本發(fā)明涉及一種刀具表面上可自潤(rùn)滑的結(jié)構(gòu)，更具體地說(shuō)，是指一種在刀具表面上加工溝槽結(jié)構(gòu)，溝槽結(jié)構(gòu)依靠毛細(xì)作用力引導(dǎo)液體潤(rùn)濕刀具表面，實(shí)現(xiàn)刀具表面自潤(rùn)滑的方法，屬于防粘減阻技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

醫(yī)療手術(shù)過(guò)程中，使用手術(shù)刀、手術(shù)鑷、手術(shù)剪進(jìn)行組織切割時(shí)，由于手術(shù)器械表面與軟組織直接接觸，經(jīng)常出現(xiàn)軟組織粘連在手術(shù)器械上，這種粘連易引發(fā)組織撕裂、出血，給患者帶來(lái)痛苦，引發(fā)后遺癥。而且，軟組織的粘連還會(huì)影響手術(shù)的進(jìn)行，增大手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，帶來(lái)潛在危險(xiǎn)。在手術(shù)器械表面加入潤(rùn)滑液體，防止軟組織與手術(shù)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(shù)器械表面涂覆的潤(rùn)滑油容易在手術(shù)切割時(shí)脫落，且難以長(zhǎng)久使用。因而，設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)自潤(rùn)滑的手術(shù)器械對(duì)解決手術(shù)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(shí)，刀具前刀面與切屑之間會(huì)摩擦產(chǎn)生切削熱，這會(huì)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(huì)阻礙切削的進(jìn)行，降低切削效率。對(duì)切削刀具進(jìn)行潤(rùn)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(rùn)滑液可以實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑降溫的功能，但是會(huì)大量消耗冷卻液或潤(rùn)滑液，效率低。而且這些液體在刀具間斷、接觸間隙處，不能實(shí)現(xiàn)有效潤(rùn)滑和降溫。因而，設(shè)計(jì)一種新型的潤(rùn)滑降溫方式，對(duì)于延長(zhǎng)刀具的使用壽命，增大切削效率，降低成本具有很大現(xiàn)實(shí)意義。

日常生活中，使用刀具切割食物時(shí)，食物易粘附在刀面上，給實(shí)際操作過(guò)程中帶來(lái)很大困擾。多數(shù)情況下，需要?jiǎng)邮址蛛x粘附在刀面上的食物，不衛(wèi)生并且容易被刀刃劃傷。設(shè)計(jì)具有自潤(rùn)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(wèi)生。

本發(fā)明申請(qǐng)通過(guò)對(duì)瓶子草的仿生研究，借鑒瓶子草表面溝槽結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)液體傳輸?shù)墓δ芴卣?，提出一種新的刀具自潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可大幅增加表面潤(rùn)滑作用，減少醫(yī)療手術(shù)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。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1、目的：本發(fā)明的目的是提供一種刀具表面上可自潤(rùn)滑的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)毛細(xì)作用力引導(dǎo)液體朝指定方向搬運(yùn)，實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域的潤(rùn)滑。該潤(rùn)滑液膜在刀具表面形成后可有效防止醫(yī)療手術(shù)刀、手術(shù)鑷、手術(shù)剪等的軟組織粘連，有效降低切削刀具表面溫度，達(dá)到冷卻和潤(rùn)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(wèi)生。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明一種刀具表面自潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可描述為：所述的刀具可以為醫(yī)療手術(shù)刀具、切削刀具、生活用刀，該自潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)具體為在上述刀具的表面按照一定規(guī)則加工出一系列溝槽結(jié)構(gòu)，利用溝槽結(jié)構(gòu)毛細(xì)作用力引導(dǎo)液體定向運(yùn)輸，并形成液膜，從而潤(rùn)濕刀面，達(dá)到潤(rùn)滑冷卻作用，減少粘連。

所述溝槽結(jié)構(gòu)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(kāi)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(cuò)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(kāi)口寬為30～100μm；溝槽陣列間距為30～100μm；

其中，梯形槽開(kāi)口寬為30～100μm；溝槽陣列間距為30～100μm。

其中，醫(yī)療手術(shù)刀具包括但不限于高頻電刀、超聲刀、醫(yī)療手術(shù)刀、手術(shù)鑷、手術(shù)剪。

其中，切削刀具包括但不限于車刀、銑刀、鉆頭。

其中，醫(yī)療手術(shù)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(jié)構(gòu)的加工方法包括但不限于機(jī)械切削、電火花、電解、電化學(xué)刻蝕、光刻、激光雕刻、壓印、3d打印。

