RU2463006C2 - Surgical needles from tungsten alloy - Google Patents
Surgical needles from tungsten alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2463006C2 RU2463006C2 RU2010133454/14A RU2010133454A RU2463006C2 RU 2463006 C2 RU2463006 C2 RU 2463006C2 RU 2010133454/14 A RU2010133454/14 A RU 2010133454/14A RU 2010133454 A RU2010133454 A RU 2010133454A RU 2463006 C2 RU2463006 C2 RU 2463006C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- needle
- needles
- tungsten alloy
- surgical
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Surgical Instruments (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к хирургическим иглам и, в частности, к хирургическим иглам из вольфрамового сплава, обладающим желательным сочетанием жесткости, прочности и пластичности. Более конкретно, настоящее изобретение относится к термообработанным хирургическим иглам из вольфрамового сплава, имеющим повышенную изгибную жесткость.The present invention relates to surgical needles and, in particular, to surgical needles made of a tungsten alloy having the desired combination of stiffness, strength and ductility. More specifically, the present invention relates to heat-treated tungsten alloy surgical needles having increased bending stiffness.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
При выполнении ряда хирургических операций, в частности операций коронарного шунтирования, невозможно обойтись без использования хирургических игл малого диаметра с очень высокими изгибными жесткостью и прочностью. В частности, при операциях такого типа исключительно важно обеспечить точный контроль пути движения хирургической иглы. При излишнем изгибе иглы при вколе в ткань или прокалывании внутренней поверхности, например кровеносного сосуда при выходе из ткани, возможно неконтролируемое смещение иглы и серьезное повреждение ткани и травма пациента. При использовании хирургические иглы испытывают значительные механические нагрузки, поскольку усилие, прикладываемое при прокалывании и перемещении иглы в ткани (например, стенке кровеносного сосуда и т.п.), должно быть достаточным для преодоления сопротивления трения при движении через ткань. Препятствующие перемещению иглы силы обычно оказываются еще более значительными у пациентов с хирургией сердечно-сосудистой системы, имеющих вследствие ишемической болезни обызвествленные и уплотненные ткани. При выполнении подобных процедур хирургическая игла должна проходить не только через кровеносный сосуд, но также и через любые плотные обызвествленные ткани, которые могут находиться вдоль периферии просвета кровеносного сосуда. Недостаточно жесткая игла при проникновении в ткань будет упруго отклоняться, что приведет к потере контроля над местом выхода иглы. Поэтому предпочтительно иметь иглу с относительно большой жесткостью на изгиб, то есть малой склонностью к изгибанию и большой склонностью к сохранению своей формы при приложении деформирующих нагрузок. Таким образом, жесткость на изгиб является важнейшей характеристикой, определяющей качество и удобство работы с хирургическими иглами. Жесткая игла оказывается устойчивой к упругой деформации и поэтому может быть направлена точно в необходимое место с высокой степенью контроля.When performing a number of surgical operations, in particular coronary bypass surgery, it is impossible to do without the use of surgical needles of small diameter with very high bending stiffness and strength. In particular, in operations of this type, it is extremely important to ensure precise control of the movement of the surgical needle. If the needle bends excessively when injected into the tissue or punctured the inner surface, such as a blood vessel when leaving the tissue, uncontrolled displacement of the needle and serious tissue damage and injury to the patient are possible. When used, surgical needles experience significant mechanical stress, since the force exerted by piercing and moving the needle into the tissue (for example, the wall of a blood vessel, etc.) must be sufficient to overcome the friction resistance when moving through the tissue. The forces that prevent needle movement are usually even more significant in patients with cardiovascular surgery who have calcified and thickened tissues due to coronary artery disease. When performing such procedures, the surgical needle must pass not only through the blood vessel, but also through any dense calcified tissue that may be along the periphery of the lumen of the blood vessel. An insufficiently stiff needle will penetrate elastically when it enters the tissue, resulting in loss of control over the exit site of the needle. Therefore, it is preferable to have a needle with a relatively high bending stiffness, that is, a low tendency to bend and a great tendency to maintain its shape when deforming loads are applied. Thus, bending stiffness is the most important characteristic that determines the quality and convenience of working with surgical needles. A rigid needle is resistant to elastic deformation and therefore can be directed exactly to the desired location with a high degree of control.
