Кремниевые лезвия для хирургического и нехирургического применения

Кремниевые лезвия для хирургического и нехирургического применения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

В соответствии с 35 U.S.С. § 119(e) по настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке US 60/503459, поданной 17 сентября 2003 г. и в полном объеме включенной в настоящее описание в качестве ссылки.

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к лезвиям, предназначенным для применения при глазных и других операциях и в иных, нехирургических целях. Изобретение относится, в частности, к изготовленным из кремния или другого кристаллического материала лезвиям, предназначенным для использования при глазных операциях, в микрохирургии и в иных нехирургических целях.

Уровень техники

В настоящее время хирургические лезвия изготавливают разными способами, каждый из которых обладает определенными преимуществами и определенными недостатками. Чаще всего лезвия изготавливают механическим шлифованием из нержавеющей стали. Для получения острой кромки отшлифованные лезвия затем хонингуют различными способами, такими, как ультразвуковая обработка с использованием специальных паст, механическая абразивная обработка, доводка, или полируют электрохимическими методами. Преимуществом таких способов является их высокая надежность и экономичность и возможность изготовления в большом количестве одноразовых лезвий. Основной недостаток этих способов заключается в нестабильности качества режущей кромки и невозможности изготовления лезвий с очень острой режущей кромкой. Связано это в первую очередь с принципиальными ограничениями, которые лежат в основе самих этих способов. Радиус режущей кромки лезвий, изготовленных традиционными способами, обычно колеблется от 30 до 1000 нм.

При изготовлении лезвий из нержавеющей стали вместо шлифования сравнительно недавно стали использовать горячую объемную штамповку или чеканку. Для получения острой кромки края изготовленных этими способами лезвий затем полируют электрохимическим способом. Такой способ является более экономичным, чем обычное шлифование. Кроме того, по качеству и остроте режущих кромок изготовленные таким способом лезвия отличаются друг от друга меньше, чем лезвия, изготовленные шлифованием. При этом, однако, по этому показателю изготовленные этим способом лезвия уступают лезвиям, обработанным алмазным инструментом. В настоящее время при операциях на мягких тканях в основном используют одноразовые лезвия с достаточно высоким качеством режущей кромки.

По остроте режущей кромки идеальными для самых разных хирургических операций и особенно глазных операций являются, несомненно, алмазные лезвия. Алмазными лезвиями можно с минимальным сопротивлением очень чисто резать мягкие ткани. Несомненным преимуществом алмазных лезвий является не меняющаяся со временем от одного разреза к другому острота их режущей кромки. Большинство хирургов, выполняющих сложные длительные операции, предпочитают работать алмазными лезвиями, которые сохраняют свою высокую остроту гораздо дольше, чем лезвия, изготовленные из металла. После доводки алмазные лезвия имеют очень острую кромку, радиус которой меняется в очень небольших пределах. Обычно радиус режущей кромки алмазных лезвий лежит в пределах от 5 до 30 нм. Недостатком алмазных лезвий является их высокая трудоемкость и, как следствие этого, высокая стоимость, колеблющаяся от 500 до 5000$. Поэтому такие лезвия обычно продаются для многоразового использования. Для уменьшения стоимости имеющих такую же остроту лезвий для их изготовления в настоящее время используют менее твердые в сравнении с алмазом материалы, например рубины или сапфиры. При этом, однако, несмотря на меньшую по сравнению с алмазами стоимость хирургические лезвия, изготовленные из рубина и/или сапфира, тем не менее остаются достаточно дорогими (их стоимость колеблется от 50 до $500) и поэтому рассчитаны на проведение примерно двухсот операций. Поэтому такие лезвия, как и алмазные, продаются для многоразового, хотя и ограниченного применения.

