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1、(10)授权公告号 CN 103083082 B (45)授权公告日 2015.01.07 CN 103083082 B (21)申请号 201210568546.8 (22)申请日 2012.12.25 A61B 18/08(2006.01) A61B 18/10(2006.01) (73)专利权人 北京天助基业科技发展有限公司 地址 100027 北京市海淀区苏州街甲 49 号 408、 409 室 (72)发明人 江卫强 刘建 (54) 发明名称 可快速致热的医用器具 (57) 摘要 本发明涉及一种可快速致热的医用器具， 其 包括导磁材料基体， 导磁材料基体表面上涂覆有 绝缘涂层， 在所。
2、述绝缘涂层内设置有导电线圈， 在 所述绝缘涂层的外表面的至少部分表面上涂覆有 铁磁性涂层。本发明所述的可快速致热的医用器 具， 通过导电线圈中的交变电流产生的交变磁场 对涂覆的铁磁性涂层进行磁感应加热， 通过对基 体材料的选择以及绝缘涂层的设置， 既可以制作 出各种不同形状的医用器具直接使用， 也可以使 其设置在各种不同形状的医用器具表面使用， 而 且还具有加热速度快并且可控， 适用于各种需要 加热的医用器械。 (51)Int.Cl. 审查员 刘洋洋 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书5页 附图7页 。
3、(10)授权公告号 CN 103083082 B CN 103083082 B 1/1 页 2 1. 一种可快速致热的医用器具， 其特征在于 ： 包括导磁材料基体， 导磁材料基体表面 上涂覆有电绝缘涂层， 在所述电绝缘涂层内设置有导电线圈， 在所述电绝缘涂层的外表面 的至少部分表面上涂覆有铁磁性涂层 ； 所述的导磁材料为软磁合金， 低碳电工钢、 阿姆科 铁、 硅钢片、 镍铁软磁合金、 铁钴软磁合金、 铁硅铝软磁合金。 2. 权利要求 1 所述的医用器具， 其特征在于所述的铁磁性涂层为连续的涂覆层或者离 散的涂覆层。 3.权利要求1或2所述的医用器具， 其特征在于所述的电绝缘涂层为导热电绝缘涂层。
4、、 不导热电绝缘涂层、 耐高温电绝缘涂层或者非晶合金涂层。 4. 权利要求 1 所述的医用器具， 其特征在于所述的导磁材料基体为面状基体， 并且所 述导电线圈上各点到面状基体的距离相等， 所述面状基体为平面或曲面。 5. 权利要求 4 所述的医用器具， 其特征在于所述的导磁材料基体的两个表面上均涂覆 有绝缘涂层。 6. 权利要求 1 所述的医用器具， 其特征在于所述的导磁材料基体为线状基体或棒状基 体， 所述导电线圈沿着线状基体或棒状基体的轴线呈螺旋状延伸， 并且所述导电线圈的法 向与轴线的夹角为 10-80 度。 7. 权利要求 1 所述的医用器具， 其特征在于选择的铁磁性涂层的居里点温度由。
5、所述的 医用器具的用途确定。 8. 权利要求 1 所述的医用器具， 其特征在于所述的电绝缘涂层与导磁材料基体与铁磁 性涂层之间还具有粘结层。 9. 权利要求 1 所述的医用器具， 其特征在于在铁磁性涂层的表面还涂覆有抗氧化涂层 和 / 或润滑涂层。 权 利 要 求 书 CN 103083082 B 2 1/5 页 3 可快速致热的医用器具 技术领域 0001 本发明涉及一种医疗器械， 更具体的说， 本发明涉及一种可快速致热的医用器具。 背景技术 0002 在医疗行业， 能够方便控制快速致热的手术器具对于手术过程中减少对生理机体 的损伤和术后的恢复有很多的好处。 0003 中国实用新型专利 CN。
