WO2015094016A1 - Medical instrument - Google Patents

Medical instrument Download PDF

Info

Publication number
WO2015094016A1
WO2015094016A1 PCT/RU2014/000924 RU2014000924W WO2015094016A1 WO 2015094016 A1 WO2015094016 A1 WO 2015094016A1 RU 2014000924 W RU2014000924 W RU 2014000924W WO 2015094016 A1 WO2015094016 A1 WO 2015094016A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cutting edge
medical instrument
silicon carbide
single crystal
base
Prior art date
Application number
PCT/RU2014/000924
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Юрий Иванович ПЕТРОВ
Валерий Михайлович ХНЫКОВ
Сергей Васильевич ЕРЕМЕЕВ
Original Assignee
Юрий Иванович ПЕТРОВ
Валерий Михайлович ХНЫКОВ
Сергей Васильевич ЕРЕМЕЕВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Иванович ПЕТРОВ, Валерий Михайлович ХНЫКОВ, Сергей Васильевич ЕРЕМЕЕВ filed Critical Юрий Иванович ПЕТРОВ
Publication of WO2015094016A1 publication Critical patent/WO2015094016A1/en

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/32—Surgical cutting instruments
    • A61B17/3209—Incision instruments
    • A61B17/3211—Surgical scalpels, knives; Accessories therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00831—Material properties
    • A61B2017/0084—Material properties low friction
    • A61B2017/00849—Material properties low friction with respect to tissue, e.g. hollow organs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00831—Material properties
    • A61B2017/0088—Material properties ceramic