В последнее время было предложено несколько способов изготовления хирургических лезвий из кремниевых материалов. Однако все эти способы обладают определенными ограничениями и не обеспечивают возможности изготовления лезвий разной конфигурации, которые благодаря их низкой стоимости можно было бы использовать как одноразовые. Большинство этих способов основано на анизотропном травлении кремния. При анизотропном травлении обработка материала происходит по существу в одном направлении с разной интенсивностью травления в разных направлениях. Таким способом можно изготовить лезвие с очень острой режущей кромкой. При этом, однако, по свой природе такой способ обладает определенными ограничениями в части формы изготавливаемых лезвий и углов наклона их режущей кромки. При изготовлении лезвий с острой режущей кромкой кремниевые пластинки обрабатывают вдоль определенной кристаллической плоскости методом мокрого анизотропного травления в ванне с гидрохлоридом калия (КОН), этилендиамином/пирокатехином (ЭДКП) и гидроксида триметил-2-гидроксиэтиламмония (ГТМА). Плоскость травления, обычно плоскость (111) в кремнии с кристаллографическими индексами <100>, наклонена к плоскости поверхности кремниевой пластинки под углом 54,7°. Поэтому у изготовленных таким способом лезвий угол наклона режущей кромки составляет 54,7°, что считается неприемлемым для большинства хирургических операций из-за слишком большого угла наклона режущей кромки лезвия. Такая особенность и такой недостаток анизотропного травления в еще большей степени проявляются при изготовлении лезвий с двухсторонним скосом режущей кромки с углом наклона между ее гранями, равным 109,4°. Кроме того, возможности такого способа ограничены и формой изготовляемых лезвий. При обработке таким способом кремниевых пластинок плоскости травления расположены под углом 90° друг к другу. Поэтому таким способом можно изготовить лезвия только прямоугольной формы.

Таким образом, в настоящее время существует необходимость в разработке нового способа изготовления лезвий, лишенного всех недостатков указанных выше способов. Предлагаемые в изобретении система и способ позволяют изготавливать одноразовые лезвия, столь же острые, что и алмазные лезвия, и столь же дешевые, что лезвия из нержавеющей стали. Кроме того, предлагаемые в изобретении систему и способ можно использовать для массового изготовления лезвий в условиях жесткого контроля всего технологического процесса. Помимо этого предлагаемые в изобретении систему и способ можно использовать для изготовления предназначенных для хирургических и нехирургического применения лезвий с прямолинейными и криволинейными режущими кромками

Краткое изложение сущности изобретения

Указанные выше недостатки удается устранить с помощью новых, обладающих целым рядом преимуществ предлагаемых в изобретении системы и способа изготовления хирургических лезвий из кристаллического или полукристаллического материала, в частности кремния, путем выполнения в кристаллической или полукристаллической пластинке различными методами канавок с любым необходимым углом наклона режущей кромки или любой конфигурацией лезвия. Обработанные кристаллические или полукристаллические пластинки с канавками затем опускают в изотропный травящий раствор, который равномерно, послойно удаляет с поверхности пластинки молекулы кристаллического или полукристаллического материала, формируя в пластинке режущие кромки лезвий с одним и тем же радиусом и качеством, достаточным для проведения операций на мягких тканях. Предлагаемые в изобретении система и способ обеспечивают возможность изготовления сравнительно дешевых хирургических лезвий очень высокого качества.

В соответствии с этим в настоящем изобретении предлагается способ изготовления хирургического лезвия, заключающийся в том, что кремниевую или другую кристаллическую или полукристаллическую пластинку устанавливают на установочное приспособление, на первой стороне кристаллической или полукристаллической пластинки фрезой прорезают прямолинейные или криволинейные канавки, подвергают травлению одну сторону кристаллической или полукристаллической пластинки с получением на ней режущих кромок одного или нескольких хирургических лезвий, пластинку разрезают на отдельные хирургические лезвия, собирают их с держателями и упаковывают.

