眼科手术刀片从或者单晶或者多晶材料，优选是晶片形式的材料制造。所述方法包括通过安装晶片来准备单晶或者多晶晶片并使用数种方法之一在晶片中刻蚀沟槽。形成斜面刀片表面的沟槽的机加工方法包括金刚石刀片锯、激光系统、超声机械、热锻压和刨槽机。其它的方法包括湿刻蚀（各向同性和各向异性）及干刻蚀（各向同性和各向异性，包括反应性离子刻蚀）、以及这些刻蚀步骤的组合。然后，将晶片放在刻蚀剂溶液中，其以均匀的方式各向同性地刻蚀晶片，从而均匀地除去晶态的或者多晶材料层，产生单、双或者多斜面刀片。可以在晶片中机加工出几乎任何角度，并且在刻蚀后仍保留机加工的角度。所得刀片的刀刃半径是５－５００ｎｍ，这与金刚石刀刃的刀片口径相同，但制造成本是几分之一。半径的范围可以是３０－６０ｎｍ，具体的实现是大约４０ｎｍ。刀片的轮廓具有例如大约６０°的角度。眼科手术刀片可以用于白内障和屈光的手术程序，以及显微手术、生物学的和非医学的、非生物学的目的。如本文所述制造的手术和非手术刀片和机械装置还表现出比金属刀片光滑得多的表面。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及眼科和其它类型手术和非手术用的刀片和机械装置。更具体地说，本专利技术涉及从单晶硅和其它单晶或者多晶材料制造的眼科、微型手术和非手术刀片及机械装置，以及制造并加强上述机械装置、手术和非手术刀片的方法。
技术介绍
现有的手术刀片借助几种不同的方法制造，每种方法具有其自身的优点和缺点。最常用的制造方法是机械打磨不锈钢。随后研磨刀片(通过许多不同的方法，如超声浆磨、机械磨蚀和打磨)或者电化学抛光以实现锋利的刀刃。这些方法的优点是证明它们是大量制造一次性刀片的经济的方法。这些方法最大的缺点是刀刃质量是可变的，从而实现优越的锋利一致性仍是个挑战。这主要是由于其工艺的内在局限。刀片刀刃半径从30nm-1000nm。刀片制造相对新的方法使用压印(coining)不锈钢代替打磨。随后，电化学抛光刀片以实现锋利的刀刃。已经发现该方法比打磨方法更经济。还已经发现生产出具有更好的锋利一致性的刀片。这种方法的缺点是锋利一致性仍然小于金刚石刀片制造方法所实现的锋利一致性。由于可任意处理的成本及其改善的质量，今天在软组织手术中使用金属刀片是普遍的。在许多手术用品市场，尤其是在眼科手术用品市场中金刚石刀片在锋利性方面是金标准(gold standard)。已知金刚石刀片能够在最小的组织抵抗力下干净地切割软组织。由于多次切割时它们一致的锋利性，希望使用金刚石刀片。因为金属刀片的最终锋利性和锋利性的可变性劣于金刚石刀片，所以绝大多数外科医生使用金刚石刀片。用于制造金刚石刀片的制造方法使用研磨方法来实现精致的利刃和一致的刀刃半径。所得刀片的刀刃半径从5nm-30nm。该方法的缺点是速度慢并且作为直接的结果，制造这种金刚石刀片的成本在$500-$5000的范围内。因此，销售这些刀片用于重复应用。这种方法目前用于其它不太硬的材料，如红宝石和蓝宝石，以更低的成本实现相同的锋利性。但是，尽管比金刚石便宜，红宝石和/或蓝宝石手术质量刀片仍具有制造成本相当高，在$50-$500的范围内，并且它们的刀刃只能持续大约2百个病例的缺点。因此，销售这种刀片用于重复使用和有限的重复使用的应用中。已经有一些使用硅制造手术刀片的建议。但是，在一种情况或另一种情况中，这些方法在其以一次性的成本制造各种结构的刀片的能力方面是有限的。许多硅刀片的专利基于硅的各向异性刻蚀。各向异性刻蚀方法是高度方向性的刻蚀，在不同方向上具有不同的刻蚀速率。该方法可以产生锋利的切割刀刃。但是，由于该方法的特性，它受到刀片形状和包括的可以获得的斜角的限制。