一种具有螺旋式气流的吸烟电刀笔的制作方法

1.本发明涉及电外科手术器械领域，更具体地，涉及一种具有螺旋式气流的吸烟电刀笔。


背景技术：

2.高频电刀是一种取代机械手术刀进行组织切割的电外科医疗器械。它通过有效电极尖端产生的高频高压电流与肌体接触时对组织进行加热，实现对肌体组织的分离和凝固，从而起到切割和止血的目的。电切是高密度电流使细胞温度迅速上升超过100摄氏度，细胞内液体气化的压力，导致细胞膜被撑裂。因此无需机械力量就可以精准切割，切割的同时产生止血作用。电凝是相对缓慢气化细胞内外液体，使细胞收缩凝固，封闭血管壁止血，无须单独缝扎血管。
3.高频电刀在上述电切和电凝的过程中会产生烟尘。该烟尘属于医疗废物，对医疗废物的处理不当容易造成医患的交叉感染，危害到医务人员的健康。此外，烟尘的产生还会干扰主刀医生的视线，不利于手术的进行。因此，高频电刀的刀头位置通常会设置一根用于吸排有毒烟尘的管道。管道的进气口贴近电刀刀头，出气口连接排气装置。工作时，排气装置产生负压，将手术部位产生的烟尘经管道收集排出。现有技术采用管道与高频电刀相互独立和管道与高频电刀一体式两种结构。独立管道进气口较大，气体流通效果好，制作工艺简单；但需要额外配备一套除尘系统，而且进气口只能覆盖高频电刀刀头的一侧，无法实现全方位的吸气。一体式结构则是在高频电刀的外壳内腔设置吸气管道，吸气管道与高频电刀的前端开设的进气口连通。一体式结构优点是使用灵活，并且根据进气口的位置设置能够全方位的吸气。一体式结构也因此被称为吸烟刀，成为主流高频电刀选用的结构。
4.现有的吸烟刀忽视了其内腔设置的吸气管道的优化设计。一方面，吸气管道与吸烟刀的内腔未完全隔断密封，吸烟刀不平整的内壁对吸气管道中的气流产生扰动；另一方面，吸气管道的内壁无法对气流进行引导加速。在负压条件有限的情况下，这将导致吸烟刀的气体流速难以进一步提高，有毒烟尘难以被快速吸走。


技术实现要素：

5.本发明旨在克服上述现有技术至少一项的不足，提供一种具有螺旋式气流的吸烟电刀笔，用于解决吸烟电刀笔吸气能力不佳的问题，达到快速吸走手术部位的有毒烟尘的效果。
6.本发明采取的技术方案是，一种具有螺旋式气流的吸烟电刀笔，包括壳体、电极和控制电路板，壳体呈管状且内部设有腔体，电极与控制电路板电连接并共同设置在腔体中。
7.所述腔体包括吸气腔、导气腔和安装腔，吸气腔与导气腔前后连通，导气腔与安装腔相互隔断，安装腔位于吸气腔和导气腔的外侧；导气腔的内壁上设有若干呈螺旋分布的凸起；控制电路板设置在安装腔中，电极设置在吸气腔中；电极的前端凸出于吸气腔，电极的后端伸入安装腔与控制电路板电连接。
8.本方案的吸烟电刀笔的后端设有排风管接口并连接有排风管。排风管与导气腔相互连通。工作时，排风管内具有负压，手术部位产生的烟尘从吸烟电刀笔的前端被吸入吸气腔中，然后经过导气腔引导加速后，直接由排风管快速吸走。一方面，导气腔一前一后直接连通吸气腔与排风管，与壳体的其他部分相互隔断，尤其是安装腔，避免了壳体结构对其导气腔内的气流产生扰动，提高了气流通过的流速。另一方面，导气腔的内壁上设有若干呈螺旋分布的凸起，凸起相当于旋转风叶，对从前往后通过的气流进行引导，使其相对于导气腔的中心轴线进行旋转，形成螺旋式气流。气流呈旋涡方式集中向前流动，增强了气流的指向性，减少气流在导气腔以及后续的排风管中出现的紊流现象，进一步提高了气流的流速，也即旋转加速。在相同负压条件下，本方案通过相对隔断的导气腔，以及导气腔内壁上设置的若干呈螺旋分布的凸起，综合提高了气流通过的流速，进而解决吸烟电刀笔吸气能力不佳的问题，达到快速吸走手术部位的有毒烟尘的效果。