6、 2358840Y 涉及一种内热式电热手术刀， 其是利用电阻发热 的原理而产生热量的手术器具， 而电阻加热速度慢。 CN 102448395A公开了一种感应加热的 手术工具， 其利用电磁感应原理制作的可快速致热的手术器具， 由于覆涂在导体表面的铁 磁性涂层的厚度远远薄于导体的厚度或直径， 因此可以实现在通电时铁磁性涂层快速致热 和断电时致热的涂层的热量又能快速地以传导的方式借助导体而快速的冷却。 当导体中通 过交变电流时引起覆涂在导体表面的涂层发热。 覆涂有铁磁性材料的导体可以单独以不同 的几何形状作为手术器具使用， 也可以叠加到其它手术器具上使用。 0004 CN 102448395A 公开。
7、的手术工具的特点在于导体是以单线圈的方式通过交变的电 流， 交变的电流引起覆涂在导体表面的铁磁性材料发热。这种实现方法在生产工艺上相对 简单， 但是致热的速度和致热效率却不是很高 ( 可见专利 CN102338395 的说明书附图的图 5A)。而且由于其是以单线圈的方式通过交变的电流， 交变的电流引起覆涂在导体表面的 铁磁性材料发热， 对于发热的控制只能通过控制通过导电线圈电流的强度和频率的办法实 现， 一般是通过采取改变电流频率的方法来实现， 但是随着电流频率调制范围的加大和提 高， 为线圈提供电力的感应电源的制造难度和成本都会加大， 同时也会对覆涂在表面上的 铁磁性材料的性能提出更高的要求。
8、。 发明内容 0005 为了解决现有技术中存在的上述技术问题， 本发明的目的在于提供一种可快速致 热的医用器具。 所述的医用器具利用磁感应原理可以实现对覆盖在导电线圈外的铁磁性涂 层进行快速加热。 0006 为了解决上述技术问题， 本发明通过以下技术方案来实现 ： 0007 一种可快速致热的医用器具， 其包括导磁材料基体， 导磁材料基体表面上涂覆有 电绝缘涂层， 在所述电绝缘涂层内设置有导电线圈， 在所述电绝缘涂层的外表面的至少部 分表面上涂覆有铁磁性涂层。 0008 其中， 导磁材料基体的两个表面上均涂覆有绝缘涂层。 藉此， 在导磁材料基体的两 个表面上都可以设置导电线圈， 从而在导磁材料基。
9、体的两个表面上都可以设置可以快速致 热的铁磁性涂层。 0009 其中， 所述的铁磁性涂层为连续的涂覆层或者离散的涂覆层。对于不同的医用器 具的用途和功能， 因而该医用器具的部分表面或者全部表面需要进行加热处理， 或者该医 用器具表面的部分连续区域， 或者该医用器具表面的各个不连续区域需要进行加热处理， 说 明 书 CN 103083082 B 3 2/5 页 4 据此， 可以根据不同的需求， 在基体的外表面设置连续的涂覆层或者离散的涂覆层， 也可以 称之为不连续的涂覆层。 0010 其中， 所述的电绝缘涂层优选为导热电绝缘涂层、 不导热绝缘涂层、 耐高电温绝缘 涂层或者非晶合金涂层， 更优选地。
10、， 为耐高温导热绝缘涂层。例如导热陶瓷绝缘涂层。 0011 其中， 所述的导磁材料为软磁合金具有导磁率高、 电阻率高、 涡流损耗小的特点， 常见的为低碳电工钢和阿姆科铁、 硅钢片、 镍铁软磁合金、 铁钴软磁合金、 铁硅铝软磁合金 等。 0012 其中， 所述的导磁材料基体为面状基体， 并且所述导电线圈上各点到面状基体的 距离相等， 并且所述面状基体可以为平面或曲面。 当面状基体为曲面时， 导电线圈所构成的 面随同曲面基体的起伏而起伏以保持导电线圈与面状基体的平行， 即保证导电线圈上各点 到曲面基体的距离相等。 如此可以将导电线圈产生的交变磁场基本垂直的束缚在面状基体 表面附近， 能够使得铁磁性。
11、感应热达到最大化。 0013 其中， 所述的导磁材料基体为线状基体或棒状基体， 并且所述导电线圈沿着线状 基体或棒状基体的轴线呈螺旋状延伸， 并且所述导电线圈的法向与轴线的夹角为 10-80 度。 0014 其中， 所述的铁磁性涂层根据不同的目的， 可以选择不同居里点的铁磁性材料。 居 里点温度是电磁感应时铁磁性涂层可以达到的最高温度， 可有效的防止由于导电线圈中通 过的交变电流的控制失误而引起铁磁性涂层产生过高的感应温度， 损害人体组织 ； 在低于 居里点温度的范围内可以对通过导电线圈的交变电流的调节使得铁磁性涂层具有不同的 感应温度， 以便适应于治疗和处理的不同目的需要。例如当用于血管内皮。
