RU2220674C1 - Material based on zirconium dioxide, cutting instrument manufactured from material based on zirconium dioxide and instrument manufactured from material based on zirconium dioxide - Google Patents
Material based on zirconium dioxide, cutting instrument manufactured from material based on zirconium dioxide and instrument manufactured from material based on zirconium dioxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2220674C1 RU2220674C1 RU2002115068/14A RU2002115068A RU2220674C1 RU 2220674 C1 RU2220674 C1 RU 2220674C1 RU 2002115068/14 A RU2002115068/14 A RU 2002115068/14A RU 2002115068 A RU2002115068 A RU 2002115068A RU 2220674 C1 RU2220674 C1 RU 2220674C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxide
- blade
- group
- yttrium
- stabilized
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
Abstract
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к медицинской технике, а более точно - к материалам на основе диоксида циркония, хирургическому режущему инструменту из материала на основе диоксида циркония и инструменту из материала на основе диоксида циркония.Technical field
The present invention relates to medical equipment, and more specifically to materials based on zirconium dioxide, a surgical cutting tool made of a material based on zirconium dioxide and a tool made of a material based on zirconium dioxide.
Предшествующий уровень техники
Известен материал на основе диоксида циркония, стабилизированный оксидом иттрия (см. , например, Green, D. J. , Hannink, R.H.J., and Swain, M.V., Transformation Toughening of Ceramics. CRC Press, Inc., Boca Ration, Florida, 1989. J), который является поликристаллическим и содержит в качестве стабилизирующих добавок оксиды магния, кальция и иттрия. Этот материал характеризуется прочностью на изгиб 430-980 МПа и вязкостью разрушения (коэффициентом интенсивности напряжения) 5,8-9,0 МПа•м1/2.State of the art
Known zirconia-based material stabilized with yttrium oxide (see, for example, Green, DJ, Hannink, RHJ, and Swain, MV, Transformation Toughening of Ceramics. CRC Press, Inc., Boca Ration, Florida, 1989. J), which is polycrystalline and contains, as stabilizing additives, oxides of magnesium, calcium and yttrium. This material is characterized by bending strength of 430–980 MPa and fracture toughness (stress intensity factor) of 5.8–9.0 MPa • m 1/2 .
Недостатком этого материала является присутствие границ зерен в материале, что не позволяет изготовление из него высококачественного и износостойкого режущего инструмента и остротой режущей кромки ≤1 мкм, сравнимой с размерами зерна. The disadvantage of this material is the presence of grain boundaries in the material, which does not allow the manufacture of high-quality and wear-resistant cutting tools from it and the sharpness of the cutting edge ≤1 μm, comparable with grain size.
Известен монокристаллический материал на основе диоксида циркония, стабилизированный оксидом иттрия (см. , например, Savage J.A. Preparation and Properties of hard crystalline materials for optical; application - a review. , J. Cryst Growth, 1991, vol.113, p.708), который содержит 88 мол.% ZrO2 и 12 мол.% Y2O3. Этот материал характеризуется микротвердостью 1100-1400 кг/мм2, прочностью на изгиб 200-330 МПа.A single crystal material based on zirconia stabilized with yttrium oxide is known (see, for example, Savage JA Preparation and Properties of hard crystalline materials for optical; application - a review., J. Cryst Growth, 1991, vol. 113, p.708) which contains 88 mol.% ZrO 2 and 12 mol.% Y 2 O 3 . This material is characterized by a microhardness of 1100-1400 kg / mm 2 , a bending strength of 200-330 MPa.
Недостатками этого материала являются малая прочность, недостаточно высокая износостойкость, связанная с относительно высокой хрупкостью материала. The disadvantages of this material are low strength, insufficiently high wear resistance associated with the relatively high fragility of the material.
Известен материал на основе диоксида циркония, стабилизированный оксидом иттрия, который содержит по крайней мере один оксид примеси (см., например, патент Великобритании 1373888, МКИС 04 В 35/50, 35/48), который содержит 10-20 мол. % Y2О3 и 0,01-5 вес.% оксида окрашивающей примеси. Этот материал характеризуется микротвердостью 1200-1300 кг/мм2.Known material based on zirconia stabilized with yttrium oxide, which contains at least one impurity oxide (see, for example, UK patent 1373888, MKIS 04 35/50, 35/48), which contains 10-20 mol. % Y 2 About 3 and 0.01-5 wt.% Oxide coloring matter. This material is characterized by a microhardness of 1200-1300 kg / mm 2 .
Недостатком этого материала является недостаточно высокая износостойкость, связанная с относительно высокой хрупкостью материала. The disadvantage of this material is the insufficiently high wear resistance associated with the relatively high fragility of the material.
Известен материал на основе диоксида циркония, стабилизированный оксидом иттрия (см., например, Marscher G.N., Pirouz P., Heuer A.H. Temperature dependence of hardness in yttria-stabilized zirconia single crystals. J.Am. Ceram. Soc. , 1991, vol.74, p.491), который содержит 90,5 мол.% ZrO2 и 9,5 мол. % Y2O3. Этот материал характеризуется микротвердостью 1400-1500 кг/мм2, прочностью на изгиб и сжатие 200-330 МПа.Known material based on zirconia stabilized with yttrium oxide (see, for example, Marscher GN, Pirouz P., Heuer AH Temperature dependence of hardness in yttria-stabilized zirconia single crystals. J. Am. Ceram. Soc., 1991, vol. 74, p. 491), which contains 90.5 mol.% ZrO 2 and 9.5 mol. % Y 2 O 3 . This material is characterized by a microhardness of 1400-1500 kg / mm 2 , bending and compression strength of 200-330 MPa.
