SU1662337A3 - Способ изготовлени режущего медицинского инструмента - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способу изготовлени  режущего медицинского инструмента и может найти применение в медицине при изготовлении инъекционных игл, ножей, скальпелей, ножниц, долот и др. со сниженным сопротивлением трени  относительно живой ткани тела. Предлагаемый инструмент имеет слой покрыти  толщиной 1 - 20 нм, выполненного из углерода, имеющего по меньшей мере частично алмазную кристаллическую структуру, образованную методом плазменного осаждени  из газовой среды в атмосфере, содержащей водород и углеводородное соединение, при заданных услови х генерировани  плазмы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к области изготовлени  режущего медицинского инструмента , например к инъекционным иглам, ножам, скальпел м, ножницам, долотам и т.п., примен емым в курсах медицинского и стоматологического лечени , и может найти применение в медицине при хирургических операци х дл  терапевтических, профилактических и инспекционных целей.

Указанные режущие медицинские инструменты используютс  дл  рассечени  и разрезани  живых тканей тела или введени  жидких медикаментов или дл  отбора жидкостей из тела, поэтому чрезвычайно важно добитьс  введени  режущей кромки этого инструмента в живую ткань тела с как можно меньшим сопротивлением трени . Кроме того, важно, чтобы поверхность этого

инструмента, контактирующа  с тканью тела , не вызывала ускоренной циркул ции крови, была стабильной и невосприимчивой к коррозионному вли нию среды, даже если этот инструмент удерживаетс  в контакте с живой тканью длительное врем . Режуща  кромка этого инструмента должна быть острой и иметь высокую проникающую способность .

Обычно такие режущие медицинские инструменты изготавливают из керамических материалов или металлов, при необходимости покрытых керамикой. Эти материалы не полностью удовлетвор ют в отношении сопротивлени  трени  живыми ткан ми тела и ускорени  коагул ции крови. В св зи с этим медицина и стоматологи  остро нуждаютс  в создании режущего инсо о ю со со

4j

со

трумента, свободного от указанных недостатков , обычных медицинских инструментов , и удовлетвор ющего требовани м.

Цель изобретени  - увеличение проникающей способности инструмента в живую ткань.

На фиг. 1 представлен режущий медицинский инструмент (скальпель) изготовленный по предлагаемому способу; на фиг. 2 - концевой участок этого инструмента, поперечное сечение.

Режущий медицинский инструмент содержит слой покрыти  1 из углерода, нанесенный на поверхность основы 2, котора  имеет форму данного режущего медицин- ского инструмента. Под режущим медицинским инструментом здесь понимаютс  инъекционные иглы, ножи, скальпели, ножницы , долота и т.п., используемые в медицинской и стоматологической практике и при хирургических операци х. Основа инструмента может быть выполнена из любого обычного материала, например металла или сплава (нержавеюща  сталь, спеченные твердые сплавы), сапфира, рубина, керами- ки, а также карбида кремни  и нитрида кремни  и т.д. Нет необходимости наносить слой покрыти  на всю поверхность тела основы , однако значительное улучшение в отношение проникающей способности и сопротивлени  трени  может быть достигнуто путем нанесени  такого покрыти , имеющего структуру алмаза, по меньшей мере, на тот участок поверхности, который входит в контакт с живой тканью тела, например на конец инъекционной иглы или на режущую кромку ножа.

Слой покрыти  из углерода, имеющего частично кристаллическую решетку алмаза, должен иметь толщину 1-20 нм, предпочти- тельно 5-15 нм. Если толщина сло  слишком мала, желаемое улучшение характеристик может быть достигнуто за счет несколько сниженной надежности. Если толщина сло  слишком велика, то сопротивление трени  живой ткани тела увеличиваетс  из-за несколько повышенной шероховатости поверхности , не говор  уже о том, что снижаетс  производительность процесса плазменного нанесени  покрыти  из-за увеличени  вре- мени нанесени  такого толстого сло .

Режущий медицинский инструмент, снабженный слоем покрыти , изготавливаетс  методом плазменного осаждени  из газовой фазы в атмосфере специальной га- зовой смеси. Существенными газообразными компонентами этой газовой смеси  вл ютс  водород и газообразное углеводородное соединение. Часть водорода можно заменить инертным газом-носителем, например гелием, аргоном и т.п., хот  пропорци  такого инертного газа, замен ющего водород , не должна превышать 20-30 об.% с тем, чтобы не нарушать стабильности разр да . В число подход щих газообразных углеводородных соединений вход т метан, этан, пропан, этилен и т.п., из которых предпочтительным  вл етс  метан. Пропорции смеси углеводородного соединени  и водорода могут быть в широком диапазоне от 500:1 до 0,001:1.

Способ плазменного осаждени  из газовой фазы включает генерирование низкотемпературной плазмы, создаваемой путем подачи ВЧ- или СВЧ-энергии на металлическую проволоку, при этом используетс  ВЧ- энерги  с частотой по меньшей мере 300 МГц предпочтительно 300-1000 МГц или более предпочтительно СВЧ-энерги  с частотой 1-10 МГц.

