專利名稱：使外科用針鈍化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域是關(guān)于外科用針，特別是涉及一種使外科用針鈍化的方法。
外科用針通常是由不同等級的合金鋼制成的，當針在制成之后以及使用之前和使用期間暴露到周圍的環(huán)境狀態(tài)中時這些合金鋼不會腐蝕。金屬合金通常包括型號為300和400的一系列不銹鋼和其它常規(guī)合金(例如455、420和420F型等)。另外，含有鎳和鈦的馬氏體不銹鋼合金也是可用的，例如美國專利5,000,912中所公開的那些合金，該文獻在此一并引用作為參考。在具有共同受讓人、同在審理中的序號為08/405,554和08/429,446的美國專利申請中公開了外科用針以及制造外科用針的方法，該文獻在此一并引用作為參考。為了使用上述這些金屬合金制成的外科用針抗腐蝕，公知的方法是必須鈍化針的外表面。
術(shù)語“鈍化”一詞的常規(guī)定義是指處理金屬表面以便在表面上形成一個均勻的薄氧化層的方法。這個氧化層通過作為一層不透氣的表面可防止置于其下的金屬表面被腐蝕。有許多公知的用于使不銹鋼合金和其它常規(guī)金屬合金鈍化的常規(guī)方法，這些方法包括各種各樣的化學(xué)和電化學(xué)方法。
目前使用這些常規(guī)的鈍化方法來鈍化外科用針。最經(jīng)常使用的常規(guī)鈍化方法是化學(xué)鈍化方法和電化學(xué)鈍化方法?；瘜W(xué)鈍化方法利用酸和鹽的水溶液的各種混合物來氧化外科用針的表面，借此生成一個氧化層并使針鈍化。通常用的化學(xué)鈍化混合物是處在水浴中的硫酸和重鉻酸鉀，或者硝酸。水浴最好保持在室濕之下(雖然也可用其它溫度)。另一種經(jīng)常使用的鈍化方法，如前所述，是電化學(xué)鈍化方法。在電化學(xué)鈍化方法中，將針放入化學(xué)浴器中并使電流通過浴器。在這種方法中通常使用的電壓在大約3伏至大約40伏的范圍內(nèi)，使用的高電流在大約5安培至大約175安培的范圍內(nèi)。
雖然現(xiàn)有的化學(xué)和電化學(xué)鈍化方法可生產(chǎn)出具有被充分鈍化的表面的針，但是使用這些方法還伴隨著某些缺陷。這些方法要求使用產(chǎn)生化學(xué)煙霧和有害廢物的化學(xué)浴器?；瘜W(xué)浴器的使用壽命有限并且要有可觀的花費。另外，化學(xué)或電化學(xué)鈍化的浴器所要求使用的那些種類的化學(xué)藥品伴隨有不安全性，必須堅持不斷地進行監(jiān)測。而且，電化學(xué)方法使用了相當高的電壓和電流，也一定要采取可靠的安全預(yù)防措施，以便保護操作者。
因此，本技術(shù)領(lǐng)域需要一種新的不用化學(xué)或電化學(xué)方法即可使金屬合金外科用針和外科器械的表面鈍化的方法。
本發(fā)明的一個目的是提供一種不用化學(xué)浴器即可使金屬外科用針和外科器械的表面鈍化的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種不用電化學(xué)浴器即可使外科用針和外科器械的鈍化的方法。
本發(fā)明的又一目的是提供一種無需使電流通過針或器械即可使金屬合金外科用針或外科器械的表面鈍化的方法。
因此，本發(fā)明公開了一種金屬合金外科用針和外科器械鈍化的方法。金屬外科器械或外科用針具有一個外表面。在足夠高的溫度下使金屬外科用針或外科器械的外表面在氣態(tài)等離子體中暴露足夠長的一段時間，以便有效地使針或器械的外表面鈍化。針或外科器械還可具有一個或多個內(nèi)表面，這些內(nèi)表面也可被鈍化。
本發(fā)明的使金屬合金外科用針或外科器械鈍化的新方法具有許多優(yōu)點。由于無需化學(xué)浴器，因此消除了使用化學(xué)浴器和電化學(xué)浴器所伴隨的對環(huán)境的污染。另外，用于鈍化外科器械和外科用針的外表面的氣態(tài)等離子體在每次過程之后可以回收并反復(fù)應(yīng)用。本發(fā)明的又一優(yōu)點是無需使電流通過針，也沒有伴隨的不安全性。