Недостатками этого материала являются небольшие размеры кристаллов, малая прочность, недостаточно высокая износостойкость, связанная с относительно высокой хрупкостью материала. The disadvantages of this material are the small size of the crystals, low strength, insufficiently high wear resistance associated with the relatively high fragility of the material.
Наиболее близким к заявляемому является материал на основе диоксида циркония, частично стабилизированный оксидом иттрия (см., например, G.A. Gogotsi, E.E. Lomonova, V.G. Peichev Strength and Fracture Toughness of Zirconia Crystals., J. Eur. Ceram. Soc., v.11, p. 123-132, 1993), который содержит 97 мол.% ZrO2 и 3 мол.% Y2О3. Этот материал характеризуется прочностью на изгиб и сжатие 500-800 МПа и вязкостью разрушения (коэффициентом интенсивности напряжения) 5-16 MПa•м1/2.Closest to the claimed is a material based on zirconium dioxide, partially stabilized with yttrium oxide (see, for example, GA Gogotsi, EE Lomonova, VG Peichev Strength and Fracture Toughness of Zirconia Crystals., J. Eur. Ceram. Soc., V.11 , p. 123-132, 1993), which contains 97 mol.% ZrO 2 and 3 mol.% Y 2 About 3 . This material is characterized by bending and compression strength of 500-800 MPa and fracture toughness (stress intensity factor) of 5-16 MPa • m 1/2 .
Недостатком этого материала является недостаточно высокая износостойкость, связанная с относительно низкой прочностью на изгиб, большим разбросом значений вязкости разрушения, связанным с неоднородностью этого материала по микроструктуре и фазовому составу. The disadvantage of this material is the insufficiently high wear resistance associated with a relatively low bending strength, a wide spread of fracture toughness values associated with the heterogeneity of this material in microstructure and phase composition.
Для разрезания биологических тканей в хирургической практике обычно применяются стальные одноразовые лезвия, поставляемые в стерильной упаковке и закрепляемые на ручке-держателе непосредственно перед использованием. For cutting biological tissues in surgical practice, steel disposable blades are usually used, supplied in a sterile package and secured to the handle-holder immediately before use.
Термин "одноразовый" применим к этим лезвиям в формальном и буквальном смысле, поскольку они очень быстро тупятся и для сложных разрезов в процессе одной операции приходится использовать несколько одноразовых лезвий. The term “disposable” is applicable to these blades in the formal and literal sense, because they are very dull very quickly and for complex incisions in the course of one operation it is necessary to use several disposable blades.
Недостатки этих лезвий очевидны. Во-первых, нержавеющая сталь, из которой делают металлические лезвия и скальпели, не совместима с тканями живого организма и отторгается им. В результате чего могут образовываться микротромбы, приводящие к закупорке мелких кровеносных сосудов. The disadvantages of these blades are obvious. Firstly, stainless steel, from which metal blades and scalpels are made, is not compatible with the tissues of a living organism and is rejected by it. As a result, microthrombi can form, leading to blockage of small blood vessels.
Во-вторых, процесс затупления стальных лезвий - это физико-химический процесс, в результате которого в организм человека попадают как микро- или макрочастицы металла, так и продукты химической реакции металла с агрессивной средой лимфы и крови, которые могут вызывать какие-либо послеоперационные осложнения. Secondly, the process of blunting steel blades is a physicochemical process, as a result of which both micro- or particulate metal and the products of the chemical reaction of a metal with an aggressive environment of lymph and blood enter the human body, which can cause any postoperative complications .
В-третьих, при быстрой затупляемости лезвия и при смене затупившегося лезвия на новое изменяется тактильное ощущение хирурга, что приводит к неконтролируемым прорезам тканей. Thirdly, with the rapid blunting of the blade and when changing the blunted blade to a new one, the tactile sensation of the surgeon changes, which leads to uncontrolled cuts in the tissues.
В-четвертых, физическая структура нержавеющей стали такова, что не позволяет обеспечить остроту режущей кромки менее одного микрона, необходимую для выполнения качественных разрезов. Кроме того, технология обработки формирует режущую кромку в виде "пилы". Все это приводит к существенным деформациям и травматизации разрезаемых тканей. Происходит раздавливание и размозжение тканей. Fourth, the physical structure of stainless steel is such that it is not possible to ensure the sharpness of the cutting edge of less than one micron, which is necessary to perform high-quality cuts. In addition, the processing technology forms a cutting edge in the form of a “saw”. All this leads to significant deformations and trauma to cut tissues. Crush and crush of tissues.
Известен хирургический режущий инструмент (см., например, патент России 2053718), содержащий рукоятку и соединенный с рукояткой наконечник из керамики на основе оксида алюминия, рабочий наконечник неразъемно соединен с рукояткой скрепляющим материалом и выполнен из поликристаллической керамики на основе альфа-оксида алюминия со средним размером зерна 0,1-3,0 мкм. A surgical cutting tool is known (see, for example, Russian patent 2053718), comprising a handle and a tip made of ceramic based on aluminum oxide connected to the handle, the working tip is inseparably connected to the handle with a bonding material and made of polycrystalline ceramic based on alpha alumina with an average grain size 0.1-3.0 microns.
