ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ получения покрытия на биоспице для остеосинтеза

Классы МПК:A61L31/08 материалы для покрытий
A61B17/58 для остеосинтеза, например планки, винты для костей и тп
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Учреждение Российской Академии Наук Институт химии твердого тела Уральского Отделения РАН (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-07-12
публикация патента:

Изобретение относится к области медицины. Описан способ получения покрытия на биоспице для остеосинтеза, включающий предварительную ионную обработку поверхности стального стержня в атмосфере аргона, нанесение промежуточного слоя металла V группы периодической системы элементов путем электродугового напыления с использованием электродов из соответствующего металла с последующим нанесением защитного слоя посредством работы источника металлической плазмы в атмосфере азота, при этом ионную обработку проводят низкотемпературной аргоновой плазмой при токе разряда 30-35 А в течение 60-65 мин, а электродуговое напыление промежуточного слоя осуществляют десятикратной циклической ионной бомбардировкой ионами соответствующего металла, при этом отрицательный потенциал на рабочем столе поддерживают равным 1000-1100 В, ток металлического катода - равным 60-65 А в течение 10-12 с, после чего ток катода выключают и выдерживают паузу в течение 20-25 с. Способ получения покрытия на биоспице для остеосинтеза обеспечивает положительные медико-биологические и токсикологические результаты. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

Изобретение относится к области медицины, в частности изготовления медицинского оборудования, используемого в травматологии и ортопедии для осуществления фиксации кости при остеосинтезе аппаратом чрескостной наружной фиксации.

Известен способ получения покрытия на спице для остеосинтеза путем нанесения покрытия на стальные спицы методом электроискрового легирования с использованием электродов из биосовместимых материалов, в частности титана (патент RU 2358678, МКИ A61B 17/58, 2009 г.). Известным способом получают спицы в виде стержня с заостренным концом, имеющие в местах соприкосновения с тканями организма покрытие с развитым рельефом поверхности.

Недостатком известного способа является высокая трудоемкость и низкая производительность, связанные с необходимостью индивидуальной обработки каждой спицы.

Известен способ получения покрытия на биоспице для остеосинтеза путем нанесения на поверхность спицы многослойного пленочного покрытия двумя способами: дуговым испарением металлической мишени и импульсным распылением графита. При этом на первой стадии в вакуумную камеру на вращающийся рабочий стол с планетарным механизмом закрепляют стальной стержень, в камере устанавливают остаточное давление в 2×10-2 Па, в зону напыления подают газ - аргон, и при подаче отрицательного напряжения на подложку рабочего стола в пределах 800-2000 вольт производят ионную очистку стального стержня от остаточных загрязнений и активации поверхности исходного материала, далее включают источник дугового распыления металла, а именно циркония, и наносят слой циркония толщиной от 20 до 30 нм, наносят слой нитрида циркония посредством одновременной работы источника металлической плазмы и подачи в рабочую камеру азота со статическим давлением 6,5×10 -2 Па при отключенной подаче аргона (патент RU 2361537, МКИ A61B 17/58, 2009 г.) (прототип).

Недостатком известного способа является сложность процесса нанесения шестислойного покрытия различного состава и толщины, основанная на использовании двух способов осаждения - электродугового испарения металлической мишени циркония и импульсного метода распыления графита; при этом использование метода катодного распыления для ионной очистки и активации поверхности напыляемых спиц является длительным и малоэффективным процессом.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать простой и надежный способ получения покрытия на биоспице для остеосинтеза, обеспечивающий наряду с этим положительные медико-биологические показатели.

Поставленная задача решена в предлагаемом способе получения покрытия на биоспице для остеосинтеза, включающем предварительную ионную обработку поверхности стального стержня в атмосфере аргона, нанесение промежуточного слоя металла V группы периодической системы элементов путем электродугового напыления с использованием электродов из соответствующего металла с последующим нанесением защитного слоя посредством работы источника металлической плазмы в атмосфере азота, в котором ионную обработку проводят низкотемпературной аргоновой плазмой при токе разряда 30-35 А в течение 60-65 мин, а электродуговое напыление промежуточного слоя осуществляют десятикратной циклической ионной бомбардировкой ионами соответствующего металла, при этом отрицательный потенциал на рабочем столе поддерживают равным 1000-1100 В, ток металлического катода - равным 60-65 А в течение 10-12 с, после чего ток катода выключают и выдерживают паузу в течение 20-25 с.

При этом в качестве металла V группы периодической системы элементов используют титан.

В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способ получения покрытия на биоспице для остеосинтеза, в котором используют ионную обработку низкотемпературной аргоновой плазмой для предварительной обработки исходной поверхности, а первый промежуточный слой наносят десятикратной циклической ионной бомбардировкой ионами соответствующего металла при определенных значениях рабочих параметров.