通過以下的描述及附圖，本發(fā)明的前述及其它性質(zhì)和優(yōu)點將變得更加顯而易見。


圖1是本發(fā)明的鈍化方法的流程圖。
用于本發(fā)明的等離子體的氣體包括氧氣、氦氣、四氟化碳、氮氣、氬氣以及類似氣體和上述這些氣體的混合物，還有它們的等效物，最好使用氧氣或者諸如氧氣、氦氣和四氟化碳這些氣體的混合物。當使用氧氣、氦氣和四氟化碳的混合物時，每一組分的用量要充足，以便產(chǎn)生有效的等離子體混合物。在此混合物中氧氣的常用量是大約50％至大約99％，更常用的量是大約60％至大約99％，最好是大約70％至大約99％。在此混合物中氦氣的常用量是大約1％至大約50％，更常用的量是大約10％至大約40％，最好是大約10％至大約30％。在一優(yōu)選的混合物中四氟化碳的常用量是大約1％至大約40％，更常用的量是大約15％至大約35％，最好是大約10％至大約30％。此處所用的百分比是重量百分比。特別可取的是利用氧氣形成等離子體，或者是利用氧氣和氦氣的混合物，或者是利用氧氣和四氟化碳的混合物。當利用氧氣和氦氣的混合物時，氧氣的用量為大約50％至大約80％，最好是大約80％，而氦氣的用量為大約10％至大約50％，最好是大約為20％。當利用氧氣和四氟化碳混合物時，氧氣的用量為大約50％至大約80％，最好是大約為80％，而四氟化碳的用量為大約10％至50％，最好是大約為20％。
在本發(fā)明的方法中通常使用常規(guī)的等離子體處理裝置。等離子體裝置一般具有一個能經(jīng)得起壓力和真空的容量室。在這個室中至少安裝一個電極。優(yōu)選的裝置是由Gasonics/IPL，San Jose California制造的GasonicsL等離子體裝置，然而，任何常規(guī)的或等效的氣體等離子體裝置都可以利用。通過將氣體暴露給足夠的電磁能例如無線電頻率電磁波、微波等以便有效地誘發(fā)等離子態(tài)的方式通?？梢栽谶@些裝置中使氣態(tài)混合物或氣體進入等離子態(tài)。然而，將氣體激發(fā)成等離子態(tài)的其它手段也可以利用，其中包括直流電、激光能量、它們的等同物以及類似物。需要的話，可將針或外科器械暴露到傳統(tǒng)的等離子焰炬中。
對氣體施加足夠的電磁能中，以便有效使之地進入等離子態(tài)。所用能量的常用量是大約250W(0.12 watts/M2)至大約2500W(1.2watts/M2)，更常用的是大約300W(0.14 watts/M2)至大約1000W(0.46 watts/M2)最好的是大約400W(0.18 watts/M2)至大約900(0.42 watts/M2)。當然，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會理解，根據(jù)方法參數(shù)(包括氣體流量、氣體種類、電極面積和真空度等)以及等離子體裝置的類型、尺寸、條件和結(jié)構(gòu)的不同，所用能量的用量也會有所改變。
氣體將以足夠的容量流速流進等離子體處理裝置中，以便有效地產(chǎn)生等離子體。處理裝置的室容量足以有效地容納被處理的針或器械。這些參數(shù)將根據(jù)此方法的具體參數(shù)不同而有所改變，并且本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員易于確定。