При использовании способа плазменного осаждени  из газовой фазы тело основы а форме требуемого режущего инструмента помещают в рабочую камеру, в которую введена смесь водорода и углеводородного соединени  с добавлением инертного газа носител . Давление газа внутри камеры необходимо поддержать в диапазоне от 5 Па до 50 кПа с тем, чтобы обеспечить стабильность плазменного разр да. После этого подают высокочастотную или микроволновую энергию с тем, чтобы в камере возникла плазма. В этом случае важно, чтобы поверхность основы имела температуру от 500 до 1200°С, создаваемую электрическим разр дом. Если температура поверхности основы меньше 500°С, то нанесенный слой покрыти  может иметь значительное количество водорода, что снижает механическую прочность сло  покрыти . Если температура поверхности основы слишком высока (большее 1200°С), то может произойти трансформаци  кристаллической структуры алмаза в графит, хот  получить полностью структуру всего сло  покрыти , без включени  графита, трудно. При соблюдении указанных условий во врем  плазмо- образующего разр да образуетс  слой покрыти  на поверхности основы путем разложени  плазмой, котора , по меньшей мере , частично  вл етс  алмазной. Процедура плазменного осаждени  из газовой фазы продолжаетс  до тех пор, пока слой покрыти  не достигнет заданной толщины.

П р и м е р 1. Инъекционна  игла, выполненна  из полированной нержавеющей стали с внешним диаметром 1,0 мм, углом заточки конца 8° и радиусом закруглени  на конце 0,06 мм была установлена на стол в плазменной камере, снабженной плунжером и отверстием волновода, размещенными так, чтобы конец инъекционной иглы был направлен навстречу газовому потоку в плазменной камере. После вакуумировани  плазменной камеры до давлени  5 Па в нее была введена газова  смесь метана и водорода в пропорции (объемной) 2:98, при этом смесь вводилась с посто нной скоростью с тем, чтобы давление в плазменной камере поддерживалось на уровне 2,7-27 кПа путем баланса подачи газа и вакуумировани  вакуумным насосом.

Магнетрон генератора был включен дл  генерировани  энергии с частотой 2,45 ГГц, котора  подавалась в плазменную камеру, выполненную из кварцевого стекла, по волноводу так, чтобы получить плазму вокруг инъекционной иглы, используемой в качестве основы. Когда выходна  мощность микроволнового излучени  достигла 300 Вт, температура основы удерживалась на уровне 930°С. Через 6 мин плазменной обработки было обнаружено, что на поверхности основы по вилс  слой покрыти  толщиной 5-8 нм.

Инъекционна  игла, извлеченна  из плазменной камеры, была подвергнута исследованию на оптическом микроскопе и рентгеновском дифрактометрическом устройстве , которые показали, что слой покрыти  не имеет микроскопических дефектов и имеет кристаллическую структуру алмаза.

Был предприн т тест на проникнооение в сырую резину с использованием инъекционных игл с покрытием из алмаза и игл до нанесени  покрыти . Глубина проникновени  иглы с покрытием с грузом 50 г через 5 мин составила 20 мм, в то врем  как глубина проникновени  иглы без покрыти  составила лишь 4 мм.

П р и м е р 2. Рубиновый скальпель толщиной 0,25 мм и углом режущей кромки 30° (фиг. 1, 2) был промыт последовательно водой и изопропиловым спиртом, высушен и помещен на монтажный столик в той же плазменной камере, что и в примере 1. Процесс осаждени  проводилс  так же, как и в примере 1, за исключением того, что газова  смесь, вводима  в плазменную камеру, состо ла из метана и водорода в пропорции 5:95 и выходна  мощность микроволнового излучени  была повышена до 350 Вт. поэтому температура скальпел  составила 1050°С. Процесс нанесени  покрыти  продолжалс  6 мин и на скальпеле, извлеченном из камеры, было нанесено покрытие толщиной 10-12 нм.

Изготовленный таким способом скальпель был исследован с помощью оптического микроскопа и рентгеновского

дифрактометрического устройства. Было обнаружено, что покрытие не имеет микроскопических дефектов и имеет кристаллическую структуру алмаза. Был проведен тест на проникающую способность (по методу,

определенному в Японском промышленном стандарте), который дал глубину проникновени  с покрытием с грузом 50 г за 5 мин 14 мм, в то врем  как у непокрытого скальпел  - 3,2 мм.

Таким образом, указанные режимы нанесени  покрыти  обеспечивают повышение проникающей способности инструмента в живую ткань.

Claims (2)

1. Способ изготовлени  режущего медицинского инструмента, включающий генерирование плазмы в СВЧ-разр де в атмосфере углеводородного соединени , выбранного из группы, содержащей метан,

этан и пропан, и осаждение углеродного покрыти  на поверхности инструмента, о т- личающийс  тем, что, с целью увеличени  проникающей способности инструмента в живую ткань, в атмосферу

углеводородного соединени  добавл ют водород в соотношении 500:1-0,001:1, а поверхность основы инструмента нагревают до 500-1200°С.

2. Способ по п. 1,отличающийс 

тем, что частоту питающего разр д напр жени  поддерживают в диапазоне 1-10 ГГц.

Фиг .1

Фиг. 2