[发明专利]手术和非手术应用的硅刀片

说明书

本申请是申请日为2004年9月17日，申请号为2004800293115，发明题目为“手术和非手术应用的硅刀片”的分案申请。

相关申请的交叉参考

本发明申请要求2003年9月17日提交的、序列号为60/503,459的美国临时申请在35U.S.C.§119(e)项下的优先权，该申请的全部内容在此并入本文作为参考。

发明背景

发明领域

本发明涉及眼科及其它类型的手术和非手术应用的刀片。更具体地说，本发明涉及用硅及其它结晶材料制造的眼科、显微手术和非手术刀片。

相关技术的描述

现有的手术刀片是经过几种不同方法制造的，每种方法具有其自身特有的优点和缺陷。最常用的制造方法是，机械磨削不锈钢。然后对刀片进行细磨(通过各种不同的方法，例如超声制浆、机械磨蚀和研磨)或电化学抛光，以产生锐边。这些方法的优点是，它们被证实是大批量制造一次性刀片的经济方法。这些方法的最大缺陷是，锐边的质量不稳定，因此获得优质的锐度一致性仍然是一个挑战。这主要是由于方法自身固有的局限性。刀片缘的半径在30nm-1000nm的范围内。

一种相对新的刀片制造方法采用不锈钢的模压代替磨削。随后对刀片进行电化学抛光，以产生锐边。已经发现，此方法比磨削方法更经济。还发现，它能够产生具有更好的锐度一致性的刀片。此方法的缺点是，锐度一致性仍然小于用金刚石刀片制造方法获得的刀片。在软组织手术中使用金属刀片在当今是普遍流行的，因为它们具有低廉的成本和改进的质量。

金刚石刀片在许多手术市场、尤其是在眼科手术市场，是锐度的金标准。已知，金刚石刀片能够以最小的组织阻力清晰地切割软组织。金刚石刀片的使用很理想的另一个原因是，它们在反复切割后仍具有一致的锐度。大多数高手术量的外科医生将使用金刚石刀片，因为金属刀片的最大锐度和锐度的可变性都劣于金刚石刀片。用来生产金刚石刀片的制造方法采用研磨工艺来获得锐利的刀锋和一致的棱角半径。所产生刀片的棱角半径在5nm-30nm的范围内。此工艺的缺陷是过程漫长，并且直接造成的结果是，制造这样的金刚石刀片的成本在500美金-5000美金。因此，这些刀片是为了重复应用而出售的。此工艺目前用在其它硬度小的材料(例如红宝石和蓝宝石)上，以便以较低的成本获得相同的锐度。然而，虽然红宝石和/或蓝宝石手术品质的刀片比金刚石的便宜，但是它们仍然具有制造成本相当高(在50美金-500美金之间)的缺陷，并且它们的锐边仅持续应用约200例手术。因此，这些刀片是为了重复和有限重复应用而出售的。

已经有一些利用硅制造手术刀片的提议。然而，在一种又一种的形式中，这些方法在制造不同构造和低成本刀片的方面都有局限。许多已有的提议都是基于硅的各向异性蚀刻。各向异性蚀刻工艺是一种具有较高方向性，并且在不同方向具有不同的蚀刻速度的蚀刻工艺。这种工艺能够产生尖锐的切削刃。然而，由于工艺的性质，其受能够获得的刀片形状和内含斜角的限制。湿体各向异性蚀刻工艺例如采用氢氧化钾(KOH)、乙二胺/pyrcatechol(EDP)和三甲基-2-羟乙基铵氢氧化物(TMAH)浴的那些工艺，沿特定的结晶面进行蚀刻，以获得尖锐的锐边。此面，在硅<100>中一般是(111)面，与硅晶片的表面呈54.7°角。这样产生了具有54.7°内含斜角的刀片，已经发现这在大多数手术应用中是临床上不可接受的，因为太钝了。这种应用在用来制造双斜面刀片时，甚至更糟，因为内含斜角是109.4°。该工艺进一步局限于能够产生的刀片轮廓。蚀刻面在晶片中彼此设置成90°。因此，仅仅能够生产具有矩形轮廓的刀片。

由此，需要制造克服上述方法的缺陷的刀片。本发明的系统和方法能够以不锈钢方法的低廉成本制造具有金刚石刀片锐度的刀片。此外，本发明的系统和方法能够大批量地生产刀片，并具有严密的工艺控制。而且，本发明的系统和方法能够生产具有线性和非线性刀片斜面的手术刀片和多种其它类型的刀片。

发明概述

通过利用涉及一种用结晶或多晶材料(例如硅)制造手术刀片的系统和方法的本发明，上述缺陷得以克服，并且许多优点得以实现，本发明以任何所需的斜角或刀片构造，利用多种装置在晶片或多晶晶片上进行沟槽加工。所加工的结晶或多晶晶片然后浸渍在均匀地除去一层又一层晶片材料分子的各向同性蚀刻溶液中，以便形成具有均匀半径和足够软组织手术应用的质量的切削刃。本发明的系统和方法提供了一种非常廉价的用于制造这些高质量手术刀片的方式。