DE823888C

DE823888C - Chirurgisches metallisches Geraet

Info

Publication number: DE823888C
Application number: DEP27553D
Authority: DE
Inventors: Samuel James Everett; Thornton Heath
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1943-01-01
Filing date: 1948-12-28
Publication date: 1951-12-06
Also published as: FR921629A; US2428518A

Description

(WGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 6. DEZEMBER 1951

P 27553V1 α/ τHc Ό

ist in Anspruch genommen

Gegenstand der Erfindung sind metallische, dünne, lange chirurgische Geräte, wie Spritzennadeln oder Zahnbrücken.

Es hat sich bei den bekannten Geräten dieser Art als nachteilig erwiesen, daß sie infolge ihres kleinen Durchmessers und der hohen Biegebeanspruchung, der sie im Gebrauch ausgesetzt sind, häufig brechen und den Patienten verletzen. Die Bruchstücke bohren sich in Körpergewebe und sind infolge ihrer Kleinheit schwer zu finden und zu entfernen. Ziel der Erfindung sind deshalb derartige chirurgische Hilfsmittel mit einer Faserstruktur, die ihren Bruch in zwei Teile verhindert.

Ein chirurgisches Gerät gemäß der Erfindung hat bei größerer Länge und kleinem Querschnitt eine derart in Längsrichtung orientierte Faserstruktur des Werkstoffes, daß das Gerät beim Biegen bis zum Bruch am äußeren Biegeradius sich in Längsrichtung spaltet, ohne am inneren Biegeradius zu brechen. Diese pflanzenrohrartige Faser- ao struktur läßt sich sowohl bei der Herstellung einer Spritzennadel o. dgl. aus einem Rohling als auch bei der Herstellung des Rohlings selbst erreichen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, Spritzennadeln o. dgl. nach der Herstellung zu verstärken; erfin- as dungsgemäß erhält man jedoch Nadeln mit den gewünschten Eigenschaften schon ohne Verstärkung. Die Erfindung läßt sich durch verschiedene Verfahren zum Herstellen von Spritzennadeln, Zahnbrücken o. dgl. verwirklichen. Ein derartiges Verfahren besteht darin, daß der Rohling vergütet, auf eine Querschnittsflächengröße von erheblich weniger

als der halben Ausgangsgröße, vorzugsweise auf 2 bis 2O%> der Ausgangsgröße herab, kalt gewalzt oder gezogen und darauf einer weiteren Glühbehandlung bei einer Temperatur um 400⁰ C unterworfen wird. Als Werkstoff ist mit besonderem Vorteil austenitischer Nickel-Chrom-Stahl zu verwenden, jedoch auch Beryllium-Nickel-Bronze. Bei der Herstellung von Spritzennadeln ist für das geschilderte Verfahren ein röhrenförmiger, mit einem Dorn ziehfähigen Metalls gefüllter Rohling zu verwenden, der nach der Kaltverformung in entsprechende Längen ohne Dorntrennung geteilt und dann vom Dorn abgezogen wird. Zum Herstellen derartiger röhrenförmiger Geräte ist der röhrenförmige Rohling vorteilhafterweise mit einer konzentrischen Außenschicht einer zweiten Metalllegierung zu versehen, so daß das fertige Gerät eine Doppelwandung aus konzentrischen Schichten aufweist.

Zum Herstellen von Spritzennadeln und sonstigen röhrenförmigen chirurgischen Hilfsgeräten kann ein röhrenförmiger Rohling aus zusammengeschweißten oder -gelöteten Längssegmenten verwendet werden, dessen Querschnittsfläche dann durch Kaltverformung verringert wird. Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Gegenständen gemäß der Erfindung besteht darin, daß in der Oberfläche des Rohlings eingebettete Drähte hoher Biegefestigkeit mit dem Rohling durch den Zieh-, WaIz- oder sonstigen Verformungsvorgang vereinigt werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Ausführungsbeispielen verdeutlicht, und zwar zeigt Fig. ι schematisch einen Querschnitt durch das Ende einer Spritzennadel gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Wirkung einer Biegebeanspruchung über die Bruchgrenze hinaus bei einer vorbekannten Nadel und

Fig. 3 die gleiche Wirkung bei einer Nadel gemäß der Erfindung,

Fig. 4 schematisch einen Querschnitt durch eine angebrochene Zahnbrücke gemäß der Erfindung,

Fig. 5 und 6 Querschnitte durch Sonderausführungen von Röhren gemäß der Erfindung. In Fig. ι ist die im Teilquerschnitt dargestellte Nadel 1 aus austenitischem Chrom-Nickel-Stahl hergestellt. Die Faseranordnung der kristallinischen Werkstoffstruktur ist durch die Längsstriche 2 angedeutet. Eine vorzugsweise in einer Richtung orientierte Faserstruktur ist zwar bei vielen Gegenständen bereits bekannt; es bedarf aber einer klaren Erkenntnis der erwünschten Struktur systematischer Versuchsreihen und eines darauf aufgebauten Herstellungsverfahrens, um diese Struktur, insbesondere in den sehr fein dimensionierten Gegenständen, gemäß der Erfindung zu erzielen, da die zu der gewünschten Faserrichtung innerhalb des metallischen Werkstoffs führenden Vorgänge nicht bekannt, wenn auch unter gleichen Herstellungsbedingungen stets wiederholbar sind.