В настоящем изобретении предлагается также способ изготовления хирургических лезвий, заключающийся в том, что кристаллическую или полукристаллическую пластинку устанавливают на установочное приспособление, на первой стороне кристаллической или полукристаллической пластинки фрезой прорезают прямолинейные или криволинейные канавки, на первую сторону кристаллической или полукристаллической пластинки наносят покрытие, кристаллическую или полукристаллическую пластинку снимают с установочного приспособления, переворачивают и снова устанавливают на установочное приспособление, обрабатывают вторую сторону кристаллической или полукристаллической пластинки, подвергают травлению вторую сторону кристаллической или полукристаллической пластинки с получением на ней режущих кромок одного или нескольких хирургических лезвий, пластинку разрезают на отдельные хирургические лезвия, собирают их с держателями и упаковывают.

В настоящем изобретении предлагается также еще один способ изготовления хирургических лезвий, заключающийся в том, что кристаллическую или полукристаллическую пластинку устанавливают на установочное приспособление, на первой стороне кристаллической или полукристаллической пластинки фрезой прорезают прямолинейные или криволинейные канавки, кристаллическую или полукристаллическую пластинку снимают с установочного приспособления, переворачивают и снова устанавливают на установочное приспособление, на второй стороне кристаллической или полукристаллической пластинки фрезой прорезают прямолинейные или криволинейные канавки, подвергают травлению вторую сторону кристаллической или полукристаллической пластинки с получением на ней режущих кромок одного или нескольких хирургических лезвий, преобразованием слоя кристаллического или полукристаллического материала получают на поверхности режущей кромки слой нового твердого соединения, пластинку разрезают на отдельные хирургические лезвия, собирают их с держателями и упаковывают.

В настоящем изобретении предлагаются далее различные хирургические лезвия, предназначенные для глазных и микрохирургических операций, операций на сердце, операций, связанных с лечением зрения и слуха, нейрохирургических операций, восстановительных и косметических операций и для использования в биологических целях, а также не предназначенные для использования в медицине или биологии лезвия, изготовленные предлагаемыми в изобретении способами.

Краткое описание чертежей

Отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения более подробно рассмотрены ниже на примере нескольких предпочтительных вариантов его возможного осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - блок-схема последовательности выполнения стадий предлагаемого в первом варианте осуществления изобретения способа изготовления кремниевого хирургического лезвия с двухсторонним скосом режущей кромки,

на фиг.2 - блок-схема последовательности выполнения стадий предлагаемого во втором варианте осуществления изобретения способа изготовления кремниевого хирургического лезвия с односторонним скосом режущей кромки,

на фиг.3 - блок-схема последовательности выполнения стадий предлагаемого в третьем варианте осуществления изобретения способа изготовления кремниевого хирургического лезвия с односторонним скосом режущей кромки,

на фиг.4 - вид сверху кремниевой пластинки, расположенной на установочном приспособлении,

на фиг.5 - поперечный разрез кремниевой пластинки, расположенной на установочном приспособлении,

на фиг.6 - схема, иллюстрирующая использование лазера с водоструйным световодом для предварительной обработки кремниевой пластинки, на которой выполняют канавки предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения способом,

на фиг.7А-7Г - схемы, иллюстрирующие заточку режущих дисков, используемых для прорезания канавок в кремниевой пластинке, обрабатываемой предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения способом,

на фиг.8 - схема, иллюстрирующая обработку режущим диском расположенной на установочном приспособлении кремниевой пластинки, обрабатываемой предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения способом,

на фиг.8А-8В - схемы, иллюстрирующие использование прорезей при выполнении в кремниевой пластинке режущим диском канавок предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения способом,

на фиг.9 - поперечное сечение режущего диска, предназначенного для выполнения канавок в расположенной на ленте кремниевой пластинке предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения способом,

на фиг.10А и 10Б - кремниевые хирургические лезвия с односторонним и двухсторонним скосом режущей кромки, изготовленных способом, предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.11 - схема, иллюстрирующая использование лазера с водоструйным световодом для обработки канавок в кремниевой пластинке, из которой изготавливают лезвия способом, предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.12 - схема, иллюстрирующая использование системы ультразвуковой обработки канавок в кремниевой пластинке, из которой изготавливают лезвия способом, предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.13 - схема, иллюстрирующая использование метода горячей объемной штамповки для обработки канавок в кремниевой пластинке, из которой изготавливают лезвия способом, предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.14 - кремниевая пластинка с выполненными с обеих сторон канавками и покрытием, нанесенным на одну сторону обработанной пластинки, из которой изготавливают лезвия предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения способом,

