專利名稱：使外科用針黑化的方法
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黑化的方法。
外科用針通常是用不同等級(jí)的合金鋼制成的，當(dāng)針在制成之后以及使用之前和使用期間暴露在周圍的環(huán)境條件下時(shí)這些合金鋼不會(huì)腐蝕。金屬合金通常包括型號(hào)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，含有鎳鈦馬氏體不銹鋼合金也可使用，例如美國專利5,000,912中所公開的那些合金，該文獻(xiàn)在此加以引用作為參考。在具有共同受讓人、同在審理中的序號(hào)為08/405,554和08/429,446的美國專利中請(qǐng)中公開了外科用針以及制造外科用針的方法，該文獻(xiàn)在此一并加以引用作為參考。
在某些外科過程中，最好使用具有黑化的外表面的外科用針而不使用具有光亮表面的針。據(jù)信，通過在金屬合金針或器械的表面上生成氧化物可導(dǎo)致黑化。向許多公知的使不銹鋼合金以及其它常規(guī)金屬合金黑化的傳統(tǒng)方法，這些方法包括不同的化學(xué)和電化學(xué)方法。美國專利Nos.4,959,068和4,905,695中公開了使外科用針黑化的方法，該文獻(xiàn)被引用作為參考。
最常使用的常規(guī)黑化方法是化學(xué)黑化處理法和電化學(xué)處理法。化學(xué)處理法利用酸和鹽的水溶液混合物氧化外科用針的表面，借此產(chǎn)生一個(gè)氧化層并使針黑化。例如，通常使用的化學(xué)混合物是處在水浴器中的硫酸和重鉻酸鉀。最好使水浴器保持室溫(雖然也可用其它溫度)。黑化處理的另一類型是電化學(xué)方法。在電化學(xué)黑化方法中，將針放在化學(xué)浴器中，并使電流通過浴器。例如，這種電化學(xué)方法通常使用約30伏至大約150伏范圍內(nèi)的電壓和大約5安培至大約175安培范圍內(nèi)的高電流。
雖然現(xiàn)存的電化學(xué)及化學(xué)黑化化方法可生產(chǎn)出具有恰當(dāng)?shù)乇缓诨谋砻娴尼?，但是使用這些方法時(shí)還具有某些缺陷。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。化學(xué)浴器的使用壽命有限并且不得不花費(fèi)可觀的成本加以處理。另外，使用化學(xué)或電化學(xué)浴器所需要的各種化學(xué)物質(zhì)伴隨有危險(xiǎn)，必須自始至終進(jìn)行監(jiān)測(cè)。而且，電化學(xué)方法使用了相當(dāng)高的電壓和電流，所以一再強(qiáng)調(diào)一定要采取可靠的安全預(yù)防措施保護(hù)操作者。
因此，本技術(shù)領(lǐng)域需要一種新穎的不用化學(xué)或電化學(xué)方法即可使金屬合金外科用針以及外科器械黑化的方法。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種不用化學(xué)浴器即可使金屬合金外科用針及外科器械的表面黑化的方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種不用電化學(xué)浴器即可使外科用針及外科器械的表面黑化的方法。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種無需使電流通過針和器械即可使金屬合金外科用針及外科器械黑化的方法。
因此，本發(fā)明公開了一種使金屬合金外科用針及外科器械黑化的方法。金屬外科器械或外科用針具有一個(gè)外表面并且還可以(并非必須)具有內(nèi)表面。在足夠高的溫度下使金屬外科用針或外科器械的表面在氣態(tài)等離子體中暴露足夠長(zhǎng)的一段時(shí)間，以便使針或器械的表面有效地黑化。
本發(fā)明的這種新穎的使金屬合金外科用針或外科器械黑化的方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。由于無需化學(xué)浴器，因此消除了由使用化學(xué)浴器和電化學(xué)浴器造成的環(huán)境危害。另外，用于黑化外科器械和外科用針的表面的氣態(tài)等離子體在每次用過之后可以回收并反復(fù)應(yīng)用。本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是無需使電流通過針，也消除了伴隨出現(xiàn)的危險(xiǎn)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(diǎn)將變得更加清楚。


圖1是本發(fā)明的黑化方法的流程圖。
用于本發(fā)明的等離子體的氣體包括氧氣、氦氣、四氟化碳?xì)怏w、氮?dú)?、氬氣和類似氣體以及上述這些氣體的混合物和它們的等效物。最好使用儲(chǔ)如氧、氦和四氟化碳這些氣體的混合物。特別可取的是使用氧氣或者氧氣與四氟化碳的混合物或者氧氣與氦氣的混合物。當(dāng)使用氧氣、氦氣和四氟化碳的混合物時(shí)，所使用的每個(gè)組分的量要充足，以便提供有效的等離子體混合物。通常，在此混合物中使用大約50％至大約99％的氧氣，更為常用的用量是大約60％至大約99％，優(yōu)選的用量是大約70％至大約99％。在此混合物中使用的氦氣的常用量是大約1％至大約50％，更為常用的量是大約10％至大約40％，優(yōu)選的用量是大約10％至大約30％。在一個(gè)優(yōu)選的混合物中所用的四氟化碳的量典型的是大約1％至大約40％，更為常用的量是大約15％至大約35％，優(yōu)選的用量是大約10％至大約30％。如上所述，特別可取的是利用氧氣形成等離子體或者氧和氦的混合物或者氧和四氟化碳的混合物。當(dāng)使用氧和氦的混合物時(shí)，氧的用量為大約50％至大約80％，最好是大約80％，而氦的用量為大約10％至大約50％，最好是大約20％。當(dāng)使用氧和四氟化碳的混合物時(shí)，氧的用量為大約50％至大約80％，最好是大約80％，而四氟化碳的用量為大約10％至大約50％，最好是大約20％。此處所用的百分比是重量百分比。