Definitions

  • the invention relates to medicine, namely to cutting surgical instruments, in particular to scalpels, surgical knives and scissors, and can be used for general and microsurgical operations, as well as in medical and biological research.
  • the diamond structure is single-crystal and has a face-centered cubic atomic unit cell.
  • the atomic structure of this device is chemically and biologically compatible with the target.
  • the material of the product has a high Mohs hardness value. All this provides high performance.
  • a significant disadvantage of this device is the inability to reuse it, because this requires high-temperature heat treatment of more than 800 ° C, and this structure loses its operational characteristics during such heat treatment.
  • the manufacture of bulk (non-film) single crystals of large sizes - more than 10 mm - represents an unresolved problem today.
  • the disadvantage of this device is also the lack of contrast, the reason for which is the high reflectivity of the crystallographic planes.
  • a medical scalpel made of partially stabilized yttrium dioxide is known from the same source.
  • zirconium The structure of the material is polycrystalline. This device has a high flexural strength (500-1200 MPa) and microhardness (1300-1700 GPa), however, it contains heavy and rare elements unfavorable for the body: zirconium and yttrium.
  • a medical scalpel made of a bulk sapphire crystal is also known from the prior art.
  • the technology for producing it uses the industrially available directed crystallization method and the Czochralski method (see patent
  • a medical scalpel comprising a body, base and cutting edge made of single-crystal silicon (see patent RU2484781, class A61B 17/321 1, publ. 06/20/2013).
  • the base of the body and the wedge-shaped cutting edge are covered with layers of thermally grown silicon dioxide with a thickness of 700 ⁇ -1200 A and amorphous silicon carbide with a thickness of 200 500 A.
  • the known device mainly due to the layer of silicon carbide, significantly increases the microhardness (up to 2800 GPa) and has a high value bending strength (500 600 MPa).
  • the disadvantages of this device are the design complexity and limitations when processing a surface with a very thin layer of silicon carbide, as well as insufficient wear resistance due to the presence of voltage at the interface between the films of silicon dioxide and amorphous silicon carbide. AT As a result of thermal and mechanical effects in operating processes, peeling and destruction of a silicon carbide film may occur. In addition, due to the presence of an amorphous structure on the surface of the scalpel, the possibilities of increasing contrast due to a change in color are limited.
  • the objective of the invention is to remedy these disadvantages.
  • the technical result consists in expanding the possibilities of processing the cutting surface of a medical instrument, increasing wear resistance, increasing chemical and thermal resistance, as well as providing the possibility of increasing contrast.
  • the problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in a medical instrument including a body, a base and a cutting edge, a base and a cutting edge are made of a bulk single crystal of silicon carbide. Color centers are preferably introduced into the crystal lattice of the single crystal.
  • a silicon carbide single crystal can have a cubic crystal lattice of the ZS polytype, and the cutting edge can have successive sharpening angles of 30-50 °, 15-30 °, and 5-15 °.
  • a silicon carbide single crystal can also have a hexagonal crystal lattice of the 6H, 4H, or 2H polytype, and the cutting edge can have successive sharpening angles of 30-50 ° and 15-30 °.
  • the housing can be made integral with the base and cutting edge of a single volumetric silicon carbide single crystal.
  • the housing can also be made of a composite structure based on silicon carbide or silicon polycrystalline structure.
  • Figure 1 presents a General view of the proposed medical instrument is a scalpel;
  • figure 2 is a cross section of the base and cutting edge of a single crystal of silicon carbide with a hexagonal crystal lattice polytype 4H with a double-entry angle of sharpening of the cutting edge (consecutive sharpening angles of 30-50 ° and 15-30 °);
  • Fig.3 - a cross section of the base and the cutting edge of a single crystal of silicon carbide with a cubic crystal lattice of the polytype ZS with a three-way angle of sharpening of the cutting edge (successive sharpening angles of 30-50 °, 15-30 ° and 5-15 °);
  • FIG. 4 - a general view of the proposed medical instrument is a surgical knife
  • FIG. 5 is a general view of the proposed medical instrument - surgical scissors
  • the medical instrument consists of a housing 1, a base 2 with a thickness of 0.25 - ⁇ - 2.5 mm and a cutting edge 3.
  • the base 2 and the cutting edge 3 are made of a bulk silicon carbide single crystal, into the crystal lattice of which color centers are introduced to increase contrast.
  • the housing 1 can be made integral with the base 2 and the cutting edge 3 of one volumetric single crystal of silicon carbide.
  • the housing 1 can also be made of a composite structure based on silicon carbide or silicon polycrystalline structure.
  • a silicon carbide single crystal may have a crystal lattice of various polytypes.
  • a single crystal with a hexagonal crystal lattice of the 2H polytype, and for cosmetic facial surgery processes - with a cubic crystal lattice of the ZS polytype.
  • the axis of the cutting edge 3 is close to the crystallographic axes of the single crystal.
  • the implementation of the cutting part of the medical instrument from a bulk single crystal provides the possibility of using multiple high-temperature processing of the product, which does not cause thermal stresses, due to the high thermal stability of the bulk structure of a silicon carbide single crystal.
  • the implementation of a medical instrument from a volumetric single crystal SiC of a certain structural modification of the crystal lattice allows you to form the ideal surface of a medical instrument with a different wedge-shaped shape of the cutting edge 3
  • the necessary color gamut of a medical instrument is determined not only by the object of the operational process, but also by the temperature and light conditions of its implementation.
  • the contrast of the medical instrument is ensured by the selection of the required color gamut due to the introduction of the corresponding color centers into the single crystal for a given operational process.
  • the cutting edge can be formed using one-, two- or three-way sharpening. Shown in FIG. 2 and 3 sharpening angles are established during the testing of a medical instrument and are optimal. Two-way and three-way sharpening are used to strengthen the cutting edge with the same thickness of the base of the medical instrument. The cubic structure of ZS has lower parameters: ultimate tensile strength and microhardness, and therefore it is better to use it with a three-way sharpening of the blade. Selected sharpening angles are the most optimal from the point of view of cutting edge manufacturing technology. (The ideal shape of the cutting edge tends to parabola and, depending on the hardness of the crystal, you can use one-way, two-way or three-way sharpening).
  • Example 1 The scalpel consists of a body, base and cutting edge made of a bulk single crystal SiC polytype 4H. This device has high contrast and retains it after 150-fold treatments at 800 ° C. The ultimate strength in bending and microhardness, respectively, are 60 ( ⁇ 700 MPa and 2700 GPa.
  • the scalpel consists of a body made of a composite structure based on silicon carbide and a base with a cutting edge made of bulk single-crystal SiC polytype 6H.
  • the resulting device has high contrast and can withstand 100-fold heat treatment at temperatures of 800-000 ° C, while the flexural strength remains at 800 MPa, and the microhardness is 2600 GPa.
  • the scalpel consists of a body made of a composite structure based on silicon carbide, and a base with a cutting edge made of bulk single-crystal SiC polytype 2H.
  • the device withstands 100-fold heat treatments at temperatures of 800 ⁇ -1000 ° C and maintains high contrast.
  • the bending strength and microhardness also have high values and are respectively 500-N500 MPa and 2800 GPa.
  • the scalpel consists of a body made of a composite structure based on silicon carbide and a base with a cutting edge made of bulk single-crystal
  • SiC polytype ZS The device can withstand 80x heat treatment at temperatures of 800 to 1000 ° C and maintains high contrast.
  • the bending strength and microhardness also have high values of 500 + 600 MPa and 2200 GPa, respectively.
  • Example 5 A surgical knife consists of a body and a base with a cutting edge.
  • the body, the base and the cutting edge with a double-entry sharpening are made of a bulk single crystal of silicon carbide polytype 2H.
  • the device can withstand 100-fold heat treatment at a temperature of 800-1000 ° C.
  • the ultimate strength in bending and microhardness are 500-600 MPa and 2700 GPa, respectively.
  • Example 6 Medical scissors consist of a body made of silicon carbide composite structure and a base with a cutting edge made of a bulk silicon carbide single crystal with a 6H polytype structure. The device withstands 80-fold heat treatments at temperatures of 800-1000 ° C and maintains high values of flexural strength of 700-800 MPa and microhardness of 2600 GPa.

