用于腹腔镜手术的NiCu合金滤材及其制备方法及净化器与流程

用于腹腔镜手术的nicu合金滤材及其制备方法及净化器
技术领域
1.本发明属于过滤材料技术领域，具体涉及用于腹腔镜手术的nicu合金滤材及其制备方法及腹腔镜手术净化器。


背景技术：

2.医学发展到现在，许多外科手术已经通过微创手术进行。微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备进行的手，其优点是创伤小、疼痛轻、恢复快、住院短、出血量少等。进行腔镜手术的基本过程为用气腹机将co2气体注入人体腔室内，并维持腔室内的气体压力稳定，使腔体内撑开而提供窥镜观察和手术刀操作的空间。手术过程中，医生只需在人体上开几个小孔供窥镜和手术刀插入即可，对病人的伤害很小。但在腔镜手术中，超声刀和电刀在对人体组织进行切割时会产生大量烟雾。若烟雾不能及时排出，会导致腔室内烟雾弥漫，影响窥镜视野；若烟雾直接排出，则会污染手术室内的气体环境，影响医护人员的身体健康。且烟雾本身具有非常明显的气味，会使人感到不适。
3.目前，针对气体中颗粒过滤材料主要有有机过滤膜、金属过滤膜，其中有机膜因其优秀的过滤性能和极好的柔性而广泛应用，但有机膜易滋生细菌、使用寿命短、不耐高温等缺点也阻碍了其更广的应用。
4.例如专利申请号为201310122035.8，发明名称：一种一次性使用腔镜手术废气滤清器。专利申请号为201710027952.6，发明名称：一种新型分级气体过滤装置。专利申请号为201610308031.2，发明名称：一种腹腔镜用过滤穿刺器。但是上述方案的过滤材料均主要采用有机过滤膜(hepa膜/无纺布滤膜)来对气体中的烟雾颗粒进行过滤。但大部分有机膜有几个缺点：1、过滤机理主要为静电吸附，不适合过于潮湿的环境使用；2、寿命短；3、强度低，易损坏等。
5.金属过滤膜具有高强度、高拦截精度、可清洗重复利用，尤其nicu合金体系还具有很强的灭菌效果。但目前大多金属多孔膜均由大孔支撑层和细孔分离层组成，整体厚度大且没有柔性，因此应用环境很受限制；此外面向抗菌应用的多孔膜也鲜见文献报道。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的是提供一种过滤效果较好的用于腹腔镜手术的nicu合金滤材及其制备方法，以及由此滤材作为核心过滤元件的腹腔镜手术净化器。
7.本发明提供一种用于腹腔镜手术的nicu合金滤材，包括合金层，所述合金层包括铜元素和镍元素，所述铜含量和镍含量的比值为(65～62)：(35～38)，所述铜含量占合金层的比例＞20％，所述nicu合金滤材的平均孔径约为0.3～3μm。
8.本发明提供的用于腹腔镜手术的nicu合金滤材的膜孔径较小，对颗粒物pm2.5有极高的过滤效率，可以去除腔镜手术烟雾。由于铜含量控制在20％以上，具有优异的杀菌效果。将该滤材用于模拟术中烟气过滤，发现其具有较好的过滤效果。并且该nicu合金滤材拆下清洗后，再次进行测试依然具有较好的过滤效果。
9.本发明提供的用于腹腔镜手术的nicu合金滤材相对于现有技术中用于腹腔镜手术的有机过滤膜，具有过滤效果好、抗菌性强、寿命长且不易损坏的优点。
10.优选地，还包括300～500目的不锈钢网基材，所述合金层覆盖于所述不锈钢网基材上。本实施例中采用不锈钢网基材作为基底，便于加工也为滤材提供强度保障。
11.优选地，所述nicu合金滤材的厚度为50～160μm。腹腔镜手术特殊的工作环境中，过滤设备需要体积小、使用简便，不影响医护人员正常操作。本发明的nicu合金膜的平均厚度较薄，可较好的用于体积小的过滤设备中。
12.优选地，所述nicu合金滤材的制备方法为：将喷涂用浆料涂布于不锈钢网基材上，得到合金粉末层，所述喷涂用浆料中镍和铜的质量比为(60～70)：(30～35)，所述网材基底为300～500目的不锈钢网材。
13.本发明还提供用于腹腔镜手术的nicu合金滤材的制备方法，包括如下步骤：
