除或止血的效果。

然而目前習用的電燒刀，為了避免刀頭與組織沾黏，多數會在電燒刀刀頭或電極的表面塗佈上鐵弗龍(Teflon)塗層材料，然而鐵弗龍材料受到高熱時，容易產生含氟的有 毒氣體，此一缺點目前已開始受到醫學界注意。此外電燒刀的刀頭或電極容易因為電流集中而產生熱度不均問題，連帶地將會造成切割組織傷口額外傷害的情形。

類鑽碳薄膜技術，係為近年來興起的一種表面薄膜技術，類鑽碳薄膜具有和天然鑽石相近的性質，其中包括了有高硬度、耐腐蝕性佳、表面平滑、摩擦係數小、抗磨耗性佳、生物相容性佳等，同時類鑽碳薄膜也具有良好的熱傳導特性，有助於散熱。因為類鑽碳薄膜確實有許多非常優良的性質，因此，類鑽碳薄膜目前已被廣泛應用於生醫材料的領域中。

類鑽碳薄膜為非晶質之結構，因此在成膜技術上，沉積於不同基材，會因其晶格參數的不同，造成介面處產生錯位(Mismatch)的現象，導致薄膜內應力過大，使薄膜從基材上脫落。而且類鑽碳薄膜成長時需要高能量的碳離子撞擊(約100eV)，然而，高能量離子的撞擊，又會造成膜內原子間嚴重的鍵長和鍵角扭曲變形，因而產生很大的殘留內應力，就會導致類鑽碳薄膜容易破裂和剝落。因此使得要將類鑽碳薄膜直接應用在電燒刀等醫療器材上具有相當的困難度。

由於以上原因，習用的電燒刀仍有改進之必要，本發明人有鑑於此，乃苦思細索，積極研究，加以多年從事相關產品研發之經驗，並經不斷試驗及改良，終於發展出本發明。

本發明主要目的，在提供一種可以降低電燒刀表 面沾黏性，同時可避免產生有毒氣體，並且可降低電燒刀熱集中所造成組織傷害的具有類鑽碳薄膜之電燒刀，以及用以製造該電燒刀之方法。

本發明技術主要於電燒刀之電極刀頭表面鍍上一層類鑽碳薄膜(DLC)，藉由類鑽碳薄膜之表面平滑與低摩擦係數之特性，可降低刀頭表面沾黏性，同時又可藉由類鑽碳薄膜之熱傳導性，加強電燒刀表面之熱均質化，減少周圍組織熱傷害。

本發明用以在前述電燒刀之電極刀頭製造類鑽碳薄膜的方法，係可採用真空濺鍍方法將類鑽碳材料成型於前述電極刀頭的表面。此外，為更進一步確保該類鑽碳薄膜可穩固附著於電極刀頭表面，可先行於該電極刀頭表面施以電漿處理，然後再濺鍍上一層緩衝金屬材料後，再行進行類鑽碳薄膜濺鍍的程序。

此外，本發明可進一步在前述類鑽碳薄膜內增加金屬基材料，此一金屬基材料可以為具有抗菌性的金屬材料，以使得該電燒刀表面進一步具有抗菌性。

本發明為達成上述及其他目的，所採用之技術手段、元件及其功效，茲採一較佳實施例配合相關圖式詳細說明如下。

10‧‧‧電燒刀

11‧‧‧刀柄

12‧‧‧電極刀頭

13‧‧‧類鑽碳薄膜

14‧‧‧導線

20‧‧‧電燒刀

21‧‧‧電極刀頭

211‧‧‧第一電極

212‧‧‧第二電極

213‧‧‧類鑽碳薄膜

214‧‧‧類鑽碳薄膜

30‧‧‧電極刀頭

31‧‧‧緩衝層

32‧‧‧類鑽碳薄膜

圖1係為利用本發明技術製成之電燒刀之第一實施例的構造示意圖。

圖2係為本發明第一實施例使用之電極刀頭局部放大剖 面圖。

圖3係為利用本發明技術製成之電燒刀之第二實施例的構造示意圖。

圖4係為本發明第二實施例使用之電極刀頭局部放大剖面圖。

圖5係為本發明第三實施例之電極刀頭局部放大剖面圖，用以揭示本發明在電極刀頭表面與類鑽碳薄膜間增加設置一緩衝層之實施例。

附件：

附件一：為本發明之電燒刀與習用電燒刀使用狀態下的熱影像比較圖。

附件二：為本發明之電燒刀與習用電燒刀切割後之細胞組織切片掃瞄圖，用以比較本發明之電燒刀與習用電燒刀對切割組織之破壞情形。

如圖1及圖2所示，其中所示電燒刀10係由一刀柄11，以及設置在刀柄11前端可更換的電極刀頭12所組成。刀柄11的後端連接有導線14，係可使該電燒刀10與電燒刀的控制系統及電源供應器(圖中未示)連接，藉以控制該電燒刀，並供給該電燒刀10所需的電力。