Стандарт ASTM F1840-98a (пересмотренный в 2004 году) определяет стандартную терминологию в области хирургических игл, а стандарт ASTM F1874-98 (пересмотренный в 2004 году) определяет метод проведения стандартных испытаний игл на изгиб, применяемый для хирургических игл. Оба упомянутых стандарта ASTM включены в настоящую заявку путем ссылки. Для определения прочности хирургических игл используются две разные меры, а именно: изгибающий момент начала пластической деформации, представляющий собой момент силы, который требуется приложить в ходе испытания на изгиб для инициирования пластической деформации иглы, и максимальный изгибающий момент, представляющий собой максимальный момент силы, прикладываемый к игле в ходе испытания на изгиб. Последняя величина, максимальный изгибающий момент, обычно измеряется в условиях, когда игла уже испытала значительные пластические деформации, и, как правило, оказывается выше, чем изгибающий момент до начала пластической деформации, определяемый по началу пластической деформации иглы. Точка изгиба, при которой начинается пластическая деформация иглы, или, более формально, в соответствии со стандартами ASTM, угол, при котором прикладываемый момент силы равен изгибающему моменту начала пластической деформации, называется углом начала пластической деформации при изгибе.ASTM F1840-98a (revised in 2004) defines the standard terminology for surgical needles, and ASTM F1874-98 (revised in 2004) defines the standard bending needle test method used for surgical needles. Both mentioned ASTM standards are incorporated into this application by reference. Two different measures are used to determine the strength of surgical needles, namely: the bending moment of the onset of plastic deformation, which is the moment of force that needs to be applied during the bending test to initiate plastic deformation of the needle, and the maximum bending moment, which is the maximum moment of force applied to the needle during a bend test. The latter value, the maximum bending moment, is usually measured under conditions when the needle has already experienced significant plastic deformations, and, as a rule, is higher than the bending moment before the onset of plastic deformation, determined by the beginning of the plastic deformation of the needle. The bending point at which the plastic deformation of the needle begins, or, more formally, in accordance with ASTM standards, the angle at which the applied moment of force is equal to the bending moment of the onset of plastic deformation is called the angle of onset of plastic deformation during bending.
И изгибная прочность, и изгибная жесткость иглы оказывают влияние на характеристики управляемости иглой, а также на качество прокалывания и эффективность хирургической иглы. Важно отметить, что практически при любых обстоятельствах хирургическая игла должна использоваться в условиях, когда изгибающий момент начала пластической деформации не достигнут, поскольку при больших изгибающих моментах начинается пластическая деформация иглы, последняя теряет свою форму и ее больше нельзя использовать необходимым образом. Таким образом понятно, что важным параметром качества хирургической иглы является большая величина изгибающего момента начала пластической деформации, который представляет собой меру изгибной прочности хирургической иглы. При нагрузках ниже момента начала пластической деформации сопротивление хирургической иглы изгибу наиболее полно характеризуется изгибной жесткостью иглы. Изгибная жесткость иглы представляет собой критическую меру сопротивления хирургической иглы упругому или обратимому изгибу до достижения угла начала пластической деформации и может быть рассчитана как отношение момента начала пластической деформации при изгибе к углу начала пластической деформации при изгибе. Если прямая или изогнутая хирургическая игла имеет малую величину изгибной жесткости, величина изгиба при заданном изгибающем моменте окажется весьма значительной, тогда как, если прямая или изогнутая хирургическая игла имеет большую величину изгибной жесткости, величина упругого изгиба при заданном изгибающем моменте окажется относительно небольшой. Хирурги склонны воспринимать значительную степень упругого изгиба иглы как потерю контроля над иглой или ее неудовлетворительные прокалывающие свойства, поскольку перемещение острия иглы при этом не следует непосредственно за движением руки хирурга. Поэтому изгибная жесткость иглы является одной из основополагающих характеристик качества иглы в большинстве случаев применения в хирургии.Both the flexural strength and flexural rigidity of the needle affect the handling characteristics of the needle, as well as the quality of piercing and the effectiveness of the surgical needle. It is important to note that in almost any circumstances, the surgical needle should be used in conditions where the bending moment of the onset of plastic deformation has not been reached, since at large bending moments the plastic deformation of the needle begins, the latter loses its shape and can no longer be used in the necessary way. Thus, it is clear that an important parameter of the quality of the surgical needle is the large value of the bending moment of the onset of plastic deformation, which is a measure of the bending strength of the surgical needle. At loads below the onset of plastic deformation, the resistance of the surgical needle to bending is most fully characterized by the bending stiffness of the needle. The flexural rigidity of the needle is a critical measure of the resistance of the surgical needle to elastic or reversible bending until the angle of onset of plastic deformation is reached and can be calculated as the ratio of the moment of onset of plastic deformation during bending to the angle of onset of plastic deformation during bending. If a straight or curved surgical needle has a small amount of bending stiffness, the amount of bending for a given bending moment will be very significant, whereas if a straight or curved surgical needle has a large amount of bending stiffness, the amount of elastic bending for a given bending moment will be relatively small. Surgeons tend to perceive a significant degree of elastic bending of the needle as a loss of control over the needle or its poor piercing properties, since the movement of the needle tip does not immediately follow the movement of the surgeon's hand. Therefore, the bending stiffness of the needle is one of the fundamental characteristics of the quality of the needle in most surgical applications.