Недостатком этого инструмента является то, что рабочий наконечник имеет один угол заточки, что приводит к повышенному трению при производстве разрезов, увеличению усилия реза, повышенной деформации и травматизации разрезаемых тканей. Кроме того, практически невозможно получить износостойкую режущую кромку с характерным размером, меньшим максимального размера зерна поликристаллической керамики, из которой сделан рабочий наконечник, т.е. 3 мкм. The disadvantage of this tool is that the working tip has one sharpening angle, which leads to increased friction during the production of cuts, an increase in cutting force, increased deformation and trauma to cut tissues. In addition, it is practically impossible to obtain a wear-resistant cutting edge with a characteristic size smaller than the maximum grain size of polycrystalline ceramics from which the working tip is made, i.e. 3 microns.
Известен хирургический режущий инструмент (скальпель), содержащий лезвие с хвостовиком и держатель лезвия для жесткого закрепления лезвия (см., например, патент России 2005426). На держателе выполнены продольные торцевой паз и сквозная прорезь. Продольный торцевой паз и соответствующий ему участок лезвия выполнены с трапецеидальными поперечными сечениями, а лезвие выполнено из керамики. Known surgical cutting tool (scalpel) containing a blade with a shank and a blade holder for rigidly fixing the blade (see, for example, Russian patent 2005426). A longitudinal end groove and a through slot are made on the holder. The longitudinal end groove and the corresponding portion of the blade are made with trapezoidal cross sections, and the blade is made of ceramic.
Недостатком этого инструмента является то, что установка и снятие съемного лезвия при "прессовой" посадке требуют значительных сдвигающих усилий, прикладываемых к участку лезвия, находящемуся в непосредственной близости от режущей кромки, и параллельно ей. Проведение этих манипуляций вручную приводит к травме рук персонала. Кроме того, наличие острых краев и углов трапецеидального крепления приводит к порче стерильных хирургических перчаток, в которых персонал производит сборку скальпеля после стерилизации его в разобранном виде. К недостаткам инструмента относится также то, что лезвие выполнено из керамики, принципиально имеющей зернистую структуру. Из-за этого практически невозможно сделать износостойкий режущий инструмент с необходимой остротой режущей кромки менее 1 мкм и высоким качеством ее рабочих поверхностей. The disadvantage of this tool is that the installation and removal of the removable blade during the "press" fit require significant shear forces applied to the section of the blade located in close proximity to the cutting edge, and parallel to it. Performing these manipulations manually leads to personal injury. In addition, the presence of sharp edges and corners of the trapezoidal fastening leads to damage to sterile surgical gloves in which the staff assemble the scalpel after disassembling it. The disadvantages of the tool also include the fact that the blade is made of ceramic, essentially having a granular structure. Because of this, it is practically impossible to make a wear-resistant cutting tool with the required sharpness of the cutting edge of less than 1 μm and the high quality of its working surfaces.
Краткое изложение существа изобретения
В основе настоящего изобретения лежит задача создания материала на основе диоксида циркония в виде кристаллов больших размеров, имеющих нанокристаллическую структуру с размером доменов менее 200 нм, без фазовых границ раздела, обладающего при этом высокой твердостью, высоким пределом прочности на изгиб и большой величиной коэффициента интенсивности напряжения - вязкости разрушения, а также высокой химической инертностью, низкой теплопроводностью, биосовместимостью с тканями живого организма, рентгеноконтрастностью, отсутствием взаимодействия с электромагнитными полями при комнатной температуре.Summary of the invention
The basis of the present invention is the task of creating a material based on zirconium dioxide in the form of large crystals with a nanocrystalline structure with a domain size of less than 200 nm, without phase interfaces, which has high hardness, high flexural strength and a large value of stress intensity factor - fracture toughness, as well as high chemical inertness, low thermal conductivity, biocompatibility with tissues of a living organism, X-ray contrast, lack of mutual Exposure to electromagnetic fields at room temperature.
В основе настоящего изобретения лежит задача создания хирургического режущего инструмента из материала на основе диоксида циркония из кристаллов больших размеров, имеющих нанокристаллическую структуру с размером доменов менее 200 нм, без фазовых границ раздела, обладающего при этом высокой твердостью, высоким пределом прочности на изгиб и большой величиной коэффициента интенсивности напряжения - вязкости разрушения, а также высокой химической инертностью, низкой теплопроводностью, биосовместимостью с тканями живого организма, рентгеноконтрастностью, отсутствием взаимодействия с электромагнитными полями при комнатной температуре, при этом инструмент имеет двойной угол заточки, сверхострую режущую кромку, оптическую чистоту поверхности режущей кромки, высокую износостойкость. The basis of the present invention is the task of creating a surgical cutting tool from a material based on zirconium dioxide from large crystals having a nanocrystalline structure with a domain size of less than 200 nm, without phase interfaces, which has high hardness, high flexural strength and a large value stress intensity factor - fracture toughness, as well as high chemical inertness, low thermal conductivity, biocompatibility with tissues of a living organism, X-ray with no contrast, lack of interaction with electromagnetic fields at room temperature, while the tool has a double sharpening angle, an ultra-sharp cutting edge, optical cleanliness of the surface of the cutting edge, high wear resistance.