Abstract

The invention relates to the field of medicine, and more particularly to surgical cutting instruments, and can be used for performing general surgery and microsurgical operations and also in scientific biomedical research investigations. The present medical instrument comprises a body, a base and a cutting edge. The base and the cutting edge are made of bulk single crystal silicon carbide. The invention provides increased possibilities for treating the surface of a medical instrument, enhanced wear resistance and chemical and thermal resistance, and also provides for greater contrast.

Description

МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТРУМЕНТ  MEDICAL TOOL
Изобретение относится к области медицины, а именно, к режущим хирургическим инструментам, в частности, к скальпелям, хирургическим ножам и ножницам, и может быть использовано для проведения общих и микрохирургических операций, а также в научно- исследовательских медико-биологических исследованиях. The invention relates to medicine, namely to cutting surgical instruments, in particular to scalpels, surgical knives and scissors, and can be used for general and microsurgical operations, as well as in medical and biological research.
Из рекламных материалов на лезвия медицинские, выпускаемые опытным производством ИОФАН, Москва, 1999 г., известен медицинский скальпель, изготовленный из пленок алмаза. Структура алмаза является монокристаллической и имеет гранецентрированную кубическую элементарную атомную ячейку. Атомная структура этого устройства химически и биологически совместима с объектом воздействия. Материал изделия имеет высокое значение твердости по шкале Мооса. Все это обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики. Существенным недостатком данного устройства является невозможность его повторного использования, т.к. для этого необходима высокотемпературная термообработка более 800°С, а данная структура при такой термообработке теряет свои эксплуатационные характеристики. Кроме того, изготовление объёмного (не пленочного) монокристалла больших размеров - более 10 мм - представляет сегодня нерешенную проблему. Недостатком устройства является также недостаточная контрастность, причиной которой является высокая отражательная способность кристаллографических плоскостей. Of the promotional materials for medical blades produced by the pilot production of IOFAN, Moscow, 1999, a medical scalpel made of diamond films is known. The diamond structure is single-crystal and has a face-centered cubic atomic unit cell. The atomic structure of this device is chemically and biologically compatible with the target. The material of the product has a high Mohs hardness value. All this provides high performance. A significant disadvantage of this device is the inability to reuse it, because this requires high-temperature heat treatment of more than 800 ° C, and this structure loses its operational characteristics during such heat treatment. In addition, the manufacture of bulk (non-film) single crystals of large sizes - more than 10 mm - represents an unresolved problem today. The disadvantage of this device is also the lack of contrast, the reason for which is the high reflectivity of the crystallographic planes.
Из этого же источника известен медицинский скальпель, изготовленный из частично стабилизированного иттрием диоксида циркония. Структура материала - поликристаллическая. Данное устройство имеет высокие предел прочности на изгиб (500- 1200 МПа) и микротвердость (1300-1700 ГПа), однако содержит неблагоприятные для организма тяжелые и редкие элементы: цирконий и иттрий. A medical scalpel made of partially stabilized yttrium dioxide is known from the same source. zirconium. The structure of the material is polycrystalline. This device has a high flexural strength (500-1200 MPa) and microhardness (1300-1700 GPa), however, it contains heavy and rare elements unfavorable for the body: zirconium and yttrium.
Из уровня техники также известен медицинский скальпель, изготовленный из объемного кристалла сапфира, технология получения которого использует промышленно доступные метод направленной кристаллизации и метод Чохральского (см. патент A medical scalpel made of a bulk sapphire crystal is also known from the prior art. The technology for producing it uses the industrially available directed crystallization method and the Czochralski method (see patent
RU18900 кл. А61В 17/00, опубл 10.08.2001). Устройство из объемного монокристалла сапфира легко обрабатывается, однако материал его имеет достаточно низкие значения предела прочности на изгиб (300-RU18900 cl. A61B 17/00, published on 08/10/2001). A device made of a bulk sapphire single crystal is easily processed, however, its material has rather low values of the flexural strength (300-
