Патент на изобретение №2263488

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2263488 (13) C2
(51) МПК 7
A61F2/24, A61F2/02
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 18.01.2011 – действует

(21), (22) Заявка: 2002114829/15, 05.06.2002

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

05.06.2002

(43) Дата публикации заявки: 27.02.2004

(45) Опубликовано: 10.11.2005

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
RU 2163105 С1, 20.02.2001. US 4166292 А, 04.09.1979. SU 1819588 A1, 07.06.1993. SU 1407302 А1, 15.11.1993.

Адрес для переписки:

440047, г.Пенза, а/я 1770, В.Ф. Татаринову

(72) Автор(ы):

Татаринов В.Ф. (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Татаринов Валерий Федорович (RU)

(54) УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИЙ МАТЕРИАЛ С ДВОЙНЫМИ КАРБИДАМИ ДЛЯ ЭНДОПРОТЕЗОВ

(57) Реферат:

Предлагаемое изобретение относится к медицине, в частности к сердечно-сосудистой хирургии, связанной с протезированием искусственных клапанов сердца (ИКС), и может быть использовано при изготовлении эндопротезов иных органов в ортопедии, стоматологии, травматологии и др., а также в различных областях техники. Углеродсодержащий материал с двойными карбидами для эндопротезов содержит бор, кремний, изотропный пироуглерод при определенных соотношениях. Материал с повышенной прочностью, твердостью и износостойкостью и используется для изготовления элементов ИКС и других медицинских изделий. 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к медицине, в частности к сердечно-сосудистой хирургии, связанной с протезированием искусственных клапанов сердца (ИКС), и может быть использовано при изготовлении эндопротезов иных органов в ортопедии, стоматологии, травматологии и др., а также в различных областях техники.

Известен углеродсодержащий материал LTI (Low Temperature Isotropic form Pyrolitic Carbon), содержащий 10 мас.% кремния (Si) [1]. Изотропный пироуглерод LTI получают путем газофазного пиролиза углеводородов в установках с псевдоожиженном слоем. LTI используется только в виде покрытия толщиной 250 мкм на графитовой подложке определенной конфигурации для изготовления элементов ИКС. Технология предусматривает индивидуальную обработку каждой детали. Физико-механические свойства LTI приведены в таблице 1. Практическое применение способа, основанного на технологии псевдоожиженного слоя, ограничено из-за невозможности получения пиролитического отложения с толщиной, достаточной для изготовления монолитных изделий.

Известен углеродсодержащий материал – углеситалл [2], содержащий 12-18 мас.% бора (В). Этот материал, выбранный нами в качестве прототипа, получают путем пиролиза в виде монолитного отложения с толщиной, достаточной для изготовления деталей ИКС. Физико-механические свойства углеситалла приведены в таблице 1. Однако прочность и твердость углеситалла ниже, чем у LTI.

Целью изобретения является повышение прочности, твердости и износостойкости углеситалла.

Указанная цель достигается тем, что предложенный материал

включает, мас.%:

Бор 1-19
Кремний 1-9
Бор + кремний Не более 20
Изотропный пироуглерод Остальное.

Отличие предложенного материала заключается в вышеуказанном соотношении компонентов.

Предлагаемый состав материала выбран на основании изучения физико-механических характеристик, комплекса медико-биологических исследований и испытаний образцов материала.

По физико-механическим характеристикам, а также по результатам испытаний на токсикологию и тромборезистентность все материалы, содержащие бор в интервале 10-20 мас.% или кремний 10 мас.% и изотропный пироуглерод – остальное, удовлетворяют требованиям, предъявляемым к материалу для эндопротезов. Однако углеситалл имеет прочность, твердость и, следовательно, износостойкость ниже, чем LTI. В свою очередь технология получения LTI не позволяет получить пироуглеродное отложение с толщиной, достаточной для изготовления элементов ИКС.