на фиг.15 - поперечное сечение режущего диска, предназначенного для выполнения второй канавки в расположенной на ленте кремниевой пластинке, из которой изготавливают лезвия способом, предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.16 - полученное под микроскопом изображение поперечного сечения кремниевой пластинки с выполненными механической обработкой с двух сторон канавками, из которой изготавливают лезвия способом, предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.17А-17Б - схемы, иллюстрирующие изотропное травление обработанной кремниевой пластинки с выполненными с двух сторон канавками, из которой изготавливают лезвия способом, предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.18А-18Б - схемы, иллюстрирующие изотропное травление обработанной кремниевой пластинки с выполненными с двух сторон канавками и нанесенным с одной стороны покрытием, из которой изготавливают лезвия способом, предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.19 - изображение скошенной с двух сторон режущей кромки кремниевого хирургического лезвия с односторонним покрытием, изготовленного способом, предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.20А-20Ж - примеры хирургических лезвий, изготовленных предлагаемым в изобретении способом,

на фиг.21А и 21Б - увеличенное в 5000 раз изображение поперечного сечения режущей кромки кремниевого хирургического лезвия, изготовленного предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения способом, и хирургического лезвия из нержавеющей стали,

на фиг.22А и 22Б - увеличенное в 10000 раз изображение в виде сверху режущей кромки кремниевого хирургического лезвия, изготовленного предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения способом, и хирургического лезвия из нержавеющей стали,

на фиг.23А и 23Б - схемы, иллюстрирующие изотропное травление обработанной кремниевой пластинки, из которой изготавливают лезвия способом, предлагаемым еще в одном варианте осуществления изобретения, с выполненными на одной стороне канавками и покрытием, нанесенным на противоположную сторону пластинки,

на фиг.24 - схема, иллюстрирующая скрепление штифтами рукоятки и хирургического лезвия, изготовленного способом, предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.25А и 25Б - профиль режущей кромки лезвия, изготовленного из кристаллического материала, и лезвия, изготовленного в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения из кристаллического материала с поверхностным слоем нового соединения, образовавшегося в результате преобразования кремния на поверхности режущей кромки,

на фиг.26-29 - схемы, иллюстрирующие использование фрезы для выполнения прямолинейных и криволинейных канавок в кристаллическом материале, из которого изготавливают лезвия способом, предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.30 - технологическая схема фрезерования прямолинейных или криволинейных канавок в кристаллическом материале способом, предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.31А-31В - лезвие с двухсторонним скосом многогранной режущей кромки, изготовленное способом, предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.32А-32Г - лезвие с двухсторонним скосом режущей кромки переменного профиля, изготовленное способом, предлагаемым в одном из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.33А-33Г - первый и второй варианты первого примера выполнения изготовленного предлагаемыми в изобретении способами хирургического лезвия, которое можно использовать при глазных и других микрохирургических операциях,

на фиг.34А-34В - второй пример выполнения изготовленного предлагаемыми в изобретении способами хирургического лезвия, которое можно использовать при глазных и других микрохирургических операциях,

на фиг.35А-35В - третий пример выполнения изготовленного предлагаемыми в изобретении способами хирургического лезвия, которое можно использовать при глазных и других микрохирургических операциях,

на фиг.36А-36В - четвертый пример выполнения изготовленного предлагаемыми в изобретении способами хирургического лезвия, которое можно использовать при глазных и других микрохирургических операциях,

на фиг.37А-37В - различные параметры хирургического лезвия, изготовленного предлагаемым в изобретении способом,

на фиг.38А и 38Б - дополнительные параметры хирургического лезвия, изготовленного предлагаемым в изобретении способом, и

на фиг.39 - сравнение радиусов режущей кромки лезвий, изготовленных из металла, и лезвий, изготовленных из кремния предлагаемыми в различных вариантах осуществления изобретения способами.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Различные отличительные особенности предпочтительных вариантов осуществления изобретения более подробно рассмотрены ниже со ссылкой на соответствующие чертежи, на которых схожие элементы обозначены одинаковыми позициями. Рассмотренные в приведенном ниже описании наиболее предпочтительные варианты осуществления изобретения не ограничивают его объем, а лишь иллюстрируют лежащие в его основе принципы.