500 МПа) и микротвердость (1900 ГПа). При эксплуатации устройства возникают явления микроскалывания. Кроме того, материал такого скальпеля содержит химический элемент алюминий, попадание которого в область операционного процесса является нежелательным.500 MPa) and microhardness (1900 GPa). During operation of the device, micro-spalling phenomena occur. In addition, the material of such a scalpel contains a chemical element aluminum, the ingress of which into the region of the surgical process is undesirable.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является медицинский скальпель, включающий корпус, основание и режущую кромку из монокристаллического кремния (см. патент RU2484781 , кл. А61В 17/321 1 , опубл. 20.06.2013). Основание корпуса и клинообразная режущая кромка покрыты слоями термически выращенного диоксида кремния толщиной 700^-1200 А и аморфного карбида кремния толщиной 200 500 А. Известное устройство, в основном за счет слоя карбида кремния, значительно увеличивает микротвердость (до 2800 ГПа) и имеет высокое значение прочности на изгиб (500 600 МПа). Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и ограничения при обработке поверхности с очень тонким слоем карбида кремния, а также недостаточная износостойкость, обусловленная наличием напряжения на границе пленок диоксида кремния и аморфного карбида кремния. В результате термического и механического воздействий в операционных процессах может появляться отслаивание и разрушение пленки карбида кремния. Кроме того из-за наличия аморфной структуры на поверхности скальпеля ограничены возможности увеличения контрастности за счёт изменения цветности. Closest to the technical nature of the claimed invention is a medical scalpel, comprising a body, base and cutting edge made of single-crystal silicon (see patent RU2484781, class A61B 17/321 1, publ. 06/20/2013). The base of the body and the wedge-shaped cutting edge are covered with layers of thermally grown silicon dioxide with a thickness of 700 ^ -1200 A and amorphous silicon carbide with a thickness of 200 500 A. The known device, mainly due to the layer of silicon carbide, significantly increases the microhardness (up to 2800 GPa) and has a high value bending strength (500 600 MPa). The disadvantages of this device are the design complexity and limitations when processing a surface with a very thin layer of silicon carbide, as well as insufficient wear resistance due to the presence of voltage at the interface between the films of silicon dioxide and amorphous silicon carbide. AT As a result of thermal and mechanical effects in operating processes, peeling and destruction of a silicon carbide film may occur. In addition, due to the presence of an amorphous structure on the surface of the scalpel, the possibilities of increasing contrast due to a change in color are limited.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в расширении возможностей обработки режущей поверхности медицинского инструмента, увеличении износостойкости, увеличении химической и термической стойкости, а также обеспечении возможности увеличения контрастности. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в медицинском инструменте, включающем корпус, основание и режущую кромку, основание и режущая кромка выполнены из объемного монокристалла карбида кремния. В кристаллическую решётку монокристалла предпочтительно введены центры окраски. Монокристалл карбида кремния может иметь кубическую кристаллическую решётку политипа ЗС, а режущая кромка иметь последовательные углы заточки 30-50°, 15-30° и 5-15°. Монокристалл карбида кремния может также иметь гексагональную кристаллическую решётку политипа 6Н, 4Н или 2Н, а режущая кромка иметь последовательные углы заточки 30-50° и 15-30°. Корпус может быть выполнен заодно с основанием и режущей кромкой из одного объемного монокристалла карбида кремния. Корпус также может быть выполнен из композитной структуры на основе карбида кремния или кремния поликристаллической структуры. На фиг.1 представлен общий вид предлагаемого медицинского инструмента - скальпель; The objective of the invention is to remedy these disadvantages. The technical result consists in expanding the possibilities of processing the cutting surface of a medical instrument, increasing wear resistance, increasing chemical and thermal resistance, as well as providing the possibility of increasing contrast. The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in a medical instrument including a body, a base and a cutting edge, a base and a cutting edge are made of a bulk single crystal of silicon carbide. Color centers are preferably introduced into the crystal lattice of the single crystal. A silicon carbide single crystal can have a cubic crystal lattice of the ZS polytype, and the cutting edge can have successive sharpening angles of 30-50 °, 15-30 °, and 5-15 °. A silicon carbide single crystal can also have a hexagonal crystal lattice of the 6H, 4H, or 2H polytype, and the cutting edge can have successive sharpening angles of 30-50 ° and 15-30 °. The housing can be made integral with the base and cutting edge of a single volumetric silicon carbide single crystal. The housing can also be made of a composite structure based on silicon carbide or silicon polycrystalline structure. Figure 1 presents a General view of the proposed medical instrument is a scalpel;