Таким образом, желательными изгибными свойствами хирургической иглы являются высокая изгибная жесткость, а также изгибная прочность, проявляющаяся в большой величине момента начала пластической деформации, и пластичность для прохождения через ткани, на которые накладывается шов, без потери формы, упругого изгиба или разлома в ходе хирургической операции.Thus, the desired bending properties of a surgical needle are high bending stiffness, as well as bending strength, which is manifested in a large amount of the moment of the onset of plastic deformation, and ductility for passing through sutured tissues without loss of shape, elastic bending or fracture during surgical operations.
Игла также не должна быть хрупкой; если любой из участков иглы окажется слишком хрупким, игла в этом месте может сломаться при приложении слишком большого усилия. Вместо этого игла должна быть пластичной, то есть иметь способность изгибаться без ломания. Изогнутые хирургические иглы нередко гнут под углом больше 90 градусов и затем вручную восстанавливают исходную форму иглы для оценки пластичности. Специалистам в области изготовления игл известно, что описанная процедура представляет собой процесс восстановления формы, а также то, что чем большее число циклов восстановления формы игла может выдержать до поломки, тем она пластичнее.The needle also should not be fragile; if any part of the needle is too fragile, the needle in this area may break if too much force is applied. Instead, the needle should be plastic, that is, have the ability to bend without breaking. Curved surgical needles often bend at an angle of more than 90 degrees and then manually restore the original shape of the needle to assess plasticity. It is known to those skilled in the art of making needles that the described procedure is a process of shape recovery, and also that the greater the number of shape recovery cycles a needle can withstand until broken, the more flexible it is.
В патенте США 5415707 описаны хирургические иглы из вольфрамового сплава, имеющие высокий предел прочности на разрыв, превышающий 1723,7 МПа (250000 psi), высокий модуль упругости на разрыв или жесткость, превышающий 310,3×106 кПа (45×106 psi), и высокую пластичность. Описанные в указанном патенте иглы предпочтительно содержат от приблизительно 3 до приблизительно 6 весовых процентов рения, родия и/или иридия. Данные, представленные в патенте США 5415707, были получены на прямых неизогнутых иглах.US Pat. No. 5,415,707 describes tungsten alloy surgical needles having a high tensile strength exceeding 1723.7 MPa (250,000 psi), a high tensile modulus or stiffness exceeding 310.3 × 10 6 kPa (45 × 10 6 psi ), and high ductility. The needles described in said patent preferably contain from about 3 to about 6 weight percent rhenium, rhodium and / or iridium. The data presented in US patent 5415707, were obtained on straight unbent needles.
Как описано в патенте США 5415707, вольфрамовые сплавы имеют исключительно высокую жесткость наряду с другими желательными физическими свойствами. Высокая прочность вольфрамовых сплавов объясняется высокой плотностью дислокаций и естественным сопротивлением деформации, обусловленным взаимодействием дислокация-дислокация при приложении нагрузки. Однако исключительно высокая жесткость подобных вольфрамовых сплавов в форме проволоки и прямой иглы не обязательно означает высокую изгибную жесткость изготавливаемых из таких сплавов изогнутых хирургических игл, поскольку процесс изгибания в ходе технологического цикла изготовления иглы приводит к возникновению напряжений, эффективно снижающих изгибную жесткость изогнутых хирургических игл. Принято считать, что на стадии изгибания в технологическом цикле изготовления иглы имеющиеся в вольфрамовом сплаве дислокации перемещаются в более высокоэнергетические позиции в микроструктуре сплава или позиции с высокой локальной напряженностью поля напряжений в окрестности дислокации. При приложении к подобной изогнутой хирургической игле разгибающей нагрузки умеренной величины находящиеся в высокоэнергетических позициях дислокации легко соскальзывают в позиции с меньшей энергией или меньшим локальным полем напряжений. Подобное соскальзывание дислокаций в позиции с меньшей энергией проявляется как ограниченная пластическая деформация, что приводит к относительно низкой жесткости иглы на изгиб или низкой величине момента начала пластической деформации.As described in US Pat. No. 5,415,707, tungsten alloys have exceptionally high rigidity along with other desirable physical properties. The high strength of tungsten alloys is explained by the high density of dislocations and the natural deformation resistance due to the dislocation-dislocation interaction upon application of a load. However, the exceptionally high stiffness of such tungsten alloys in the form of a wire and a straight needle does not necessarily mean the high bending stiffness of bent surgical needles made from such alloys, since the bending process during the manufacturing cycle of the needle leads to stresses that effectively reduce the bending stiffness of bent surgical needles. It is generally accepted that at the stage of bending in the technological cycle of manufacturing the needles, dislocations present in the tungsten alloy move to higher energy positions in the alloy microstructure or positions with a high local stress field strength in the vicinity of the dislocation. When a tensile load of moderate magnitude is applied to such a curved surgical needle, the dislocations located in high-energy positions easily slide off to a position with lower energy or a lower local stress field. Such slippage of dislocations in a position with lower energy is manifested as limited plastic deformation, which leads to a relatively low bending stiffness of the needle or a low value of the moment of the onset of plastic deformation.
