專利名稱：一種微米級手術(shù)刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微型的雙模式微納米切割工具，尤其是涉及一種應(yīng)用于生物醫(yī)療領(lǐng)域的 微米級手術(shù)刀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的微型手術(shù)刀一般采用人力進行切割，己有不少相關(guān)報道。
公告號為CN2380187的實用新型專利提供一種微型手術(shù)刀，它包括有刀柄、頸部和刀頭， 其特征是刀柄呈扁方無棱角形，頸部有增強造型，刀頭上設(shè)置有刀刃。它具有手術(shù)操作中手 感好，準(zhǔn)確程度高，刀桿強度高，靈活方便，減少組織損傷。根據(jù)需要可將刀頭做成不同的 形狀，刀刃因用途而設(shè)置，用以完成各種微創(chuàng)手術(shù)，拓寬了閉合性手術(shù)器械的種類，能明顯 提高閉合性手術(shù)的質(zhì)量和療效。它將在外科松解和保守治療的邊緣越來越顯示重要作用。
公開號為CN17923的發(fā)明專利申請?zhí)峁┮环N精密刺切纖維手術(shù)刀，由帶刀的針體和刀柄 組成，刀柄為扁平的馬蹄形或橢圓形，刀體為圓柱形，刀刃為凹刃，刀刃向刀柄方向凹入。 適用于筋膜、韌帶或肌腱的切斷，并使手指在施術(shù)中能夠更方便、合理的用力，從而確保施 術(shù)的準(zhǔn)確性和有效性，有利施術(shù)過程中手指的合理用力和在盲視狀態(tài)下對微細組織結(jié)構(gòu)更有 效的切割剝離，代替了手術(shù)刀的作用，并有很好的針刺效果，提高了手術(shù)安全性，減少了病 人的痛苦，增加了施術(shù)有效性和整體美觀性。
公告號為CN201108477的實用新型專利提供一種神經(jīng)外科微型手術(shù)刀，包括小弧形刀片， 其特征是在小弧形刀片上固定設(shè)有細長手柄。該實用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，神經(jīng)外科在 做顱腦內(nèi)手術(shù)時切割快捷、手術(shù)效率高，手術(shù)范圍廣。
采用超聲驅(qū)動的微型手術(shù)器械，由于刀頭的尺寸都是在毫米與微米級，因此它們都是屬 于微創(chuàng)手術(shù)。相比起其它微創(chuàng)手術(shù)方法，如電外科手術(shù)和激光外科手術(shù)，超聲手術(shù)器械所需 設(shè)備更為簡單，所造成的損傷更小。因為超聲手術(shù)刀是伴隨著刀頭的高頻振動而實現(xiàn)切割的， 無需施加較大的壓力。當(dāng)蚊子在叮咬與吸取人或動物的血液時，其吸管就是靠超聲振動而進 入皮膚表層的，而人或動物在被蚊子叮咬與吸取血液時并不能感覺到疼痛。另外，超聲手術(shù) 刀可借助局部的摩擦生熱實現(xiàn)止血的功能
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可實現(xiàn)微納米級別的高頻的橫向與縱向模式切割的微米級手 術(shù)刀。
本發(fā)明的技術(shù)方案是基于超聲共振的原理。
本發(fā)明設(shè)有刀體，在刀體中部上下分別設(shè)有上壓電超聲驅(qū)動器和下壓電超聲驅(qū)動器，上 壓電超聲驅(qū)動器和下壓電超聲驅(qū)動器為壓電陶瓷片，壓電陶瓷片的厚度為0.5 2mm，長度比 刀體寬度長0.1 0.5mm，上壓電超聲驅(qū)動器和下壓電超聲驅(qū)動器的極化方向相反，上壓電超 聲驅(qū)動器與下壓電超聲驅(qū)動器之間由導(dǎo)線外接電源；刀體為硅片，硅片上下表面分別沉積有 氮化硅薄膜，硅片的厚度為0.2 lmm，每一層氮化硅薄膜的厚度為0.5 3nm，刀體的刀尖 部呈倒喇叭形，刀尖部的刀尖偏離刀尖部中線l/5 l/2刀體的寬度，刀尖部的長度為0.1 2cm，刀尖部喇叭口的寬度為0.1nm lmm。
刀尖部的刀尖最好設(shè)有鋸齒。