В основу предлагаемого изобретения положена задача повышения прочности, твердости и износостойкости углеситалла путем введения в его состав кремния до 9 мас.%. Это позволит получить пироуглеродное отложение с толщиной, достаточной для изготовления элементов ИКС, и более высокими физико-механическими свойствами.

Способ получения материала предлагаемого состава основан на объемной кристаллизации углерода из газовой фазы с последующей конденсацией на поверхности подложки. Осуществляют процесс в электровакуумном пиролизном реакторе. Для реактора ф200 мм в качестве подложки применяют внутреннюю поверхность цилиндра из графита. Реагенты: природный газ, пропан, треххлористый бор (BCl3), метилтрихлорсилан (СН3Cl3Si), или трихлорсилан (SiHCl3), или хлорид кремния (SiCl4) и инертный газ (например, азот). Состав материала регулируют соотношением вводимых реагентов.

Пример 1.

Состав материала: бор 9 мас.%, кремний 1 мас.% и изотропный пироуглерод 90 мас.%. Материал такого состава имеет следующие физико-механические свойства:

Плотность, г/см3 1,80-2,10
Прочность на изгиб, МПа 300-400
Микротвердость, кг/мм2 100-150
Размеры кристаллитов, нм 8-9

Пример 2.

Состав материала: бор 10 мас.%, кремний 5 мас.% и изотропный пироуглерод 85 мас.%. Материал такого состава имеет следующие физико-механические свойства:

Плотность, г/см3 1,80-2,10
Прочность на изгиб, МПа 350-450
Микротвердость, кг/мм2 120-170
Размеры кристаллитов, нм 7-8

Пример 3.

Состав материала: бор 11 мас.%, кремний 9 мас.% и изотропный пироуглерод 80 мас.%. Материал такого состава имеет следующие физико-механические свойства:

Плотность, г/см3 1,80-2,10
Прочность на изгиб, МПа 400-500
Микротвердость, кг/мм 140-200
Размеры кристаллитов, нм 6-7

В таблице 1 приведены физико-механические свойства изотропных пироуглеродных материалов. Из анализа таблицы видно, что предлагаемый материал занял пустующее место в ряду этих материалов. Физико-механические свойства плавно изменяются от пирографита изотропного без легирующих элементов до материала LTI, легированного кремнием.

Таким образом, материал предлагаемого состава имеет более высокую прочность и твердость, чем углеситалл. Это позволит увеличить износостойкость элементов ИКС и, следовательно, приведет к увеличению долговечности и надежности ИКС. Материал предлагаемого состава позволит изготовить из него прочные и надежные дентальные имплантаты, эндопротезы различных суставов и другие изделия медицинского назначения.

Таблица 1
Физико-механические свойства изотропных пироуглеродов
Свойства Пирографит изотропный (ПГИ) Углеситалл Материал предлагаемого состава LTI
Плотность, кг/м3 1800-2100 1800-2100 1800-2100 1700-2200
Легирующий элемент нет В B+Si Si
Размер кристаллитов, нм 16-20 9-10 6-9 3-5
Микротвердость, кг/мм 40-70 70 -140 100-200 230-370
Модуль упругости, ГПа 13-15 20-25 23-28 27-31
Прочность при изгибе, МПа 100-150 250-450 300-500 350-530

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

J. (eds). Singapore, World Scientific Publ. Co. – 1993: 261-279.

2. Патент RU №2163105 C1, A 61 F 2/24, 20.02.2001.

Формула изобретения

Углеродсодержащий материал для эндопротезов, содержащий изотропный пироуглерод и бор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бор 1-19
Кремний 1-9
Изотропный пироуглерод Остальное

при условии, что

Бор + кремний Не более 20


QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Татаринов Валерий Федорович


НИЛ

Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью “МедИнж – Пироуглерод”

Договор № РД0026083 зарегистрирован 04.09.2007

Извещение опубликовано: 20.10.2007 БИ: 29/2007

* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия


Categories: BD_2263000-2263999