其中，利用溝槽結(jié)構(gòu)毛細(xì)力引導(dǎo)液體定向輸運(yùn)，醫(yī)療手術(shù)刀溝槽內(nèi)液體為生物相容液體，具有生理惰性、無(wú)毒、難揮發(fā)、耐高溫，可以是水、硅油、聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烯等中的一種。切削刀具溝槽內(nèi)液體可為水、潤(rùn)滑油等中的一種，生活用刀具溝槽內(nèi)液體為水、食用級(jí)潤(rùn)滑油、食用酒精等中的一種。

3、優(yōu)點(diǎn)及功效：設(shè)計(jì)了一種刀具表面自潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，它利用溝槽內(nèi)毛細(xì)作用力引導(dǎo)液體定向輸運(yùn)，并形成液膜，實(shí)現(xiàn)刀具表面可持續(xù)的自潤(rùn)滑，達(dá)到潤(rùn)滑和防粘，減少手術(shù)過(guò)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(shuō)明

圖1a：是醫(yī)療手術(shù)刀中的一種載能微創(chuàng)手術(shù)刀示意圖。

圖1b：是醫(yī)療手術(shù)刀中的一種普通手術(shù)刀示意圖。

圖1c：是一種醫(yī)療手術(shù)剪示意圖。

圖1d：是一種醫(yī)療手術(shù)鑷示意圖。

圖2：是一種切削刀具示意圖。

圖3：是一種生活用刀示意圖。

圖4：是一種醫(yī)療手術(shù)刀刀面上的錐形匯聚溝槽結(jié)構(gòu)示例。

圖5：是一種醫(yī)療手術(shù)刀刀面上的楔形平行溝槽結(jié)構(gòu)示例。

圖6a：是一種醫(yī)療手術(shù)刀刀面上的溝槽結(jié)構(gòu)示例。

圖6b：是一種醫(yī)療手術(shù)刀刀面上的高度梯度溝槽截面示例。

圖6c：是一種醫(yī)療手術(shù)刀刀面上的燕尾槽截面示例。

圖6d：是一種醫(yī)療手術(shù)刀刀面上的梯形溝槽截面示例。

圖7a：是醫(yī)療手術(shù)剪剪刀面上的錐形溝槽結(jié)構(gòu)示例。

圖7b：是醫(yī)療手術(shù)剪剪刀面上的楔形溝槽結(jié)構(gòu)示例。

圖7c：是醫(yī)療手術(shù)剪剪刀面上的高度梯度溝槽結(jié)構(gòu)示例。

圖7d：是醫(yī)療手術(shù)剪剪刀面上的燕尾槽結(jié)構(gòu)示例。

圖7e：是醫(yī)療手術(shù)剪剪刀面上的梯形溝槽結(jié)構(gòu)示例。

圖8a：是切削刀具前刀面上的錐形溝槽結(jié)構(gòu)示例。

圖8b：是切削刀具前刀面上的楔形溝槽結(jié)構(gòu)示例。

圖8c：是切削刀具前刀面上的高度梯度溝槽結(jié)構(gòu)示例。

圖8d：是切削刀具前刀面上的燕尾槽結(jié)構(gòu)示例。

圖8e：是切削刀具前刀面上的梯形溝槽結(jié)構(gòu)示例。

元件符號(hào)說(shuō)明如下：

1…醫(yī)療手術(shù)刀中的一種載能微創(chuàng)手術(shù)刀11…載能手術(shù)刀具刀面

2…醫(yī)療手術(shù)刀中的一種普通手術(shù)刀21…普通手術(shù)刀刀面

3…一種醫(yī)療手術(shù)剪31…醫(yī)療手術(shù)剪刀面

4…一種醫(yī)療手術(shù)鑷41…醫(yī)療手術(shù)鑷鑷面

5…一種切削刀具51…切削刀具前刀面

6…一種普通生活用刀61…生活用刀刀面

111…刀面上錐形溝槽結(jié)構(gòu)112…刀面上楔形溝槽結(jié)構(gòu)

