专利名称：使外科用针黑化的方法
技术领域：
本发明的技术领域是关于外科用针，特别是涉及一种使外科用针黑化的方法。
外科用针通常是用不同等级的合金钢制成的，当针在制成之后以及使用之前和使用期间暴露在周围的环境条件下时这些合金钢不会腐蚀。金属合金通常包括型号为300和400的一系列不锈钢和其它常规合金(例如455、420和420F型等)。另外，含有镍钛马氏体不锈钢合金也可使用，例如美国专利5,000,912中所公开的那些合金，该文献在此加以引用作为参考。在具有共同受让人、同在审理中的序号为08/405,554和08/429,446的美国专利中请中公开了外科用针以及制造外科用针的方法，该文献在此一并加以引用作为参考。
在某些外科过程中，最好使用具有黑化的外表面的外科用针而不使用具有光亮表面的针。据信，通过在金属合金针或器械的表面上生成氧化物可导致黑化。向许多公知的使不锈钢合金以及其它常规金属合金黑化的传统方法，这些方法包括不同的化学和电化学方法。美国专利Nos.4,959,068和4,905,695中公开了使外科用针黑化的方法，该文献被引用作为参考。
最常使用的常规黑化方法是化学黑化处理法和电化学处理法。化学处理法利用酸和盐的水溶液混合物氧化外科用针的表面，借此产生一个氧化层并使针黑化。例如，通常使用的化学混合物是处在水浴器中的硫酸和重铬酸钾。最好使水浴器保持室温(虽然也可用其它温度)。黑化处理的另一类型是电化学方法。在电化学黑化方法中，将针放在化学浴器中，并使电流通过浴器。例如，这种电化学方法通常使用约30伏至大约150伏范围内的电压和大约5安培至大约175安培范围内的高电流。
虽然现存的电化学及化学黑化化方法可生产出具有恰当地被黑化的表面的针，但是使用这些方法时还具有某些缺陷。这些方法要求使用产生化学烟雾和有害废物的化学浴器。化学浴器的使用寿命有限并且不得不花费可观的成本加以处理。另外，使用化学或电化学浴器所需要的各种化学物质伴随有危险，必须自始至终进行监测。而且，电化学方法使用了相当高的电压和电流，所以一再强调一定要采取可靠的安全预防措施保护操作者。
因此，本技术领域需要一种新颖的不用化学或电化学方法即可使金属合金外科用针以及外科器械黑化的方法。
因此，本发明的一个目的是提供一种不用化学浴器即可使金属合金外科用针及外科器械的表面黑化的方法。
本发明的再一个目的是提供一种不用电化学浴器即可使外科用针及外科器械的表面黑化的方法。
本发明的又一个目的是提供一种无需使电流通过针和器械即可使金属合金外科用针及外科器械黑化的方法。
因此，本发明公开了一种使金属合金外科用针及外科器械黑化的方法。金属外科器械或外科用针具有一个外表面并且还可以(并非必须)具有内表面。在足够高的温度下使金属外科用针或外科器械的表面在气态等离子体中暴露足够长的一段时间，以便使针或器械的表面有效地黑化。
本发明的这种新颖的使金属合金外科用针或外科器械黑化的方法具有许多优点。由于无需化学浴器，因此消除了由使用化学浴器和电化学浴器造成的环境危害。另外，用于黑化外科器械和外科用针的表面的气态等离子体在每次用过之后可以回收并反复应用。本发明的又一个优点是无需使电流通过针，也消除了伴随出现的危险性。
通过以下的描述及附图，本发明的前述及其它性质和优点将变得更加清楚。
图1是本发明的黑化方法的流程图。
用于本发明的等离子体的气体包括氧气、氦气、四氟化碳气体、氮气、氩气和类似气体以及上述这些气体的混合物和它们的等效物。最好使用储如氧、氦和四氟化碳这些气体的混合物。特别可取的是使用氧气或者氧气与四氟化碳的混合物或者氧气与氦气的混合物。当使用氧气、氦气和四氟化碳的混合物时，所使用的每个组分的量要充足，以便提供有效的等离子体混合物。通常，在此混合物中使用大约50％至大约99％的氧气，更为常用的用量是大约60％至大约99％，优选的用量是大约70％至大约99％。在此混合物中使用的氦气的常用量是大约1％至大约50％，更为常用的量是大约10％至大约40％，优选的用量是大约10％至大约30％。在一个优选的混合物中所用的四氟化碳的量典型的是大约1％至大约40％，更为常用的量是大约15％至大约35％，优选的用量是大约10％至大约30％。如上所述，特别可取的是利用氧气形成等离子体或者氧和氦的混合物或者氧和四氟化碳的混合物。当使用氧和氦的混合物时，氧的用量为大约50％至大约80％，最好是大约80％，而氦的用量为大约10％至大约50％，最好是大约20％。当使用氧和四氟化碳的混合物时，氧的用量为大约50％至大约80％，最好是大约80％，而四氟化碳的用量为大约10％至大约50％，最好是大约20％。此处所用的百分比是重量百分比。
