Микрохирургический колюще-режущий инструмент

 

Использование: в микрохирургии, преимущественно в офтальмологии. Сущность изобретения: микрохирургический колюще-режущий инструмент, включающий держатель 1 и рабочую часть 2 из металла с колющим острием и режущей кромкой, содержит рабочую часть 2, выполненную из металлокерамического вольфрама или молибдена с волокнистой структурой, причем средний поперечный размер волокна не менее, чем в 10 раз меньше поперечного размера колющего острия у его вершины. Такое выполнение позволяет увеличить ресурс работы инструмента и снизить травматичность рассечения ткани. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности, к микрохирургическому инструменту, преимущественно к офтальмологическому.

Микрохирургический колюще-режущий инструмент должен иметь достаточно прочное острие с радиусом кривизны 1-5 мкм и шириной режущей кромки 1-10 мкм, не тупящееся длительное время и обладающее высокопрочными характеристиками на изгиб, поскольку таким инструментом осуществляют прокол и последующее рассечение ткани. Инструмент должен быть выполнен из материала, выдерживающего стандартные условия стерилизации.

Известен микрохирургический колюще-режущий инструмент (авт. свид. СССР N 1685417, МКИ⁵ A 61 B 17/32, 1988 г.), содержащий держатель и рабочую часть с колющим острием и режущей кромкой из метала, находящегося в аморфном состоянии, имплантированного соединениями тугоплавких металлов.

Недостатком такого инструмента является то, что он выполнен из аморфного металла, обладающего низкой температурой кристаллизации и, как следствие, структурно-фазовой неустойчивостью. (К. Судзуки, Х.Фудзимори, К.Хасимото. Аморфные металлы. м. Металлургия, 1987, с.107). Это делает инструмент неустойчивым к стандартной высокотемпературной стерилизации и уменьшает ресурс его работы.

Известен также микрохирургический колюще-режущий инструмент (А.И. Горбань, О. А. Джалиашвили. Микрохирургия глаза. Л. Медицина, 1982 г. с. 63), выбранный в качестве прототипа, содержащий держатель и рабочую часть с колющим острием и режущей кромкой из металла (нержавеющей немагнитной стали, в частности, стали Х18Н10Т).

Недостатком такого микрохирургического инструмента является то, что размер зерна в таком материале сравним с размером колющего острия, что обусловливает его невысокую прочность, возможность хрупкого разрушения и, как следствие, невысокий ресурс работы такого инструмента, а также высокую травматичность рассечения ткани. Микрохирургические инструменты, выполненные из такого материала, имеющие особо тонкие или же острые рабочие концы (цистотом, нож Сато, ножницы Ваннаса, пинцет "колибри", микрохирургические шовные иглы и др.) не допускают высокотемпературной обработки, т.к. при этом разрушаются кромки миниатюрных деталей и снижается упругость материала (там же, стр.32).

Целью изобретения является создание такого микрохирургического колюще-режущего инструмента, в котором рабочая часть должна быть выполнена из материала со структурой, определяющей высокие прочностные свойства, сохраняющиеся в процессе работы, что в итоге увеличивает ресурс работы инструмента и снижает травматичность рассечения ткани.

Поставленная цель достигается тем, что в микрохирургическом колюще-режущем инструменте, содержащем держатель и рабочую часть из металла с колющим острием и режущей кромкой, в соответствии с изобретением рабочая часть выполнена из металлокерамического вольфрама или молибдена с волокнистой структурой, причем средний поперечный размер волокна не менее, чем в 10 раз меньше поперечного размера колющего острия у его вершины.

Сущность изобретения поясняется следующим образом.

Выполнение рабочей части колюще-режущего инструмента из металлокерамического материала определено тем, что волокна в структуре такого материала обладают высоким пределом прочности, а также адгезионной прочностью соединения между собой, что способствует повышению прочности материала на изгиб и соответственно повышению прочности самого острия. Как следствие, увеличивается ресурс работы инструмента и снижается травматичность рассечения ткани.

Выполнение рабочей части колюще-режущего инструмента из металлокерамического вольфрама или молибдена определено тем, что в таком металле создаются благоприятные условия для последующего создания волокон, обладающих высоким пределом прочности, а также высокой адгезионной прочностью соединения между собой (как обнаружено авторами до 23 ГПа, что на порядок выше прочности самого материала). Это способствует повышению прочностных свойств изделий, изготовленных из такого металла и, как следствие, увеличению ресурса работы инструмента и снижению травматичности рассечения ткани.