113…刀面上高度梯度溝槽結(jié)構(gòu)114…刀面上燕尾槽結(jié)構(gòu)

115…刀面上梯形溝槽結(jié)構(gòu)311…剪刀面錐形溝槽結(jié)構(gòu)

312…剪刀面楔形溝槽結(jié)構(gòu)313…剪刀面高度梯度溝槽結(jié)構(gòu)

314…剪刀面燕尾槽結(jié)構(gòu)315…剪刀面梯形槽結(jié)構(gòu)

511…前刀面錐形溝槽結(jié)構(gòu)512…前刀面上楔形溝槽結(jié)構(gòu)

513…前刀面高度梯度溝槽結(jié)構(gòu)514…前刀面上燕尾槽結(jié)構(gòu)

515…前刀面梯形溝槽結(jié)構(gòu)

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

圖1a是醫(yī)療手術(shù)刀中一種載能微創(chuàng)手術(shù)刀1，圖1b是醫(yī)療手術(shù)刀中的一種普通手術(shù)刀2，圖1c是一種醫(yī)療手術(shù)剪3，圖1d是一種醫(yī)療手術(shù)鑷4，圖2是一種切削刀具5，圖3是一種生活用刀6。載能手術(shù)刀具刀面11、普通手術(shù)刀刀面21、醫(yī)療手術(shù)剪面31、醫(yī)療手術(shù)鑷鑷面41為手術(shù)過(guò)程中發(fā)生組織粘連的主要部位，切削刀具前刀面51在參與切削時(shí)與切屑發(fā)生接觸摩擦磨損，降低刀具使用壽命，生活用刀刀面61在使用時(shí)易出現(xiàn)食物粘連在刀面上。在上述刀具表面上按照一定規(guī)則加工出一系列溝槽結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)其防粘減磨作用。

圖4-圖6是在一種載能微創(chuàng)手術(shù)刀刀面11上加工的幾種溝槽示例，其中圖4為刀面上錐形溝槽結(jié)構(gòu)111示例，圖5為刀面上楔形溝槽結(jié)構(gòu)112示例，圖6a：是一種醫(yī)療手術(shù)刀刀面上的溝槽結(jié)構(gòu)示例，其中圖6b為刀面上高度梯度溝槽結(jié)構(gòu)113示例，圖6c為刀面上燕尾槽結(jié)構(gòu)114示例，圖6d為刀面上梯形溝槽結(jié)構(gòu)115示例。

圖7a-圖7e是醫(yī)療手術(shù)剪剪刀面上幾種溝槽示例，其中圖7a為醫(yī)療手術(shù)剪剪刀面錐形溝槽結(jié)構(gòu)311示例，圖7b為醫(yī)療手術(shù)剪剪刀面楔形溝槽結(jié)構(gòu)312示例，圖7c為醫(yī)療手術(shù)剪剪刀面高度梯度溝槽結(jié)構(gòu)313示例，圖7d為醫(yī)療手術(shù)剪剪刀面燕尾槽結(jié)構(gòu)314示例，圖7e為醫(yī)療手術(shù)剪剪刀面梯形槽結(jié)構(gòu)315示例。

圖8a-圖8e是切削刀具前刀面上幾種溝槽示例，其中圖8a為切削刀具前刀面錐形溝槽結(jié)構(gòu)511示例，圖8b為切削刀具前刀面上楔形溝槽結(jié)構(gòu)512示例，圖8c為切削刀具前刀面高度梯度溝槽結(jié)構(gòu)513示例，圖8d為切削刀具前刀面上燕尾槽結(jié)構(gòu)514示例，圖8e為切削刀具前刀面梯形槽結(jié)構(gòu)315示例。

醫(yī)療手術(shù)刀表面的生物相容液體以及切削刀具前刀面的潤(rùn)滑液通過(guò)外部連接通道引入表面溝槽陣列,在表面作用力引導(dǎo)下沿溝槽搬運(yùn)鋪展,形成自潤(rùn)滑液膜。醫(yī)療手術(shù)剪、醫(yī)療手術(shù)鑷以及生活用刀表面通過(guò)溝槽結(jié)構(gòu)固持潤(rùn)滑液的方式形成自潤(rùn)滑液膜，達(dá)到自潤(rùn)滑防粘效果。