Исследования, проведенные авторами, позволили сделать вывод о предпочтительном использовании для предварительной обработки и активации поверхности спицы низкоэнергетического источника плазмы по сравнению с обработкой тлеющим разрядом в известном способе, что обеспечивает не только более высокую степень очистки, но также и более высокую степень активации поверхности. При этом существенным являются значения рабочих характеристик источника. Так, при токе разряда менее 30 А значительно увеличивается время проведения обработки. Использование тока разряда более 35 А приводит к перегреву исходной поверхности спицы. Исследования также выявили преимущества нанесения промежуточного слоя металла путем ионной бомбардировки в вакууме поверхности стержня ионами металла (титана). Экспериментальным путем были определены значения рабочих характеристик процесса. Так, подача на рабочий стол отрицательного потенциала менее 1000 В и поддержание тока металлического катода менее 60 А в течение менее 10 с не обеспечивает надежного сцепления с основой формирующегося промежуточного слоя, вследствие чего в последующем возможно его отслоение. Подача на рабочий стол отрицательного потенциала более 1100 В и поддержание тока металлического катода более 65 А в течение более 12 с приводит к перегреву исходной поверхности спицы. Ионную бомбардировку осуществляют в течение 10 циклов обработки - один цикл обработки составляет 10-12 секунд ионной бомбардировки и паузы 20-25 с при скорости вращения поворотного стола 12 об/мин.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом.

В рабочую камеру установки ионноплазменного напыления, в которой установлен катод из титана, на планетарный механизм размещают партию спиц, изготовленных из нержавеющей стали 12Х18Н9Т. Рабочую камеру откачивают до давления (5-7)·10-5 мм рт.ст., затем включают вращение планетарного механизма и облучают спицы потоком ионов аргона при токе разряда 30-35 А в течение 60-65 мин. После того как давление в камере устанавливается равным первоначальному, производят циклическую ионную бомбардировку спиц ионами титана, отрицательный потенциал на рабочем столе при этом составляет 1000-1100 В, ток титанового катода поддерживают равным 60-65 А в течение 10-12 с, после чего ток катода выключают и выдерживают паузу в течение 20-25 секунд; операцию повторяют 10 раз, после чего в рабочую камеру подают реактивный газ азот и зажигают дугу на расходуемом катоде, выполненном из титана. Получают плотное без отслоений покрытие толщиной 2-3 мкм.

Биоспицы для остеосинтеза с покрытием, полученным предлагаемым способом, прошли испытания в Федеральном государственном унитарном предприятии "Опытный завод Российского научного центра "Восстановительная травматологическая травматология и ортопедия" имени академика Г.А.Илизарова" (23.11.2010 г.). Была испытана партия биоспиц с защитным биологически-инертным покрытием, полученным предлагаемым способом, диаметром 1,5 и 1,8 мм из стали 12Х18Н9 комплекта для чрескостного остеосинтеза по Г.А.Илизарову. Получены положительные результаты медико-биологических и токсикологических испытаний.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В рабочую камеру установки ионноплазменного напыления, в которой установлен катод из титана, на планетарный механизм размещают партию спиц в количестве 160 шт., изготовленных из нержавеющей стали 12Х18Н9Т, диаметром 1.8 мм, и 4 свидетеля для контроля температуры, равномерно распределенных по окружности планетарного механизма. В качестве свидетелей за контролем температуры используют стержни из нержавеющей проволоки 12Х18Н9Т диаметром 1.5 мм. Рабочую камеру откачивают до давления (5)·10-5 мм рт.ст., затем включают вращение планетарного механизма и облучают спицы потоком ионов аргона при токе разряда 30 А в течение 65 мин. После того как давление в камере устанавливается равным первоначальному, производят циклическую ионную бомбардировку спиц ионами титана, отрицательный потенциал на рабочем столе при этом составляет 1000 В, ток титанового катода поддерживают равным 60 А в течение 10 с, после чего ток катода выключают и выдерживают паузу в течение 20 секунд; операцию повторяют 10 раз, после чего на рабочем столе снижают отрицательный потенциал до 100 В, в рабочую камеру подают реактивный газ азот, устанавливают его давление равным 5·10 -3 мм рт.ст., зажигают дугу на расходуемом электроде, выполненном из титана, и при токе катода, равном 70 А, проводят процесс осаждения защитного покрытия нитрида титана в течение 1 часа. Получают плотное без отслоений покрытие толщиной 2-3 мкм.

