超声刀刀头的制造方法、装置及超声刀与流程

本申请属于医疗器械，尤其涉及一种超声刀刀头的制造方法、装置及超声刀。

背景技术：

1、目前超声刀（即超声手术刀）在手术工作过程中，超声刀刀头通过对生物组织施加周期微振动，使生物组织发生空化、蛋白质熟化、组织破碎等反应，达到凝血和切开组织的效果。

2、普遍认为，超声刀刀头越光滑，超声刀刀头与生物组织的摩擦系数越小，切割速度越快，刀头发热越小，生物组织越不容易粘连。但刀头光滑的超声刀在超声手术过程中，超声刀刀头与生物组织进行高频高速的摩擦，仍然存在刀头发热导致生物组织粘连在超声刀上，造成超声刀热损伤变大，甚至无法继续手术的情况，降低了超声刀的切割凝血效率。

3、现有技术在超声刀手术过程中存在生物组织粘连在超声刀上降低了超声刀的切割凝血效率的问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种超声刀刀头的制造方法、装置及超声刀，旨在一定程度上解决在超声刀手术过程中存在生物组织粘连在超声刀上降低了超声刀的切割凝血效率的问题。

2、第一方面，本申请提供了一种超声刀刀头的制造方法，刀头包括表面织构结构，制造方法包括：

3、基于与第一方向轴坐标值对应的平面应变切应力、第一方向轴坐标值、接触正应力最大值、摩擦系数、法向线载荷、接触体综合等效弹性模量、圆周系数及第一预设条件，确定所述表面织构结构沿所述第一方向的第一尺寸，所述第一方向为在生物组织表面与所述刀头的运动方向垂直的方向；

4、水气薄膜总厚度和所述表面织构结构之外的表面水气薄膜厚度，通过所述水气薄膜的膜厚方程确定所述表面织构结构的深度；

5、基于所述表面织构结构的第一尺寸、深度、密度摩擦曲线及第二预设条件，确定所述表面织构结构的密度，所述表面织构结构的密度为在所述刀头表面单位面积内所述表面织构结构的数量；

6、基于所述表面织构结构的第一尺寸、深度及密度，制造超声手术刀的刀头。

7、在其中一个实施例中，基于与第一方向轴坐标值对应的平面应变切应力、第一方向轴坐标值、接触正应力最大值、摩擦系数、法向线载荷、接触体综合等效弹性模量、圆周系数及第一预设条件，确定所述表面织构结构沿所述第一方向的第一尺寸，包括：

8、基于所述法向线载荷、所述接触体综合等效弹性模量、所述表面织构结构的预设曲率半径及圆周系数，通过接触区域半径计算式确定接触区域半径；

9、基于所述接触区域半径、与第一方向轴坐标值对应的平面应变的切应力、第一方向轴坐标值、接触正应力最大值及预设摩擦系数，通过刀头组织接触模型进行循环直至满足所述第一预设条件，确定所述表面织构结构沿所述第一方向的第一尺寸，所述第一预设条件为所述预设曲率半径对应的所述预设摩擦系数为最小值。

10、在其中一个实施例中，确定所述接触正应力最大值，包括：

11、基于所述接触体综合等效弹性模量、所述法向线载荷、所述预设曲率半径及圆周系数，通过接触正应力最大值计算式确定所述接触正应力最大值。

12、在其中一个实施例中，其特征在于，确定所述接触体综合等效弹性模量，包括：

13、基于刀头弹性模量、刀头泊松比、生物组织弹性模量及生物组织泊松比，通过接触体综合等效弹性模量计算式确定所述接触体综合等效弹性模量。

14、在其中一个实施例中，确定所述水气薄膜总厚度，包括：

15、基于水气薄膜压力、水气薄膜密度、水气薄膜粘度及卷吸速度，通过所述水气薄膜的时变效应方程确定所述水气薄膜总厚度。

16、在其中一个实施例中，确定所述平面应变切应力，包括：

17、基于所述超声手术刀的振动圆频率、应力上限值、应力下限值及负载变化函数值，通过超声刀振动方程确定所述平面应变切应力。

18、在其中一个实施例中，确定所述负载变化函数值，包括：

19、基于圆周系数和所述超声手术刀的振动频率、振动幅度、振动时间，通过负载变化函数计算式确定所述负载变化函数值。

20、第二方面，本申请提供了一种超声刀，包括手柄、换能器、套管组件、超声刀杆、钳口、设于所述钳口内侧的钳口垫片、设于所述超声刀杆远端的刀头，所述刀头包括与所述钳口垫片相对的工作面，所述工作面设有阵列分布的表面织构结构，所述表面组织结构包括半椭圆球形凹坑结构、正四棱锥形凹坑结构、圆柱形凹坑结构或倾角沟槽形凹坑结构中至少一种结构，所述刀头采用如第一方面内容中任一项制造方法进行制造。

