專利名稱：可快速致熱的醫(yī)用器具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械，更具體的說，本發(fā)明涉及一種可快速致熱的醫(yī)用器具。
背景技術(shù)：
在醫(yī)療行業(yè)，能夠方便控制快速致熱的手術(shù)器具對于手術(shù)過程中減少對生理機(jī)體的損傷和術(shù)后的恢復(fù)有很多的好處。中國實(shí)用新型專利CN 2358840Y涉及一種內(nèi)熱式電熱手術(shù)刀，其是利用電阻發(fā)熱的原理而產(chǎn)生熱量的手術(shù)器具，而電阻加熱速度慢。CN 102448395A公開了一種感應(yīng)加熱的手術(shù)工具，其利用電磁感應(yīng)原理制作的可快速致熱的手術(shù)器具，由于覆涂在導(dǎo)體表面的鐵磁性涂層的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)薄于導(dǎo)體的厚度或直徑，因此可以實(shí)現(xiàn)在通電時(shí)鐵磁性涂層快速致熱和斷電時(shí)致熱的涂層的熱量又能快速地以傳導(dǎo)的方式借助導(dǎo)體而快速的冷卻。當(dāng)導(dǎo)體中通過交變電流時(shí)引起覆涂在導(dǎo)體表面的涂層發(fā)熱。覆涂有鐵磁性材料的導(dǎo)體可以單獨(dú)以不同的幾何形狀作為手術(shù)器具使用，也可以疊加到其它手術(shù)器具上使用。CN 102448395A公開的手術(shù)工具的特點(diǎn)在于導(dǎo)體是以單線圈的方式通過交變的電流，交變的電流引起覆涂在導(dǎo)體表面的鐵磁性材料發(fā)熱。這種實(shí)現(xiàn)方法在生產(chǎn)工藝上相對簡單，但是致熱的速度和致熱效率卻不是很高(可見專利CN102338395的說明書附圖的圖5A)。而且由于其是以單線圈的方式通過交變的電流，交變的電流引起覆涂在導(dǎo)體表面的鐵磁性材料發(fā)熱，對于發(fā)熱的控制只能通過控制通過導(dǎo)電線圈電流的強(qiáng)度和頻率的辦法實(shí)現(xiàn)，一般是通過采取改變電流頻率的方法來實(shí)現(xiàn)，但是隨著電流頻率調(diào)制范圍的加大和提高，為線圈提供電力的感應(yīng)電源的制造難度和成本都會加大，同時(shí)也會對覆涂在表面上的鐵磁性材料的性能提出更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可快速致熱的醫(yī)用器具。所述的醫(yī)用器具利用磁感應(yīng)原理可以實(shí)現(xiàn)對覆蓋在導(dǎo)電線圈外的鐵磁性涂層進(jìn)行快速加熱。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):—種可快速致熱的醫(yī)用器具，其包括導(dǎo)磁材料基體，導(dǎo)磁材料基體表面上涂覆有電絕緣涂層，在所述電絕緣涂層內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)電線圈，在所述電絕緣涂層的外表面的至少部分表面上涂覆有鐵磁性涂層。其中，導(dǎo)磁材料基體的兩個(gè)表面上均涂覆有絕緣涂層。藉此，在導(dǎo)磁材料基體的兩個(gè)表面上都可以設(shè)置導(dǎo)電線圈，從而在導(dǎo)磁材料基體的兩個(gè)表面上都可以設(shè)置可以快速致熱的鐵磁性涂層。