В настоящем изобретении по существу предлагаются система и способ изготовления хирургических лезвий, предназначенных для надреза мягких тканей. Однако предлагаемыми в изобретении способами можно изготавливать не только хирургические лезвия, но и различные другие режущие устройства.

Встречающийся в описании термин "хирургические лезвия", как очевидно, не исключает возможности изготовления предлагаемыми в изобретении способами режущих устройств самого различного типа, включая используемые в медицине бритвы, ланцеты, иглы для подкожных инъекций, канюли для отбора проб и другие острые предметы. Кроме того, изготовленные предлагаемым в изобретении способом по предлагаемой системе лезвия можно использовать в других, не связанных с медициной целях, например для бритья и в лабораторных целях (для среза образцов тканей). Кроме того, рассмотренные в описании в качестве примера лезвия для глазных операций могут найти в медицине и другое применение, например при проведении операций на сердце, операций, связанных с лечением зрения и слуха, нейрохирургических операций, косметических операций и операций восстановительного характера.

Значение встречающихся в описании и хорошо известных специалистам терминов "односторонний" и "двухсторонний" скос режущей кромки тем не менее следует уточнить. Режущая кромка с односторонним скосом - это кромка с одной скошенной гранью, острый край которой лежит в плоскости одной из сторон лезвия. Лезвие с таким односторонним скосом режущей кромки показано на фиг.10 и более подробно описано ниже. Режущая кромка с двухсторонним скосом - это кромка с двумя скошенными гранями, острый край которой лежит в средней плоскости лезвия. Лезвие с такой режущей кромкой показано на фиг.10Б, 20А и 31В. Грань - это плоский участок скошенной стороны режущей кромки. Лезвие может иметь на каждой скошенной стороне режущей кромки одну, две или несколько граней. Фактически одно и то же лезвие может иметь несколько режущих кромок (или, например, несколько скошенных сторон с одной или несколькими гранями на каждой скошенной стороне).

Лезвия предпочтительно изготавливать из кристаллического кремния с определенной (избирательной) ориентацией кристаллов. Однако в принципе для изготовления лезвий можно использовать кристаллический кремний, а также другие материалы, поддающиеся изотропному травлению. Для изготовления кремниевых лезвий можно, в частности, использовать кремниевые пластинки с ориентацией <110> и <111>, а также легированные кремниевые пластинки с определенным (различным) удельным сопротивлением и содержанием кислорода. Кроме таких пластинок для изготовления лезвий можно использовать и пластинки из других материалов, например из нитрида кремния и арсенида галлия. Предпочтительно лезвия изготавливать из пластинок. Кроме кристаллических материалов для изготовления хирургических лезвий можно использовать и поликристаллические материалы. К таким материалам относится, в частности, поликристаллический кремний. В этой связи необходимо отметить, что встречающийся в описании термин "кристаллический" относится и к кристаллическим, и к поликристаллическим материалам.

Для специалистов в данной области очевидно, что изготавливать хирургические лезвия предлагаемыми в изобретении способами можно не только из "кремниевых пластинок", но и из любых комбинаций указанных выше материалов с различной ориентацией кристаллографических плоскостей, а также из других кристаллических материалов с соответствующей ориентацией кристаллографических плоскостей.

