申请/专利权人：东南大学

申请日：2019-06-25

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN110251226B

主分类号：A61B18/08

分类号：A61B18/08;C23C14/06;C23C16/27

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2019.10.22#实质审查的生效;2019.09.20#公开

摘要：本发明公开了金刚石薄膜电热手术刀，属于医疗器械技术领域，包括顺次相连的刀片、刀柄、控制线和控制设备；刀片包括刀片基材和覆盖在刀片基材上的金刚石薄膜层；在刀柄上设有配合使用的电热转换器和热敏电阻，电热转换器和热敏电阻与金刚石薄膜层接触。电热转换器用于加热刀片，热敏电阻用于检测刀片表面的温度。本发明还公开了其控温方法。本发明的金刚石薄膜电热手术刀，不仅能提高手术刀片的锋利度，而且由于金刚石薄膜的优异导热性能，使刀片尾部被电热转换器加热时，热量会迅速扩撒到整个刀片；本发明的控温方法，使刀片的刀头和刀刃的温度变化更均匀、温度控制精度大大提高。

主权项：1.金刚石薄膜电热手术刀，其特征在于：包括顺次相连的刀片（1）、刀柄（2）、控制线（3）和控制设备（4）；所述的刀片（1）包括刀片基材（5）和覆盖在刀片基材（5）上的导电性能差、导热性能优异的金刚石薄膜层（6）；在所述的刀柄（2）上设有配合使用的电热转换器（10）和热敏电阻（11），所述的电热转换器（10）和热敏电阻（11）与金刚石薄膜层（6）接触；所述的金刚石薄膜层（6）中碳原子以SP3杂化轨道方式结合的含量大于43%。