Таким образом, имеется потребность в создании хирургических игл из вольфрамового сплава, имеющих высокую изгибную прочность и высокую изгибную жесткость, особенно когда упомянутая хирургическая игла представляет собой изогнутую иглу.Thus, there is a need for tungsten alloy surgical needles having high flexural strength and high flexural rigidity, especially when said surgical needle is a curved needle.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Обнаружено, что обладающие желаемым сочетанием жесткости, прочности и пластичности хирургические иглы могут быть изготовлены из вольфрамового сплава в процессе, включающем в себя этапы: (1) формования заготовок из вольфрамового сплава в хирургические иглы и (2) нагрева упомянутых хирургических игл до некоторой температуры ниже температуры перекристаллизации используемого сплава.It has been found that surgical needles having the desired combination of stiffness, strength and ductility can be made of tungsten alloy in a process that includes the steps of: (1) forming the tungsten alloy blanks into surgical needles and (2) heating the said surgical needles to a certain temperature below the recrystallization temperature of the alloy used.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙDESCRIPTION OF DRAWINGS
На фиг.1 приведен график со сравнением изгибных характеристик изогнутой хирургической иглы диаметром 0,203 мм (0,008 дюйма), изготовленной из вольфрамового сплава с добавкой 26% рения, и аналогичной изогнутой хирургической иглы, изготовленной из нержавеющей стали марки 4310.Figure 1 shows a graph comparing the bending characteristics of a curved surgical needle with a diameter of 0.203 mm (0.008 inches) made of a tungsten alloy with the addition of 26% rhenium and a similar curved surgical needle made of stainless steel grade 4310.
На фиг.2 приведен график изгибных характеристик хирургических игл из сплава вольфрама с 25,75% рения в зависимости от температуры отжига в течение 0,5 часа.Figure 2 shows a graph of the bending characteristics of surgical needles made of a tungsten alloy with 25.75% rhenium, depending on the annealing temperature for 0.5 hours.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Хирургические иглы, составляющие предмет настоящего изобретения, изготавливаются из вольфрамового сплава. Упомянутый вольфрамовый сплав может содержать один или несколько металлов, выбираемых из группы, включающей в себя рений, осмий, тантал или молибден. Предпочтительно упомянутый сплав является сплавом вольфрам-рений и содержит не более чем следовые количества остальных элементов. Содержание в сплаве отличного от вольфрама металла может составлять до приблизительно 30 весовых процентов и предпочтительно находится в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 26 весовых процентов.The surgical needles of the present invention are made of tungsten alloy. Said tungsten alloy may contain one or more metals selected from the group consisting of rhenium, osmium, tantalum or molybdenum. Preferably, said alloy is a tungsten-rhenium alloy and contains no more than trace amounts of the remaining elements. The content in the alloy of a non-tungsten metal may be up to about 30 weight percent and preferably is in the range of from about 20 to about 26 weight percent.
Описываемая хирургическая игла предпочтительно имеет диаметр, допускающий ее использование в тонкой хирургии. Как правило, диаметр иглы составляет менее приблизительно 1,5 мм (60 мил) (тысячных от 2,54 см (дюйма)), предпочтительно менее чем приблизительно 0,38 мм (15 мил), вплоть до приблизительно 0,025 мм (1 мил), и предпочтительно находится в диапазоне от приблизительно 0,036 мм до приблизительно 0,3 мм (от 1,4 до приблизительно 12 мил). Очевидно, что описываемая хирургическая игла может иметь поперечное сечение как круглое, так и некруглое, например треугольное; трапецеидальное; прямоугольное; шестиугольное; эллиптическое; или прямоугольное, причем противолежащие узкие ребра прямоугольника скруглены до полуокружностей. Под термином "диаметр" в настоящей заявке понимается квадратный корень из (4A/π), где А - площадь поперечного сечения иглы. Игла может иметь "ленточную" форму с одной парой противоположных плоских поверхностей или прямоугольную или "двутавровую" форму либо иметь переменное сечение, плавно переходящее с острия иглы сначала в круглое сечение, затем в прямоугольное сечение с закругленными ребрами и, наконец, прямоугольное сечение с прямым ребрами, как описано в патенте США 4799484.The described surgical needle preferably has a diameter that allows its use in thin surgery. Typically, the diameter of the needle is less than about 1.5 mm (60 mils) (thousandths from 2.54 cm (inches)), preferably less than about 0.38 mm (15 mils), up to about 0.025 mm (1 mils) and preferably ranges from about 0.036 mm to about 0.3 mm (1.4 to about 12 mils). It is obvious that the described surgical needle can have a cross section both round and non-circular, for example triangular; trapezoidal; rectangular; hexagonal elliptical; or rectangular, with the opposite narrow edges of the rectangle being rounded to semicircles. The term "diameter" in this application refers to the square root of (4A / π), where A is the cross-sectional area of the needle. The needle can have a “ribbon” shape with one pair of opposing flat surfaces or a rectangular or “I-shaped” shape, or have a variable cross-section that smoothly passes from the tip of the needle to a circular cross-section, then to a rectangular cross-section with rounded edges and, finally, a rectangular cross-section with a straight ribs, as described in US patent 4799484.