Пример 2. В рабочую камеру установки ионноплазменного напыления, в которой установлен катод из титана, на планетарный механизм размещают партию спиц в количестве 160 шт., изготовленных из нержавеющей стали 12Х18Н9Т диаметром 1.5 мм, и 4 свидетеля для контроля температуры, равномерно распределенных по окружности планетарного механизма. В качестве свидетелей за контролем температуры используют стержни из нержавеющей проволоки 12Х18Н9Т диаметром 1.5 мм. Рабочую камеру откачивают до давления (5)·10 -5 мм рт.ст., затем включают вращение планетарного механизма и облучают спицы потоком ионов аргона при токе разряда 35 А в течение 60 мин. После того как давление в камере устанавливается равным первоначальному, производят циклическую ионную бомбардировку спиц ионами титана, отрицательный потенциал на рабочем столе при этом составляет 1100 В, ток титанового катода поддерживают равным 65 А в течении 12 с, после чего ток катода выключают и выдерживают паузу в течение 25 секунд; операцию повторяют 10 раз, после чего на рабочем столе снижают отрицательный потенциал до 100 В, в рабочую камеру подают реактивный газ азот, устанавливают его давление равным 5·10-3 мм рт.ст., зажигают дугу на расходуемом электроде, выполненном из титана, и при токе катода, равном 70 А, проводят процесс осаждения защитного покрытия нитрида титана в течение 1 часа. Получают плотное без отслоений покрытие толщиной 2-3 мкм.

Таим образом, авторами предлагается простой и надежный способ получения покрытия на биоспице для остеосинтеза, обеспечивающий положительные медико-биологические и токсикологические результаты.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения покрытия на биоспице для остеосинтеза, включающий предварительную ионную обработку поверхности стального стержня в атмосфере аргона, нанесение промежуточного слоя металла V группы периодической системы элементов путем электродугового напыления с использованием электродов из соответствующего металла с последующим нанесением защитного слоя посредством работы источника металлической плазмы в атмосфере азота, отличающийся тем, что ионную обработку проводят низкотемпературной аргоновой плазмой при токе разряда 30-35 А в течение 60-65 мин, а электродуговое напыление промежуточного слоя осуществляют десятикратной циклической ионной бомбардировкой ионами соответствующего металла, при этом отрицательный потенциал на рабочем столе поддерживают равным 1000-1100 В, ток металлического катода - равным 60-65 А в течение 10-12 с, после чего ток катода выключают и выдерживают паузу в течение 20-25 с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве металла V группы периодической системы элементов используют титан.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2465018

patent-2465018.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс A61L31/08 материалы для покрытий

Патенты РФ в классе A61L31/08:
материал заменителя костной ткани -  патент 2529802 (27.09.2014)
способ изготовления биодеградируемых мембран для предотвращения образования спаек после кардиохирургических операций -  патент 2525181 (10.08.2014)
имплантируемые продукты, содержащие наночастицы -  патент 2524644 (27.07.2014)
медицинские изделия и способ их получения -  патент 2485979 (27.06.2013)
способ создания наноструктурной биоинертной пористой поверхности на титановых имплантатах -  патент 2469744 (20.12.2012)
трубка для энтерального питания -  патент 2463009 (10.10.2012)
способ модификации поверхности эндокардиальных электродов -  патент 2452516 (10.06.2012)
биологически активная полимерная медицинская композиция (варианты) -  патент 2447902 (20.04.2012)
подложка с электронодонорной поверхностью, содержащей частицы металла, включая палладий -  патент 2441672 (10.02.2012)
медицинские устройства, покрытые быстро растворяющимся биосовместимым покрытием -  патент 2403069 (10.11.2010)

Класс A61B17/58 для остеосинтеза, например планки, винты для костей и тп

Патенты РФ в классе A61B17/58:
способ остеосинтеза вывиха акромиального конца ключицы -  патент 2529416 (27.09.2014)
способ удлинения голени у собак -  патент 2528818 (20.09.2014)
способ остеотомии таза при лечении дисплазии вертлужной впадины -  патент 2527161 (27.08.2014)
способ остеосинтеза спицей переломов костей лицевого скелета -  патент 2523828 (27.07.2014)
способ оперативного лечения закрытых оскольчатых языкообразных переломов пяточной кости -  патент 2520800 (27.06.2014)
репозиционно-фиксирующее устройство для проведения интрамедуллярного остеосинтеза трубчатых костей -  патент 2515758 (20.05.2014)
способ хирургического лечения несросшихся переломов и ложных суставов трубчатых костей при наличии дефицита мягких тканей в проекции несросшихся переломов и ложных суставов -  патент 2515146 (10.05.2014)
способ профилактики гнойно-воспалительных осложнений при лечении травматолого-ортопедических пациентов с использованием аппаратов внешней фиксации -  патент 2508062 (27.02.2014)
костодержатель с фиксатором пластины для остеосинтеза -  патент 2503425 (10.01.2014)
способ и устройство для фиксации и репозиции множественных переломов ребер и грудины -  патент 2497475 (10.11.2013)


Наверх