9.本方案中，壳体整体为管状，但吸气腔、导气腔和安装腔的整体形状不作限定，可以根据需求设计为圆柱体、长方体或其他不规则多面体。吸气腔与安装腔可以中心轴线对齐，也可以偏置，只要前后连通即可。以腔体的中心为内侧，安装腔位于吸气腔和导气腔的外侧。控制电路板的后端连接有供电的线缆。控制电路板用于控制电极工作的启停，以及电切和电凝工作模式的切换。凸出于吸气腔的电极前端为高频电刀的刀头。
10.本方案中，所述呈螺旋分布的凸起可以是凸起本身呈螺旋状，也可以是若干凸起呈螺旋状排布。本方案通过凸起对导气腔中的气流实现旋转加速。
11.可选地，所述导气腔的凸起是以一种截面形状在导气腔的内壁上按螺旋线扫描形成的导气条。截面形状可以是三角形、梯形等常规几何形状，也可以是由抛物线、双曲线等组成的特殊平面形状。导气条开始于导气腔的前端，结束于导气腔的后端。导气条的上表面和下表面为螺旋面，对从前往后通过的气流进行引导，使其相对于导气腔的中心轴线进行旋转，形成螺旋式气流。
12.进一步，所述导气条分为若干段，每段导气条的长度为其导程的1/4至1/2，相邻的两段导气条沿前后方向错开。导气条为导气腔内壁上的凸起，连续的导气条会降低导气腔的等效通气横截面。本方案将每段导程长度范围的导气条分割为多段，每小段导气条分别对气流进行旋转加速。气流依次通过多段导气条后，仍然可以形成螺旋式气流。由于气流是分段逐渐旋转加速的，降低了气流通过导气腔时的阻力。另外，由于相邻的两小段导气条沿前后方向错开，其中间位置的导气腔的通气横截面保持不变，降低了导气条对导气腔的等效通气横截面的影响。
13.进一步，所述导气条的导程角在60
°
至80
°
之间。从导气腔的纵向截面来看，导气条的导程角与导气条与水平面之间的倾斜角度互为余角。导程角越大，倾斜角度越小。导气条的倾斜角度越小，导气条作为凸起对通过气流的影响越小，也即气流通过导气腔时的阻力越小。导气条的倾斜角度越大，导气条作为凸起对通过气流的影响越大，也即气流通过导气腔时的旋转加速效果越好。当倾斜角度在20
°
至30
°
时，也即导程角在60
°
至80
°
时，导气条对气流的旋转加速效果最佳。
14.进一步，所述导气条凸出于所述导气腔的高度呈周期性变化，导气条的开始位置和结束位置的高度低。气流逐渐过渡进入导气条，相对于导气腔的中心轴线进行旋转，并逐渐过度离开导气条。导气条凸出高度的渐变，使气流进入和离开导气条时的所受冲击小，避
免了在其开始位置和结束位置发生紊流。对于连续的导气条而言，导气条的开始位置和结束位置的高度低，中间位置高度高，凸出的高度连续变化。中间位置的导气条高度也可以是高低呈周期性变化的，以产生类似上述分段逐渐旋转加速的效果，但需要保证导气条的开始位置和结束位置的高度低。对于间断的多段导气条而言，每小段的导气条的开始位置和结束位置的高度低，中间位置高度高，凸出的高度连续变化，多段导气条组合为整体后，其凸出高度呈周期性变化。
15.进一步，所述导气腔的凸起包括多条导气条，多条导气条沿其共同的轴线旋转一定角度后错开设置。导气条为一条时，在导气腔的通气横截面上只有一个单侧凸起，因此只能从单侧对气流进行旋转加速。导气条为多条时，在导气腔的通气横截面上具有多个按圆周方向均布的凸起，因此可以同时从多侧对气流进行旋转加速。多条导气条的螺旋线参数必须相同，但开始位置不同。另外，每条导气条也可以分割为多段导气条，每条导气条凸出于导气腔的高度呈周期性变化。以导气条的开始位置为基准，导气条为2条时，导气条之间旋转180
°
错开；导气条为3条时，导气条之间旋转120
°
错开。
16.可选地，所述导气腔的凸起为多片导气片，多片导气片的上表面或下表面共同组成螺旋面。导气片为导气腔内壁上的微小片状凸起，导气片呈螺旋线排布。导气片相当于上述每小段的导气条的进一步细分，实现更为精细的气流分段逐渐旋转加速，进一步降低气流通过导气腔时的阻力，也进一步降低导气片对导气腔的等效通气横截面的影响。
17.可选地，所述吸气腔的内壁上也设有若干呈螺旋分布的所述凸起。上述导气腔设置的凸起也可以应用在吸气腔的内壁上。但由于吸气腔需要安装所述电机，优选采用导气片的方式，且凸出的高度不宜过高。