12、焊接加热时， 铁 磁性涂层的感应温度应在 60-65， 如果选择的铁磁性材料的居里点为 65左右， 就既可 以达到需要的温度又可以防止温度过高出现对组织的损坏 ； 当用于使组织止血时， 可以选 择的铁磁性材料的居里点为 75-85左右 ； 当用于使组织烧灼或封闭时， 可以选择的铁磁 性材料的居里点为 85-205左右 ； 当用于使组织进行切割时， 可以选择的铁磁性材料的居 里点为 205-400左右 ； 当用于使组织消融或汽化时， 可以选择的铁磁性材料的居里点为 400-500左右。 当同时具有多种应用目的时， 选择的铁磁性材料的居里点应以满足需要的 最高居里点为准， 居里点范围内的温度的精确。
13、控制通过对导电线圈内的交变电流的调节实 现。 0015 其中， 所述的绝缘涂层与导磁材料基体与铁磁性材料之间还具有粘结层。 0016 其中， 所述铁磁性涂层的表面还涂覆有抗氧化涂层和 / 或润滑涂层。 0017 本发明的可快速致热的医用器具， 与现有技术相比具有以下有益效果 ： 0018 (1) 本发明所述的可快速致热的医用器具， 通过导电线圈中的交变电流产生的交 变磁场对涂覆的铁磁性涂层进行磁感应加热， 通过对基体材料的选择以及绝缘涂层的设 置， 使得其可以设置在各种不同形状的医用器具表面， 而且还具有加热速度快， 导热迅速的 优点。 0019 (2) 本发明所述的医用器具， 材料基体选择为。
14、软磁合金导磁材料基体， 使得基体导 磁性好而且不易引起感应热， 即减少了磁场的损失提高了磁感应热效率， 也保持了基体的 温度基本恒定。 0020 (3) 本发明所述的医用器具， 可以通过调节导电线圈的匝数， 交变电流的频率以及 说 明 书 CN 103083082 B 4 3/5 页 5 交变电流大小和通电的占空比来控制加热速度和加热温度 ； 0021 而且通过对铁磁性涂层材料的选择， 可以使得本发明的医用器具能够更好和更安 全地适用于不同的目的， 例如用于粘结、 缝合、 止血、 烧灼、 切割或者消融。 附图说明 0022 图 1 ： 薄板式基体材料单面多组并联多匝导电线圈电流与磁场的示意图。。
15、 0023 图 2 ： 薄板式基体材料单面多组并联单匝导电线圈电流与磁场的示意图。 0024 图 3 ： 薄板式基体材料双面多组并联多匝导电线圈电流与磁场的示意图。 0025 图 4 ： 薄板式基体材料单面多组串联多匝导电线圈电流与磁场的示意图。 0026 图 5 ： 截面为圆形的线性基体材料上的导电线圈电流与磁场的示意图。 0027 图 6 ： 导电线圈与线性基体材料的轴线成 角环绕时电流与磁场的示意图。 0028 图 7 ： 薄板式双面包含导电线圈和其它功能涂层的截面示意图。 0029 图 8 ： 薄板式单面包含导电线圈和其它功能涂层的截面示意图。 0030 图 9 ： 线性基体材料表面环。
16、绕导电线圈的示意图。 0031 图 10 ： 线性基体材料表面环绕导电线圈的示意图。 0032 图 11 ： 线性基体材料外导电线圈和其它功能层的截面示意图。 0033 图 12 ： 医用器具基体表面涂覆连续或离散铁磁性涂层示意图。 0034 图 13 ： 医用器具基体部分表面涂覆致密疏松铁磁性涂层的示意图。 0035 图 14 ： 基体材料上有两个分离的导电线圈形成的发热区示意图。 0036 图中各附图标记所表示的含义分别为 ： 10- 导磁材料基体， 20- 导电线圈， 30- 绝缘 涂层， 40- 铁磁性涂层， 50- 保护和 / 或功能涂层。 具体实施方式 0037 以下将结合具体实施。