如圖2所示，該電燒刀10之電極刀頭12，係可更換地安裝在該刀柄11之前端，其本身係採用不鏽鋼材質製成，且於其表面鍍有一層類鑽碳薄膜13。

如圖3及圖4所示，係為本發明之技術應用在雙極性電燒刀的實施例，該實施例中，電燒刀20係具有一電極 刀頭21，該電極刀頭21係為一雙極性的刀頭，其具有第一電極211與第二電極212，如圖4所示，該第一電極211與第二電極212之表面均具有類鑽碳薄膜213、214。

由於前述類鑽碳薄膜13、213、214具有與鑽石類似之表面光滑、高硬度、低摩擦係數之特性，因此可使得該電極刀頭12、21具有極佳的抗沾黏性，而使得切割的組織不易沾黏於該電極刀頭12、21的表面。而且由於類鑽碳薄膜13、213、214具有良好的導熱特性，因此可使得該電極刀頭12、21熱度均勻，而能夠避免熱度集中，降低電燒刀對周圍組織的熱傷害。此外，由於類鑽碳薄膜受熱時不會有氣體揮發的情形，因此更可避免習用鐵弗龍塗層材料釋放有毒氣體的問題產生。

本發明用以在前述電極刀頭12、21上設置類鑽碳薄膜13、213、214係可採用真空濺鍍方法，在進行類鑽碳薄膜的真空濺鍍程序之前，可先對該電極刀頭12、21的表面施以適當的表面處理，使該電極刀頭12、21與前述類鑽碳薄膜類鑽碳薄膜13、213、214的附著力增加，以避免類鑽碳薄膜剝落的情形。

前述的表面處理程序，係可採用機械加工(如：研磨、壓花、噴砂等)或化學處理(如：化學蝕刻)，以及電漿處理等可以改變電極刀頭之表面粗度或表面機械微結構的處理程序。

此外，為進一步提高類鑽碳薄膜與電極刀頭的附著的穩定性，可進一步在進行類鑽碳薄膜與電極刀頭的金屬本體之間進一步設置一層的緩衝金屬層。如圖5所示實施例， 其中電極刀頭30的表面係先經過適當的表面處理後，再鍍上至少一層緩衝層31，然後再於該緩衝金屬層31的表面鍍上一類鑽碳薄膜32。

前述緩衝層31係可選用機械性質介於陶瓷與金屬之間，且與電極刀頭基材與類鑽碳均具有良好鍵結力的金屬或金屬化合物材料，藉以消除類鑽碳薄膜32成型後的材料內應力，以使得類鑽碳薄膜32不易脫落，也不易產生縐折情形。本發明經由實驗，得知適合採用以製作緩衝層31的材料包括：鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、碳化鈦(TiC)、氮化鉻(CrN)、氮碳化鈦(TiCN)等材料。

在此必須強調的是，前述的緩衝層31可以是由單一的材質組成，也可以是利用不同材質，經由多次的濺鍍程序所形成的多層薄膜所組成。

如圖6所示，係為本發明採用真空濺鍍法在電極刀頭30上成長緩衝層31與類鑽碳薄膜32的流程。其主要步驟係先行準備基材，在此步驟中，係將預備進行濺鍍的電極刀頭30先行清洗表面並加以乾燥。

基材準備完成後，再將基材置入真空濺鍍機的腔體內，然後進行各項製程環境及製程條件設定。

基材置入腔體後，首先在腔體內充滿氬氣的環境下，對該基材表面進行電漿處理，使該電極刀頭30的表面產生粗糙的表面。

電極刀頭30表面電漿處理完成後，重新打開真空濺鍍機腔體，將用以製作緩衝層31的材料置入真空濺鍍機的腔體內，作為靶材，然後重新設定製程條件後，對該電極 刀頭30的表面進行緩衝層31的濺鍍，而使得該緩衝層30的表面沈積上緩衝層31。待緩衝層31成型後，再將甲烷(CH4)導入到腔體中，再於濺鍍機腔體內充滿甲烷的環境下進行濺鍍，使得電極刀頭30於緩衝層31的表面再沈積上一層類鑽碳薄膜32。