На фиг.1 показана блок-схема последовательности выполнения стадий предлагаемого в одном из вариантов осуществления изобретения способа изготовления хирургического лезвия с двухсторонним скосом режущей кромки. Способ, различные варианты осуществления которого в виде блок-схем показаны на фиг.1-3, в первую очередь предназначен для изготовления предлагаемых в изобретении кремниевых хирургических лезвий. Однако, кроме этого, при соответствующем изменении показанной на фиг.1-3 последовательности выполнения стадий предлагаемый в изобретении способ можно использовать для изготовления различных по своим параметрам кремниевых хирургических лезвий или для изготовления лезвий с учетом конкретных производственных условий и возможностей.

Так, например, предлагаемый в первом варианте осуществления изобретения способ изготовления лезвий с двухсторонним скосом режущей кромки, блок-схема последовательности выполнения стадий которого показана на фиг.1, можно использовать и для изготовления лезвий с многогранной режущей кромкой (например, с тремя или более гранями). Лезвие с такой режущей кромкой показано на фиг.31А-31В и более подробно описано ниже. Кроме того, предлагаемый в изобретении способ можно использовать для изготовления лезвий с двухсторонней режущей кромкой, показанной на фиг 32. Лезвие, показанное на фиг.32, также подробно описано ниже. Помимо этого, предлагаемые в изобретении и подробно описанные ниже способы можно использовать для изготовления показанных на фиг.20Б и 20Г лезвий с односторонней режущей кромкой с двумя (или несколькими) режущими поверхностями с двумя (или несколькими) углами скоса режущей кромки и лезвий с разными углами скоса режущих кромок. В заключение следует отметить, что, не выходя за объем изобретения, в показанные на фиг.1-3 блок-схемы последовательности выполнения стадий предлагаемого в основных (предпочтительных) вариантах осуществления изобретения способа изготовления кремниевых хирургических лезвий можно вносить самые разные изменения и усовершенствования.

Предлагаемый в первом варианте осуществления изобретения способ изготовления хирургических лезвий с двухсторонним скосом режущей кромки, предпочтительно из кристаллического материала, в частности кремния, блок-схема последовательности выполнения стадий которого показана на фиг.1, начинается с выполнения стадии 1002. На стадии 1002 кремниевую пластинку помещают на специальное установочное приспособление 204, на котором она находится во время ее последующей обработки. На фиг.4 показана кремниевая пластинка 202, находящаяся на сборной конструкции из опоры и чувствительной к УФ-излучению ленты (установочном приспособлении) 204. Такие установочные приспособления 204, используемые для механической обработки кремниевых пластинок, в настоящее время широко применяются в полупроводниковой промышленности. Для специалистов в данной области очевидно, что изготовление хирургических лезвий предлагаемым в предпочтительных вариантах осуществления изобретения способом не требует обязательной обработки кремниевой (кристаллической) пластинки 202 в специальном установочном приспособлении 204.

На фиг.5 та же самая кремниевая пластинка 202, расположенная на установочном приспособлении 204, показана в поперечном разрезе в виде сбоку (не имеет значения - слева или справа из-за симметричной формы пластинки). Показанная на фиг.5 кремниевая пластинка 202 находится на ленте 308, которая в свою очередь помещена на установочное приспособление 204. Расположенная на установочном приспособлении кремниевая пластинка 202 имеет первую сторону 304 и вторую сторону 306.

Как показано на фиг.1, после стадии 1002 выполняют стадию 1004. При выполнении стадии 1004 определяют необходимость в предварительной обработке кремниевой пластинки 202 на стадии 1006. Для предварительной обработки пластинки на стадии 1006 используют показанный на фиг.6 лазер 402 с водоструйным световодом. Излучаемый лазером 402 с водоструйным световодом луч 404 воздействует на поверхность расположенной на установочном приспособлении 204 кремниевой пластинки 202. Лазерный луч 404 вырезает в кремниевой пластинке 202 различные показанные на фиг.6 сквозные отверстия 406, образующие исходные (опорные) точки для последующей обработки пластинки.