на фиг.2 - поперечное сечение основания и режущей кромки из монокристалла карбида кремния с гексагональной кристаллической решёткой политипа 4Н с двухзаходным углом заточки режущей кромки (последовательные углы заточки 30-50° и 15-30°); figure 2 is a cross section of the base and cutting edge of a single crystal of silicon carbide with a hexagonal crystal lattice polytype 4H with a double-entry angle of sharpening of the cutting edge (consecutive sharpening angles of 30-50 ° and 15-30 °);
на фиг.З - поперечное сечение основания и режущей кромки из монокристалла карбида кремния с кубической кристаллической решёткой политипа ЗС с трёхзаходным углом заточки режущей кромки (последовательные углы заточки 30-50°, 15-30° и 5-15°); in Fig.3 - a cross section of the base and the cutting edge of a single crystal of silicon carbide with a cubic crystal lattice of the polytype ZS with a three-way angle of sharpening of the cutting edge (successive sharpening angles of 30-50 °, 15-30 ° and 5-15 °);
на фиг. 4 - общий вид предлагаемого медицинского инструмента - хирургический нож; in FIG. 4 - a general view of the proposed medical instrument is a surgical knife;
на фиг. 5 - общий вид предлагаемого медицинского инструмента - хирургические ножницы; in FIG. 5 is a general view of the proposed medical instrument - surgical scissors;
Медицинский инструмент состоит из корпуса 1 , основания 2 толщиной 0,25-^-2,5 мм и режущей кромки 3. Основание 2 и режущая кромка 3 выполнены из объемного монокристалла карбида кремния, в кристаллическую решётку которого введены центры окраски для повышения контрастности. Корпус 1 может быть выполнен заодно с основанием 2 и режущей кромкой 3 из одного объемного монокристалла карбида кремния. Корпус 1 также может быть выполнен из композитной структуры на основе карбида кремния или кремния поликристаллической структуры. The medical instrument consists of a housing 1, a base 2 with a thickness of 0.25 - ^ - 2.5 mm and a cutting edge 3. The base 2 and the cutting edge 3 are made of a bulk silicon carbide single crystal, into the crystal lattice of which color centers are introduced to increase contrast. The housing 1 can be made integral with the base 2 and the cutting edge 3 of one volumetric single crystal of silicon carbide. The housing 1 can also be made of a composite structure based on silicon carbide or silicon polycrystalline structure.
Монокристалл карбида кремния может иметь кристаллическую решётку различных политипов. Например, для такого операционного процесса, как разрезание сухожильных тканей, предпочтительно использование монокристалла с гексагональной кристаллической решёткой политипа 2Н, а для косметических лицевых операционных процессов - с кубической кристаллической решёткой политипа ЗС. При этом ось режущей кромки 3, близка к кристаллографическим осям монокристалла. A silicon carbide single crystal may have a crystal lattice of various polytypes. For example, for such an operating process as cutting tendon tissues, it is preferable to use a single crystal with a hexagonal crystal lattice of the 2H polytype, and for cosmetic facial surgery processes - with a cubic crystal lattice of the ZS polytype. In this case, the axis of the cutting edge 3 is close to the crystallographic axes of the single crystal.
Выполнение режущей части медицинского инструмента из объемного монокристалла обеспечивает возможность применения многократной высокотемпературной обработки изделия, не вызывающей при этом термонапряжений, что обусловлено высокой термоусточивостью объемной структуры монокристалла карбида кремния. Выполнение медицинского инструмента из объемного монокристалла SiC определенной структурной модификации кристаллической решётки позволяет сформировать идеальную поверхность медицинского инструмента с различной клинообразной формой режущей кромки 3 The implementation of the cutting part of the medical instrument from a bulk single crystal provides the possibility of using multiple high-temperature processing of the product, which does not cause thermal stresses, due to the high thermal stability of the bulk structure of a silicon carbide single crystal. The implementation of a medical instrument from a volumetric single crystal SiC of a certain structural modification of the crystal lattice allows you to form the ideal surface of a medical instrument with a different wedge-shaped shape of the cutting edge 3
(см. фиг.2-3). Подбор соответствующего политипа обеспечивает износостойкость устройства в данном операционном процессе.(see Fig.2-3). Selection of the appropriate polytype ensures the durability of the device in this operational process.
Необходимая цветовая гамма медицинского инструмента определяется не только объектом операционного процесса, но и температурными, и световыми условиями его проведения.The necessary color gamut of a medical instrument is determined not only by the object of the operational process, but also by the temperature and light conditions of its implementation.