Описываемая хирургическая игла может иметь прямую или изогнутую форму, но достигаемое улучшение изгибных прочности и жесткости особенно важно для изогнутых игл. Предпочтительно игла изгибается по некоторому радиусу кривизны, который не должен быть постоянным, но предпочтительно постоянен. Таким образом, более предпочтительные формы игл, представляющих собой предмет настоящего изобретения, представляют собой дугу окружности, например четверть окружности, три восьмых окружности, полуокружность или пять восьмых окружности.The described surgical needle may have a straight or curved shape, but the achieved improvement in bending strength and stiffness is especially important for curved needles. Preferably, the needle bends along a certain radius of curvature, which should not be constant, but preferably constant. Thus, more preferred shapes of the needles of the present invention are an arc of a circle, for example a quarter of a circle, three-eighths of a circle, a semicircle or five-eighths of a circle.
После вытягивания проволоки из вольфрамового сплава до требуемого конечного диаметра на одном из концов иглы создается острие требуемой формы, причем острие выполняется с использованием любого стандартного метода, например заточкой. Дополнительно путем прессования или абразивной обработки телу иглы может быть придана различная форма. Затем игла может быть изогнута до требуемой кривизны, как правило, путем прокатки на оправке с требуемым радиусом кривизны. На противоположном конце иглы изготавливается торцевое отверстие, или предусматривается иной способ закрепления нити в игле путем обжима или иным способом.After drawing the tungsten alloy wire to the desired final diameter, a tip of the desired shape is created at one end of the needle, and the tip is made using any standard method, for example, sharpening. Additionally, by pressing or abrasive processing the body of the needle can be given a different shape. Then the needle can be bent to the desired curvature, as a rule, by rolling on a mandrel with the desired radius of curvature. An end hole is made at the opposite end of the needle, or another method is provided for securing the thread to the needle by crimping or otherwise.
Для придания повышенной изгибной прочности и жесткости описываемой в данной заявке хирургической игле, особенно после придания игле изогнутой формы, изготовленная изогнутая игла нагревается до некоторой температуры ниже температуры перекристаллизации используемого вольфрамового сплава. Следует отметить, что для целей приводимого описания под температурой перекристаллизации понимается любая температура, при которой микроструктура хирургической иглы из вольфрамового сплава может изменяться путем образования новых зерен. Предпочтительно хирургическая игла нагревается до температуры в диапазоне от приблизительно 700 до приблизительно 1900°C. В одном осуществлении настоящего изобретения обрабатываемая хирургическая игла нагревается до температуры в диапазоне от приблизительно 800 до приблизительно 1150°C в инертной или восстановительной атмосфере в течение приблизительно 0,5 часа для придания игле изгибной жесткости. Иглы могут также быть закреплены на ленте или ином носителе и кратковременно проноситься рядом с источником тепла. Таким образом можно сократить продолжительность воздействия повышенных температур на иглу, поскольку очевидно, что воздействие более высоких температур в течение меньших промежутков времени эффективно приведет к желаемому эффекту упрочнения. Примеры инертной или восстановительной атмосферы включают, среди прочих, вакуум, газообразный аргон, газообразный азот, газообразный водород, а также смесь перечисленных газов.In order to impart increased bending strength and rigidity to the surgical needle described in this application, especially after giving the needle a curved shape, the manufactured curved needle is heated to a temperature below the recrystallization temperature of the tungsten alloy used. It should be noted that for the purposes of the description, the temperature of recrystallization refers to any temperature at which the microstructure of a surgical needle from a tungsten alloy can be changed by the formation of new grains. Preferably, the surgical needle is heated to a temperature in the range of from about 700 to about 1900 ° C. In one embodiment of the present invention, the treated surgical needle is heated to a temperature in the range of about 800 to about 1150 ° C. in an inert or reducing atmosphere for about 0.5 hours to give the needle flexural rigidity. The needles can also be attached to tape or other media and briefly carried near a heat source. Thus, it is possible to shorten the duration of exposure to elevated temperatures on the needle, since it is obvious that exposure to higher temperatures for shorter periods of time will effectively lead to the desired hardening effect. Examples of an inert or reducing atmosphere include, but are not limited to, vacuum, argon gas, nitrogen gas, hydrogen gas, and a mixture of these gases.