其中，所述的鐵磁性涂層為連續(xù)的涂覆層或者離散的涂覆層。對于不同的醫(yī)用器具的用途和功能，因而該醫(yī)用器具的部分表面或者全部表面需要進(jìn)行加熱處理，或者該醫(yī)用器具表面的部分連續(xù)區(qū)域，或者該醫(yī)用器具表面的各個(gè)不連續(xù)區(qū)域需要進(jìn)行加熱處理，據(jù)此，可以根據(jù)不同的需求，在基體的外表面設(shè)置連續(xù)的涂覆層或者離散的涂覆層，也可以稱之為不連續(xù)的涂覆層。其中，所述的電絕緣涂層優(yōu)選為導(dǎo)熱電絕緣涂層、不導(dǎo)熱絕緣涂層、耐高電溫絕緣涂層或者非晶合金涂層，更優(yōu)選地，為耐高溫導(dǎo)熱絕緣涂層。例如導(dǎo)熱陶瓷絕緣涂層。其中，所述的導(dǎo)磁材料為軟磁合金具有導(dǎo)磁率高、電阻率高、渦流損耗小的特點(diǎn)，常見的為低碳電工鋼和阿姆科鐵、硅鋼片、鎳鐵軟磁合金、鐵鈷軟磁合金、鐵硅鋁軟磁合金
坐寸O其中，所述的導(dǎo)磁材料基體為面狀基體，并且所述導(dǎo)電線圈上各點(diǎn)到面狀基體的距離相等，并且所述面狀基體可以為平面或曲面。當(dāng)面狀基體為曲面時(shí)，導(dǎo)電線圈所構(gòu)成的面隨同曲面基體的起伏而起伏以保持導(dǎo)電線圈與面狀基體的平行，即保證導(dǎo)電線圈上各點(diǎn)到曲面基體的距離相等。如此可以將導(dǎo)電線圈產(chǎn)生的交變磁場基本垂直的束縛在面狀基體表面附近，能夠使得鐵磁性感應(yīng)熱達(dá)到最大化。其中，所述的導(dǎo)磁材料基體為線狀基體或棒狀基體，并且所述導(dǎo)電線圈沿著線狀基體或棒狀基體的軸線呈螺旋狀延伸，并且所述導(dǎo)電線圈的法向與軸線的夾角為10-80
度。`其中，所述的鐵磁性涂層根據(jù)不同的目的，可以選擇不同居里點(diǎn)的鐵磁性材料。居里點(diǎn)溫度是電磁感應(yīng)時(shí)鐵磁性涂層可以達(dá)到的最高溫度，可有效的防止由于導(dǎo)電線圈中通過的交變電流的控制失誤而引起鐵磁性涂層產(chǎn)生過高的感應(yīng)溫度，損害人體組織；在低于居里點(diǎn)溫度的范圍內(nèi)可以對通過導(dǎo)電線圈的交變電流的調(diào)節(jié)使得鐵磁性涂層具有不同的感應(yīng)溫度，以便適應(yīng)于治療和處理的不同目的需要。例如當(dāng)用于血管內(nèi)皮焊接加熱時(shí)，鐵磁性涂層的感應(yīng)溫度應(yīng)在60-65°C，如果選擇的鐵磁性材料的居里點(diǎn)為65°C左右，就既可以達(dá)到需要的溫度又可以防止溫度過高出現(xiàn)對組織的損壞；當(dāng)用于使組織止血時(shí)，可以選擇的鐵磁性材料的居里點(diǎn)為75-85°C左右；當(dāng)用于使組織燒灼或封閉時(shí)，可以選擇的鐵磁性材料的居里點(diǎn)為85-205°C左右；當(dāng)用于使組織進(jìn)行切割時(shí)，可以選擇的鐵磁性材料的居里點(diǎn)為205-400°C左右；當(dāng)用于使組織消融或汽化時(shí)，可以選擇的鐵磁性材料的居里點(diǎn)為400-500°C左右。當(dāng)同時(shí)具有多種應(yīng)用目的時(shí)，選擇的鐵磁性材料的居里點(diǎn)應(yīng)以滿足需要的最高居里點(diǎn)為準(zhǔn)，居里點(diǎn)范圍內(nèi)的溫度的精確控制通過對導(dǎo)電線圈內(nèi)的交變電流的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。其中，所述的絕緣涂層與導(dǎo)磁材料基體與鐵磁性材料之間還具有粘結(jié)層。其中，所述鐵磁性涂層的表面還涂覆有抗氧化涂層和/或潤滑涂層。本發(fā)明的可快速致熱的醫(yī)用器具，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:(I)本發(fā)明所述的可快速致熱的醫(yī)用器具，通過導(dǎo)電線圈中的交變電流產(chǎn)生的交變磁場對涂覆的鐵磁性涂層進(jìn)行磁感應(yīng)加熱，通過對基體材料的選擇以及絕緣涂層的設(shè)置，使得其可以設(shè)置在各種不同形狀的醫(yī)用器具表面，而且還具有加熱速度快，導(dǎo)熱迅速的優(yōu)點(diǎn)。