18.可选地，所述吸气腔与所述安装腔的连接位置设有导流片，导流片上设有供所述电极穿过的缺口，导流片的表面贴齐吸气腔的内壁。吸气腔中的电极的后端需要伸入外侧的安装腔与控制电路板电连接。吸气腔与安装腔之间连通位置会使吸气腔的内壁产生缺口，气流通过缺口时容易产生紊流。导流片的设置恰好弥补了该缺口，使吸气腔的内壁保持光滑。
19.可选地，所述吸气腔的通气横截面大于所述导气腔的通气横截面，吸气腔与导气腔的相接位置设有倒角过渡。基于伯努利原理，吸气腔至导气腔的通气横截面由大变小的设计，对吸入的气流产生提速作用。由于大截面进小截面，“瞬时体积流量”的改变，使腔体内的气流流速增加。另外，吸气腔靠近手术部位，为了扩大吸收烟尘的范围，吸气腔的通气横截面也应相对导气腔加大。吸气腔与导气腔的相接位置的倒角使通过的气流平滑汇集。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
21.本方案通过相对隔断的导气腔，以及导气腔内壁上设置的若干呈螺旋分布的凸起，综合提高了气流通过的流速，进而解决吸烟电刀笔吸气能力不佳的问题，达到快速吸走手术部位的有毒烟尘的效果。
22.本方案通过导气条的设置，导气条的上表面和下表面为螺旋面，对从前往后通过的气流进行引导，使其相对于导气腔的中心轴线进行旋转，形成螺旋式气流。本方案通过对导气条的长度、导程角、凸出高度和条数的优化设计，在使气流通过导气腔时获得较佳的旋转加速效果的同时，降低气流通过导气腔时的阻力。
附图说明
23.图1为本发明实施例1的立体剖视图。
24.图2为本发明实施例1的壳体的立体剖视图。
25.图3为本发明实施例1的爆炸图。
26.图4为本发明实施例1的壳体的纵向剖视图。
27.图5为本发明实施例1的导气条的结构图。
28.图6为本发明实施例1的a-a处剖视图。
29.图7为本发明实施例1的连续的导气条的结构图。
30.图8为本发明实施例2的导气片的结构图。
31.图9为本发明实施例3的导气条的结构图。
32.标号说明：壳体10、吸气腔11、导气腔12、安装腔13、导气条14、导气片15、导流片16、电极20、控制电路板30。
具体实施方式
33.本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。实施例1
34.如图1至3所示，本实施例为一种具有螺旋式气流的吸烟电刀笔，包括壳体10、电极20和控制电路板30，壳体10呈管状且内部设有腔体，电极20与控制电路板30电连接并共同设置在腔体中。
35.所述腔体包括吸气腔11、导气腔12和安装腔13，吸气腔11与导气腔12前后连通，导气腔12与安装腔13相互隔断，安装腔13位于吸气腔11和导气腔12的外侧；导气腔12的内壁上设有若干呈螺旋分布的凸起；控制电路板30设置在安装腔13中，电极20设置在吸气腔11中；电极20的前端凸出于吸气腔11，电极20的后端伸入安装腔13与控制电路板30电连接。
36.本方案的吸烟电刀笔的后端设有排风管接口并连接有排风管。排风管与导气腔12相互连通。工作时，排风管内具有负压，手术部位产生的烟尘从吸烟电刀笔的前端被吸入吸气腔11中，然后经过导气腔12引导加速后，直接由排风管快速吸走。一方面，导气腔12一前一后直接连通吸气腔11与排风管，与壳体10的其他部分相互隔断，尤其是安装腔13，避免了壳体10结构对其导气腔12内的气流产生扰动，提高了气流通过的流速。另一方面，导气腔12的内壁上设有若干呈螺旋分布的凸起，凸起相当于旋转风叶，对从前往后通过的气流进行引导，使其相对于导气腔12的中心轴线进行旋转，形成螺旋式气流。气流呈旋涡方式集中向前流动，增强了气流的指向性，减少气流在导气腔12以及后续的排风管中出现的紊流现象，进一步提高了气流的流速，也即旋转加速。在相同负压条件下，本方案通过相对隔断的导气腔12，以及导气腔12内壁上设置的若干呈螺旋分布的凸起，综合提高了气流通过的流速，进而解决吸烟电刀笔吸气能力不佳的问题，达到快速吸走手术部位的有毒烟尘的效果。