В другом осуществлении настоящего изобретения обрабатываемая хирургическая игла нагревается до температуры в диапазоне от приблизительно 350 до приблизительно 900°C в окислительной атмосфере для создания на описываемой хирургической игле из вольфрамового сплава прочно сцепленного с поверхностью оксидного покрытия черного, синего или желтого цвета. Например, хирургические иглы и/или заготовки для игл могут быть помещены на держатель и помещены в предварительно нагретую печь при температуре в диапазоне от 350 до приблизительно 900°C. Альтернативно обрабатываемые иглы могут быть помещены в печь при комнатной температуре с последующим прогревом печи до заданной температуры и остыванием обратно до комнатной температуры. Иглы могут также быть закреплены на ленте или ином носителе и кратковременно проноситься рядом с источником тепла. Продолжительность обработки может варьироваться от нескольких секунд до нескольких часов в зависимости от используемой температуры. Более предпочтительно температура обработки находится в диапазоне от приблизительно 400 до приблизительно 600°C при продолжительности обработки от приблизительно 0,25 до приблизительно 1 часа. Примеры окислительной обработки включают в себя, среди прочих, атмосферу с повышенным содержанием кислорода, воздух либо смесь диоксида и моноксида углерода, которая разлагается или реагирует с поверхностью вольфрамового сплава с образованием оксидной пленки.In another embodiment of the present invention, the treated surgical needle is heated to a temperature in the range of about 350 to about 900 ° C. in an oxidizing atmosphere to create a black, blue, or yellow oxide coating firmly adhered to the surface of the tungsten alloy surgical needle described. For example, surgical needles and / or needle blanks may be placed on a holder and placed in a preheated oven at a temperature in the range of 350 to about 900 ° C. Alternatively, the treated needles can be placed in a furnace at room temperature, followed by heating the furnace to a predetermined temperature and cooling back to room temperature. The needles can also be attached to tape or other media and briefly carried near a heat source. The processing time can vary from a few seconds to several hours, depending on the temperature used. More preferably, the processing temperature is in the range of from about 400 to about 600 ° C., and the processing time is from about 0.25 to about 1 hour. Examples of oxidative treatment include, among others, an atmosphere with a high oxygen content, air, or a mixture of carbon dioxide and carbon monoxide, which decomposes or reacts with the surface of a tungsten alloy to form an oxide film.
В другом осуществлении настоящего изобретения обрабатываемая хирургическая игла может сначала нагреваться до температуры в диапазоне от приблизительно 700 до приблизительно 1900°C в инертной или восстановительной атмосфере с последующим нагревом при температуре в диапазоне от приблизительно 350 до приблизительно 900°C в окислительной атмосфере для повышения изгибной жесткости и создания на описываемой хирургической игле из вольфрамового сплава прочно сцепленного с поверхностью оксидного покрытия черного, синего или желтого цвета.In another embodiment of the present invention, the treated surgical needle may first be heated to a temperature in the range of about 700 to about 1900 ° C. in an inert or reducing atmosphere, followed by heating at a temperature in the range of about 350 to about 900 ° C. in an oxidizing atmosphere to increase bending stiffness and creating on the described surgical needle from a tungsten alloy firmly adhered to the surface of the oxide coating of black, blue or yellow.
При необходимости на иглу также может быть нанесено покрытие, например полимерное, в соответствии с известными методами. Затем игла прикрепляется к нити, упаковывается и стерилизуется снова в соответствии с традиционными способами.If necessary, the needle can also be coated, for example with a polymer, in accordance with known methods. The needle is then attached to the thread, packaged and sterilized again in accordance with traditional methods.
Хирургические нити, составляющие предмет настоящего изобретения, характеризуются желаемым сочетанием изгибных жесткости, прочности и пластичности. Для игл, составляющих предмет настоящего изобретения, предел прочности на разрыв используемой проволоки обычно составляет по меньшей мере приблизительно 1723,7 ГПа (250000 ksi). Высокий предел прочности на разрыв используемой проволоки полезен, поскольку он указывает на способность игл, составляющих предмет настоящего изобретения, выдерживать потенциально деформирующие нагрузки без возникновения постоянных деформаций.The surgical sutures of the present invention are characterized by the desired combination of flexural stiffness, strength and ductility. For the needles of the present invention, the tensile strength of the wire used is typically at least about 1723.7 GPa (250,000 ksi). The high tensile strength of the wire used is useful because it indicates the ability of the needles constituting the subject of the present invention to withstand potentially deforming loads without the occurrence of permanent deformations.