(2)本發(fā)明所述的醫(yī)用器具，材料基體選擇為軟磁合金導(dǎo)磁材料基體，使得基體導(dǎo)磁性好而且不易引起感應(yīng)熱，即減少了磁場的損失提高了磁感應(yīng)熱效率，也保持了基體的溫度基本恒定。(3)本發(fā)明所述的醫(yī)用器具，可以通過調(diào)節(jié)導(dǎo)電線圈的匝數(shù)，交變電流的頻率以及交變電流大小和通電的占空比來控制加熱速度和加熱溫度；而且通過對鐵磁性涂層材料的選擇，可以使得本發(fā)明的醫(yī)用器具能夠更好和更安全地適用于不同的目的，例如用于粘結(jié)、縫合、止血、燒灼、切割或者消融。


圖1:薄板式基體材料單面多組并聯(lián)多匝導(dǎo)電線圈電流與磁場的示意圖。圖2:薄板式基體材料單面多組并聯(lián)單匝導(dǎo)電線圈電流與磁場的示意圖。圖3:薄板式基體材料雙面多組并聯(lián)多匝導(dǎo)電線圈電流與磁場的示意圖。圖4:薄板式基體材料單面多組串聯(lián)多匝導(dǎo)電線圈電流與磁場的示意圖。圖5:截面為圓形的線性基體材料上的導(dǎo)電線圈電流與磁場的示意圖。圖6:導(dǎo)電線圈與線性基體材料的軸線成β角環(huán)繞時(shí)電流與磁場的示意圖。圖7:薄板式雙面包含導(dǎo)電線圈和其它功能涂層的截面示意圖。圖8:薄板式單面包含導(dǎo)電線圈和其它功能涂層的截面示意圖。圖9:線性基體材料表面環(huán)繞導(dǎo)電線圈的示意圖。圖10:線性基體材料表面環(huán)繞導(dǎo)電線圈的示意圖。圖11:線性基體材料外導(dǎo)電線圈和其它功能層的截面示意圖。圖12:醫(yī)用器具基體表面涂覆連續(xù)或離散鐵磁性涂層示意圖。圖13:醫(yī)用器具基體部分表面涂覆致密疏松鐵磁性涂層的示意圖。圖14:基體材料上有兩個(gè)分離的導(dǎo)電線圈形成的發(fā)熱區(qū)示意圖。圖中各附圖標(biāo)記所表示的含義分別為:10_導(dǎo)磁材料基體，20-導(dǎo)電線圈，30-絕緣涂層，40-鐵磁性涂層，50-保護(hù)和/或功能涂層。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合具體實(shí)施方式
以及附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明涉及一種醫(yī)用器具，其包括導(dǎo)磁材料基體，導(dǎo)磁材料基體表面上涂覆有絕緣涂層，在所述絕緣涂層內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)電線圈，在所述絕緣涂層的外表面的至少部分表面上涂覆有鐵磁性涂層。本發(fā)明利用具有較好磁通性能和較大電阻的軟磁合金或其它在交變磁場中不易引起感應(yīng)發(fā)熱和產(chǎn)生磁阻的導(dǎo)磁材料制成，根據(jù)應(yīng)用需要的幾何形狀，稱為基體材料。制作基體的材料需要考慮的因素包括但不限于材料的硬度、柔軟度、耐高溫、絕緣性等因素。選用導(dǎo)磁材料制作基體材料可以減少磁場損失提高磁感應(yīng)致熱效率，同時(shí)可以使在基體材料表面感應(yīng)致熱的均勻性得到加強(qiáng)。例如，美國Fluxtrol Inc.生產(chǎn)的fluxtrol系列導(dǎo)磁體。本發(fā)明中的基體材料可以是基于薄板式的，根據(jù)應(yīng)用需要的各種幾何形狀，包括凸形、凹形、波浪形等，也可以是基于截面為圓形或其它幾何形狀的線性形狀，線性基體材料可以根據(jù)需要彎曲。