湿的体相各向异性刻蚀方法，如那些使用氢氧化钾(KOH)、乙二胺/邻苯二酚(pyrcatechol)(EDP)和三甲基-2-羟乙基氢氧化铵(TMAH)浴的方法沿着特定的晶面刻蚀以实现锋利的边缘。该晶面典型地是硅<100>中的(111)面，从硅晶片表平面成54.7°角度。这产生了包含54.7°斜角的刀片，已经发现因为该刀片由于太不锋利而在大多数手术应用中是临床上不可接受的。因为包括斜角是109.4°，所以当使用这种技术制造双斜面刀片时这种应用是更坏的。所述方法进一步受到可以制造的刀片轮廓的限制。刻蚀面在硅晶片中彼此成90°。因此，只能制造具有矩形剖面的刀片。在下面更详细说明的从硅制造手术和非手术刀片的方法中，在一个或多个机加工步骤期间可能在脆的硅材料中导致机械损伤。裂纹、碎片、刮痕和锐边全部作为脆性材料中裂纹的开始点。当机械装置负荷或者受到应力时，这些点会引发灾难性的失效。在从晶片形成的刀片中产生锋利的刀刃的其它方法也是公知的，其中连同各向同性的湿或干刻蚀一起，使用光掩模来刻蚀晶片以形成眼科刀片几何体和切割刀刃。在所述方法中，刀片的整个周边穿透刻蚀(etch through)并且形成锋利的刀刃。只有当刻蚀掩模位于原位时才会发生这种穿透的刻蚀。掩模大致定义了将要产生的切割刀刃的位置。然后，除去掩模并且当溶解了其载体时刀片自由地漂出(需要额外的管芯级清洗步骤)。这对于大规模生产高质量的、无缺陷的眼科刀片既效率低又是无效的。因为向制造过程添加了步骤，所以效率低。这种方法还固有地存在着明显的切割刀刃几何形状限制。这种方法产生的斜面对于单斜面刀片局限于低效的45°并且对于双斜面刀片局限不切实际的90°。此外，所述方法严重地限制斜面的宽度为最大值，对于单斜面刀片为晶片的一倍厚度，并且对于双斜面刀片为晶片的一半厚度。通过在眼科团体中很少采用可以证明，这些几何形状导致不良的切割工具。因此，需要制造解决上述方法缺点的刀片。本专利技术的系统和方法可以以不锈钢方法的一次性成本制造出具有金刚石刀片锋利程度的刀片。另外，本专利技术的系统和方法可以大量地并且在严密的工艺控制下生产刀片。此外，本专利技术的系统和方法可以生产具有线型或非线型刀片斜面的手术和各种其它类型刀片。再另外，本专利技术的系统和方法可以除去当根据本文所述的方法制造刀片(手术或非手术)或者其它机械装置时引入硅单晶材料中的机械损伤。
技术实现思路
通过本专利技术克服了上述缺点并且实现了大量优点，本专利技术涉及从诸如硅的晶态或多晶材料制造手术刀片的系统和方法，其通过各种方法提供了在晶态或多晶晶片中以任何所需的斜面角或刀片结构机加工沟槽。然后，为了形成均匀半径的并对软组织手术应用足够质量的切割刀刃，将机加工的晶态或多晶晶片浸在各向同性的刻蚀溶液中，该溶液均匀地逐层除去晶片材料的分子。本专利技术的系统和方法提供了制造这种高质量手术刀片的非常廉价的方法。因此，本专利技术的目的是提供制造手术刀片的方法，其包括如下步骤在安装组件上安装硅或者其它晶态或多晶晶片，用刨槽机(router)在晶态或多晶晶片的第一侧上机加工一个或多个沟槽以形成线型或非线型的沟槽，刻蚀晶态或多晶晶片的第一侧以形成一个或多个手术刀片，将手术刀片分成单个(singulating)，以及装配手术刀片。本专利技术的另一个目的是提供制造手术刀片的方法，其包括如下步骤在安装组件上安装晶态或多晶晶片，用刨槽机在晶态或多晶晶片的第一侧上机加工一个或多个沟槽以形成线型或非线型的沟槽，用涂层涂布晶态或多晶晶片的第一侧，从安装组件上拆下晶态或多晶晶片，并且在安装组件上重新安装晶态或多晶晶片的第一侧，机加工晶态或多晶晶片的第二侧，刻蚀晶态或多晶晶片的第二侧以形成一个或多个手术刀片，将手术刀片分成单个，以及装配手术刀片。