14.s0、不锈钢网基材前处理：选择300～500目的304或316l不锈钢网基材，首先进行超声波清洗，再烘干。304或316l不锈钢网材的加工性能好、韧性高、耐高温、耐腐蚀，作为基底便于加工也为滤材提供强度保障，同时在烧结过程中基底本身不变形；300～400目的小孔既能保证通量，又有利于喷涂过程中浆料附着，避免产生缺陷。
15.s1、将含有镍和铜的喷涂用浆料喷涂至不锈钢网基材上，然后将其干燥；
16.s2、将干燥后的产品进行烧结，然后轧制得到用于腹腔镜手术的nicu合金滤材。烧结过程在氢气气氛下进行，粉末在还原性气氛中具有较高的活性，有利于孔隙的形成和成分的均一化。烧结完成后随炉冷却。轧制的目的是进一步缩小孔径，增加膜层强度。
17.优选地，所述喷涂用浆料为溶液体系与混合金属粉末原料按照(1～2)：(1～2)的混合比例得到，喷涂料浆具体的制备方法为：将溶液体系与金属粉末按照(1～2)：(1～2)的混合，并结合超声波以较低的转速充分搅拌分散30min；待分散均匀后，再将所得浆料进行真空除气，抽真空速度不可太快，以浆料产生较多气泡而不爆沸为准，待不再产生气泡即完成除气，得到待用的nicu金属混合喷涂用浆料。
18.优选地，所述溶液体系为pvb和乙醇的溶液体系。所述溶液体系中pvb:乙醇的比例约为(0.6～1)g：1ml。选择pvb和乙醇的溶液体系，并且合理配比可防止ni、cu粉在制备过程中被溶液体系中所含的或分解时产生的水汽氧化。
19.所述溶液体系的制备方法为：分批将pvb粉末倒入乙醇中，并同时使用搅拌器以600～900r/min的搅拌速度辅助pvb的溶解，再以400～600r/min封盖搅拌约10～30min。使溶液体系均一，其中封盖的作用是防止在搅拌的过程中乙醇大量挥发而影响溶液粘度。
20.所述混合金属粉末原料的制备方法为：将粒径为1～8μm(激光粒度d50)的镍粉和铜粉按质量比为：(60～70)：(30～40)的比例混合得到。粉末冶金多孔材料所使用的原料粉末粒度是其孔径影响的重要因素之一，更小的粉末粒度通常可以得到更小孔径的多孔材料。
21.优选地，所述步骤s1中，喷涂的具体方法为：以压缩空气为气源，喷嘴以10～30cm/min速度喷涂至不锈钢网材上，上料量为60～100g/m2。乙醇系的溶液干燥较快，生坯进行风吹空晾0.5-2h后便已基本干燥。
22.优选地，所述步骤s2中，烧结的具体步骤为：
23.(1)以3～8℃/min的升温速度升温至100～140℃，保温20～50分钟进行脱水；
24.(2)以3～8℃/min的升温至280～320℃，保温10～30min，再以1～4℃/min升温至350℃保温1～3小时，再以1～4℃的升温速度升温至400～500℃，保温1～3小时，再以3～8℃/min的升温至500～600℃，保温0.5～1.5小时，进行脱脂，其中由于300℃～450℃为pvb主要分解阶段，因此升温速率慢、保温时间长。
25.(3)先在700～900℃下保温1～3小时，然后在900～1100℃下保温0.5～2小时进行烧结，随后炉冷即得到柔性nicu合金滤材。
26.本发明还提供一种腹腔镜手术净化器，包括净化器主体和位于所述净化器主体内的nicu合金滤材；所述净化器主体内还具有活性炭层或二氧化锰，所述nicu合金滤材和活性炭层或二氧化锰沿气体流动方向依次设置。本发明提供的净化器整体呈圆柱状，其中nicu合金滤材2为过滤膜采用立式折叠式布置，整体也呈圆柱状；并且手术产生的烟雾，从外围进气，内部出气的布置。这两个设计可以充分利用空间，使有限的空间最大化nicu合金多孔的有效过滤面积。同时，在nicu合金滤材的内部填充有高碘值活性炭或二氧化锰，用于吸附未被nicu合金滤材膜过滤掉的极细气态有机物。
27.本发明提供的用于腹腔镜手术的nicu合金滤材及其制备方法及腹腔镜手术净化器在腹腔镜手术过程中使用具有较好的过滤及杀菌效果。
附图说明
28.通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