В основу настоящего изобретения поставлена также задача создания инструмента из материала на основе диоксида циркония из кристаллов больших размеров, имеющих нанокристаллическую структуру с размером доменов менее 200 нм, без фазовых границ раздела, обладающего при этом высокой твердостью, высоким пределом прочности на изгиб и большой величиной коэффициента интенсивности напряжения - вязкости разрушения, а также высокой химической инертностью, низкой теплопроводностью. The basis of the present invention is also the task of creating a tool from a material based on zirconium dioxide from large crystals with a nanocrystalline structure with a domain size of less than 200 nm, without phase boundaries, which has high hardness, high flexural strength and a large coefficient stress intensity - fracture toughness, as well as high chemical inertness, low thermal conductivity.
Поставленная задача решается тем, что в материале на основе диоксида циркония, стабилизированном оксидом иттрия, согласно изобретению в качестве стабилизирующего компонента дополнительно содержится оксид металла, выбранный из группы, состоящей из оксида кальция, оксида магния, оксида стронция, оксида скандия и оксидов редкоземельных элементов от европия до лютеция, причем указанные компоненты взяты в следующем соотношении, мол.%:
Оксид иттрия - 0,5 - 4,5
Стабилизирующий компонент - 0,1 - 4,5
Оксид циркония - Остальное
Полезно, чтобы материал содержал модифицирующий компонент, в качестве которого были использованы оксиды редкоземельных элементов, выбранные из группы, состоящей из оксида церия, оксида неодима, оксида празеодима, оксида самария, и оксиды переходных элементов, выбранные из группы, состоящей из оксида кобальта, оксида титана, оксида ванадия, оксида марганца, оксида железа, оксида никеля, оксида меди, причем модифицирующий компонент взят в количестве 0,05-3,0 мол.% от общего количества материала.The problem is solved in that in the material based on zirconia stabilized with yttrium oxide, according to the invention, the metal oxide selected from the group consisting of calcium oxide, magnesium oxide, strontium oxide, scandium oxide and rare earth oxides from europium to lutetium, and these components are taken in the following ratio, mol.%:
Yttrium oxide - 0.5 - 4.5
Stabilizing component - 0.1 - 4.5
Zirconium Oxide - Else
It is useful that the material contains a modifying component, which is used as the oxide of rare earths selected from the group consisting of cerium oxide, neodymium oxide, praseodymium oxide, samarium oxide, and transition oxides selected from the group consisting of cobalt oxide, oxide titanium, vanadium oxide, manganese oxide, iron oxide, nickel oxide, copper oxide, and the modifying component is taken in an amount of 0.05-3.0 mol.% of the total amount of material.
Поставленная задача решается также тем, что в хирургическом режущем инструменте, содержащем лезвие с хвостовиком и держатель лезвия для жесткого закрепления лезвия, согласно изобретению лезвие выполнено из материала на основе диоксида циркония, из одного кристалла, имеющего нанокристаллическую структуру с размером доменов менее 200 нм, без фазовых границ раздела, стабилизированного оксидом иттрия и дополнительно стабилизированного компонентом, в качестве которого использован оксид металла, выбранный из группы, состоящей из оксида кальция, оксида магния, оксида стронция, оксида скандия и оксидов редкоземельных элементов от европия до лютеция, причем указанные компоненты взяты в следующем соотношении, мол.%:
Оксид иттрия - 0,5 - 4,5
Стабилизирующий компонент - 0,1 - 4,5
Оксид циркония - Остальное
Полезно, чтобы материал, из которого выполнено лезвие хирургического инструмента, содержал модифицирующий компонент, в качестве которого были использованы оксиды редкоземельных элементов, выбранные из группы, состоящей из оксида церия, оксида неодима, оксида празеодима, оксида самария, и оксиды переходных элементов, выбранные из группы, состоящей из оксида кобальта, оксида титана, оксида ванадия, оксида марганца, оксида железа, оксида никеля, оксида меди, причем модифицирующий компонент взят в количестве 0,05-3,0 мол.% от общего количества материала.The problem is also solved by the fact that in a surgical cutting tool comprising a blade with a shank and a blade holder for rigidly fixing the blade, according to the invention, the blade is made of zirconia-based material from one crystal having a nanocrystalline structure with domain sizes less than 200 nm, without phase boundaries stabilized by yttrium oxide and further stabilized by a component, which is used as a metal oxide selected from the group consisting of cal oxide tion, magnesium oxide, strontium oxide, scandium oxide and rare earth oxides of europium to lutetium, wherein said components are taken in the following ratio, mol.%:
Yttrium oxide - 0.5 - 4.5
Stabilizing component - 0.1 - 4.5
Zirconium Oxide - Else
It is useful that the material from which the blade of the surgical instrument is made contains a modifying component, for which rare earth oxides selected from the group consisting of cerium oxide, neodymium oxide, praseodymium oxide, samarium oxide, and transition oxides selected from the group consisting of cobalt oxide, titanium oxide, vanadium oxide, manganese oxide, iron oxide, nickel oxide, copper oxide, and the modifying component is taken in an amount of 0.05-3.0 mol.% of the total amount of ma terial.
Полезно, чтобы ширина лезвия находилась в пределах от 1 мм до 15 мм, толщина лезвия составляла от 0,15 мм до 1 мм, длина режущей кромки лезвия находилась в пределах от 1 мм до 60 мм, при этом радиус R заточки режущей кромки лезвия находился в пределах
0,05 мкм < R < 2 мкм.It is useful that the width of the blade is in the range from 1 mm to 15 mm, the thickness of the blade is from 0.15 mm to 1 mm, the length of the cutting edge of the blade is in the range of 1 mm to 60 mm, while the radius R of the sharpening of the cutting edge of the blade is within
0.05 μm <R <2 μm.
