在种类繁多的微创手术中,最普遍的就是在高频电流下进行电外科手术,而其中高频电刀的应用最为广泛。高频电刀是利用高频电流的热效应和集肤效应来达到工作目的。由于温度较高,生物组织极易发生焦痂碳化现象,进而粘连在高频电刀电极的表面,使高频电刀无法继续工作。针对这一棘手问题,只能反复擦除电极表面的碳化组织,或者频繁更换电极。传统的解决办法主要包括单一的物理方法和单一的化学方法,即电极表面改形和改性。但是单一改形或改性并不能有效地解决组织严重粘附,因此,本文采用耦合仿生学的原理,将仿生微纳结构和化学涂层相结合,制备一种高效的减粘脱附耦合仿生电极。选取苏子叶、竹子叶和玉米皮三种新鲜的植物叶片,利用原子力显微镜测量半球形硅胶探针与三种植物叶片表面在常温下的粘附力数值。经原子力显微镜测定表明,三种植物叶片表面粘附力排序为玉米皮<竹叶<苏子叶,故本研究选取玉米皮为耦合仿生高频电刀电极的仿生原型,进行一系列后续的减粘脱附机理探究以及耦合仿生电极的制备与检验。遵循“结构上优化,功能上突出”的原则,同时依据玉米皮表面减粘脱附机理,对高频电刀电极表面进行仿生形态的设计。优化玉米皮表面结构并提取特征参数,根据试验设计及其优化的方法,选用L9(34)正交表安排加工仿生形态的9种尺寸分布。选用JG20-1型激光雕刻机作为加工设备,对电极表面的仿生形态进行激光打标制备。利用溶胶-凝胶法(sol-gel),制备Ti02前驱体溶液。利用匀胶机,采用旋转镀膜法进行仿生电极表面的镀膜。将制备好的Ti02凝胶滴注到基片上,将高频电刀减粘脱附仿生电极固定到载玻片上,将匀胶机转速设置成低速档480r/min,镀膜时间设置成15s,即完成Ti02涂层的旋转涂覆。选用S900E型高频电刀进行电切试验,电切试验材料选取当天宰杀的新鲜的离体猪肝脏组织、肌肉组织和脂肪组织。利用极差分析法可以非常直观地看出,三个不同的因素对电极表面粘附性能影响顺序为:横向脊条间距>纵向脊条间距>横纵脊条宽度,切当横纵脊条宽度为100μm,横向脊条间距为500μm,纵向脊条间距为1000μm时,高频电刀耦合仿生表面减粘脱附性能最好,即组织粘附质量最小。回归分析结果显示,电极表面粘附质量y和横纵脊条宽度Z1、横向脊条间距z2、纵向脊条间距z3之间的回归方程如下:(?)=6.7899-0.0144z1-4.8×10-5Z12-0.0219z2+2.1×10-5Z22+3.2×10-3z3-2.25×10-6Z32分析了耦合仿生电极表面粘附质量与电切时间和电切深度的变化规律。结果表明,随着时间的增加,未经表面处理的高频电刀电极基体和耦合仿生电极表面的粘附质量都呈现上升的变化趋势。随着电切深度的不断增加,两种电极表面的粘附质量也都呈现上升的趋势。但是相比高频电刀基体,耦合仿生电极不仅具有更好的减粘脱附性能,而且组织在其表面的粘附速度较慢。与高频电刀电极基体相比,高频电刀耦合仿生电极表面减粘脱附质量相比电极基体提高了 71.43%。