在本发明的方法中通常使用常规的等离子体处理装置。这种等离子体装置通常具有一个能够经得起压力和真空的容量室。至少一个电极装在室内。优选的装置是由Gasonics/IPL，San Jose，California制造的GasonicsL等离子体装置，然而，任何常规的或等效的气态等离子体装置都可以利用，还有一级或二级放电装置也可以利用。通常，通过将气体暴露给足够的电磁能例如无线电频率电磁波、微波等以便有效地诱发等离子态可以在这些装置中使气态混合物或气体进入等离子态。然而，将气体激发成等离子态的其它方式也可以利用，其包括直流电、激光能量、它们的等同物以及类似物。如果需要的话，可将针或外科器械暴露到常规的等离子体焰炬中。
将足够的电磁能施加到气体中，以便有效地产生等离子态。所用能量的典型用量是大约250W(0.12 watts/M2)至大约2500W(1.2watts/M2)，更典型的是大约300W(0.14watts/M2)至大约1000W(0.46watts/M2)，最好是大约400W(0.18watts/M2)至大约900W(0.42watts/M2)。当然，本领域的技术人员将会理解根据方法参数(包括气体流量、气体种类、电极面积和真空度等)以及等离子体装置的类型、尺寸、状态和结构的不同，所用能量的用量也会有所改变。
气体以足够的容量流速流进等离子体处理装置中，以便有效地产生等离子体。装置的室容量足以有效地容纳被处理的针或器械。按照此方法的特定参数的不同，这些参数会有所改变，并且很容易由本领域的技术人员确定。
图1示出了本发明的黑化方法的典型流程图，不过本领域的技术人员会明白若干个步骤可以取消或者加到本发明的方法中。如图1所示，此方法的初始步骤是将针或外科器械10装载到等离子体处理装置20的室25内。其次，足够大的真空装置30在室25上抽真空，以便有效地抽空空气室并产生足够的真空度，从而诱发等离子体。真空度通常为大约0.05至大约1乇，更为常用的是大约0.25至大约0.75乇，最好是大约0.3至大约0.5乇。然而，这还随着所用等离子体装置的类型和结构的不同而有所改变。随后，用所选择的气体或气体混合物和充满室25，从而使室25中有足够量的气体40，以便有效地形成气态等离子体50。所用的气流流速通常为大约50至500毫升/分钟，更常用的为大约100至大约500毫升/分钟，最好是大约200至大约500毫升/分钟，然而此流速根据所用等离子体装置的类型和结构的不同而有所改变。接下去，打开电源，以便给能源60加上电压，借此形成等离子体50，并且将针或外科器械10在气态等离子体50中暴露一段足够长的时间，以便在针或外科器械10的表面上有效地产生一个显著黑化、不反射的涂层，等离子体的循环时间通常为大约10至大约120分钟，更常用的为大约20至大约40分钟，最好为大约30至大约45分钟，然而，此时间还根据方法的周期、方法的参数、以及所用等离子体装置的类型和结构的不同而有所改变。其次，通过排气口80从室25中排出气体40并用惰性气体70(例如氮气)再回充室25，并且在足够的压力下保持一段足够长的时间，以便有效地冷却针或器械。例如，将针或器械10置于冷却态中大约3至大约10分钟，更常用的是大约3至大约7分钟、最好是大约3至大约5分钟。惰性气体的压力可以是例如大约0.05乇至大约1.0乇，将黑化的针或器械100从气态等离子体装置20的室25中拿出来。通过排气口80排出的气体40可再循环，用于此过程中。
利用本发明的等离子体处理黑化方法产生的氧化层足以有效地在针或器械10的表面上形成常规的蓝/黑无反射涂层。通常是针或器械10的外表面被黑化，然而，也可以使其内表面黑化。
能用本发方法黑化的外科用针包括任何具有穿刺针尖(尖锐的或钝头的)及缝合线穿线孔端的常规外科用针。缝合线穿线孔端具有一通孔或盲钻孔，用于接收缝合线。可用本发明的方法黑化的外科器械包括常规器械及其部件例如针柄、剪刀、镊子、解剖刀、导管、切削工具、夹子、锯、以及类似器械。此处所用的外科器械一词规定为包括外科器械的金属部件。针或器械可具有内表面和外表面。
由本发明的等离子体处理黑化方法产生的氧化层的厚度足以在金属表面上有效地产生一个常规的蓝/黑至黑的无反射涂层。
以下的例子说明了本发明的原理和实施。