圖1示出了本發(fā)明的鈍化方法的典型流程圖，盡管本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將明白不同的步驟可以取消或增加到本發(fā)明的方法中。如圖1所示，此方法的初始步驟是將針或外科器械10裝載到等離子體處理裝置20的室25內(nèi)。其次將一個足夠大的真空裝置30接在室25上，以便有效地抽空空氣室并產(chǎn)生足夠的真空度，從而誘發(fā)等離子體。常用的真空度為大約0.25至大約1乇，更常用的為大約0.25至大約0.75乇，最好為大約0.3至大約0.5乇，然而，此真空度還隨著所用等離子體裝置的類型和結(jié)構(gòu)的不同而有所改變。隨后，用所選擇的氣體或氣體混合物40充滿室25，從而使室25中有足夠量的氣體40，以便有效地形成氣體等離子體50。所用的氣流40的流速常用的為大約50至大約500毫升/分鐘，更常用的為大約100至大約500毫升/分鐘，最好是大約200至大約500毫升/分鐘，不過，此流速根據(jù)所用等離子體裝置的類型和結(jié)構(gòu)朱同而有所改變。然后，給氣體等離子體裝置接通電源，借此啟動能源60并形成等離子體50，將針或外科器械10在氣體等離子體50中暴露一段足夠長的時間，以便在針或外科器械10的表面上有效的產(chǎn)生一個明顯鈍化的涂層。等離子體的循環(huán)時間常用的為大約10至大約60分鐘，更常用的為大約20至大約40分鐘，最好為大約30至大約45分鐘，不過，此時間根據(jù)方法的周期、方法的參數(shù)、以及所用等離子體裝置的類型和結(jié)構(gòu)的不同而有所改變。再者，通過排氣口80排出氣體40并且用惰性氣體70(例如氮氣)回充室25，而且室25在足夠的壓力下保持一段足夠長的時間，以便有效地冷卻針或器械。例如，將針或器械10置于冷卻態(tài)中大約3至10分鐘，更常用的是大約3至大約7分鐘，最好是在約3至大約5分鐘。惰性氣體的壓力例如可以是大約0.05乇至大約1.0乇。最后，將鈍化的針或器械10從氣體等離子體裝置20的室25中拿出來。通過排氣口80排出的氣體40可再循環(huán)，用于此方法中。
由本發(fā)明的等離子體處理鈍化方法產(chǎn)生的氧化物層的厚度足以保護置于其下的金屬不被腐蝕。通常，氧化層具有常規(guī)的厚度，例如單原子的。
能用本發(fā)明的方法鈍化的外科用針包括任何具有刺穿尖端、尖或鈍的以及縫合線穿線端的常規(guī)外科用針?？p合線穿線端具有一通孔或盲鉆孔，用于接收縫合線?？捎帽景l(fā)明的方法鈍化的外科器械包括常規(guī)器械及其部件例如針柄、剪刀、鑷子、解剖刀、導(dǎo)管、切割工具、夾子、鋸、以及類似器械。此處所用的外科器械一詞定義為包括外科器械的金屬部件。針和外科器械一般具有外表面。可用本發(fā)明的方法鈍化其外表面，然而，這些針和外科器械還可具有也能被鈍化的內(nèi)表面。
以下的例子說明了本發(fā)明的原理和實踐。
將大約3000根用型號為420的不銹鋼金屬合金制成的外科用針放入Gasonics等離子體裝置的室中。這個室的體積大約為4英尺3。裝置的門是密封的，室在大約0.15乇的真空度下抽空大約1分鐘，以便清除揮發(fā)物和污染物。其次，用流速為50毫升/分鐘的氧氣和50毫升/分鐘的氮氣的混合物將室回充到大約0.3至大約0.5乇的壓力。在打開之間氣態(tài)混合物在室中保持大約2分鐘。隨后，給裝置接通電源，并且將針暴露到所生成的氣態(tài)等房子體中，此氣態(tài)等離子體在30分鐘內(nèi)保持大約主500瓦的功率電平。然后，關(guān)掉電源并將氣態(tài)混合物從室中抽空。下一步是，用氮氣充滿室并在大約1.0乇的壓力下放置大約3-5分鐘，直到針冷得可以用手拿為止。然后，將針從氣體等離子體裝置的室中拿出。據(jù)檢查，針的表面被鈍化并且針具有一個常規(guī)厚度的均勻的氧化涂層。