37.本方案中，壳体10整体为管状，但吸气腔11、导气腔12和安装腔13的整体形状不作限定，可以根据需求设计为圆柱体、长方体或其他不规则多面体。吸气腔11与安装腔13可以中心轴线对齐，也可以偏置，只要前后连通即可。以腔体的中心为内侧，安装腔13位于吸气
腔11和导气腔12的外侧。控制电路板30的后端连接有供电的线缆。控制电路板30用于控制电极20工作的启停，以及电切和电凝工作模式的切换。凸出于吸气腔11的电极20前端为高频电刀的刀头。
38.本实施例中，吸气腔11和导气腔12为同轴的圆柱体腔体。安装腔13为不规则的多面体腔体，位于吸气腔11和导气腔12的上方。安装腔13的前端的下方与吸气腔11的后端的上方相连通，以供所述电极20穿过。壳体10采用注塑工艺成型。壳体10为分体式结构，由左壳体和右壳体组成。左壳体与右壳体通过卡扣连接固定。卡扣上可进一步设置密封胶或密封圈，以增强壳体10中各腔体的密封性能。壳体10的上表面还设有对应电切和电凝的操作按钮，操作按钮穿过壳体10与控制电路板30接触。
39.本方案中，所述呈螺旋分布的凸起可以是凸起本身呈螺旋状，也可以是若干凸起呈螺旋状排布。本方案通过凸起对导气腔12中的气流实现旋转加速。
40.如图4、5所示，可选地，所述导气腔12的凸起是以一种截面形状在导气腔12的内壁上按螺旋线扫描形成的导气条14。截面形状可以是三角形、梯形等常规几何形状，也可以是由抛物线、双曲线等组成的特殊平面形状。导气条14开始于导气腔12的前端，结束于导气腔12的后端。导气条14的上表面和下表面为螺旋面，对从前往后通过的气流进行引导，使其相对于导气腔12的中心轴线进行旋转，形成螺旋式气流。
41.如图5、7所示，进一步，所述导气条14分为若干段，每段导气条14的长度为其导程的1/4至1/2，相邻的两段导气条14沿前后方向错开。导气条14为导气腔12内壁上的凸起，连续的导气条14会降低导气腔12的等效通气横截面。本方案将每段导程长度范围的导气条14分割为多段，每小段导气条14分别对气流进行旋转加速。气流依次通过多段导气条14后，仍然可以形成螺旋式气流。由于气流是分段逐渐旋转加速的，降低了气流通过导气腔12时的阻力。另外，由于相邻的两小段导气条14沿前后方向错开，其中间位置的导气腔12的通气横截面保持不变，降低了导气条14对导气腔12的等效通气横截面的影响。
42.进一步，所述导气条14的导程角在60
°
至80
°
之间。从导气腔12的纵向截面来看，导气条14的导程角与导气条14与水平面之间的倾斜角度互为余角。导程角越大，倾斜角度越小。导气条14的倾斜角度越小，导气条14作为凸起对通过气流的影响越小，也即气流通过导气腔12时的阻力越小。导气条14的倾斜角度越大，导气条14作为凸起对通过气流的影响越大，也即气流通过导气腔12时的旋转加速效果越好。当倾斜角度在20
°
至30
°
时，也即导程角在60
°
至80
°
时，导气条14对气流的旋转加速效果最佳。
43.如图6所示，进一步，所述导气条14凸出于所述导气腔12的高度呈周期性变化，导气条14的开始位置和结束位置的高度低。气流逐渐过渡进入导气条14，相对于导气腔12的中心轴线进行旋转，并逐渐过度离开导气条14。导气条14凸出高度的渐变，使气流进入和离开导气条14时的所受冲击小，避免了在其开始位置和结束位置发生紊流。对于连续的导气条14而言，导气条14的开始位置和结束位置的高度低，中间位置高度高，凸出的高度连续变化。中间位置的导气条14高度也可以是高低呈周期性变化的，以产生类似上述分段逐渐旋转加速的效果，但需要保证导气条14的开始位置和结束位置的高度低。对于间断的多段导气条14而言，每小段的导气条14的开始位置和结束位置的高度低，中间位置高度高，凸出的高度连续变化，多段导气条14组合为整体后，其凸出高度呈周期性变化。