17、方式以及附图对本发明的技术方案作进一步的说明。 0038 本发明涉及一种医用器具， 其包括导磁材料基体， 导磁材料基体表面上涂覆有绝 缘涂层， 在所述绝缘涂层内设置有导电线圈， 在所述绝缘涂层的外表面的至少部分表面上 涂覆有铁磁性涂层。 0039 本发明利用具有较好磁通性能和较大电阻的软磁合金或其它在交变磁场中不易 引起感应发热和产生磁阻的导磁材料制成， 根据应用需要的几何形状， 称为基体材料。 制作 基体的材料需要考虑的因素包括但不限于材料的硬度、 柔软度、 耐高温、 绝缘性等因素。选 用导磁材料制作基体材料可以减少磁场损失提高磁感应致热效率， 同时可以使在基体材料 表面感应致热的均匀性得到。
18、加强。 例如， 美国Fluxtrol Inc.生产的fluxtrol系列导磁体。 0040 本发明中的基体材料可以是基于薄板式的， 根据应用需要的各种几何形状， 包括 凸形、 凹形、 波浪形等， 也可以是基于截面为圆形或其它几何形状的线性形状， 线性基体材 料可以根据需要弯曲。 0041 在绝缘涂层中间设置有导电线圈。 导电线圈可以由导电性良好的线性材料制成的 导电线圈回路。例如常用的金属银、 铜、 钛等都可以作为导体材料， 选择的导体材料需要考 虑的因素包括但不限于机械强度、 热膨胀、 导热性、 导电性 / 电阻率、 刚度和柔软度等 0042 在基体材料和铁磁性涂层之间覆涂有电绝缘层， 以防。
19、止导电线圈中的电流通过基 说 明 书 CN 103083082 B 5 4/5 页 6 体材料形成局部回流或外漏。 选择绝缘层材料考虑的因素包括但不限于使用时有效的覆涂 厚度， 绝缘性能， 导热性能， 对人体的安全性能等， 在绝缘性能满足要求的前提下， 导热性好 有利于快速散热。例如 ： 北京志盛威华化工有限公司生产的 ZS-1091 纳米陶瓷绝缘涂料。 0043 所述的铁磁性涂层可以选择现有技术中公开的各种铁磁发热材料， 例如选自 NiFe 合金、 Co、 Fe、 Fe3O4、 NiOFe2O3、 MnOFe2O3、 CuOFe2O3、 MgOFe2O3、 CaOFe2O3、 MnBi、 N。
20、i、 MnSb、 Y3FeO12、 CrO2、 Dy、 EuO 等。在本发明中优选由居里点 65-500的铁磁性材料 ； 根据不同的目的， 可以 选择不同居里点的铁磁性材料， 例如当用于血管内皮焊接加热时， 铁磁性涂层的感应温度 应在 60-65， 如果选择的铁磁性材料的居里点为 65左右， 就既可以达到需要的温度又 可以防止温度过高出现对组织的损坏 ； 当用于使组织止血时， 可以选择的铁磁性材料的居 里点为 85左右 ； 当用于使组织烧灼或封闭时， 可以选择的铁磁性材料的居里点为 205 左右 ； 当用于使组织进行切割时， 可以选择的铁磁性材料的居里点为 400左右 ； 当用于使 组织消融或。
21、汽化时， 可以选择的铁磁性材料的居里点为500左右。 当同时具有多种应用目 的时， 选择的铁磁性材料的居里点应以满足需要的最高居里点为准， 居里点范围内的温度 的精确控制通过对通过导电线圈内的交变电流的调节实现。 0044 如附图 1-4 所示， 本发明中基体材料为薄板式可以根据需要设置导电线圈， 例如 可以并联、 串联或串并联设置多匝导电线圈， 而且其表面的导电线圈可以是在基体材料的 一面也可以是在基体材料的两面。 处于基体材料两面的导电线圈的连接方式以其在通过交 变电流后产生的交变磁场的方向相同为准则。 0045 如附图 5-6、 9-10 所示， 本发明中基体材料为线性形状时， 其表面的。
22、导电线圈沿基 体材料的轴线方向环绕在基体材料表面。 环绕的导电线圈的轴线与基体材料的轴线应存在 一个适当的角度 ， 在导电线圈通过交流电时产生的磁场方向与基体材料的轴线也存在相 同的角度。由于导电线圈的轴线与基体材料的轴线存在角度 ， 使得在导电线圈中通过交 变电流时有更多的交变磁场穿过覆涂在其外层的铁磁性发热材料， 可以提高发热效率。 的取值范围为 0-90， 优选为 10-80， 更优选为 10-30， 可以提高感应发热效率。 0046 如附图 7-8 所示， 当所述基体为面状时， 可以在其一面或者两面设置所述的铁磁 性涂层， 并且在所述的铁磁性材料表面可以设置保护和 / 或功能涂层。另外。