本专利技术的再另一个目的是提供制造手术刀片的方法，其包括如下步骤在安装组件上安装晶态或多晶晶片，用刨槽机在晶态或多晶晶片的第一侧上机加工一个或多个沟槽以形成线型或非线型的沟槽，从安装组件上拆下晶态或多晶晶片，并且在安装组件上重新安装晶态或多晶晶片的第一侧，用刨槽机加工晶态或多晶晶片的第二侧以形成线型或非线型的沟槽，刻蚀晶态或多晶晶片的第二侧以形成一个或多个手术刀片，转变晶态或多晶材料层以形成硬化的表面，将手术刀片分成单个，以及装配手术刀片。本专利技术的再另一个目的是为根据本文所述的方法制造的手术刀片提供眼科、显微手术、心脏、眼睛、耳朵、脑、重构和美容手术及生物学用途，以及各种非医学或非生物学用途的几个示例性的实施方案。本专利技术的再另一个目的是提供增加根据本文所述的一种或多种方法从包括硅的单晶或多晶材料制造的机械装置及手术和非手术刀片强度的系统和方法。因此，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从晶态材料晶片制造切割装置的方法，其包括：在晶态材料的第一侧上的晶态材料晶片中形成沟槽，所述沟槽包含刀片的至少一个刀片轮廓；以及刻蚀晶态材料的至少第一侧以形成至少一个切割刀刃。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-4-30 60/566,397;US 2004-7-2 60/584,8501.一种从晶态材料晶片制造切割装置的方法，其包括在晶态材料的第一侧上的晶态材料晶片中形成沟槽，所述沟槽包含刀片的至少一个刀片轮廓；以及刻蚀晶态材料的至少第一侧以形成至少一个切割刀刃。2.根据权利要求1的方法，其还包括在晶态材料中形成至少一个刀片侧边；并且其中所述刻蚀晶态材料的至少第一侧包括刻蚀所述至少一个侧边。3.根据权利要求2的方法，其中所述至少一个侧边包括非线型部分。4.根据权利要求3的方法，其中所述非线型部分是马蹄形状。5.根据权利要求1的方法，其中沟槽的形成包括形成含有第一斜面的第一图案；以及所述刻蚀所述晶态材料的至少第一侧包括刻蚀所述第一斜面以形成所述至少一个切割刀刃的至少第一部分。6.根据权利要求5的方法，其中沟槽的形成包括形成含有第二斜面的第二图案；以及所述刻蚀所述晶态材料的至少第一侧包括刻蚀所述第二斜面以形成至少第二切割刀刃的至少第二部分。7.根据权利要求6的方法，其中在所述晶态材料的第一侧上布置第一图案和第二图案，从而使所述第一斜面和第二斜面彼此分开。8.根据权利要求7的方法，其中第一和第二图案至少之一包括许多以雪花状图案在晶态材料的第一侧上形成的多个斜面。9.根据权利要求1的方法，其还包括在所述晶态材料中形成至少一个狭缝，所述狭缝包括刀片的非切割边的至少一部分。10.根据权利要求9的方法，其中所述形成至少一个狭缝包括使刀片的非切割边长度最大化。11.根据权利要求1的方法，其中所述刻蚀步骤包括将具有至少一个刀片轮廓的晶态材料晶片放置到晶片舟上；将晶片舟和具有至少一个刀片轮廓的晶态材料晶片浸在各向同性的酸浴中；及以均匀的方式刻蚀晶态材料，从而以均匀的方式除去曝光表面上的晶态材料，因此按所述至少一个刀片轮廓的形状刻蚀出锋利的切割装置刀刃。12.根据权利要求11的方法，其中所述各向同性的酸浴包括氢氟酸、硝酸和乙酸的混合物。13.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯休斯，瓦迪姆达斯卡尔，约瑟夫基南，埃迪拉基斯，苏珊查维兹，
申请(专利权)人：贝克顿迪金森公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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