在絕緣涂層中間設(shè)置有導(dǎo)電線圈。導(dǎo)電線圈可以由導(dǎo)電性良好的線性材料制成的導(dǎo)電線圈回路。例如常用的金屬銀、銅、鈦等都可以作為導(dǎo)體材料，選擇的導(dǎo)體材料需要考慮的因素包括但不限于機(jī)械強(qiáng)度 、熱膨脹、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性/電阻率、剛度和柔軟度等在基體材料和鐵磁性涂層之間覆涂有電絕緣層，以防止導(dǎo)電線圈中的電流通過基體材料形成局部回流或外漏。選擇絕緣層材料考慮的因素包括但不限于使用時(shí)有效的覆涂厚度，絕緣性能，導(dǎo)熱性能，對人體的安全性能等，在絕緣性能滿足要求的前提下，導(dǎo)熱性好有利于快速散熱。例如:北京志盛威華化工有限公司生產(chǎn)的ZS-1091納米陶瓷絕緣涂料。所述的鐵磁性涂層可以選擇現(xiàn)有技術(shù)中公開的各種鐵磁發(fā)熱材料，例如選自NiFe合金、Co、Fe、Fe3O4、Ni OFe2O3、MnOF e203、CuOF e203、MgOF e203、CaOF e203、MnB 1、N1、MnSb、Y3FeO12、Cr02、Dy、Eu0等。在本發(fā)明中優(yōu)選由居里點(diǎn)65-500°C的鐵磁性材料；根據(jù)不同的目的，可以選擇不同居里點(diǎn)的鐵磁性材料，例如當(dāng)用于血管內(nèi)皮焊接加熱時(shí)，鐵磁性涂層的感應(yīng)溫度應(yīng)在60-65°C，如果選擇的鐵磁性材料的居里點(diǎn)為65°C左右，就既可以達(dá)到需要的溫度又可以防止溫度過高出現(xiàn)對組織的損壞；當(dāng)用于使組織止血時(shí)，可以選擇的鐵磁性材料的居里點(diǎn)為85°C左右；當(dāng)用于使組織燒灼或封閉時(shí)，可以選擇的鐵磁性材料的居里點(diǎn)為205°C左右；當(dāng)用于使組織進(jìn)行切割時(shí)，可以選擇的鐵磁性材料的居里點(diǎn)為400°C左右；當(dāng)用于使組織消融或汽化時(shí)，可以選擇的鐵磁性材料的居里點(diǎn)為500°C左右。當(dāng)同時(shí)具有多種應(yīng)用目的時(shí)，選擇的鐵磁性材料的居里點(diǎn)應(yīng)以滿足需要的最高居里點(diǎn)為準(zhǔn)，居里點(diǎn)范圍內(nèi)的溫度的精確控制通過對通過導(dǎo)電線圈內(nèi)的交變電流的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。如附圖1-4所示，本發(fā)明中基體材料為薄板式可以根據(jù)需要設(shè)置導(dǎo)電線圈，例如可以并聯(lián)、串聯(lián)或串并聯(lián)設(shè)置多匝導(dǎo)電線圈，而且其表面的導(dǎo)電線圈可以是在基體材料的一面也可以是在基體材料的兩面。處于基體材料兩面的導(dǎo)電線圈的連接方式以其在通過交變電流后產(chǎn)生的交變磁場的方向相同為準(zhǔn)則。如附圖5-6、9_10所示，本發(fā)明中基體材料為線性形狀時(shí)，其表面的導(dǎo)電線圈沿基體材料的軸線方向環(huán)繞在基體材料表面。環(huán)繞的導(dǎo)電線圈的軸線與基體材料的軸線應(yīng)存在一個(gè)適當(dāng)?shù)慕嵌圈拢趯?dǎo)電線圈通過交流電時(shí)產(chǎn)生的磁場方向與基體材料的軸線也存在相同的角度。由于導(dǎo)電線圈的軸線與基體材料`的軸線存在角度β，使得在導(dǎo)電線圈中通過交變電流時(shí)有更多的交變磁場穿過覆涂在其外層的鐵磁性發(fā)熱材料，可以提高發(fā)熱效率。