Контрастность медицинского инструмента обеспечивается подбором требуемой цветовой гаммы за счёт введения в монокристалл соответствующих центров окраски для заданного операционного процесса. Режущая кромка может быть образована с помощью одно-, двух- или трехзаходной заточки. Показанные на фиг. 2 и 3 углы заточки установлены в ходе апробации медицинского инструмента и являются оптимальными. Двухзаходная и трехзаходная заточки используются для упрочения режущей кромки при одинаковой толщине основания медицинского инструмента. Кубическая структура ЗС имеет более низкие параметры: предел прочности на изгиб и микротвердость, и поэтому ее лучше использовать с трехзаходной заточкой лезвия. Выбранные углы заточки являются наиболее оптимальными с точки зрения технологии изготовления режущей кромки. (Идеальная форма режущей кромки стремится к параболе и в зависимости от твердости кристалла можно использовать однозаходную, двухзаходную или трехзаходную заточку). The contrast of the medical instrument is ensured by the selection of the required color gamut due to the introduction of the corresponding color centers into the single crystal for a given operational process. The cutting edge can be formed using one-, two- or three-way sharpening. Shown in FIG. 2 and 3 sharpening angles are established during the testing of a medical instrument and are optimal. Two-way and three-way sharpening are used to strengthen the cutting edge with the same thickness of the base of the medical instrument. The cubic structure of ZS has lower parameters: ultimate tensile strength and microhardness, and therefore it is better to use it with a three-way sharpening of the blade. Selected sharpening angles are the most optimal from the point of view of cutting edge manufacturing technology. (The ideal shape of the cutting edge tends to parabola and, depending on the hardness of the crystal, you can use one-way, two-way or three-way sharpening).
Пример 1. Скальпель состоит из корпуса, основания и режущей кромки, изготовленных из объемного монокристалла SiC политипа 4Н. Данное устройство обладает высокой контрастностью и сохраняет её после 150-кратных обработок при 800°С. Предел прочности на изгиб и микротвердость соответственно имеют значения 60(Н700 МПа и 2700 ГПа. Example 1. The scalpel consists of a body, base and cutting edge made of a bulk single crystal SiC polytype 4H. This device has high contrast and retains it after 150-fold treatments at 800 ° C. The ultimate strength in bending and microhardness, respectively, are 60 (Н700 MPa and 2700 GPa.
Пример 2. Скальпель состоит из корпуса, изготовленного из композитной структуры на основе карбида кремния, и основания с режущей кромкой, выполненных из объемного монокристаллического SiC политипа 6Н. Полученное устройство имеет высокую контрастность и выдерживает 100-кратные термообработки при температурах 800-Ч000°С, при этом предел прочности на изгиб сохраняется на уровне 800 МПа, а микротвердость - 2600 ГПа.  Example 2. The scalpel consists of a body made of a composite structure based on silicon carbide and a base with a cutting edge made of bulk single-crystal SiC polytype 6H. The resulting device has high contrast and can withstand 100-fold heat treatment at temperatures of 800-000 ° C, while the flexural strength remains at 800 MPa, and the microhardness is 2600 GPa.
Пример 3. Скальпель состоит из корпуса, изготовленного из композитной структуры на основе карбида кремния, и основания с режущей кромкой, выполненных из объемного монокристаллического SiC политипа 2Н. Устройство выдерживает 100-кратные термообработки при температурах 800^-1000°С и сохраняет высокую контрастность. Предел прочности на изгиб и микротвердость также имеют высокие значения и составляют соответственно 500-Н500 МПа и 2800 ГПа. Example 3. The scalpel consists of a body made of a composite structure based on silicon carbide, and a base with a cutting edge made of bulk single-crystal SiC polytype 2H. The device withstands 100-fold heat treatments at temperatures of 800 ^ -1000 ° C and maintains high contrast. The bending strength and microhardness also have high values and are respectively 500-N500 MPa and 2800 GPa.
Пример 4. Скальпель состоит из корпуса, изготовленного из композитной структуры на основе карбида кремния, и основания с режущей кромкой, выполненных из объемного монокристаллического Example 4. The scalpel consists of a body made of a composite structure based on silicon carbide and a base with a cutting edge made of bulk single-crystal