Проволока, из которой изготавливаются иглы, составляющие предмет настоящего изобретения, также имеет уникально высокий модуль упругости Юнга, обычно по меньшей мере приблизительно 400 ГПа. Высокий модуль Юнга желателен, поскольку он отражает потенциально высокую жесткость и способность игл, составляющих предмет настоящего изобретения, выдерживать потенциально деформирующие нагрузки с сохранением формы, без возникновения нежелательных деформаций. Однако на практике, как описано выше, высокий модуль Юнга используемой проволоки сам по себе не гарантирует получения высокой изгибной жесткости изогнутой хирургической иглы. Чтобы полностью реализовать прочность используемого материала, изогнутые хирургические иглы проходят тепловую обработку, как описано выше.The wire from which the needles constituting the subject of the present invention are made also has a uniquely high Young's modulus, typically at least about 400 GPa. A high Young's modulus is desirable because it reflects the potentially high stiffness and ability of the needles constituting the subject of the present invention to withstand potentially deforming loads while maintaining their shape without causing undesirable deformations. However, in practice, as described above, the high Young's modulus of the wire used alone does not guarantee high bending stiffness of a curved surgical needle. In order to fully realize the strength of the material used, curved surgical needles are heat treated as described above.
Свойства хирургических игл, составляющих предмет настоящего изобретения, проиллюстрированы приведенными ниже примерами, которые приводятся исключительно с целью иллюстрации и не должны интерпретироваться как ограничивающие общность приводимых далее пунктов формулы изобретения.The properties of the surgical needles constituting the subject of the present invention are illustrated by the following examples, which are provided for the purpose of illustration only and should not be interpreted as limiting the generality of the claims that follow.
Пример 1Example 1
На фиг.1 приведен график со сравнением изгибных характеристик прошедшей термообработку изогнутой хирургической иглы диаметром 0,203 мм (0,008 дюйма), изготовленной из вольфрамового сплава с добавкой 26% рения и аналогичной изогнутой хирургической иглы, изготовленной из нержавеющей стали марки 4310, традиционно используемой для изготовления хирургических игл. Все испытания были проведены в соответствии с требованиями стандарта ASTM F1874-98. На фигуре показаны момент начала пластической деформации при изгибе и угол начала пластической деформации при изгибе. Наклон прямой для хирургической иглы из вольфрам-рениевого сплава до момента начала пластической деформации при изгибе представляет собой изгибную жесткость иглы и значительно превышает соответствующий показатель для эквивалентной иглы из нержавеющей стали марки 4310. Отжиг хирургической иглы из вольфрамового сплава проводился в атмосфере аргона с добавкой 2% водорода при температуре 1000°C в течение 0,5 часа.Figure 1 shows a graph comparing the bending characteristics of a heat-treated curved surgical needle with a diameter of 0.203 mm (0.008 inches) made of a tungsten alloy with 26% rhenium additive and a similar curved surgical needle made of stainless steel grade 4310, traditionally used for the manufacture of surgical needles. All tests were conducted in accordance with ASTM F1874-98. The figure shows the moment of the onset of plastic deformation during bending and the angle of the onset of plastic deformation during bending. The slope of the straight line for a surgical needle from a tungsten-rhenium alloy to the moment of the onset of plastic deformation during bending is the flexural rigidity of the needle and significantly exceeds the corresponding value for the equivalent needle from stainless steel grade 4310. Annealing the surgical needle from a tungsten alloy was carried out in an argon atmosphere with an addition of 2% hydrogen at a temperature of 1000 ° C for 0.5 hours.
Пример 2Example 2
На фиг.2 приведен график со сравнением изгибных характеристик изогнутых хирургических игл диаметром 0,203 мм (0,008 дюйма) из сплава вольфрама с 25,75% рения после отжига в течение 0,5 часа в зависимости от температуры отжига. Отжиг проводился в атмосфере аргона с добавлением 2% водорода для поддержания инертной неокисляющей атмосферы. Все испытания были проведены в соответствии с требованиями стандарта ASTM F1874-98. Отжиг приводит к значительному повышению изгибной жесткости. Максимум изгибной жесткости достигается при отжиге при температуре 1000°C в течение 0,5 часа. При температурах отжига выше и ниже 1000°C наблюдается падение момента начала пластической деформации.Figure 2 shows a graph comparing the bending characteristics of curved surgical needles with a diameter of 0.203 mm (0.008 in) of a tungsten alloy with 25.75% rhenium after annealing for 0.5 hours depending on the annealing temperature. Annealing was carried out in an argon atmosphere with the addition of 2% hydrogen to maintain an inert non-oxidizing atmosphere. All tests were conducted in accordance with ASTM F1874-98. Annealing leads to a significant increase in bending stiffness. The maximum bending stiffness is achieved by annealing at a temperature of 1000 ° C for 0.5 hours. At annealing temperatures above and below 1000 ° C, a drop in the onset of plastic deformation is observed.