21、在其中一个实施例中，所述倾角沟槽形凹坑结构为沿第一方向按预设间隔宽度设置多个倾角沟槽，所述沟槽与所述第一方向的夹角小于90°，所述表面组织结构还包括复合构型凹坑结构，所述复合构型凹坑结构为在2个所述倾角沟槽之间阵列设置剖面形状为预设几何形状的凹坑，所述预设几何形状为矩形、倒三角形、半椭圆形或半圆形。

22、第三方面，本申请提供了一种超声刀刀头的制造装置，刀头包括表面织构结构，制造装置包括：

23、第一确定模块，用于基于与第一方向轴坐标值对应的平面应变切应力、第一方向轴坐标值、接触正应力最大值、摩擦系数、法向线载荷、接触体综合等效弹性模量、圆周系数及第一预设条件，确定所述表面织构结构沿所述第一方向的第一尺寸，所述第一方向为在生物组织表面与所述刀头的运动方向垂直的方向；

24、第二确定模块，用于水气薄膜总厚度和所述表面织构结构之外的表面水气薄膜厚度，通过所述水气薄膜的膜厚方程确定所述表面织构结构的深度；

25、第三确定模块，用于基于所述表面织构结构的第一尺寸、深度、密度摩擦曲线及第二预设条件，确定所述表面织构结构的密度，所述表面织构结构的密度为在所述刀头表面单位面积内所述表面织构结构的数量；

26、制造模块，用于基于所述表面织构结构的第一尺寸、深度及密度，制造超声手术刀的刀头。

27、可以理解的是，上述第二方面至第三方面的有益效果可以参见上述第一方面内容中的相关描述，在此不再赘述。

28、本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

29、本申请的超声刀刀头包括表面织构结构，与现有技术相比，本申请的制造方法克服了超声刀刀头越平滑越能降低摩擦系数的技术偏见，通过超声刀各项手术过程参数、各生物组织参数、密度摩擦曲线、第一预设条件及第二预设条件确定表面织构结构的第一尺寸、深度及密度，从而在超声刀刀头设置表面织构结构的同时，还能降低超声刀刀头与生物组织的摩擦系数，降低了超声刀刀头的发热量，降低了超声刀刀头的热损伤，并降低了手术过程中存在生物组织粘连在超声刀上的风险，进而提高了超声刀刀头的切割凝血效率，提高了手术效率和手术安全。

1.一种超声刀刀头的制造方法，其特征在于，刀头包括表面织构结构，制造方法包括：

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，基于与第一方向轴坐标值对应的平面应变的切应力、第一方向轴坐标值、接触正应力最大值、摩擦系数、法向线载荷、接触体综合等效弹性模量、圆周系数及第一预设条件，确定所述表面织构结构沿所述第一方向的第一尺寸，包括：

3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，确定所述接触正应力最大值，包括：

4.如权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其特征在于，确定所述接触体综合等效弹性模量，包括：

5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，确定所述水气薄膜总厚度，包括：

6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，确定所述平面应变切应力，包括：

7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，确定所述负载变化函数值，包括：

8.一种超声刀刀头的制造装置，其特征在于，刀头包括表面织构结构，制造装置包括：

9.一种超声刀，其特征在于，包括手柄、换能器、套管组件、超声刀杆、钳口、设于所述钳口内侧的钳口垫片、设于所述超声刀杆远端的刀头，所述刀头包括与所述钳口垫片相对的工作面，所述工作面设有阵列分布的表面织构结构，所述表面组织结构包括半椭圆球形凹坑结构、正四棱锥形凹坑结构、圆柱形凹坑结构或倾角沟槽形凹坑结构中至少一种结构，所述刀头采用如权利要求1至7中任一项制造方法进行制造。

10.如权利要求9所述的超声刀，其特征在于，所述倾角沟槽形凹坑结构为沿第一方向按预设间隔宽度设置多个倾角沟槽，所述沟槽与所述第一方向的夹角小于90°，所述表面组织结构还包括复合构型凹坑结构，所述复合构型凹坑结构为在2个所述倾角沟槽之间阵列设置剖面形状为预设几何形状的凹坑，所述预设几何形状为矩形、倒三角形、半椭圆形或半圆形。