Bei der in Fig. 2 dargestellten vorbekannten, starker Biegung unterworfenen Nadel ist das Material am äußeren Biegeradius bei 2" gerissen, am inneren Biegeradius bei 2^b scharf geknickt. Weiteres Biegen würde den vollständigen Bruch der Nadel in zwei Teile herbeiführen.

Fig. 3 zeigt andererseits die Wirkung starken Biegens auf eine Nadel gemäß der Erfindung bis zum Bruch der Außenwandung bei 2". Das Material spaltet sich dann in der Längsrichtung bei 2^C, so daß sich das Material am inneren Biegeradius bei 2^d nur leicht krümmt. Weiteres Biegen würde den Biegeradius bei 2^d nur unwesentlich verringern, so daß das Abbrechen eines Nadelteils und sein Einwandern in das Körpergewebe unwahrscheinlich wird. Beim Geradebiegen der Nadel bleiben beide Teile in festem Zusammenhang.

Die in Fig. 4 dargestellte Zahnbrücke 3 weist ebenfalls durch die Striche 4 angedeutete Längsric'htung der Werkstoffasern auf. Beim Biegen bis zum Bruch bei 3" spaltet sich die Brücke bei 3^C, so daß die Innenfasern an der Bie^estelle mit großem Radius gekrümmt werden und der Zusammenhang der Teile gewahrt bleibt.

In Fig. 5 sind Drähte 11 hoher Biegefestigkeit in die Außenschicht chirurgischer Hilfsmittel gemäß der Erfindung eingebettet, während die in Fig. 6 dargestellte Röhre aus Längssegmenten 12 zusammengesetzt ist, die bei 13 zusammengeschweißt oder -gelötet ist.

Beim Herstellen der dargestellten Gegenstände kann man wie folgt verfahren: Ein austenitischer Nickel-Chrom-Stahl wird zunächst auf etwa 1000⁰ C erhitzt, dann abgekühlt und kalt gewalzt, gezogen oder in anderer Weise verformt, bis die Querschnittsfläche des Rohlings sich um 80 bis 98 °/o verringert hat. Das derart verformte Material wird dann zur Behebung innerer Spannungen erneut geglüht. Die anfängliche Vergütungstemperatur kann innerhalb gewisser Grenzen schwanken. Statt bei 1000⁰ kann das Glühen etwas längere Zeit bei 900⁰ C oder kürzere Zeit bei 1150⁰ C vorgenommen werden wie im üblichen Weichmachungsprozeß. Die Korngröße läßt sich in bekannter Weise durch Abschrecken in öl oder Wasser regeln.

Das Spannungsfreiglühen kann ebenfalls bei verschiedenen Temperaturen vorgenommen werden, vorausgesetzt, daß die Faserstruktur des Werkstoffs dadurch nicht zerstört wird. Beispielsweise kann der Gegenstand ziemlich lange Zeit bei 350⁰ oder n₀ kurze Zeit bei 475⁰ C geglüht werden. Im allgemeinen zeigen sich die besten Ergebnisse bei einem Glühen von etwa 2 Sekunden für je 0,025 mm des Querschnittsflächendurchmessers bzw. der Wandstärke bei etwa 400⁰ C. Bei zu niedriger Glüh- n₅ temperatur oder zu kurzem Glühen erhält die kristallinische Metallstruktur nicht die erforderliche Stabilität.

Auch die Art des zu verwendenden austenitischen Nickel-Chrom-Stahles läßt sich innerhalb gewisser Grenzen abwandeln. Mit Vorteil ist ein Stahl mit 12% Nickel und 12% Chrom, Rest Eisen mit Spuren von Kohlenstoff und Silicium, zu verwenden. Hohe Elastizität und Zugfestigkeit des verwendeten Stahls ist erwünscht. So läßt sich ein Stahl mit 18 °/o Nickel und 8 % Chrom zwar erfindungsgemäß