44.本实施例中，导气腔12内壁上的凸起为导气条14，导气腔12的直径为8mm，导气条
14的导程为64mm，导气条14的导程角约为68.5
°
。每小段导气条14的开始位置和结束位置的凸出高度接近为0mm，中间位置的凸出高度约为1mm，导气条14的凸出高度连续变化。每段导程长度范围的导气条14被分割为2段，每小段导气条14的长度约为其导程的1/2，导气条14一共设置有3段，最后一段的导气条14螺旋向下。每小段导气条14分别设置在所述左壳体或所述右壳体的内壁上，其中左壳体有2段导气条14，右壳体有1段导气条14。
45.可选地，所述吸气腔11的内壁上也设有若干呈螺旋分布的所述凸起。上述导气腔12设置的凸起也可以应用在吸气腔11的内壁上。但由于吸气腔11需要安装所述电机，优选采用导气片15的方式，且凸出的高度不宜过高。
46.如图4所示，可选地，所述吸气腔11与所述安装腔13的连接位置设有导流片16，导流片16上设有供所述电极20穿过的缺口，导流片16的表面贴齐吸气腔11的内壁。吸气腔11中的电极20的后端需要伸入外侧的安装腔13与控制电路板30电连接。吸气腔11与安装腔13之间连通位置会使吸气腔11的内壁产生缺口，气流通过缺口时容易产生紊流。导流片16的设置恰好弥补了该缺口，使吸气腔11的内壁保持光滑。本实施例中，导流片16为“凵”零件，两个竖直侧面上设有卡扣，固定在安装腔13内；下表面为圆弧面，其直径与所述吸气腔11的直径相同。
47.可选地，所述吸气腔11的通气横截面大于所述导气腔12的通气横截面，吸气腔11与导气腔12的相接位置设有倒角过渡。基于伯努利原理，吸气腔11至导气腔12的通气横截面由大变小的设计，对吸入的气流产生提速作用。由于大截面进小截面，“瞬时体积流量”的改变，使腔体内的气流流速增加。另外，吸气腔11靠近手术部位，为了扩大吸收烟尘的范围，吸气腔11的通气横截面也应相对导气腔12加大。吸气腔11与导气腔12的相接位置的倒角使通过的气流平滑汇集。本实施例中，吸气腔11的直径为9.5mm。实施例2
48.如图8所示，本实施例为一种具有螺旋式气流的吸烟电刀笔，与实施例1相同的结构不再累述。本实例采用导气片15代替导气条14作为所述导气腔12的内壁上的凸起。
49.可选地，所述导气腔12的凸起为多片导气片15，多片导气片15的上表面或下表面共同组成螺旋面。导气片15为导气腔12内壁上的微小片状凸起，导气片15呈螺旋线排布。导气片15相当于上述每小段的导气条14的进一步细分，实现更为精细的气流分段逐渐旋转加速，进一步降低气流通过导气腔12时的阻力，也进一步降低导气片15对导气腔12的等效通气横截面的影响。实施例3
50.如图9所示，本实施例为一种具有螺旋式气流的吸烟电刀笔，与实施例1相同的结构不再累述。本实例采用两条导气条14作为所述导气腔12的内壁上的凸起。
51.进一步，所述导气腔12的凸起包括多条导气条14，多条导气条14沿其共同的轴线旋转一定角度后错开设置。导气条14为一条时，在导气腔12的通气横截面上只有一个单侧凸起，因此只能从单侧对气流进行旋转加速。导气条14为多条时，在导气腔12的通气横截面上具有多个按圆周方向均布的凸起，因此可以同时从多侧对气流进行旋转加速。多条导气条14的螺旋线参数必须相同，但开始位置不同。另外，每条导气条14也可以分割为多段导气条14，每条导气条14凸出于导气腔12的高度呈周期性变化。以导气条14的开始位置为基准，导气条14为2条，导气条14之间旋转180
°
错开。
52.显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。