全文数据：金刚石薄膜电热手术刀及其控温方法技术领域本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及金刚石薄膜电热手术刀及其控温方法。背景技术电热手术刀在临床外科手术中有着广泛的应用，它是一种能够兼切割和止血功能为一体的新型手术器械。与高频电刀相比，电热手术刀不会产生焦味、烟雾，也不会引起强烈的肌肉收缩。现有的外热式电热手术刀虽然使用方便，但一般的碳钢、不锈钢、合金、陶瓷201410081515.9等材料导热性能差，使手术刀温度控制较差，申请号为201710941994.0中的外热式手术刀并未能解决外热式手术刀温度控制精度差的问题；而内热式的电热手术刀结构复杂，而且刀片厚度较大，影响刀片的锋利度，维护维修较麻烦，如ZL99114117.2公开的内热式手术刀，由于刀片表面使用的不粘层为特氟龙类材料，导热性能差，影响刀片温度控制的精度，使用的导热金属层为硬度较差的金属，影响了刀片的锋利度。发明内容发明目的：本发明的目的是提供金刚石薄膜电热手术刀，不仅能提高手术刀片的锋利度，而且有效提高刀片温度控制的精度。技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：金刚石薄膜电热手术刀，包括顺次相连的刀片、刀柄、控制线和控制设备；所述的刀片包括刀片基材和覆盖在刀片基材上的金刚石薄膜层；在所述的刀柄上设有配合使用的电热转换器和热敏电阻，所述的电热转换器和热敏电阻与金刚石薄膜层接触。电热转换器用于加热刀片，热敏电阻用于检测刀片表面的温度。进一步地，所述的金刚石薄膜层通过物理气相沉积或化学气相沉积方法修饰在刀片基材5表面。进一步地，所述的金刚石薄膜层的厚度为0.5-8.9微米，所述的金刚石薄膜层中碳原子以SP3杂化轨道方式结合的含量大于43％。进一步地，所述的刀片基材选自碳钢、不锈钢、硬质合金、陶瓷中的任意一种。进一步地，在所述的刀柄上设有用于刀片安装的引导槽和凸块，引导槽的宽度与刀片尾部的宽度配合。在所述的刀片上设有用于配合凸块使用的孔；用于刀片与刀柄的固定。进一步地，所述的引导槽分成两片，两片之间的间隙比刀片尾部厚度大不超过2mm；在所述的刀柄头部外部设有使两片引导槽将刀片压紧的固定元件。进一步地，在所述的刀柄上设有至少一个按键，所述的电热转换器、热敏电阻、按键分别通过控制线与控制设备相连。进一步地，所述的控制设备包括手动控制开关、微处理控制器、温度传感电路、温度控制电路、电热功率发生电路，通过手动控制开关控制微处理控制器，进而分别控制温度传感电路、温度控制电路和电热功率发生电路；其中电热功率发生电路直接与电热转换器作用，温度传感电路监测热敏电阻的温度反馈给微处理控制器，电热转换器和热敏电阻直接作用在刀片上，实现实时控温。所述的金刚石薄膜电热手术刀的控温方法，包括如下步骤：1通过按键打开或者关闭控制开关，在OFF待机状态下，实现刀片温度监控；在ON开机状态下，刀片升温；2当刀片温度小于设定温度，通过按键启动电热发生电路，触发加热止血功能；此时分为两种情况，当设定温度大于刀片温度20～50℃，则提高电热输出功率；当刀片温度与设定温度差值小于20～50℃，则降低输出功率；3在步骤2中，当刀片温度大于或者等于设定温度，系统停止电热转换器的功率输出。发明原理：金刚石薄膜具有硬度高、耐磨性好、抗腐蚀、表面摩擦因数小等优点，经金刚石薄膜处理后的手术刀片，能提高手术刀片的锋利度，加上刀片光滑，使刀片在使用过程中不粘血、不粘组织；金刚石属于碳基材料，具有很好的生物相容性，不带电荷，使用该刀片，可使切缘整齐、组织副损伤小、愈合快；金刚石薄膜导电性能差，同时金刚石薄膜的导热性能优异，使用该技术处理后的电热手术刀能有效提高刀片温度控制的精度。有益效果：与现有技术相比，本发明的金刚石薄膜电热手术刀，不仅能提高手术刀片的锋利度，而且由于金刚石薄膜的优异导热性能，使刀片尾部被电热转换器加热时，热量会迅速扩撒到整个刀片；本发明的控温方法，使刀片的刀头和刀刃的温度变化更均匀、温度控制精度大大提高。附图说明图1为金刚石薄膜电热手术刀的结构示意图；图2为手术刀片剖视图；图3为手术刀片侧视图；图4为刀柄一侧的侧视图；图5为刀柄俯视图；图6为刀柄另一侧侧视图；图7为控制设备主视图；图8为金刚石薄膜电热手术刀控制设备的结构示意图；图9为金刚石薄膜电热手术刀系统控制图。具体实施方式下面结合附图和具体实施实例对本发明进一步说明。如图1-9所示，附图标记为：刀片1、刀柄2、控制线3、控制设备4、刀片基材5、金刚石薄膜层6、孔7、引导槽8、凸块9、电热转换器10、热敏电阻11、固定元件12和按键13。金刚石薄膜电热手术刀，包括顺次相连的刀片1、刀柄2、控制线3和控制设备4。其中，刀片1包括刀片基材5和金刚石薄膜层6，刀片基材5表面使用物理气相沉积或化学气相沉积方法对刀片基材进行修饰金刚石薄膜层6。刀柄2头部有刀片安装的引导槽8和配合刀片1尾部安装孔的凸块9，用于刀片的安装和固定，引导槽8的宽度与刀片1尾部的宽度配合；刀柄2头部有电热转换器10和热敏电阻11，刀片1安装至刀柄2后，位于刀片1的同一侧或将刀片1夹于中间；电热转换器10和热敏电阻11紧贴着金刚石薄膜层6；电热转换器10用于加热刀片，热敏电阻11用于检测刀片1表面的温度。刀片1为在刀片基材5表面经过金刚石薄膜6修饰处理的手术刀片，金刚石薄膜层6的厚度为0.5-8.9微米，金刚石薄膜层6中碳原子以SP3杂化轨道方式结合的含量大于43％。金刚石薄膜层6使用物理气相沉积或化学气相沉积方法对刀片基材进行修饰，物理气相沉积方法包括但不局限于多弧物理气相沉积法和磁控溅射物理气相沉积法；化学气相沉积法包括但不局限于等离子增强气相沉积法、微波等离子体气相沉积法和热丝气相沉积法。刀片基材5选自碳钢、不锈钢、硬质合金、陶瓷。刀片1的尾部有一个或以上的孔7，用于刀片1与刀柄2的固定。刀柄2头部有刀片安装的引导槽8和配合刀片尾部安装孔的凸块9，用于刀片1的安装和固定，引导槽8的宽度与刀片尾部的宽度配合；刀柄2头部有电热转换器10和热敏电阻11，刀片1安装至刀柄2后，位于刀片1的同一侧或将刀片1夹于中间；电热转换器10和热敏电阻11紧贴着金刚石薄膜层6；电热转换器10用于加热刀片，热敏电阻11用于检测刀片1表面的温度；刀柄2头部的引导槽8分成两片，间隙比刀片1尾部厚度大不超过2mm；刀片1插入引导槽8后，同时使刀片1尾部的孔7与凸块9对准，通过刀柄2头部外部的螺丝、螺母、滑块或卡块等固定元件12的移动，使两片引导槽8将刀片1压紧。刀柄2上可设有至少一个按键13，方便控制手术刀的温度；刀柄2尾部与控制线3相连，刀柄2中的电热转换器10、热敏电阻11、按键13等元件通过控制线3与控制设备4相连；控制设备4能设置电热刀的温度、工作模式等，并实时获取刀片1表面的温度，并调整电热转换器10的输出功率。如图8所示，金刚石薄膜电热手术刀的控制设备4包括手动控制开关、微处理控制器、温度传感电路、温度控制电路、电热功率发生电路，通过手动控制开关控制微处理控制器，进而分别控制温度传感电路、温度控制电路和电热功率发生电路；其中电热功率发生电路直接与电热转换器10作用，温度传感电路监测热敏电阻11的温度反馈给微处理控制器。电热转换器10和热敏电阻11直接作用在刀片1上，实现实时控温。如图9所示，金刚石薄膜电热手术刀，其控温方法，包括如下步骤：1通过按键13打开或者关闭控制开关，在OFF待机状态下，实现刀片温度监控；在ON开机状态下，刀片升温；2当刀片温度小于设定温度，通过按键13启动电热发生电路，触发加热止血功能；此时分为两种情况，当设定温度大于刀片温度20～50℃，则提高电热输出功率；当刀片温度与设定温度差值小于20～50℃，则降低输出功率；3在步骤2中，当刀片温度大于或者等于设定温度，系统停止电热转换器的功率输出。