Выгодно, чтобы лезвие имело двойной угол заточки, причем вспомогательный угол заточки находился в пределах от 15 до 25 град. угловых, а основной угол заточки режущей кромки составлял от 30 до 60 град. угловых, при этом ширина рабочей поверхности режущей кромки основного угла заточки составляла 30-500 мкм. It is advantageous for the blade to have a double sharpening angle, and the auxiliary sharpening angle is in the range of 15 to 25 degrees. angular, and the main angle of sharpening of the cutting edge ranged from 30 to 60 degrees. angular, while the width of the working surface of the cutting edge of the main sharpening angle was 30-500 microns.
Полезно также, чтобы профиль режущей кромки лезвия был выбран из группы, состоящей из прямого, скругленного, комбинированного, обоюдоострого. It is also useful that the profile of the cutting edge of the blade was selected from the group consisting of a straight, rounded, combined, double-edged.
Целесообразно также, чтобы лезвие было окрашено в различные цвета в зависимости от вида и концентрации модифицирующих компонентов, выбранные из группы, состоящей из молочного, розового, сиреневого, желтого, красного, оранжевого, светло-голубого, зеленовато-желтого, фиолетового, слоновой кости, мокрого асфальта и черного. It is also advisable that the blade be painted in different colors depending on the type and concentration of modifying components selected from the group consisting of milk, pink, lilac, yellow, red, orange, light blue, greenish yellow, purple, ivory, wet asphalt and black.
Поставленная задача решается также тем, что в инструменте, содержащем рабочий орган, закрепленный в корпусе, согласно изобретению рабочий орган выполнен из материала на основе диоксида циркония из одного кристалла, имеющего нанокристаллическую структуру с размером доменов менее 200 нм, без фазовых границ раздела, стабилизированного оксидом иттрия и дополнительно стабилизированного компонентом, в качестве которого использован оксид металла, выбранный из группы, состоящей из оксида кальция, оксида магния, оксида стронция, оксида скандия и оксидов редкоземельных элементов от европия до лютеция, причем указанные компоненты взяты в следующем соотношении, мол. %:
Оксид иттрия - 0,5 - 4,5
Стабилизирующий компонент - 0,1 - 4,5
Оксид циркония - Остальное
Целесообразно, чтобы материал дополнительно содержал модифицирующий компонент, в качестве которого использованы оксиды редкоземельных элементов, выбранные из группы, состоящей из оксида церия, оксида неодима, оксида празеодима, оксида самария, и оксиды переходных элементов, выбранные из группы, состоящей из оксида кобальта, оксида титана, оксида ванадия, оксида марганца, оксида железа, оксида никеля, оксида меди, причем модифицирующий компонент взят в количестве 0,05-3,0 мол.% от общего количества материала.The problem is also solved by the fact that in a tool containing a working body, fixed in the housing, according to the invention, the working body is made of a material based on zirconia from one crystal having a nanocrystalline structure with a domain size of less than 200 nm, without phase boundaries stabilized by oxide yttrium and additionally stabilized by a component, which is a metal oxide selected from the group consisting of calcium oxide, magnesium oxide, strontium oxide, scandium oxide oxides of rare earth elements europium to lutetium, wherein said components are taken in the following ratio, mol. %:
Yttrium oxide - 0.5 - 4.5
Stabilizing component - 0.1 - 4.5
Zirconium Oxide - Else
It is advisable that the material additionally contains a modifying component, which is used as the oxide of rare earths selected from the group consisting of cerium oxide, neodymium oxide, praseodymium oxide, samarium oxide, and transition oxides selected from the group consisting of cobalt oxide, oxide titanium, vanadium oxide, manganese oxide, iron oxide, nickel oxide, copper oxide, and the modifying component is taken in an amount of 0.05-3.0 mol.% of the total amount of material.
Благодаря специальному составу, включающему стабилизирующие и модифицирующие компоненты, материал обладает высокой твердостью и высокой прочностью, что позволяет затачивать режущую кромку до предельно возможных величин. Due to the special composition, including stabilizing and modifying components, the material has high hardness and high strength, which allows to sharpen the cutting edge to the maximum possible values.
Предлагаемый хирургический инструмент прост, удобен, эффективен и надежен в эксплуатации. Он экологически чист по отношению к организму человека, благодаря биосовместимости материала лезвия с тканями живого организма. The proposed surgical instrument is simple, convenient, efficient and reliable. It is environmentally friendly to the human body, due to the biocompatibility of the blade material with the tissues of a living organism.
Хирургический инструмент универсален, т.к. в зависимости от конфигурации и размеров лезвия может применяться в различных хирургических операциях, включая микрохирургические и офтальмологические операции. The surgical instrument is universal, as Depending on the configuration and size of the blade, it can be used in various surgical operations, including microsurgical and ophthalmic surgery.