23、， 为了进一步提 高绝缘涂层与基体以及铁磁性材料之间的粘结性， 还可以在它们之间设置粘结层 ( 图中未 示出 )。 0047 如附图 11 所示， 当所述基体为线状或棒状时， 可以在表面设置绝缘涂层以及所述 的铁磁性涂层， 在绝缘涂层中可以设置导电线圈。另外在所述的铁磁性材料表面可以设置 保护和/或功能涂层(图中未示出)。 另外， 为了进一步提高绝缘涂层与基体以及铁磁性材 料之间的粘结性， 还可以在它们之间设置粘结层 ( 图中未示出 )。 0048 如附图 12-14 所示， 本发明中覆涂的铁磁性材料发热层可以根据对基体材料几何 体具体发热部位的要求而仅覆涂在要求发热的部位。 所述的铁磁性材料。
24、发热层可以是连续 的无间隙的覆涂也可以是有间距不同的离散的涂点组成的涂层区， 以此实现通过铁磁性材 料涂点疏密的变化实现差异化的发热区。 0049 此外， 本发明所述的导磁材料基体还可以选择非晶铁合金材料， 例如居里温度 低于 50的 FeCrB 系非晶合金基体， 例如可以是 Fe0.6CrxCa0.2-xB0.2非晶合金， 其中 X 0.05-0.15， 可以调节所述 Fe0.6CrxCa0.2-xB0.2非晶合金的居里点在 20-50； 所述的非晶合金 说 明 书 CN 103083082 B 6 5/5 页 7 基体可以通过真空电弧熔炼母合金， 然后通过真空快淬工艺制备所述非晶合金。当采。
25、用上 述非晶合金基体， 通过施加不导热电绝缘涂层的时候， 在对导电线圈施加交变电流时， 可以 保持基体不被加热， 而且还可以保持高的导磁性。 0050 此外， 本发明所述的电绝缘涂层还可以选择非晶合金绝缘涂层， 使用非晶合金绝 缘涂层能够改善各涂层之间的粘结性能， 提高医用器具的使用寿命。 0051 本发明根据应用的需要还可以有其它涂层的存在， 例如在铁磁性涂层的外层可以 覆涂有防氧化， 防粘等功能保护层。在某合适的位置或内层可以安装有温度感应和检测的 热电偶等， 以便用于对在通过交变电流时的致热进行控制。这些变化都属于根据应用变化 而添加的辅助性改变， 不影响本发明的实质。 0052 虽然具。
26、体实施方式部分已经通过具体实施方式对本发明的技术方案进行了详细 阐述， 但本领域的普通技术人员应当理解可以在不脱离本发明公开的范围以内， 可以采用 等同替换或等效变换形式实施。因此， 本发明的保护范围并不限于具体实施方式部分的具 体实施例， 只要没有脱离发明实质的实施方式， 均应理解为落在了本发明要求的保护范围 之内。 说 明 书 CN 103083082 B 7 1/7 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103083082 B 8 2/7 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103083082 B 9 3/7 页 10 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103083082 B 10 4/7 页 11 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103083082 B 11 5/7 页 12 图 8 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 103083082 B 12 6/7 页 13 图 11 图 12 说 明 书 附 图 CN 103083082 B 13 7/7 页 14 图 13 图 14 说 明 书 附 图 CN 103083082 B 14 。