Направленный на кремниевую пластинку 202 лазерный луч 404 прорезает пластинку. Способность лазера к образованию в кремниевой пластинке 202 надрезов зависит от длины X волны лазерного излучения. В предпочтительном варианте осуществления изобретения для наиболее эффективной предварительной обработки кремниевой пластинки обычно используют лазер на алюмоиттриевом гранате (YAG), длина волны излучения которого составляет 1064 нм, что, однако, не исключает возможности обработки пластины также лазерным излучением с другой длиной волны и лазерами другого типа. При использовании других кристаллических или поликристаллических материалов более приемлемы другие длины волн лазерного излучения и лазеры других типов.

Вырезанные в кремниевой пластинке сквозные отверстия 406 (таким способом в пластинке можно выполнить много отверстий) используются в качестве исходных (реперных) точек для выполнения в пластинке канавок (о чем более подробно сказано ниже в описании стадии 1008), в частности, в тех случаях, когда канавки в пластинке выполняют соответствующим образом заточенным режущим диском. Для предварительной обработки кремниевой пластинки и выполнения в ней сквозных (реперных) отверстий 406 можно использовать любые лазеры (например, эксимерный лазер или упомянутый выше лазер 402 с водоструйным световодом). Обычно вырезанные в кремниевой пластинке сквозные отверстия имеют крестовидную или круглую форму. Выбор формы сквозных отверстий зависит от геометрии конкретного инструмента и ряда других технологических факторов и не ограничен двумя приведенными выше примерами.

Кроме лазерного луча для выполнения в кремниевой пластине на стадии предварительной обработки сквозных (реперных) отверстий можно использовать и другие средства механической обработки. К таким не ограничивающим объем изобретения средствам относятся сверла, шлифовальные инструменты и устройства 100 для ультразвуковой обработки. Как таковые подобные средства механической обработки пластинок хорошо известны специалистам, хотя их использование в реализации предпочтительных вариантов предлагаемого в изобретении способа и является достаточно новым.

Предварительно, до выполнения образующих режущие кромки лезвий канавок обработанная кремниевая пластинка 202 со сквозными отверстиями должна оставаться целой во время ее травления. Лазерный луч (например, упомянутого выше лазера 402 с водоструйным световодом или эксимерного лазера) можно использовать и для выполнения у внешнего края пластинки сквозных эллиптических прорезей для захода режущего диска 502 (о чем более подробно сказано ниже со ссылкой на фиг.7А-7В) при выполнении в кремниевой пластинке 202 канавок, образующих режущие кромки лезвий. Такие прорези для захода режущего диска можно выполнять и с помощью (описанных выше) средств механической обработки, которые можно использовать вместо лазера для выполнения в пластинке реперных отверстий.

После предварительной обработки кремниевой пластинки 202 на стадии 1106 (после выполнения в ней сквозных реперных отверстий 406 и прорезей для захода дисковой фрезы) или сразу же после выполнения стадий 1002 и 1004 ("стадия" 1004 не является физически выполняемой стадией; подобные стадии принятия решения даются для иллюстрации всего процесса обработки и его вариантов), на которых пластинку помещают в приспособление для ее последующей обработки и принимают решение о необходимости ее предварительной обработки, выполняют стадию 1008 (фиг.1). На стадии 1008 на первой стороне 304 кремниевой пластинки 202 выполняют образующие режущие кромки лезвий канавки. В зависимости от условий производства и конструкции изготавливаемых из кремниевых пластинок хирургических лезвий канавки в кремниевой пластинке можно выполнить разными методами.