Хирургический инструмент в процессе разреза производит истинное резание - "раздвигание" тканей с минимально возможной их деформацией и травматизацией. Это обусловлено, во-первых, наличием сверхострой режущей кромки, а во-вторых, наличием двойного угла заточки лезвия, что позволяет минимизировать взаимодействие лезвия с разрезаемыми тканями и их деформацию. A surgical tool in the process of cutting produces true cutting - "spreading" of tissues with the minimum possible deformation and trauma. This is due, firstly, to the presence of a super-sharp cutting edge, and secondly, to the presence of a double sharpening angle of the blade, which minimizes the interaction of the blade with cut tissues and their deformation.
Хирургический инструмент, благодаря химической инертности и термостойкости элементов и конструкции в целом, может подвергаться любому способу дезинфекции и стерилизации, включая сухожар, что позволяет использовать его в любых клинических условиях. The surgical instrument, due to the chemical inertness and heat resistance of the elements and the structure as a whole, can be subjected to any method of disinfection and sterilization, including a dry heat, which allows its use in any clinical conditions.
Хирургический инструмент экономичен, т.к. благодаря высокой износостойкости материала лезвия может многократно (более сотни раз) использоваться без изменения режущих свойств. The surgical instrument is economical because due to the high wear resistance of the material of the blade can be repeatedly (more than a hundred times) used without changing the cutting properties.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 изображает хирургический режущий инструмент согласно изобретению;
фиг.2 изображает разрез по линии II-II на фиг.1согласно изобретению;
фиг.3а-3g изображают различные конфигурации лезвий согласно изобретению;
фиг. 4а-4с изображают различные варианты выполнения рабочих органов согласно изобретению.Brief Description of the Drawings
The invention is further explained in the description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, in which:
figure 1 depicts a surgical cutting tool according to the invention;
figure 2 depicts a section along the line II-II in figure 1 according to the invention;
figa-3g depict various configurations of blades according to the invention;
FIG. 4a-4c show various embodiments of the working bodies according to the invention.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения. Description of preferred embodiments of the invention.
Материал на основе диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, характеризуется тем, что в качестве стабилизирующего компонента дополнительно содержит оксид металла, выбранный из группы, состоящей из оксида кальция, оксида магния, оксида стронция, оксида скандия и оксидов редкоземельных элементов от европия до лютеция, причем указанные компоненты взяты в следующем соотношении, мол.%:
Оксид иттрия - 0,5 - 4,5
Стабилизирующий компонент - 0,1 - 4,5
Оксид циркония - Остальное
Материал содержит также модифицирующий компонент, в качестве которого использованы оксиды редкоземельных элементов, выбранные из группы, состоящей из оксида церия, оксида неодима, оксида празеодима, оксида самария, и оксиды переходных элементов, выбранные из группы, состоящей из оксида кобальта, оксида титана, оксида ванадия, оксида марганца, оксида железа, оксида никеля, оксида меди, причем модифицирующий компонент взят в количестве 0,05-3,0 мол.% от общего количества материала.The material based on yttrium oxide stabilized zirconia is characterized in that it further comprises a metal oxide selected from the group consisting of calcium oxide, magnesium oxide, strontium oxide, scandium oxide and rare earth oxides from europium to lutetium as a stabilizing component. these components are taken in the following ratio, mol.%:
Yttrium oxide - 0.5 - 4.5
Stabilizing component - 0.1 - 4.5
Zirconium Oxide - Else
The material also contains a modifying component, which is used as a rare-earth oxide selected from the group consisting of cerium oxide, neodymium oxide, praseodymium oxide, samarium oxide, and transition element oxides selected from the group consisting of cobalt oxide, titanium oxide, oxide vanadium, manganese oxide, iron oxide, nickel oxide, copper oxide, and the modifying component is taken in an amount of 0.05-3.0 mol.% of the total amount of material.
Хирургический режущий инструмент содержит лезвие 1 (фиг.1) с хвостовиком 2 и держатель 3 лезвия для жесткого закрепления лезвия. Лезвие 1 выполнено из материала на основе диоксида циркония, из одного кристалла, имеющего нанокристаллическую структуру с размером доменов менее 200 нм, без фазовых границ раздела, стабилизированного оксидом иттрия и дополнительно стабилизированного компонентом, в качестве которого использован оксид металла, выбранный из группы, состоящей из оксида кальция, оксида магния, оксида стронция, оксида скандия и оксидов редкоземельных элементов от европия до лютеция, причем указанные компоненты взяты в следующем соотношении, мол.%:
Оксид иттрия - 0,5 - 4,5
Стабилизирующий компонент - 0,1 - 4,5
Оксид циркония - Остальное
Материал, из которого выполнен хирургический инструмент, содержит модифицирующий компонент, в качестве которого использованы оксиды редкоземельных элементов, выбранные из группы, состоящей из оксида церия, оксида неодима, оксида празеодима, оксида самария, и оксиды переходных элементов, выбранные из группы, состоящей из оксида кобальта, оксида титана, оксида ванадия, оксида марганца, оксида железа, оксида никеля, оксида меди, причем модифицирующий компонент взят в количестве 0,05-3,0 мол.% от общего количества материала.A surgical cutting tool comprises a blade 1 (Fig. 1) with a shank 2 and a blade holder 3 for rigidly securing the blade. Blade 1 is made of zirconia-based material, from a single crystal having a nanocrystalline structure with a domain size of less than 200 nm, without phase boundaries stabilized by yttrium oxide and further stabilized by a component, which is used as a metal oxide selected from the group consisting of calcium oxide, magnesium oxide, strontium oxide, scandium oxide and rare earth oxides from europium to lutetium, moreover, these components are taken in the following ratio, mol.%:
Yttrium oxide - 0.5 - 4.5
Stabilizing component - 0.1 - 4.5
Zirconium Oxide - Else
The material from which the surgical instrument is made contains a modifying component, which is used as an oxide of rare earths selected from the group consisting of cerium oxide, neodymium oxide, praseodymium oxide, samarium oxide, and transition oxides selected from the group consisting of oxide cobalt, titanium oxide, vanadium oxide, manganese oxide, iron oxide, nickel oxide, copper oxide, and the modifying component is taken in an amount of 0.05-3.0 mol.% of the total amount of material.