β的取值范圍為0-90°C，優(yōu)選為10-80°C，更優(yōu)選為10-30°C，可以提高感應(yīng)發(fā)熱效率。如附圖7-8所示，當(dāng)所述基體為面狀時(shí)，可以在其一面或者兩面設(shè)置所述的鐵磁性涂層，并且在所述的鐵磁性材料表面可以設(shè)置保護(hù)和/或功能涂層。另外，為了進(jìn)一步提高絕緣涂層與基體以及鐵磁性材料之間的粘結(jié)性，還可以在它們之間設(shè)置粘結(jié)層(圖中未示出)。如附圖11所示，當(dāng)所述基體為線狀或棒狀時(shí)，可以在表面設(shè)置絕緣涂層以及所述的鐵磁性涂層，在絕緣涂層中可以設(shè)置導(dǎo)電線圈。另外在所述的鐵磁性材料表面可以設(shè)置保護(hù)和/或功能涂層(圖中未示出)。另外，為了進(jìn)一步提高絕緣涂層與基體以及鐵磁性材料之間的粘結(jié)性，還可以在它們之間設(shè)置粘結(jié)層(圖中未示出)。如附圖12-14所示，本發(fā)明中覆涂的鐵磁性材料發(fā)熱層可以根據(jù)對基體材料幾何體具體發(fā)熱部位的要求而僅覆涂在要求發(fā)熱的部位。所述的鐵磁性材料發(fā)熱層可以是連續(xù)的無間隙的覆涂也可以是有間距不同的離散的涂點(diǎn)組成的涂層區(qū)，以此實(shí)現(xiàn)通過鐵磁性材料涂點(diǎn)疏密的變化實(shí)現(xiàn)差異化的發(fā)熱區(qū)。此外，本發(fā)明所述的導(dǎo)磁材料基體還可以選擇非晶鐵合金材料，例如居里溫度低于50 0C的FeCrB系非晶合金基體，例如可以是Fe。.6CrxCaQ.2_XB0.2非晶合金，其中X =
0.05-0.15，可以調(diào)節(jié)所述Fe(l.6CrxCaa2_xBa2非晶合金的居里點(diǎn)在20_50°C ;所述的非晶合金基體可以通過真空電弧熔煉母合金，然后通過真空快淬工藝制備所述非晶合金。當(dāng)采用上述非晶合金基體，通過施加不導(dǎo)熱電絕緣涂層的時(shí)候，在對導(dǎo)電線圈施加交變電流時(shí)，可以保持基體不被加熱，而且還可以保持高的導(dǎo)磁性。此外，本發(fā)明所述的電絕緣涂層還可以選擇非晶合金絕緣涂層，使用非晶合金絕緣涂層能夠改善各涂層之間的粘結(jié)性能，提高醫(yī)用器具的使用壽命。本發(fā)明根據(jù)應(yīng)用的需要還可以有其它涂層的存在，例如在鐵磁性涂層的外層可以覆涂有防氧化，防粘等功能保護(hù)層。在某合適的位置或內(nèi)層可以安裝有溫度感應(yīng)和檢測的熱電偶等，以便用于對在通過交變電流時(shí)的致熱進(jìn)行控制。這些變化都屬于根據(jù)應(yīng)用變化而添加的輔助性改變，不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。雖然具體實(shí)施方式
部分已經(jīng)通過具體實(shí)施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)闡述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解可以在不脫離本發(fā)明公開的范圍以內(nèi)，可以采用等同替換或等效變換形式 實(shí)施。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于具體實(shí)施方式
部分的具體實(shí)施例，只要沒有脫離發(fā)明實(shí)質(zhì)的實(shí)施方式，均應(yīng)理解為落在了本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.種可快速致熱的醫(yī)用器具，其特征在于:包括導(dǎo)磁材料基體，導(dǎo)磁材料基體表面上涂覆有電絕緣涂層，在所述電絕緣涂層內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)電線圈，在所述電絕緣涂層的外表面的至少部分表面上涂覆有鐵磁性涂層。