本發明藉由以上技術手段，係可將類鑽碳薄膜應用在電燒刀之電極刀頭的表面處理上，使得電極刀頭的抗沾黏性提升，並同時降低對組織的熱傷害，同時又可避免鐵弗龍塗層產生有害氣體的疑慮。

如附件一所示，係為本發明之具有類鑽碳薄膜之電燒刀與傳統以鐵弗龍表面處理之電燒刀實際使用情形的熱影像比較圖。其中可見，本發明之具有類鑽碳薄膜之電燒刀，在使用時電極刀頭對切割組織的熱傷害區域明顯變小。

附件二所示，係為使用本發明之電燒刀，與習用之電燒刀切割後組織細胞的切片掃瞄視圖，經由比對，明顯可見本發明之電燒刀對細胞組織的破壞情形明顯小於習用的電燒刀。

由以上說明可知，本發明藉由在電燒刀的電極刀頭上設置類鑽碳薄膜的技術，確實可達到增進電燒刀功效，且解決習用之電燒刀採用鐵弗龍塗層技術的缺點，因此其俱已符合發明專利之新穎性及進步性要件。惟以上說明書所揭示僅為針對本發明較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本發明之申請專利範圍，亦即其它未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化，均應包含於本發明之申請專利範圍中。

10‧‧‧電燒刀

11‧‧‧刀柄

12‧‧‧電極刀頭

13‧‧‧類鑽碳薄膜

14‧‧‧導線

Claims (10)

1. 一種具有類鑽碳薄膜之電燒刀，其中包括：一電燒刀，前端設置有一電極刀頭，其特徵在於：該電極刀頭之表面具有一層類鑽碳薄膜。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有類鑽碳薄膜之電燒刀，其中該電極刀頭係先行經由增加一表面處理程序處理，使該電極刀頭表面形成粗糙表面，以增加該電極刀頭與類鑽碳薄膜之附著力。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具有類鑽碳薄膜之電燒刀，其中該電極刀頭表面處理係可選自下列加工方法的其中之一：機械研磨、壓花、噴砂、化學蝕刻、電漿處理等表面處理加工方法。
4. 如申請專利範圍第2項所述之具有類鑽碳薄膜之電燒刀，其中該電極刀頭之表面與該類鑽碳薄膜之間，進一步設置一緩衝層，以消除該類鑽碳薄膜與該電極刀頭表面之間的應力。
5. 如申請專利範圍第4項所述之具有類鑽碳薄膜之電燒刀，其中該緩衝層材料係可選自下列材料的其中之一：鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、碳化鈦(TiC)、氮化鉻(CrN)、氮碳化鈦(TiCN)等金屬材料或金屬材料之化合物。
6. 如申請專利範圍第3項所述之具有類鑽碳薄膜之電燒刀，其中該電極刀頭之表面與該類鑽碳薄膜之間，進一步設置一緩衝層，以消除該類鑽碳薄膜與該電極刀頭表面之間的應力。
7. 如申請專利範圍第6項所述之具有類鑽碳薄膜之電燒刀，其中該緩衝層材料係可選自下列材料的其中之一：鈦(Ti)、氮 化鈦(TiN)、碳化鈦(TiC)、氮化鉻(CrN)、氮碳化鈦(TiCN)等金屬材料或金屬材料之化合物。
8. 一種具有類鑽碳薄膜之電燒刀之製造方法，其係可於一電燒刀之電極刀頭表面設置一層類鑽碳薄膜，其製造方法包括下列程序：電極刀頭基材準備：將前述電極刀頭表面清洗並乾燥後，置入一真空濺鍍機之腔體內；電極刀頭表面處理：利用前述真空濺鍍機，對該電極刀頭表面進行電漿處理；類鑽碳濺鍍：利用真空濺鍍方法，於該緩衝層表面濺鍍上類鑽碳薄膜。
9. 如申請專利範圍第8項所述之具有類鑽碳薄膜之電燒刀之製造方法，其中於該電極刀頭經由電漿處理後之表面，於進行類鑽碳濺鍍前，先行以真空濺鍍方法濺鍍上至少一層緩衝層。
10. 如申請專利範圍第9項所述之具有類鑽碳薄膜之電燒刀之製造方法，其中該電極刀頭緩衝層係可選自下列材料之一：鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、碳化鈦(TiC)、氮化鉻(CrN)、氮碳化鈦(TiCN)等金屬材料或金屬材料之化合物。