Держатель 3 включает элемент 4 крепления лезвия, корпус 5 и ручку 6. The holder 3 includes an element 4 for mounting the blade, the housing 5 and the handle 6.
Возможно два варианта соединения лезвия 1 с держателем 3 - съемный вариант и несъемный вариант. В съемном варианте в качестве элемента 4 крепления лезвия используется цанга, а в несъемном варианте лезвие 1 вклеивается в элемент 4 крепления лезвия посредством разрешенного в медицинской практике клея. There are two possible options for connecting blade 1 to holder 3 — a removable option and a non-removable option. In the removable version, a collet is used as the blade fastening element 4, and in the non-removable embodiment, the blade 1 is glued to the blade fastening element 4 by means of glue permitted in medical practice.
Ширина А лезвия 1 находится в пределах от 1 мм до 15 мм, толщина В лезвия (фиг. 2) составляет от 0,15 мм до 1 мм, длина L режущей кромки лезвия находится в пределах от 1 мм до 60 мм, при этом радиус R заточки режущей кромки лезвия находится в пределах 0,05 мкм < R < 2 мкм. The width A of the blade 1 is in the range from 1 mm to 15 mm, the thickness B of the blade (Fig. 2) is from 0.15 mm to 1 mm, the length L of the cutting edge of the blade is in the range from 1 mm to 60 mm, while the radius R sharpening of the cutting edge of the blade is in the range of 0.05 μm <R <2 μm.
Лезвие 1 имеет двойной угол заточки, причем вспомогательный угол α заточки находится в пределах от 15 до 25 град. угловых, а основной угол β заточки режущей кромки составляет от 30 до 60 град. угловых, при этом ширина С рабочей поверхности режущей кромки основного угла заточки составляет 30-500 мкм. The blade 1 has a double sharpening angle, and the auxiliary sharpening angle α is in the range from 15 to 25 degrees. angular, and the main angle β of the sharpening of the cutting edge is from 30 to 60 degrees. angular, while the width C of the working surface of the cutting edge of the main sharpening angle is 30-500 microns.
Профиль режущей кромки лезвия 1 (фиг.3а-3g) выбран из группы, состоящей из прямого, скругленного, комбинированного, обоюдоострого. The profile of the cutting edge of the blade 1 (figa-3g) is selected from the group consisting of a straight, rounded, combined, double-edged.
Лезвие 1 окрашено в различные цвета в зависимости от вида и концентрации модифицирующих компонентов. Цвета выбраны из группы, состоящей из молочного, розового, сиреневого, желтого, красного, оранжевого, светло-голубого, зеленовато-желтого, фиолетового, слоновой кости, мокрого асфальта и черного цвета. Blade 1 is painted in various colors depending on the type and concentration of modifying components. The colors are selected from the group consisting of milky, pink, lilac, yellow, red, orange, light blue, greenish yellow, purple, ivory, wet asphalt and black.
Инструмент содержит рабочий орган 7 (фиг.4а, 4b, 4с), закрепленный в корпусе 8. Рабочий орган 7 выполнен из материала на основе диоксида циркония из одного кристалла, имеющего нанокристаллическую структуру с размером доменов менее 200 нм, без фазовых границ раздела, стабилизированного оксидом иттрия и дополнительно стабилизированного компонентом, в качестве которого использован оксид металла, выбранный из группы, состоящей из оксида кальция, оксида магния, оксида стронция, оксида скандия и оксидов редкоземельных элементов от европия до лютеция, причем указанные компоненты взяты в следующем соотношении, мол.%:
Оксид иттрия - 0,5 - 4,5
Стабилизирующий компонент - 0,1 - 4,5
Оксид циркония - Остальное
Материал, из которого выполнен рабочий орган, дополнительно содержит модифицирующий компонент, в качестве которого использованы оксиды редкоземельных элементов, выбранные из группы, состоящей из оксида церия, оксида неодима, оксида празеодима, оксида самария, и оксиды переходных элементов, выбранные из группы, состоящей из оксида кобальта, оксида титана, оксида ванадия, оксида марганца, оксида железа, оксида никеля, оксида меди, причем модифицирующий компонент взят в количестве 0,05-3,0 мол.% от общего количества материала.The tool contains a working body 7 (figa, 4b, 4c), mounted in the
Yttrium oxide - 0.5 - 4.5
Stabilizing component - 0.1 - 4.5
Zirconium Oxide - Else
The material from which the working body is made additionally contains a modifying component, which is used as an oxide of rare-earth elements selected from the group consisting of cerium oxide, neodymium oxide, praseodymium oxide, samarium oxide, and transition oxides selected from the group consisting of cobalt oxide, titanium oxide, vanadium oxide, manganese oxide, iron oxide, nickel oxide, copper oxide, and the modifying component is taken in an amount of 0.05-3.0 mol.% of the total amount of material.