Claims

kalt verformen, weist aber nicht so befriedigende mechanische Eigenschaften auf. Zum Herstellen feiner röhrenförmiger Gegenstände, wie Spritzennadeln, hat sich beispielsweise das folgende Verfahren als vorteilhaft erwiesen: Ein Stab aus austenitischem Chrom-Nickel-Stahl wird zunächst gebohrt und durch normales Ziehen zu einem Außendurchmesser von etwa 5 mm mit einer Bohrung von etwa 3 mm herab verformt, dann ] bei 10000 C geglüht und abgeschreckt. Er wird darauf auf einen Messingdorn aus 70 % Kupfer und 30 °/o Zink mit 3 mm Durchmesser aufgezogen, der durch Eintauchen in Kolloidalgraphit einen Gleitüberzug erhalten hat. Der Durchmesser des !5 Messingdorns ist dabei etwa 0,03 mm kleiner als der der Bohrung im Ziehung. Der Ziehung wird dann auf etwa 0,15 mm Wandstärkedurchmesser gezogen, gerichtet und bei 4000 C geglüht, um den Dorn zu erweichen und die Stahlstruktur zu verbessern. Endlich wird der Ziehung ohne Trennen des Dorns in passende Längen zerschnitten und vom Dorn gezogen. Ähnlich kann beim Herstellen von Zahnbrücken und anderen feinen metallischen Hilfsmitteln der Chirurgie verfahren werden, die im Gebrauch einer die Biegefestigkeit erreichenden Biegebeanspruchung ausgesetzt werden. Ein Teilbruch des Geräts beim Gebrauch läßt sich natürlich nie verhindern, jedoch haften die Teile auf Querschnittsteilflächen dann noch so fest aneinander, daß das im Körpergewebe liegende Bruchstück leicht zu finden und durch einen Einschnitt an richtiger Stelle sofort zu entfernen ist. In Abänderung des angeführten Beispiels kann der auf nichtrostendem Stahl bestehende Rohling bei einem Durchmesser von 12 bis 16 mm eine Außenschicht aus austenitischem Chrom-Nickel-Stähl erhalten; durch eine Glühbehandlung bei 10000 C mit darauffolgender Luftkühlung erweicht die Außenschicht und erhärtet die Innenscfiicht. Weiter kann eine korrosionsfeste Innenauskleidung des Rohlings mit Nickel-Silber, Silber oder nichtrostendem Chrom-Nickel-Stahl vorgesehen sein. Die Faserfestigkeit kann durch Einbetten von Drähten hoher Biegefestigkeit in die weiche Außenschicht des Rohlings erhöht werden; während des Ziehvorganges einigen sich die Drähte mit dem umliegenden Werkstoff. Das Einarbeiten von Längsnuten in den Rohling kann schließlich ebenfalls die Bildung der gewünschten Faserstruktur unterstützen. Schließlich läßt sich der Rohling aus aneinandergeschweißten Segmenten aufbauen, wobei die Schweißstellen nicht ganz die gleiche Biegefestigkeit aufweisen wie die Segmente selbst. Die Segmente können aus verschiedenen Legierungen bestehen. Soll eine Zahnbrücke oder ein anderer Gegenstand vollen Querschnitts hergestellt werden, so kann man in gleicher Weise wie bei röhrenförmigen Gegenständen durch Herabziehen eines Rohlings aus austenitischem Stahl auf einen Draht des gewünschten Durchmessers verfahren. Die Fertigbearbeitung des Drahtes zur Brücke geht dann dem Spannungsfrei-Endglühen voraus. 6c PATENTANSPRÜCHE:

1. Chirurgisches metallisches Gerät größerer Länge bei kleinem Querschnitt, insbesondere Spritzennadel oder Zahnbrücke, gekennzeichnet durch eine derart in Längsrichtung orientierte Faserstruktur des Werkstoffs, daß das Gerät beim Biegen bis zum Bruch am äußeren Biegungsradius sich in Längsrichtung spaltet, ohne am inneren Biegungsradius zu brechen.

2. Verfahren zum Herstellen von chirurgisehen Geräten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling vergütet, auf eine Querschnittsflächengröße von weniger als der halben Ausgangsgröße herab kalt gewalzt oder gezogen und darauf einer weiteren Glühbehandlung bei einer Temperatur um 400⁰ C ausgesetzt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Rohlings aus austenitischem Nickel-Chrom-Stahl.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Vergütung bei einer Temperatur um 1000 ° C.

5. Verfahren gemäß den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverringerung des Rohlings 80 bis 98 °/o der Ausgangsgröße erreicht.

6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endglühbehandlung bei Temperaturen um 400 ° C eine Dauer von etwa 2 Sekunden für je 0,025 mm Querschnittsflächendurchmesser oder Wandstärke erreicht.

7. Verfahren gemäß den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen ioo röhrenförmiger Geräte der Rohling röhrenförmig und mit einer Außenschicht einer zweiten Legierung, wie nichtrostendem Stahl, Nickel-Silber oder mit einer Schicht von Silber, versehen ist.

8. Verfahren zum Herstellen von Spritzennadeln gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein röhrenförmiger Rohling aus zusammengeschweißten oder -gelöteten Längssegmenten verwendet wird.

9. Verfahren zum Herstellen von chirurgischen Geräten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oberfläche des Rohlings eingebettete Drähte hoher Biegefestigkeit mit dem Rohling durch den Zieh-, Walz- oder sonstigen Verformungsvorgang vereinigt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

O 2470 11. Sl