SiC политипа ЗС. Устройство выдерживает 80-кратные термообработки при температурах 800 1000°С и сохраняет высокую контрастность. Предел прочности на изгиб и микротвердость также имеют высокие значения 500+600 МПа и 2200 ГПа соответственно. Пример 5. Хирургический нож состоит из корпуса и основания с режущей кромкой. Корпус, основание и режущая кромка с двухзаходной заточкой изготовлены из объемного монокристалла карбида кремния политипа 2Н. Устройство выдерживает 100-кратные термообработки при температуре 800-1000°С. Предел прочности на изгиб и микротвердость составляют соответственно 500-600 Мпа и 2700 ГПа. SiC polytype ZS. The device can withstand 80x heat treatment at temperatures of 800 to 1000 ° C and maintains high contrast. The bending strength and microhardness also have high values of 500 + 600 MPa and 2200 GPa, respectively. Example 5. A surgical knife consists of a body and a base with a cutting edge. The body, the base and the cutting edge with a double-entry sharpening are made of a bulk single crystal of silicon carbide polytype 2H. The device can withstand 100-fold heat treatment at a temperature of 800-1000 ° C. The ultimate strength in bending and microhardness are 500-600 MPa and 2700 GPa, respectively.
Пример 6. Медицинские ножницы состоят из корпуса, изготовленного из карбид кремневой композитной структуры, и основания с режущей кромкой, изготовленных из объемного монокристалла карбида кремния со структурой политипа 6Н. Устройство выдерживает 80- кратные термообработки при температурах 800-1000°С и сохраняет высокие значения предела прочности на изгиб 700-800 МПа и микротвердость 2600 ГПа.  Example 6. Medical scissors consist of a body made of silicon carbide composite structure and a base with a cutting edge made of a bulk silicon carbide single crystal with a 6H polytype structure. The device withstands 80-fold heat treatments at temperatures of 800-1000 ° C and maintains high values of flexural strength of 700-800 MPa and microhardness of 2600 GPa.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Медицинский инструмент, включающий корпус, основание и режущую кромку, отличающийся тем, что основание и режущая кромка выполнены из объемного монокристалла карбида кремния. 1. A medical instrument comprising a body, a base and a cutting edge, characterized in that the base and cutting edge are made of a bulk single crystal of silicon carbide.
2. Медицинский инструмент по п.1 , отличающийся тем, что в кристаллическую решётку монокристалла введены центры окраски.2. The medical instrument according to claim 1, characterized in that color centers are introduced into the crystal lattice of the single crystal.
3. Медицинский инструмент по п.1, отличающийся тем, что монокристалл карбида кремния имеет кубическую кристаллическую решётку политипа ЗС, а режущая кромка имеет последовательные углы заточки 30-50°, 15-30° и 5-15°. 3. The medical tool according to claim 1, characterized in that the silicon carbide single crystal has a cubic crystal lattice of the ZS polytype, and the cutting edge has successive sharpening angles of 30-50 °, 15-30 ° and 5-15 °.
4. Медицинский инструмент по п.1 , отличающийся тем, что монокристалл карбида кремния имеет гексагональную кристаллическую решётку политипа 6Н, 4Н или 2Н, а режущая кромка имеет последовательные углы заточки 30-50° и 15-30°.  4. The medical tool according to claim 1, characterized in that the silicon carbide single crystal has a hexagonal crystal lattice of a 6H, 4H or 2H polytype, and the cutting edge has successive sharpening angles of 30-50 ° and 15-30 °.
5. Медицинский инструмент по п.1 , отличающийся тем, что корпус выполнен заодно с основанием и режущей кромкой из одного объемного монокристалла карбида кремния.  5. The medical instrument according to claim 1, characterized in that the housing is integral with the base and cutting edge of one volumetric silicon carbide single crystal.
6. Медицинский инструмент по п.1 , отличающийся тем, что корпус выполнен из композитной структуры на основе карбида кремния.  6. The medical tool according to claim 1, characterized in that the housing is made of a composite structure based on silicon carbide.
7. Медицинский инструмент по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из кремния поликристаллической структуры.  7. The medical instrument according to claim 1, characterized in that the housing is made of silicon polycrystalline structure.
8. Медицинский инструмент по любому из пп. 1 - 7, отличающийся тем, что выполнен в виде скальпеля.  8. A medical instrument according to any one of paragraphs. 1 to 7, characterized in that it is made in the form of a scalpel.
9. Медицинский инструмент по любому из пп. 1 - 7, отличающийся тем, что выполнен в виде хирургического ножа.  9. A medical instrument according to any one of paragraphs. 1 to 7, characterized in that it is made in the form of a surgical knife.
10. Медицинский инструмент по любому из пп. 1 - 7, отличающийся тем, что выполнен в виде хирургических ножниц.  10. A medical instrument according to any one of paragraphs. 1 to 7, characterized in that it is made in the form of surgical scissors.
PCT/RU2014/000924 2013-12-19 2014-12-09 Medical instrument WO2015094016A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013156457/14A RU2541056C1 (en) 2013-12-19 2013-12-19 Medical instrument
RU2013156457 2013-12-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015094016A1 true WO2015094016A1 (en) 2015-06-25