На фиг. 4а показан вариант, когда рабочим органом является фильера для изготовления тонких калиброванных волокон, в том числе из химически агрессивных материалов. In FIG. 4a shows an option when the working body is a die for the manufacture of fine calibrated fibers, including from chemically aggressive materials.
На фиг.4b показан вариант, когда рабочим органом являются валки для прокатки очень тонких калиброванных фольг. Fig. 4b shows a variant when the working body is rolls for rolling very thin calibrated foils.
На фиг. 4с показан вариант, когда рабочим органом является торцевой подшипник скольжения для работы в агрессивных средах при различных температурах на высоких оборотах, в том числе без смазки. In FIG. Figure 4c shows an option when the working element is an end plain bearing for operation in aggressive environments at various temperatures at high speeds, including without lubrication.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002115068/14A RU2220674C1 (en) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | Material based on zirconium dioxide, cutting instrument manufactured from material based on zirconium dioxide and instrument manufactured from material based on zirconium dioxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002115068/14A RU2220674C1 (en) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | Material based on zirconium dioxide, cutting instrument manufactured from material based on zirconium dioxide and instrument manufactured from material based on zirconium dioxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002115068A RU2002115068A (en) | 2003-12-20 |
| RU2220674C1 true RU2220674C1 (en) | 2004-01-10 |
Family
ID=32091186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002115068/14A RU2220674C1 (en) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | Material based on zirconium dioxide, cutting instrument manufactured from material based on zirconium dioxide and instrument manufactured from material based on zirconium dioxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2220674C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2316805A1 (en) | 2009-10-29 | 2011-05-04 | Golsen Limited | A material based on zirconium dioxide |
| EP2366354A2 (en) | 2010-03-15 | 2011-09-21 | "Golsen Limited" | Blade for surgical instrument, surgical scissors, and electrosurgical bipolar scissors for dissection and coagulation |
| RU2463008C2 (en) * | 2007-04-27 | 2012-10-10 | Мани, Инк. | Splitting knife |
| RU2795518C1 (en) * | 2021-12-01 | 2023-05-04 | Общество С Ограниченной Ответственностью Оксидная Керамика" | Certamic material of zirconia-alumina-silicone oxide system with reduced sintering temperature |
-
1999
- 1999-12-07 RU RU2002115068/14A patent/RU2220674C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2463008C2 (en) * | 2007-04-27 | 2012-10-10 | Мани, Инк. | Splitting knife |
| EP2316805A1 (en) | 2009-10-29 | 2011-05-04 | Golsen Limited | A material based on zirconium dioxide |
| EP2366354A2 (en) | 2010-03-15 | 2011-09-21 | "Golsen Limited" | Blade for surgical instrument, surgical scissors, and electrosurgical bipolar scissors for dissection and coagulation |
| EP2366354A3 (en) * | 2010-03-15 | 2014-10-15 | "Golsen Limited" | Blade for surgical instrument, surgical scissors, and electrosurgical bipolar scissors for dissection and coagulation |
| RU2795518C1 (en) * | 2021-12-01 | 2023-05-04 | Общество С Ограниченной Ответственностью Оксидная Керамика" | Certamic material of zirconia-alumina-silicone oxide system with reduced sintering temperature |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20200163710A1 (en) | Arthroscopic devices and methods | |
| DE102005059864B4 (en) | Orthopedic Shaver | |
| US20050273126A1 (en) | Color treated condition-indicating ultrasonic surgical device and method | |
| AU2004203889B2 (en) | ZrO2-Al2O3 composite ceramic material | |
| AU2013342019B2 (en) | Surgical instrument | |
| US5135528A (en) | Hockey stick chisel | |
| WO2005011744A2 (en) | Surgical knife | |
| US20130204261A1 (en) | Ceramic cutting template | |
| CN1201702C (en) | Zirconium dioxide based material, surgical cutting tools made of zirconium dioxide based material, tools made of zirconium dioxide based material | |
| RU2220674C1 (en) | Material based on zirconium dioxide, cutting instrument manufactured from material based on zirconium dioxide and instrument manufactured from material based on zirconium dioxide | |
| WO2018195482A1 (en) | Ergonomic scalpel | |
| Michaelides | A Roman surgeon’s tomb from Nea Paphos | |
| ES2251351T3 (en) | SHEET MATERIALS CONTAINING PARTICLES OF DIAMOND OR CUBIC BORON NITRIDE FOR TOOLS OF SHARP EDGES SUCH AS A KITCHEN KNIFE. | |
| KR20150126693A (en) | Bone cutting device | |
| US8281494B2 (en) | Surgical blade | |
| JPS6160697B2 (en) | ||
| DE19652098C2 (en) | Surgical instrument and method for its manufacture | |
| EP2366354A2 (en) | Blade for surgical instrument, surgical scissors, and electrosurgical bipolar scissors for dissection and coagulation | |
| Risbekov | Zirconia toughened alumina (zta) | |
| EP3977939A1 (en) | Cutting head for tissue collection device | |
| DE202011000744U1 (en) | Surgical scalpel | |
| JPS63144166A (en) | Manufacture of high strength zirconia base sintered body | |
| RU2167622C2 (en) | Surgical blade | |
| RU2157431C2 (en) | Method of production of high-strength material (versions), devices based on this material and method of their manufacture | |
| US20230048993A1 (en) | Serrated ultrasonic cutting blade with varied tooth pitch |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061208 |