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。這種等離子體裝置通常具有一個(gè)能夠經(jīng)得起壓力和真空的容量室。至少一個(gè)電極裝在室內(nèi)。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)的或等效的氣態(tài)等離子體裝置都可以利用，還有一級(jí)或二級(jí)放電裝置也可以利用。通常，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)可以在這些裝置中使氣態(tài)混合物或氣體進(jìn)入等離子態(tài)。然而，將氣體激發(fā)成等離子態(tài)的其它方式也可以利用，其包括直流電、激光能量、它們的等同物以及類似物。如果需要的話，可將針或外科器械暴露到常規(guī)的等離子體焰炬中。
將足夠的電磁能施加到氣體中，以便有效地產(chǎn)生等離子態(tài)。所用能量的典型用量是大約250W(0.12 watts/M2)至大約2500W(1.2watts/M2)，更典型的是大約300W(0.14watts/M2)至大約1000W(0.46watts/M2)，最好是大約400W(0.18watts/M2)至大約900W(0.42watts/M2)。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)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、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)的不同，所用能量的用量也會(huì)有所改變。
氣體以足夠的容量流速流進(jìn)等離子體處理裝置中，以便有效地產(chǎn)生等離子體。裝置的室容量足以有效地容納被處理的針或器械。按照此方法的特定參數(shù)的不同，這些參數(shù)會(huì)有所改變，并且很容易由本領(lǐng)域的技術(shù)人員確定。
圖1示出了本發(fā)明的黑化方法的典型流程圖，不過本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)明白若干個(gè)步驟可以取消或者加到本發(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，足夠大的真空裝置30在室25上抽真空，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。真空度通常為大約0.05至大約1乇，更為常用的是大約0.25至大約0.75乇，最好是大約0.3至大約0.5乇。然而，這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和充滿室25，從而使室25中有足夠量的氣體40，以便有效地形成氣態(tài)等離子體50。所用的氣流流速通常為大約50至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，然而此流速根據(jù)所用等離子體裝置的類型和結(jié)構(gòu)的不同而有所改變。接下去，打開電源，以便給能源60加上電壓，借此形成等離子體50，并且將針或外科器械10在氣態(tài)等離子體50中暴露一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以便在針或外科器械10的表面上有效地產(chǎn)生一個(gè)顯著黑化、不反射的涂層，等離子體的循環(huán)時(shí)間通常為大約10至大約120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，然而，此時(shí)間還根據(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。其次，通過排氣口80從室25中排出氣體40并用惰性氣體70(例如氮?dú)?再回充室25，并且在足夠的壓力下保持一段足夠長(zhǎng)的時(shí)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至大約10分鐘，更常用的是大約3至大約7分鐘、最好是大約3至大約5分鐘。惰性氣體的壓力可以是例如大約0.05乇至大約1.0乇，將黑化的針或器械100從氣態(tài)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)，用于此過程中。
利用本發(fā)明的等離子體處理黑化方法產(chǎn)生的氧化層足以有效地在針或器械10的表面上形成常規(guī)的藍(lán)/黑無反射涂層。通常是針或器械10的外表面被黑化，然而，也可以使其內(nèi)表面黑化。
能用本發(fā)方法黑化的外科用針包括任何具有穿刺針尖(尖銳的或鈍頭的)及縫合線穿線孔端的常規(guī)外科用針?？p合線穿線孔端具有一通孔或盲鉆孔，用于接收縫合線?？捎帽景l(fā)明的方法黑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、切削工具、夾子、鋸、以及類似器械。此處所用的外科器械一詞規(guī)定為包括外科器械的金屬部件。針或器械可具有內(nèi)表面和外表面。
由本發(fā)明的等離子體處理黑化方法產(chǎn)生的氧化層的厚度足以在金屬表面上有效地產(chǎn)生一個(gè)常規(guī)的藍(lán)/黑至黑的無反射涂層。
以下的例子說明了本發(fā)明的原理和實(shí)施。