Выполнение рабочей части колюще-режущего инструмента из материала с волокнистой структурой способствует благодаря наличию сильных связей между волокнами в поперечном направлении проявлению высокой прочности металла на изгиб и, как следствие, увеличению ресурса работы инструмента, а также снижению травматичности рассечения ткани.

Выполнение условия, при котором средний поперечный размер волокна в структуре не менее, чем в 10 раз меньше поперечного размера колющего острия у его вершины, обеспечивает высокую прочность острия при его микроразмерах, а также высокую прочность рабочей части инструмента на изгиб. Уменьшение отношения поперечного размера колющего острия у его вершины к среднему поперечному размеру волокна в структуре (отношение менее 10) приводит к уменьшению связей между волокнами и способствует уменьшению прочности на изгиб рабочей части инструмента и, как следствие, снижению ресурса работы, а также увеличению травматичности при рассечении ткани.

На фиг.1 дан общий вид колюще-режущего инструмента; на фиг.2 узел 1; на фиг.3 сечение колющего острия.

Колюще-режущий инструмент состоит из (фиг.1) держателя 1 и соединенной с ним рабочей частью 2 с изогнутым наконечником 3, снабженным (фиг.2) колющем острием 4 и режущей кромкой 5. Рабочая часть 2 выполнена из металлокерамического вольфрама или молибдена со структурой, содержащей волокна 6 (фиг.3). Поперечный размер волокна 6 не менее чем в 10 раз меньше поперечного размера колющего острия 4 у его вершины.

Пример. Для изготовления предлагаемого инструмента применяли проволоку из металлокерамического вольфрама чистотой 99,9 трех партий: диаметром 0,5, 1,0, 1,2 мм с волокнистой структурой. При этом средний размер (поперечный) волокна составлял соответственно 0,25 0,63 и 2,0 мкм. Для получения рабочей части 2 колюще-режущего инструмента с наконечником 3 проволоку изгибали, после чего создавали колющее острие 4 путем электрохимического травления до поперечного размера у вершины острия, равного (1-7) мкм. Длина режущей кромки при этом составляла 200 мкм. В связи с тем, что рабочая часть инструмента характеризуется микроскопическими размерами, и стандартные методы механических испытаний неприемлемы, авторами с помощью метода полевой ионной микроскопии была проанализирована микроструктура колюще-режущего инструмента. Технические испытания рабочей части 2 проводили следующим образом. Рабочую часть 2 микрохирургического колюще-режущего инструмента укрепляли в индентодержателе микротвердометра ПМТ-3. Затем проводили микровдавливание вершины колющего острия 4 в вольфрамовую пластину и с помощью оптического микроскопа анализировали деформацию вершины колющего острия 4 рабочей части 2, загнутого в результате индентирования на угол 90^o±10^o. Изгиб под прямым углом характерен для реальных условий эксплуатации микрохирургического колюще-режущего инструмента.

Результаты технических испытаний микрохирургического инструмента, имеющего различные поперечные размеры колющего острия и различные средние поперечные размеры волокон, приведены в таблице. При этом фиксировали общее число испытаний (N₀) и определяли количество испытаний, в которых образцы претерпевали хрупкое разрушение. Аналогичные испытания были проведены на микрохирургическом колюще-режущем инструменте, выбранном в качестве прототипа (изготовленном из нержавеющей стали X18H10Т). Установлено, что в интервале диаметров (поперечных размеров) колющего острия у вершины от 2 мкм до 7 мкм отношение N/N₀ для инструмента, выбранного в качестве прототипа, составляет 43,5 Как следует из таблицы, для предлагаемого микрохирургического колюще-режущего инструмента с отношением поперечного размера колющего острия у его вершины D к среднему поперечному размеру волокна d, равным или большим 10, отношение N/N₀ равняется нулю. Аналогичный результат получен при испытаниях микрохирургического колюще-режущего инструмента, изготовленного из молибдена.

Как показали испытания, инструменты, изготовленные из вольфрама или молибдена, сохраняют рабочие характеристики и после высокотемпературной стерилизации.

Таким образом, результаты технических испытаний показывают, что микрохирургический колюще-режущий инструмент, выполненный в соответствии с предлагаемым изобретением, имеет большую прочность, чем инструмент, выбранный в качестве прототипа, что определяет увеличение ресурса работы инструмента и снижение травматичности рассечения ткани.

Формула изобретения

Микрохирургический колюще-режущий инструмент, содержащий держатель и рабочую часть из металла с колющим острием и режущей кромкой, отличающийся тем, что рабочая часть выполнена из металлокерамического вольфрама или молибдена с волокнистой структурой, причем средний поперечный размер волокна не менее чем в 10 раз меньше поперечного размера колющего острия у его вершины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4