权利要求：1.金刚石薄膜电热手术刀，其特征在于：包括顺次相连的刀片1、刀柄2、控制线3和控制设备4；所述的刀片1包括刀片基材5和覆盖在刀片基材5上的金刚石薄膜层6；在所述的刀柄2上设有配合使用的电热转换器10和热敏电阻11，所述的电热转换器10和热敏电阻11与金刚石薄膜层6接触。2.根据权利要求1所述的金刚石薄膜电热手术刀，其特征在于：所述的金刚石薄膜层6通过物理气相沉积或化学气相沉积方法修饰在刀片基材5表面。3.根据权利要求1所述的金刚石薄膜电热手术刀，其特征在于：所述的金刚石薄膜层6的厚度为0.5-8.9微米，所述的金刚石薄膜层6中碳原子以SP3杂化轨道方式结合的含量大于43％。4.根据权利要求1所述的金刚石薄膜电热手术刀，其特征在于：所述的刀片基材5选自碳钢、不锈钢、硬质合金、陶瓷中的任意一种。5.根据权利要求1所述的金刚石薄膜电热手术刀，其特征在于：在所述的刀柄2上设有用于刀片安装的引导槽8和凸块9；在所述的刀片1上设有用于配合凸块9使用的孔7。6.根据权利要求5所述的金刚石薄膜电热手术刀，其特征在于：所述的引导槽8分成两片，两片之间的间隙比刀片1尾部厚度大不超过2mm；在所述的刀柄2头部外部设有使两片引导槽8将刀片1压紧的固定元件12。7.根据权利要求1所述的金刚石薄膜电热手术刀，其特征在于：在所述的刀柄2上设有至少一个按键13，所述的电热转换器10、热敏电阻11、按键13分别通过控制线3与控制设备4相连。8.根据权利要求1所述的金刚石薄膜电热手术刀，其特征在于：所述的控制设备4包括手动控制开关、微处理控制器、温度传感电路、温度控制电路、电热功率发生电路，通过手动控制开关控制微处理控制器，进而分别控制温度传感电路、温度控制电路和电热功率发生电路；其中电热功率发生电路直接与电热转换器10作用，温度传感电路监测热敏电阻11的温度反馈给微处理控制器，电热转换器10和热敏电阻11直接作用在刀片1上，实现实时控温。9.权利要求1-8中任意一项所述的金刚石薄膜电热手术刀的控温方法，其特征在于：包括如下步骤：1通过按键13打开或者关闭控制开关，在OFF待机状态下，实现刀片1温度监控；在ON开机状态下，刀片1升温；2当刀片1温度小于设定温度，通过按键13启动电热发生电路，触发加热止血功能；此时分为两种情况，当设定温度大于刀片1温度20～50℃，则提高电热输出功率；当刀片1温度与设定温度差值小于20～50℃，则降低输出功率；3在步骤2中，当刀片1温度大于或者等于设定温度，系统停止电热转换器的功率输出。

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