本發(fā)明的用于鈍化金屬合金外科用針和外科器械的表面的方法具有許多優(yōu)點。令人驚奇和意想不到的是，現(xiàn)在可用一種受控方法鈍化金屬合金處科用針和外科器械的表面，此方法不用化學(xué)或電化學(xué)浴器，而且不產(chǎn)生相關(guān)的煙霧、放射物和有害廢氣。利用本發(fā)明的等離子體方法，可循環(huán)使用氣態(tài)等離子體試劑。另外，無需為了電子鈍化針而使用大電流量。本發(fā)明的又一優(yōu)點是在本發(fā)明的氣體等離子方法中處理的針沒有金屬脫落，而這恰恰是化學(xué)或電化學(xué)方法的特征缺陷。本發(fā)明方法的另一優(yōu)點是它比已有技術(shù)領(lǐng)域中的常規(guī)鈍化方法明顯地更經(jīng)濟，成本更低。本發(fā)明的方法還消除了常規(guī)的鈍化方法伴隨的不安全性。
雖然此處已經(jīng)參照詳細的實施例對本發(fā)明進行了說明和描述，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在其形式和細節(jié)上所做的各種變化都不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的精髓和范圍。
權(quán)利要求
1.一種使金屬外科用針的表面鈍化的方法，該方法包括在足夠高的溫度下使具有一個外表面的金屬外科用針在氣態(tài)等離子體中暴露足夠長的一段時間，以便有效地鈍化針的外表面。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述氣態(tài)等離子體是氧氣、氦氣和四氟化碳的混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述氣態(tài)等離子體是一種由氧氣、氬氣和四氟化碳組成的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述等離子體混合物包括大約50重量％至大約99重量％的氧氣和大約1重量％至大約50重量％的氦氣以及大約1重量％至大約40重量％的四氟化碳。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述金屬針由從T-420型不銹鋼、T-420F型不銹鋼、T-455型不銹鋼以及鈦鎳馬氏不銹鋼合金組成的組中選擇的一種合金制成。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是由一能源激發(fā)氣態(tài)等離子體，其中所述能源包括從由無線電頻率電磁波、微波以及直流放電組成的組中選擇的一種。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述等離子體是氧氣。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述等離子體是氧氣和氦氣的混合物。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述混合物是氧氣和四氟化碳的混合物。
10.一種鈍化金屬外科器械表面的方法，該方法包括在足夠高的溫度下使具有一外表面的金屬外科器械在一氣態(tài)等離子體中暴露足夠長的一段時間，以便有效地鈍化針的外表面。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征是所述氣態(tài)等離子體是一種氧氣和氦氣以及四氟化碳的混合物。
12如權(quán)利要求10所述的方法，其特征是所述氣態(tài)等離子體是一種氧氣和氬氣以及四氟化碳的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使金屬合金外科用針以及金屬合金外科器械表面鈍化的方法。該方法包括使金屬合金外科用針或外科器械的表面在一氣態(tài)等離子體中暴露足夠長的一段時間，以便有效地鈍化針或器械的表面。
文檔編號C23C8/38GK1168420SQ9711300
公開日1997年12月24日 申請日期1997年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月27日
發(fā)明者R·維特辛, B·荷西 申請人:伊西康公司