制備時，首先采用低氣壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法，在硅片表面沉積一層氮化硅薄 膜，經(jīng)過曝光，再用反應(yīng)離子刻蝕法去除被曝光部分的氮化硅薄膜后，采用干法刻蝕或濕法 刻蝕去除相應(yīng)的硅體，得到刀體。再將2片壓電陶瓷片分別貼在刀體中部兩表面，得到微米 級手術(shù)刀。
本發(fā)明的工作原理是當(dāng)一個正弦交流信號以適當(dāng)?shù)念l率及波幅輸入到壓電陶瓷驅(qū)動器 時，刀體在其驅(qū)動下發(fā)生體共振，并且在合適的頻率下，刀尖部分分別產(chǎn)生縱向和橫向振動， 其中，縱向振動可以實現(xiàn)皮膚的切割，橫向振動可以實現(xiàn)生物組織的切割。從試驗測試中可 以觀察到如果只是縱向共振，切割的效率很低，而在加了橫向共振以后，可以觀察到微型手 術(shù)刀切割速度明顯加快。橫向共振幅度一般設(shè)計為縱向共振幅度的1/10 1/3。本發(fā)明提供 的用于微納米切割的雙模式微型手術(shù)刀能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的微納米級別的切割，在生物醫(yī)療領(lǐng) 域具有應(yīng)用前景。
本發(fā)明的有益效果如下其一是切割精度高，可實現(xiàn)微納米級別的切割。由于切割速度 為微米每秒或納米每秒，因此微米級手術(shù)刀所造成的損傷很小。其二是切割伴隨著刀頭的高 頻振動而實現(xiàn)，因此無需施加較大的壓力，并且在切割過程中，微米級手術(shù)刀可借助局部的 摩擦生熱可實現(xiàn)止血的功能，因而可最大化的降低患者的痛苦。其三是微米級手術(shù)刀實現(xiàn)了 雙模式的切割過程，其縱向模式可實現(xiàn)皮膚的縱向切割；而橫向模式可實現(xiàn)生物組織的切割。 經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，雙模式可大大提高切割效率，使微米級手術(shù)刀切割進入實驗用品體內(nèi)的速度明 顯加快。其四是微米級手術(shù)刀的結(jié)構(gòu)易于實現(xiàn)，所需材料為壓電陶瓷及沉積有氮化硅薄膜的 基底硅，可實現(xiàn)大批量的制作。其五是微米級手術(shù)刀的工作狀態(tài)穩(wěn)定，只有當(dāng)輸入信號頻率符合器件的共振頻率時，才能驅(qū)動器件進入工作狀態(tài)。并且在工作過程中，輸入信號只需由 合適的信號發(fā)生器提供，易于操作。其六是微米級手術(shù)刀刀體所采用的硅材料具有生物兼容 性，不會對手術(shù)對象帶來不良反應(yīng)。因此，利用本發(fā)明對人體或動物體進行手術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn) 高精度的手術(shù)切割過程，并最大限度地降低患者的痛苦，具有很大的實用價值和可行性。


圖1為本發(fā)明實施例雙模式微米級手術(shù)刀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例雙模式微米級手術(shù)刀與電源連接示意圖。
圖3為本發(fā)明實施例直線形單尖結(jié)構(gòu)雙模式微米級手術(shù)刀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明實施例直線形鋸齒結(jié)構(gòu)雙模式微米級手術(shù)刀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明實施例高斯喇叭形單尖結(jié)構(gòu)雙模式微米級手術(shù)刀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明實施例高斯喇叭形鋸齒結(jié)構(gòu)雙模式微米級手術(shù)刀的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如圖1和2所示，用于微納米切割的雙模式微型手術(shù)刀由上下2片壓電超聲驅(qū)動器1和 刀體2組成，刀體2采用沉積有氮化硅薄膜的硅基底經(jīng)體硅微制造工藝加工完成，上下2片 壓電超聲驅(qū)動器1分別粘貼于刀體中部的上下表面。
