[发明专利]包括微结构化表面的低法向力牵开器械

说明书

本公开提供包括微纹理化表面的手术牵开器。该手术牵开器包括牵开器的一个或多个部分上的微纹理化表面，由此有利地向湿组织表面提供固定或定位力，同时防止或最小化对组织的损伤或创伤。

相关申请

本申请要求于2015年10月5日提交的美国临时申请号62/237,448的利益，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及包括微纹理化表面的手术牵开器。该手术牵开器包括牵开器的一个或多个部分上的微纹理化表面，从而有利地向湿组织表面提供固定或定位力，同时防止或最小化对组织的损伤或创伤。

背景

有许多天然和人造的物体，其特征在于具有包围精细结构的相对耐久的表面，该精细结构会被在耐久表面法向施加的力不利地改变，并且不会被在耐久表面切向或平面内施加的力改变。因此，在本领域中需要牵开器械，其允许这些物体被固定、重新定位或定位，而不会由于牵开器施加的力而引起内部损坏。

非限制性的例子是在诸如手术的医疗程序期间对活组织的牵开。在这些程序中，经常需要牵开器官以到达待处理或观察的靶器官或组织。在其他程序中，为了到达待处理或观察的器官或组织，必须将待处理的器官与其周围的组织分开。例如，为了能够观察心脏的外表面，必须将其与心包分开。为了获得必要的牵开，目前的腹腔镜程序使用通过多个切口插入的几个小牵开器。因为这种牵开器具有相对较小的表面积，所以它们倾向于通过施加局部法向力而对牵开的器官或组织造成损伤和/或引起创伤。

Wenzel、Cassie和Wenzel-Cassie状态描述了表面界面处混合物的疏水和亲水组分之间的润湿现象。Cassie-Baxter模型描述了气体环境中固体纹理化表面与水的相互作用。在这个模型中，空气被捕集在纹理化表面的微槽中，水滴停留在包括空气和微凸起顶部的复合表面上。在多重纹理尺度(scale)之间的分形维数(fractal dimension)的重要性得到了充分的认识，并且许多方法都基于分形贡献，即不同尺度纹理之间的维数关系。

然而，无论使用的材料(有机或无机)和表面纹理的几何结构(颗粒、棒阵列或孔)如何，都需要多重纹理尺度结合低表面能来获得所谓的超疏水性表面。超疏水性被多处地报道为材料表现出与水的接触角大于平滑但强疏水性材料可获得的接触角。超疏水性物质最小接触角的一般共识是150度。

疏水性表面排斥水。例如，可以通过确定表面上的水滴的接触角来测量表面的疏水性。接触角可以在静态或动态下测量。动态接触角测量可以包括确定相对于诸如水滴的附着物质的前进接触角或后退接触角。在前进和后退接触角之间具有小差异(即，低接触角滞后)的疏水性表面导致对平面内平移具有低抗性的表面(低附着性)。水穿过具有低接触角滞后的表面可以比穿过具有高接触角滞后的表面更容易，因此接触角滞后的大小可以等同于移动物质所需的能量的量。

对于表面纹理研究的来自自然的经典动机是荷叶，由于具有凸起细胞乳头和随机取向的疏水蜡小管的分级结构，荷叶具有超疏水性，其具有与水的高接触角和低接触角滞后，并显示强的自清洁性质。较少了解的来自自然的动机是红玫瑰花瓣，具有被周向设置和轴向定向的脊装饰的凸起细胞乳头的分级结构，其具有中等的接触角和高的角度接触差异。

接触角是直接与纹理化表面接触的水量的量度，而接触角滞后是水可在表面上流动的程度的量度。这些状态中每一种的进化动机都非常明显。在荷叶和通常的植物叶片的情况下，与水的接触最少和水的高流动性导致水优先附着于颗粒污染物，污染物随着水的流失从叶片清除。这有助于减少表面污染物对光的吸收量，并提高光合效率。在玫瑰花瓣和通常的植物花瓣的情况下，大多数传粉者被吸引到高张力水源，高张力水源容易获取而不淹没昆虫。因此，在进化刺激是植物繁殖的情况下，高接触角与高接触角滞后配对是优选的，并且在进化刺激是代谢和生长的情况下，高接触角与低接触角滞后配对是优选的。