2.權(quán)利要求1所述的醫(yī)用器具，其特征在于所述的鐵磁性涂層為連續(xù)的涂覆層或者離散的涂覆層。
3.權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的醫(yī)用器具，其特征在于所述的電絕緣涂層為導(dǎo)熱電絕緣涂層、不導(dǎo)熱電絕緣涂層、耐高溫電絕緣涂層或者非晶合金涂層。
4.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的醫(yī)用器具，其特征在于所述的導(dǎo)磁材料為軟磁合金，低碳電工鋼、阿姆科鐵、硅鋼片、鎳鐵軟磁合金、鐵鈷軟磁合金、鐵硅鋁軟磁合金。
5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的醫(yī)用器具，其特征在于所述的導(dǎo)磁材料基體為面狀基體，并且所述導(dǎo)電線圈上各點(diǎn)到面狀基體的距離相等，所述面狀基體為平面或曲面。
6.權(quán)利要求5所述的醫(yī)用器具，其特征在于所述的導(dǎo)磁材料基體的兩個(gè)表面上均涂覆有絕緣涂層。
7.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的醫(yī)用器具，其特征在于所述的導(dǎo)磁材料基體為線狀基體或棒狀基體，所述導(dǎo)電線圈沿著線狀基體或棒狀基體的軸線呈螺旋狀延伸，并且所述導(dǎo)電線圈的法向與軸線的夾角為10-80度。
8.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的醫(yī)用器具，其特征在于選擇的鐵磁性涂層的居里點(diǎn)溫度由所述的醫(yī)用器具的用途確定。
9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的醫(yī)用器具，其特征在于所述的電絕緣涂層與導(dǎo)磁材料基體與鐵磁性涂層之間還具有粘結(jié)層。
10.權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的醫(yī)用器具，其特征在于在鐵磁性涂層的表面還涂覆有抗氧化涂層和/或潤滑涂層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可快速致熱的醫(yī)用器具，其包括導(dǎo)磁材料基體，導(dǎo)磁材料基體表面上涂覆有絕緣涂層，在所述絕緣涂層內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)電線圈，在所述絕緣涂層的外表面的至少部分表面上涂覆有鐵磁性涂層。本發(fā)明所述的可快速致熱的醫(yī)用器具，通過導(dǎo)電線圈中的交變電流產(chǎn)生的交變磁場對涂覆的鐵磁性涂層進(jìn)行磁感應(yīng)加熱，通過對基體材料的選擇以及絕緣涂層的設(shè)置，既可以制作出各種不同形狀的醫(yī)用器具直接使用，也可以使其設(shè)置在各種不同形狀的醫(yī)用器具表面使用，而且還具有加熱速度快并且可控，適用于各種需要加熱的醫(yī)用器械。
文檔編號A61B18/08GK103083082SQ20121056854
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者江衛(wèi)強(qiáng), 劉建 申請人:北京天助基業(yè)科技發(fā)展有限公司