高频电刀具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优点,已经成为电外科手术中使用最广泛的的手术器械。然而,高频电刀产生的组织热效应,虽然能够实现切割止血的作用,但同时也能使组织焦痂碳化,粘附在电刀刀头上,影响手术的进行。传统电刀防粘方法依靠简单涂层技术、牙口优化技术等,很难满足微创医疗器械高效防粘要求。因此,本文从仿生学角度,借鉴典型植物叶表面优异防粘特性,研究高频电刀表面仿生防粘设计和制造。本文选取苏子叶与玉米苞叶作为生物防粘原型进行研究。通过扫描电镜观察,发现玉米苞叶表面具有相间分布的单向条纹形态,条纹上面存在不规则的网状结构,在网状结构上面还分布有一定数量的气孔。苏子叶表面具有拼图状版块拼接而成的表面形态,没有二级结构。分别利用自制装置测试了两种植物叶表面的粘附特性,发现植物叶表面粘附力由小到大排序为:新鲜玉米苞叶<热处理玉米苞叶<新鲜苏子叶<热处理苏子叶。试验表明玉米苞叶表面防粘特性优于苏子叶,因此,选择玉米苞叶作为防粘脱附的生物表面原型。此外,本文综合分析了玉米苞叶表面润湿性、表面形态与接触面积、热应力、大气压强对防粘脱附的影响规律,揭示了其机理。以玉米苞叶为生物原型,根据其表面的特殊形态,设计了具有圆形凹坑和条形凹坑的高频电刀表面仿生形态。其中,在沿刀头方向(纵向)上两种形态相间排列,在垂直于刀头的方向(横向)上两种形态错位排列。同时,根据所选择的试验因素及水平,采用L9(34)正交表进行了试验编排。采用SM-FB20-1光纤激光打标机对所设计的仿生高频电刀表面形态进行了加工。自行设计并搭建了高频电刀表面防粘性能测试系统,对高频电刀表面的防粘性能进行了测试,同时对电切过程进行了分析和观察。载能条件下仿生高频电刀表面粘附试验极差分析表明,影响电刀防粘特性的主次因素为:圆形凹坑和条纹形凹坑的横向中心距(Z2)>条纹形凹坑的长度(Z3)>圆形凹坑直径(Z1)。最优组合为Z11Z22Z33,即圆形凹坑和条纹形凹坑的横向中心距取500μm,条纹形凹坑的长度取1600μm,圆形凹坑和条纹形凹坑的直径取120μm。回归分析结果显示,圆形凹坑和条纹形凹坑的直径Z1、横向中心距Z2、条纹形凹坑的长度Z3之间的回归方程为:(?)使用COMSOL Multiphysics软件进行刀头与生物组织粘附机理仿真分析。结果表明:电刀弧形区域与侧面更容易发生粘附。根据此结果与电切试验,再次对刀头表面进行仿生设计,对其弧形刀头及侧面设计成单级微凸形态能够降低表面温度,且温度场产生不连续现象,有利于减小粘连现象的发生。