將大約1000根用型號(hào)為455的金屬合金制成的外科用針放入GasontcsL等離子體裝置的室中。這個(gè)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乇的真空度下抽真空大約1分鐘，以便消除揮發(fā)物和污染物。其次，用50毫升/分鐘流量的的氧和50毫升/分鐘流量的氦的混合物將室回充到大約0.3至大約0.5乇的壓力。在打開電源之前氣態(tài)混合物在室中保持大約2分鐘。隨后，打開電源，接通裝置，使針暴露到所生成的氣態(tài)等離子體中，此氣態(tài)等離子體在90分鐘內(nèi)保持大約1000瓦的功率水平。然后，關(guān)掉電源并將氣態(tài)混合物從室中抽空。下一步是，用氦氣充滿室并在大約1.0乇的壓力下保持大約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。在檢驗(yàn)時(shí)，在針的表面上可觀察到有一個(gè)常規(guī)的藍(lán)/黑至黑的無反射層。
本發(fā)明的用于黑化金屬合金外科用針和外科工具的方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。令人驚奇和意想不到的是，現(xiàn)在可用一種受控工藝黑化金屬合金外科用針和外科器械的表面，此工藝不用化學(xué)或電化學(xué)浴器，而且不產(chǎn)生相關(guān)的煙霧、放射物和有害的廢氣。另外，無需用強(qiáng)的電流以電的方法黑化針。本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在本發(fā)明的氣體等離子體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)明方法的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它比以前的技術(shù)領(lǐng)域中的常規(guī)黑化方法明顯地更經(jīng)濟(jì)，成本更低。本發(fā)明的方法還消除了與常規(guī)的黑化方法有關(guān)的不安全的缺陷。
雖然此處已經(jīng)參照詳細(xì)的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明和描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解在其形式和細(xì)節(jié)上所做的任何變化都不脫離本發(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黑化的方法，該方法包括將一具有一個(gè)外表面的金屬外科用針在足夠高的溫度下暴露到氣態(tài)等離子體中一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以便有效地產(chǎn)生一個(gè)金屬氧化物層，這個(gè)金屬氧化物層足以在外表面上產(chǎn)生黑化顏色。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于氣態(tài)等離子體是氧氣、氦氣和四氟化碳的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于氣態(tài)等離子體是氧氣、氬氣和四氟化碳的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于等離子體混合物包括大約50重量％至大約99重量％的氧氣、大約1重量％至大約50重量％的氦氣和大約1重量％至大約40重量％的四氟化碳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于金屬針由從由T-420不銹鋼、T-F不銹鋼、T-455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.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于由一能源激發(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、微波和直流放電組成的一組中所選擇的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于等離子體包括氧氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于氣態(tài)等離子體包括氧氣和四氟化碳的混合物。
9.一種使金屬外科器械的表面黑化的方法，該方法包括將一具有一個(gè)外表面的金屬外科器械在足夠高的溫度下暴露到氣態(tài)等離子體中一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以便有效地使針的外表面黑化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于氣態(tài)等離子體是氧氣、氦氣和四氟化碳的混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于等離子體混合物包括大約50重量％至大約99重量％的氧氣、大約1重量％至大約50重量％的氦氣和大約1重量％至大約40重量％的四氟化碳。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使金屬合金制成的外科用針或金屬合金外科器械的表面黑化的方法。該方法包括使金屬合金外科用針或外科器械的表面在氣態(tài)等離子體中暴露一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間,以便有效地使針或器械的表面黑化。
文檔編號(hào)A61B17/06GK1170772SQ9711345
公開日1998年1月21日 申請(qǐng)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·韋特雷辛, B·赫西 申請(qǐng)人:伊西康公司