Выполнять в кремниевой пластинке образующие режущие кромки лезвий канавки можно обработкой режущим диском, обработкой лазером, ультразвуковой обработкой, горячей объемной штамповкой или фасонным фрезерованием. Очевидно, что решить эту задачу можно и другими путями. Подробно все эти методы рассмотрены ниже. Канавки, выполняемые в кремниевой пластинке любым из этих методов, образуют скошенные под определенным углом режущие кромки изготавливаемых из пластинки кремниевых хирургических лезвий. При выполнении в кремниевой пластинке 202 канавок форма удаляемого с пластинки кремниевого материала зависит от профиля дисковой фрезы, траектории движения по поверхности пластинки луча эксимерного лазера или луча источника ультразвука и от самой формы скошенной режущей кромки лезвия. Если выполнение канавок режущим диском позволяет изготавливать из кремниевой пластинки лезвия только с прямой режущей кромкой, то два других метода обеспечивают возможность изготовления кремниевых хирургических лезвий практически с любой формой режущей кромки. При горячей объемной штамповке кремниевую пластинку нагревают до температуры, достаточной для ее пластической деформации, и обжимают в объемной пресс-форме до образования в нагретой "мягкой" кремниевой пластинке канавок необходимого профиля. Встречающийся в описании термин "обработка" канавок относится ко всем методам выполнения канавок в кремниевой пластинке, в том числе и к упомянутым выше методам выполнения канавок режущим диском, обработкой лазером, ультразвуковой обработкой, фасонным фрезерованием или горячей объемной штамповкой, а также к обработке другими аналогичными, не упомянутыми выше методами. Ниже все эти методы рассмотрены более подробно.

На фиг.7А-7Г показан режущий диск, который в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения можно использовать для выполнения (прорезания) канавок в кремниевой пластинке. На фиг.7А показан первый вариант выполнения режущего диска 502 с одной режущей поверхностью, заточенной под углом Ф и предназначенной для изготовления лезвий с односторонней режущей кромкой с тем же углом наклона. На фиг.7Б показан второй вариант выполнения режущего диска 504 с двумя режущими поверхностями, заточенной с двух сторон под углом Ф к поверхности пластинки. На фиг.7В показан третий вариант выполнения режущего диска 506 с одной режущей поверхностью, заточенной под тем же углом Ф, но с другим, чем у первого режущего диска 502, профилем. На фиг.7Г показан четвертый вариант выполнения режущего диска 508 с двумя, как и у показанного на фиг.7Б режущего диска, режущими поверхностями, заточенными под углом Ф.

Все режущие диски 502, 504, 506 и 508, показанные на фиг.7А-7Г, заточены под одним и тем же углом Ф, что, однако, не исключает очевидной для специалистов в данной области возможности их заточки под разными углами, выбор которых зависит от необходимого угла наклона режущей кромки изготовленного из кремния хирургического лезвия. Кроме того, о чем подробнее сказано ниже, одно и то же кремниевое хирургическое лезвие может иметь разные режущие кромки, скошенные под разными углами. Второй режущий диск 504 можно использовать для увеличения производительности линии, на которой изготавливают одинаковые по геометрии режущей кромки кремниевые хирургические лезвия или для изготовления кремниевых хирургических лезвий с двумя или тремя режущими кромками. Различные варианты выполнения лезвий, изготовленных предлагаемым в изобретении способом, подробнее рассмотрены ниже со ссылкой на фиг.20А-20Ж. В предпочтительном варианте осуществления изобретения в качестве режущего диска предлагается использовать режущий диск с алмазной режущей кромкой.

Для выполнения канавок на первой стороне 304 кремниевой пластинки 202 используют, как сказано выше, специальные режущие диски. Режущий диск выбирают таким образом, чтобы после окончательной обработки поверхности кремниевая пластинка имела достаточно высокую долговечность. Рабочую поверхность режущего диска профилируют в зависимости от профиля выполняемых в кремниевой пластинке 202 канавок. От профиля рабочей поверхности режущего диска и формы канавок непосредственно зависит профиль режущей кромки готовых лезвий. Обычно угол наклона режущей кромки хирургических лезвий с односторонним и двухсторонним скосом режущей кромки составляет от 15 до 45°. При изготовлении кремниевых хирургических лезвий предлагаемым в изобретении способом оптимальный выбор режущего диска и режима травления позволяет с высокой точностью контролировать угол наклона их режущих кромок.

На фиг.8 схематично проиллюстрирован процесс обработки режущим диском кремниевой пластинки, помещенной на установочное приспособление, предлагаемым в изобретении способом. На фиг.8 показан режущий диск, которым выполняют канавки на первой стороне 304 кремниевой пластинки 202. При изготовлении кремниевых хирургических лезвий со скошенными режу