Family

ID=53287066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2014/000924 WO2015094016A1 (en) 2013-12-19 2014-12-09 Medical instrument

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2541056C1 (en)
WO (1) WO2015094016A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2770781C1 (en) * 2021-03-26 2022-04-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова" Министерства здравоохранения Российской Федерации Perforator of the posterior longitudinal ligament of the spine for use in ventral subaxial cervical spondylodesis

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2100990A (en) * 1981-04-15 1983-01-12 Huber And Co Hauterive Sa Surgical cutting tool for eye and other operations
EP0139169A2 (en) * 1983-08-26 1985-05-02 Donald W. Henderson Cutting implement and method of making same
US5579583A (en) * 1992-09-22 1996-12-03 Micromed, Incorporated Microfabricated blades
RU2194464C2 (en) * 2000-09-18 2002-12-20 Шкворченко Дмитрий Олегович Monocrystal silicon cutting instrument

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2484781C1 (en) * 2011-12-28 2013-06-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт физических проблем имени Ф.В. Лукина" Ophthalmosurgical blade

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2100990A (en) * 1981-04-15 1983-01-12 Huber And Co Hauterive Sa Surgical cutting tool for eye and other operations
EP0139169A2 (en) * 1983-08-26 1985-05-02 Donald W. Henderson Cutting implement and method of making same
US5579583A (en) * 1992-09-22 1996-12-03 Micromed, Incorporated Microfabricated blades
RU2194464C2 (en) * 2000-09-18 2002-12-20 Шкворченко Дмитрий Олегович Monocrystal silicon cutting instrument

Also Published As

Publication number Publication date
RU2541056C1 (en) 2015-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shi et al. A review on processing polycrystalline magnesium aluminate spinel (MgAl2O4): Sintering techniques, material properties and machinability
RU2418891C9 (en) SiC CRYSTAL WITH DIAMETRE OF 100 mm AND METHOD OF ITS GROWING ON OFF-AXIS SEED
Epelbaum et al. Similarities and differences in sublimation growth of SiC and AlN
Vincent et al. Shear-driven phase transformation in silicon nanowires
RU2541056C1 (en) Medical instrument
CN1201702C (en) Zirconium dioxide based material, surgical cutting tools made of zirconium dioxide based material, tools made of zirconium dioxide based material
RU2331377C1 (en) Microsurgical blade
WO2008091630A1 (en) Methods for ameliorating tissue trauma from surgical incisions
Murr et al. The microstructure of the cultured freshwater pearl
CN109023189B (en) Heat treatment process for improving amplitude of cutter bar of ultrasonic cutter
RU2607280C2 (en) Surgical scissors
TW201009134A (en) Process for production of AlxGa(1-x)N single crystal, AlxGa(1-x)N single crystal and optical lenses
CN105212991A (en) A kind of single use ceramic scalpel and preparation method thereof
EP1660442A2 (en) Crystalline substance with tailored angle between surfaces
Pałosz et al. Dependence of the structure on the growth conditions of ZnS and Zn1− xCdxS single crystals grown by iodine transport
RU2194464C2 (en) Monocrystal silicon cutting instrument
Chaussende et al. Electron Back Scattering Diffraction (EBSD) as a tool for the investigation of 3C-SiC nucleation and growth on 6H or 4H
RU2053718C1 (en) Surgical cutting instrument
CN114075071A (en) Preparation method of zirconia ceramic and ceramic scalpel
Sigalovsky et al. Growth of spinel single crystal fibers by the laser-heated floating-zone technique and their cgaracterization as high temperature reinforcements
RU18900U1 (en) BLADE MEDICAL SINGLE-CRYSTAL
NO167254B (en) PLASTER
Magennis A MIDWIFERY SURGICAL CLAMP.
CN216797768U (en) Posterior ligament opens device
CN219516686U (en) Skull repair buckle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14871236

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14871236

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1