Очевидно, что аналогичные результаты могут быть достигнуты при отжиге меньшей продолжительности при более высоких температурах, при этом оптимальные температуры отжига сдвигаются в сторону более высоких температур. Аналогичным образом более продолжительный отжиг при более низкой температуре также может быть эффективным, при этом оптимальные температуры отжига сдвигаются в сторону более низких температур.Obviously, similar results can be achieved with annealing of shorter duration at higher temperatures, while the optimal annealing temperatures shift towards higher temperatures. Similarly, longer annealing at a lower temperature can also be effective, with optimal annealing temperatures shifting toward lower temperatures.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010133454/14A RU2463006C2 (en) | 2008-01-10 | 2008-01-10 | Surgical needles from tungsten alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010133454/14A RU2463006C2 (en) | 2008-01-10 | 2008-01-10 | Surgical needles from tungsten alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010133454A RU2010133454A (en) | 2012-02-20 |
| RU2463006C2 true RU2463006C2 (en) | 2012-10-10 |
Family
ID=45854234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010133454/14A RU2463006C2 (en) | 2008-01-10 | 2008-01-10 | Surgical needles from tungsten alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2463006C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2649464C2 (en) * | 2012-11-02 | 2018-04-03 | Этикон, Инк. | Tungsten-rhenium alloys for curved surgical needle applications |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3236699A (en) * | 1963-05-09 | 1966-02-22 | Gen Electric | Tungsten-rhenium alloys |
| US3637374A (en) * | 1968-05-27 | 1972-01-25 | Fansteel Metallurgical Corp | Method of producing tungsten rhenium alloys by chemical vapor deposition |
| SU549484A1 (en) * | 1976-03-31 | 1977-03-05 | Казанский медико-инструментальный завод | Method of making surgical needles from martensitic stainless steels |
| EP0646352A1 (en) * | 1993-10-05 | 1995-04-05 | Ethicon, Inc. | High modulus materials for surgical needles |
| RU2036613C1 (en) * | 1992-09-16 | 1995-06-09 | Акционерное научно-производственное объединение "Мединструмент" | Surgical atraumatic needle and method for its manufacturing |
-
2008
- 2008-01-10 RU RU2010133454/14A patent/RU2463006C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3236699A (en) * | 1963-05-09 | 1966-02-22 | Gen Electric | Tungsten-rhenium alloys |
| US3637374A (en) * | 1968-05-27 | 1972-01-25 | Fansteel Metallurgical Corp | Method of producing tungsten rhenium alloys by chemical vapor deposition |
| SU549484A1 (en) * | 1976-03-31 | 1977-03-05 | Казанский медико-инструментальный завод | Method of making surgical needles from martensitic stainless steels |
| RU2036613C1 (en) * | 1992-09-16 | 1995-06-09 | Акционерное научно-производственное объединение "Мединструмент" | Surgical atraumatic needle and method for its manufacturing |
| EP0646352A1 (en) * | 1993-10-05 | 1995-04-05 | Ethicon, Inc. | High modulus materials for surgical needles |
| US5415707A (en) * | 1993-10-05 | 1995-05-16 | Ethicon, Inc. | High modulus materials for surgical needles |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| САБИТОВ В.Х. МЕДИЦИНСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ. - М.: МЕДИЦИНА, 1985, с.123. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2649464C2 (en) * | 2012-11-02 | 2018-04-03 | Этикон, Инк. | Tungsten-rhenium alloys for curved surgical needle applications |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010133454A (en) | 2012-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9358000B2 (en) | Tungsten alloy suture needles | |
| JPH07204207A (en) | High modulus material for surgical needle | |
| US8241441B2 (en) | Rapid thermal treatment for coloring surgical needles | |
| US20100236935A1 (en) | Tungsten alloy suture needles with surface coloration | |
| AU2008347081B2 (en) | Tungsten alloy suture needles with surface coloration | |
| JP5378411B2 (en) | Tungsten alloy suture needle | |
| KR101578679B1 (en) | Rapid thermal treatment for enhancing bending stiffness and yield moment curved needles | |
| RU2463006C2 (en) | Surgical needles from tungsten alloy | |
| RU2649464C2 (en) | Tungsten-rhenium alloys for curved surgical needle applications | |
| RU2452409C2 (en) | Surgical needles from tungsten alloy with coloured surface |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210111 |