[发明专利]一种具有自冷却功能的骨钻

说明书

技术领域

本发明涉及骨钻领域。

背景技术

在外科领域，经过需要对人体骨骼进行钻孔，而在钻孔的时候，钻头和骨骼相对告诉摩擦会产生大量的热，如果不及时冷却很容易损失人体组织，如骨细胞、脑组织等。现有的降温方式通常是手动的通过生理盐水等在外部加入进行冷却，这种方式效率低，需要多余的操作人员。

专利号为95241700.6，名称为中空注水系列低速手机骨钻头公开了一种骨钻头，通过在在钻部里面设有注水管道，让冷却水从钻头流出，注入钻骨面进行冷却，当时这种冷却方式，一方面要消耗冷却水（通常的冷却水不是一般的水而是价格比较贵的生理盐水），另一方面，生理盐水也会进入钻骨面，在一些领域如颅骨钻孔会引起较大的手术副作用。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种具有自冷却功能的骨钻，包括钻部和尾部，钻部用于直接和骨组织接触，尾部和钻部连接，所述的钻部包括刃部和凹部，钻部内设有循环液体通道，所述的钻部内部设有用于冷却剂通过的液体通道，所述的液体通道沿着刃部成螺旋状的流到钻头并且沿着凹部或者钻部的中心流出钻部。本发明的钻部和尾部采用现有的外形结构设计，而冷却剂的循环可以采用外部的循环通道，即设有两个软管分别在尾部的出口和入口连接，冷却剂在外部可以通过压缩机（如空调、冰箱的原理）进行散热冷却，并进入钻部进行进一步的循环利用。也可以在尾部设有一个储液腔，将冷却剂预先固定在储液腔中，并且在使用前预先将储液腔中的冷却剂降低到一个较低的温度，如5度。当在尾部设有储液腔的时候液体通道出口和入口连通储液腔，储液腔的出口或者入口处设有驱动冷却剂流动的微型泵。本发明的在钻部的液体通道通常为1-5mm之间，优选1.5-3mm,而本发明的钻部和尾部采用金属3D打印技术

作为改进，分布在刃部的液体通道为2-3个，刃部的液体通道在钻头处汇合并沿着凹部或者中心的液体通道流出，在较优的一些情况下，分别在刃部的液体通道可以相互平行分布，并且孔径相同，可以充分的对刃部表面进行降温冷却处理，当液体通道较多的时候，相应的每个孔径可以适当减少，如为1mm。

作为改进，所述的冷却剂为水、液态金属、水和其他制剂的混合物、离子液体、离子液体和聚合物的混合物，考虑到热穿导率、比热容等因素，本发明的冷却剂优选液体金属，并且本发明公开了一种熔点低、低温下呈液体并且热导率高的液体金属，质量份组成比为：镓：20-50份；铋：5-10份；铟：5-10份；铊：1-5份；锡：1-5份；铜：0.01-1份，在实验中发现，采用上述元素件的配比，特别是加入微量的铜元素，可显著降低合金的熔点，其中，在优选情况下，铜原料采用99.9%以上的高纯度铜。在本发明中，微量铜元素的加入是至关重要的，在其他元素配比相同而无铜的情况下，无铜合金的熔点通常为15℃-20℃左右，而微量铜元素的加入可以使得熔点降低到5℃以后，猜测分散在合金中的铜原子在一定程度上改变了微观形态。所述的铜元素通常采用高纯度的铜粉，纯度一般在99.99%以上。

作为进一步的优选，加入的铜的比例为0.1-0.5份，作为进一步的优选为0.1-0.2份，上述的元素通过在真空熔炼炉中进行熔炼，其中真空熔炼炉能够制造惰性气体的氛围。

本发明同时公开了一种低熔点液态金属合金的制备方法，在原料的组分配比上，可以采用本发明公开的液态金属合金的配比，其中步骤如下：

步骤一、采用真空熔融的方法制备高纯度铜；

步骤二、取镓和铜以外的组分原料，在真空或者惰性气体下，加热至熔融状态；

步骤三、取高纯度铜粉末，加热到熔融状态，一边搅拌一边加入到步骤二后的熔融态合金中，其中加入熔融铜的时间不少于10分钟，在加入的时候要进行观察，尽量的降低加入的速率，使得铜能够充分的溶解在合金熔体中，其中铜液的颜色和熔体的颜色色差较大，可以肉眼观察，如果溶解较慢，可以降低加入的速率，尽量将加入时间控制在10分钟以上，如20分钟。

步骤四、取镓原料，一种搅拌一边加入到步骤三后的熔融态合金中，直至全部溶解；

步骤五、在真空条件下控制上述的液态合金温度为200℃-300℃，在惰性气体氛围下控制上述的液态合金温度为250℃-350℃，搅拌2小时以上，逐步冷却至室温，得到液态金属合金材料。

作为改进，所述的铜原料采用采用99.9%以上的高纯度铜粉，作为进一步的优选采用99.999%以上的高纯度铜，当所述的纯度铜有一定的含氧量的时候，可以采用二次真空熔融的方式进行净化。