将大约1000根用型号为455的金属合金制成的外科用针放入GasontcsL等离子体装置的室中。这个室的体积大约为4英尺3。装置的门是密封的，室在大约0.15乇的真空度下抽真空大约1分钟，以便消除挥发物和污染物。其次，用50毫升/分钟流量的的氧和50毫升/分钟流量的氦的混合物将室回充到大约0.3至大约0.5乇的压力。在打开电源之前气态混合物在室中保持大约2分钟。随后，打开电源，接通装置，使针暴露到所生成的气态等离子体中，此气态等离子体在90分钟内保持大约1000瓦的功率水平。然后，关掉电源并将气态混合物从室中抽空。下一步是，用氦气充满室并在大约1.0乇的压力下保持大约3-5分钟，直到针冷得可以用手拿为止。然后，将针从气体等离子体装置的室中拿出。在检验时，在针的表面上可观察到有一个常规的蓝/黑至黑的无反射层。
本发明的用于黑化金属合金外科用针和外科工具的方法具有许多优点。令人惊奇和意想不到的是，现在可用一种受控工艺黑化金属合金外科用针和外科器械的表面，此工艺不用化学或电化学浴器，而且不产生相关的烟雾、放射物和有害的废气。另外，无需用强的电流以电的方法黑化针。本发明的再一个优点是在本发明的气体等离子体方法中处理的针没有金属脱落，而这恰恰是化学或电化学方法的特征缺陷。本发明方法的又一个优点是它比以前的技术领域中的常规黑化方法明显地更经济，成本更低。本发明的方法还消除了与常规的黑化方法有关的不安全的缺陷。
虽然此处已经参照详细的实施例对本发明进行了说明和描述，但是本领域的技术人员应该理解在其形式和细节上所做的任何变化都不脱离本发明的权利要求书的精髓和范围。
权利要求
1.一种使金属外科用针的表面黑化的方法，该方法包括将一具有一个外表面的金属外科用针在足够高的温度下暴露到气态等离子体中一段足够长的时间，以便有效地产生一个金属氧化物层，这个金属氧化物层足以在外表面上产生黑化颜色。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于气态等离子体是氧气、氦气和四氟化碳的混合物。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于气态等离子体是氧气、氩气和四氟化碳的混合物。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于等离子体混合物包括大约50重量％至大约99重量％的氧气、大约1重量％至大约50重量％的氦气和大约1重量％至大约40重量％的四氟化碳。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于金属针由从由T-420不锈钢、T-F不锈钢、T-455不锈钢、以及钛镍马氏不锈钢合金组成的组中选择的一种合金制成。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于由一能源激发气态等离子体，其中所述能源包括从由无线电频率电磁波、微波和直流放电组成的一组中所选择的一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于等离子体包括氧气。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于气态等离子体包括氧气和四氟化碳的混合物。
9.一种使金属外科器械的表面黑化的方法，该方法包括将一具有一个外表面的金属外科器械在足够高的温度下暴露到气态等离子体中一段足够长的时间，以便有效地使针的外表面黑化。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于气态等离子体是氧气、氦气和四氟化碳的混合物。
11.根据权利要求9的方法，其特征在于等离子体混合物包括大约50重量％至大约99重量％的氧气、大约1重量％至大约50重量％的氦气和大约1重量％至大约40重量％的四氟化碳。
全文摘要
本发明公开了一种使金属合金制成的外科用针或金属合金外科器械的表面黑化的方法。该方法包括使金属合金外科用针或外科器械的表面在气态等离子体中暴露一段足够长的时间,以便有效地使针或器械的表面黑化。
文档编号A61B17/06GK1170772SQ9711345
公开日1998年1月21日 申请日期1997年3月27日 优先权日1996年3月27日
发明者R·韦特雷辛, B·赫西 申请人:伊西康公司