29.图1为发明提供的腹腔镜手术净化器整体结构示意图。
具体实施方式
30.下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
31.为了对本发明的技术方案能有更进一步的了解和认识，现列举几个较佳实施例对其做进一步详细说明。
32.实施例1
33.不锈钢网基材前处理：选择400目的304不锈钢网材，首先进行超声波清洗，再烘干。
34.制备溶液体系：pvb(聚乙烯醇缩丁醛):乙醇的比例约为0.8g：1ml。按比例称取原料后，少量多次的将pvb粉末倒入乙醇中，并同时使用搅拌器以800r/min的搅拌速度辅助pvb的溶解。配完溶液体系后，再以500r/min封盖搅拌约20min，得到溶液体系。
35.混合金属粉末原料的制备：选择激光粒度d50为5μm左右的ni、cu粉按质量比65：35的比例混合。
36.制备喷涂用浆料：将金属粉末和溶液体系按质量比1:1混合，并结合超声波以较低的转速充分搅拌分散30min；待分散均匀后，再将所得浆料进行真空除气，待不再产生气泡即完成除气，得到待用的nicu金属混合喷涂用浆料。
37.将制得的nicu金属混合喷涂用浆料喷涂至预处理好的304不锈钢网材上，以压缩
空气为气源，喷嘴以约20cm/min速度以固定路径在所需不锈钢基底表面进行一次性均匀喷涂，上料量约为80g/m2。生坯进行风吹空晾1h后便已基本干干燥。
38.将干燥后的生坯进行氢气烧结。烧结工艺分为脱水、脱脂、烧结三步：
39.以5℃/min的升温速度升温至120℃保温30min进行脱水；
40.以5℃/min的升温速度升温至300℃保温20min，再以2℃/min的升温速度升温至350℃保温2h，在以2℃/min的升温速度升温至450℃保温2h,再以升温速度为5℃/min升温至550℃保温1h进行脱脂。
41.在氢气气氛下，先后在800℃保温2h，1000℃保温1h进行烧结，最后随炉冷却。
42.将烧结后的nicu合金多孔膜进行精密轧制，轧制后膜层厚度约150μm，得到最终的nicu合金多孔膜。
43.得到nicu合金多孔膜包括合金层，合金层包括铜元素和镍元素，铜含量和镍含量的比值为(65～62)：(35～38)，所述铜含量占合金层的比例＞20％，nicu合金多孔膜的平均孔径为0.5～2μm。
44.参考图1，将nicu合金滤材2(nicu合金多孔膜)安装于净化器主体1内得到腹腔镜手术气体净化器。净化器主体1内活性炭层3环绕出气通道5外侧，nicu合金滤材2环绕活性炭层3外侧，进气通道4连接nicu合金滤材2，气体由进气通道4依次通过nicu合金滤材2和活性炭层3，然后由活性炭层3进入出气通道5，经由出气通道5排出净化器主体1。
45.将实施例1制备得到的腹腔镜手术气体净化器用于模拟手术中烟气过滤过程中。具体测试结果如表1所示。
46.表1
[0047][0048]
由表1的数据可以看出本发明提供的腹腔镜手术气体净化器具有较好的过滤效果。并且经过有效过滤时长大于3h。
[0049]
有效过滤时长的测试方法为：将制成的多孔膜进行模拟腹腔镜气体的过滤，过滤后气体标准为pm2.5＜35μg
·
m-3
，tvoc含量＜0.6mg
·
m-3
，甲醛含量＜0.1mg
·
m-3
，当过滤气体污染物超过标准值后视为失效。将nicu合金多孔膜拆下清洗后然后再装上去测试，对pm 2.5、甲醛和tvoc的过滤效果与表1基本一致，说明本发明提供的nicu合金滤材不易损坏，可进行水洗。
[0050]
经过测试可得nicu合金滤材24h对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌的杀灭率在99.0％以上。
[0051]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发
明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。