上壓電超聲驅(qū)動器和下壓電超聲驅(qū)動器采用壓電陶瓷片，壓電陶瓷片的厚度為0.5 2mm，長度比刀體寬度長0.1 0.5mm，上壓電超聲驅(qū)動器和下壓電超聲驅(qū)動器的極化方向相 反，上壓電超聲驅(qū)動器與下壓電超聲驅(qū)動器之間由導(dǎo)線外接電源Vac。刀體2為硅片，硅片 上下表面分別沉積有氮化硅薄膜，硅片的厚度為0.2 lmm，每一層氮化硅薄膜的厚度為0.5 3pm，刀體的刀尖部呈倒喇叭形，刀尖部的長度為0.1 2cm，刀尖部喇叭口的寬度為0.1pm lmm。刀尖部的刀尖設(shè)有鋸齒。
如圖3所示，用于微納米切割的直線形單尖結(jié)構(gòu)雙模式微米級手術(shù)刀由上下2片壓電超 聲驅(qū)動器1和刀體2組成，刀體2設(shè)計為直線形單尖結(jié)構(gòu)。
如圖4所示，用于微納米切割的直線形鋸齒結(jié)構(gòu)雙模式微米級手術(shù)刀由上下2片壓電超 聲驅(qū)動器1和刀體2組成，刀體2設(shè)計為直線形鋸齒結(jié)構(gòu)。
如圖5所示，用于微納米切割的高斯喇叭形單尖結(jié)構(gòu)雙模式微米級手術(shù)刀由上下2片壓 電超聲驅(qū)動器1和刀體2組成，刀體2設(shè)計為高斯喇叭形單尖結(jié)構(gòu)。
如圖6所示，用于微納米切割的高斯喇叭形鋸齒結(jié)構(gòu)雙模式微米級手術(shù)刀由上下2片壓 電超聲驅(qū)動器1和刀體2組成，刀體2設(shè)計為高斯喇叭形鋸齒結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1. 一種微米級手術(shù)刀，其特征在于設(shè)有刀體，在刀體中部上下分別設(shè)有上壓電超聲驅(qū)動器和下壓電超聲驅(qū)動器，上壓電超聲驅(qū)動器和下壓電超聲驅(qū)動器為壓電陶瓷片，壓電陶瓷片的厚度為0.5～2mm，長度比刀體寬度長0.1～0.5mm，上壓電超聲驅(qū)動器和下壓電超聲驅(qū)動器的極化方向相反，上壓電超聲驅(qū)動器與下壓電超聲驅(qū)動器之間由導(dǎo)線外接電源；刀體為硅片，硅片上下表面分別沉積有氮化硅薄膜，硅片的厚度為0.2～1mm，每一層氮化硅薄膜的厚度為0.5～3μm，刀體的刀尖部呈倒喇叭形，刀尖部的刀尖偏離刀尖部中線1/5～1/2刀體的寬度，刀尖部的長度為0.1～2cm，刀尖部喇叭口的寬度為0.1μm～1mm。
2. 如權(quán)利要求l所述的一種微米級手術(shù)刀，其特征在于刀尖部的刀尖設(shè)有鋸齒。
全文摘要
一種微米級手術(shù)刀，涉及一種微型的雙模式微納米切割工具。提供一種可實現(xiàn)微納米級別的高頻的橫向與縱向模式切割的微米級手術(shù)刀。設(shè)有刀體，在刀體中部上下分別設(shè)有上下壓電超聲驅(qū)動器，上下壓電超聲驅(qū)動器為壓電陶瓷片，壓電陶瓷片的厚度為0.5～2mm，長度比刀體寬度長0.1～0.5mm，上下壓電超聲驅(qū)動器的極化方向相反，上下壓電超聲驅(qū)動器之間由導(dǎo)線外接電源；刀體為硅片，硅片上下表面沉積氮化硅薄膜，硅片的厚度為0.2～1mm，每一層氮化硅薄膜的厚度為0.5～3μm，刀體的刀尖部呈倒喇叭形，刀尖部的刀尖偏離刀尖部中線1/5～1/2刀體的寬度，刀尖部的長度為0.1～2cm，刀尖部喇叭口的寬度為0.1μm～1mm。
文檔編號A61B17/3211GK101411638SQ20081018051
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者慧 楊, 林立偉, 敬 武, 鄒黎明, 航 郭, 駱明輝 申請人:廈門大學(xué)