[發明專利]一種刀具表面上可自潤滑的結構

在審

• 申請號: 201710285900.9
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107175694A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 陳華偉;劉光;張鵬飛;張德遠
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B26B3/00
• 分類號: B26B3/00;B26B9/00;B26B13/22;B26B13/06;B23B27/00;B23B51/00;B23C5/02;B23C5/28;A61B17/3211;A61B17/3201;A61B17/30
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

技術領域

本發明涉及一種刀具表面上可自潤滑的結構，更具體地說，是指一種在刀具表面上加工溝槽結構，溝槽結構依靠毛細作用力引導液體潤濕刀具表面，實現刀具表面自潤滑的方法，屬于防粘減阻技術領域。

背景技術

醫療手術過程中，使用手術刀、手術鑷、手術剪進行組織切割時，由于手術器械表面與軟組織直接接觸，經常出現軟組織粘連在手術器械上，這種粘連易引發組織撕裂、出血，給患者帶來痛苦，引發后遺癥。而且，軟組織的粘連還會影響手術的進行，增大手術風險，帶來潛在危險。在手術器械表面加入潤滑液體，防止軟組織與手術器械表面的直接接觸可以有效降低軟組織的粘連。但是，直接在手術器械表面涂覆的潤滑油容易在手術切割時脫落，且難以長久使用。因而，設計能夠實現自潤滑的手術器械對解決手術器械的軟組織的粘連很有必要。

在使用刀具切削金屬或非金屬時，刀具前刀面與切屑之間會摩擦產生切削熱，這會增加刀具的磨損，降低刀具的使用壽命。而且，粘著在刀具表面的切屑會阻礙切削的進行，降低切削效率。對切削刀具進行潤滑降溫，可以有效的降低刀具表面的溫度與切屑粘連。使用噴射冷卻液和潤滑液可以實現潤滑降溫的功能，但是會大量消耗冷卻液或潤滑液，效率低。而且這些液體在刀具間斷、接觸間隙處，不能實現有效潤滑和降溫。因而，設計一種新型的潤滑降溫方式，對于延長刀具的使用壽命，增大切削效率，降低成本具有很大現實意義。

日常生活中，使用刀具切割食物時，食物易粘附在刀面上，給實際操作過程中帶來很大困擾。多數情況下，需要動手分離粘附在刀面上的食物，不衛生并且容易被刀刃劃傷。設計具有自潤滑功能的生活用刀可以有效減少這些不便，使人們的生活更便捷、更衛生。

本發明申請通過對瓶子草的仿生研究，借鑒瓶子草表面溝槽結構實現液體傳輸的功能特征，提出一種新的刀具自潤滑結構。該結構可大幅增加表面潤滑作用，減少醫療手術中由粘連引起的損傷、提高切削刀具耐用度、方便生活用刀具使用。

發明內容

1、目的：本發明的目的是提供一種刀具表面上可自潤滑的結構，該結構通過毛細作用力引導液體朝指定方向搬運，實現特定區域的潤滑。該潤滑液膜在刀具表面形成后可有效防止醫療手術刀、手術鑷、手術剪等的軟組織粘連，有效降低切削刀具表面溫度，達到冷卻和潤滑的功效，降低切削刀具前刀面磨損，提高使用壽命；減少生活用刀刀具表面的食物粘附，使其使用更便捷衛生。

2、技術方案：本發明一種刀具表面自潤滑結構，該結構可描述為：所述的刀具可以為醫療手術刀具、切削刀具、生活用刀，該自潤滑結構具體為在上述刀具的表面按照一定規則加工出一系列溝槽結構，利用溝槽結構毛細作用力引導液體定向運輸，并形成液膜，從而潤濕刀面，達到潤滑冷卻作用，減少粘連。

所述溝槽結構包括但不限于楔形槽、梯形槽、燕尾槽、錐形溝槽以及高度梯度溝槽。

其中，錐形溝槽開口寬為30～100μm；錐形溝槽錐頂角度≤90°；溝槽陣列間距為30～100μm；

其中，楔形陣列溝槽槽深為5～100μm；楔形溝槽沿刀具表面輪廓陣列分布，最大槽寬為50μm；溝槽陣列間距為30～100μm；

其中，高度梯度溝槽陣列為高低棱交錯排列溝槽，槽寬30～100μm；高度梯度溝槽陣列高棱與槽底高度為30～100μm，低棱與槽底高度為5～50μm，且高低棱高度差≥5μm；高度梯度溝槽陣列槽間距為30～100μm；

其中，燕尾槽開口寬為30～100μm；溝槽陣列間距為30～100μm；

其中，梯形槽開口寬為30～100μm；溝槽陣列間距為30～100μm。

其中，醫療手術刀具包括但不限于高頻電刀、超聲刀、醫療手術刀、手術鑷、手術剪。

其中，切削刀具包括但不限于車刀、銑刀、鉆頭。

其中，醫療手術刀、切削刀具和生活用刀表面可以是平面或曲面等。

其中，刀具表面溝槽結構的加工方法包括但不限于機械切削、電火花、電解、電化學刻蝕、光刻、激光雕刻、壓印、3D打印。

其中，利用溝槽結構毛細力引導液體定向輸運，醫療手術刀溝槽內液體為生物相容液體，具有生理惰性、無毒、難揮發、耐高溫，可以是水、硅油、聚乙二醇、聚環氧乙烯等中的一種。切削刀具溝槽內液體可為水、潤滑油等中的一種，生活用刀具溝槽內液體為水、食用級潤滑油、食用酒精等中的一種。

3、優點及功效：設計了一種刀具表面自潤滑結構，它利用溝槽內毛細作用力引導液體定向輸運，并形成液膜，實現刀具表面可持續的自潤滑，達到潤滑和防粘，減少手術過程中的組織粘連、提高切削刀具耐用度、方便生活用刀具使用。

附圖說明