×
10.10.2014
216.012.fcd2

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВНУТРИКОСТНОГО ИМПЛАНТАТА С ИОННО-ЛУЧЕВОЙ МОДИФИКАЦИЕЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к медицине, конкретно к ортопедической хирургии, и может быть использовано при изготовлении высоконагруженных внутрикостных имплантатов, а также мини-имплантатов. Описан способ, включающий пескоструйную обработку поверхности имплантата частицами оксида алюминия, послойное напыление плазменным методом на основу имплантата системы покрытий из порошка титана и гидроксиапатита кальция и последующее облучение многослойной системы биосовместимых покрытий в вакуумной среде углеводородного газа высокоэнергетическими ионами инертного газа с энергией 40-130 кэВ и дозой облучения 2000-5000 мкКл/см   Поверхность металлической основы имплантата перед послойным плазменным напылением модифицируют ионно-лучевым методом путем облучения высокоэнергетическими ионами в вакуумной среде. Внутрикостные имплантаты имеют повышенную прочность металлической основы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к ортопедической хирургии, и может быть использовано при изготовлении высоконагруженных внутрикостных имплантатов, а также мини-имплантатов.

Известен способ изготовления внутрикостных стоматологических имплантатов с биоактивным покрытием [патент РФ №2074674, МПК: A61F 2/28], включающий изготовление из металла или сплава универсальным способом (токарная, фрезерная и др. методы обработки или с помощью специальных электрофизических методов) основы имплантата цилиндрической, пластинчатой или трубчатой формы, нанесение на основу имплантата методом плазменного напыления системы покрытий из четырех слоев - двух слоев титана или гидрида титана различной дисперсности и толщины, третьего слоя из механической смеси титана или гидрида титана, или гидроксиапатита с соотношением соответственно 60-80 мас.% и 20-40 мас.% и наружного слоя - гидроксиапатита.

Известен способ изготовления имплантата для замены костной ткани [патент РФ №2025132, МПК: A61F 2/28], согласно которому на имплантат, выполненный из металлического или металл-керамического сплава в виде штифта, наносят трехслойное покрытие, при этом первый слой содержит биостекло на основе фосфата кальция с добавлением оксидов металлов, второй слой - смесь фосфата кальция и гидроксиапатита, а промежуточный слой содержит фосфат кальция.

Однако недостатком данных изобретений является недостаточная прочность металлической основы имплантата, что не позволяет использовать его в качестве высоконагруженных имплантатов и мини-импланатов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с ионно-лучевой модификацией плазмонапыленного многослойного биоактивного покрытия [патент РФ №2458707, МПК: A61L 27/02, A61C 8/00, C23C 14/00, C23C 14/58, опубликовано 20.08.2012], включающий пескоструйную обработку поверхности имплантата частицами оксида алюминия, послойное напыление плазменным методом на основу имплантата системы биосовместимых покрытий различной дисперсности и толщины, состоящей из пяти слоев: первых двух из титана или гидрида титана, последующих двух слоев из смеси титана или гидрида титана с гидроксиапатитом кальция, отличающихся содержанием компонентов в слоях, и пятого слоя из гидроксиапатита кальция, после чего многослойную систему биосовместимых покрытий облучают в вакуумной среде углеводородного газа высокоэнергетическими ионами инертного газа с энергией 40-130 кэВ и дозой облучения 2000-5000 мкКл/см2.

Однако недостатком данного изобретения также является низкая механическая прочность металлической основы имплантата, что не позволяет использовать его в качестве высоконагруженных имплантатов и мини-импланатов.

Задача изобретения заключается в расширении области практического применения внутрикостных имплантатов с модифицируемым электроплазменным покрытием путем повышения прочности металлической основы внутрикостного имплантата.

Техническим результатом является образование в поверхностном и приповерхностном слое металлической основы имплантата большого количества упрочняющих фаз и тонкой беспористой наноразмерной алмазоподобной пленки, способствующей увеличению прочности металла и препятствию развития усталостных трещин.

Поставленная задача решается тем, что в способе, включающем пескоструйную обработку поверхности имплантата частицами оксида алюминия, послойное напыление плазменным методом на основу имплантата системы покрытий из порошка титана и гидроксиапатита кальция, при этом первым слоем напыляют титан дисперсностью 50-100 мкм с дистанцией напыления 100 мм, толщиной 15-20 мкм, вторым слоем напыляют гидроксиапатит кальция дисперсностью 40-70 мкм с дистанцией напыления 70 мм и толщиной слоя 20-30 мкм, и последующие облучение многослойной системы биосовместимых покрытий в вакуумной среде углеводородного газа высокоэнергетическими ионами инертного газа с энергией 40-130 кэВ и дозой облучения 2000-5000 мкКл/см2, согласно предлагаемому решению поверхность металлической основы внутрикостного имплантата перед послойным плазменным напылением модифицируют ионно-лучевым методом путем облучения высокоэнергетическими ионами в вакуумной среде. При этом в качестве высокоэнергетических ионов используют азот, ионно-лучевую модификацию проводят с дозой ионов 1000-10000 мкКл/см2 и энергией ионов 40-120 кэВ, также ионно-лучевую модификацию проводят в вакуумной среде углеводородного CO, CH газа, давление вакуумной среды при ионно-лучевой модификации составляет не более 10-4 мм рт.ст. и не менее 10-6 мм рт.ст.

Изобретение поясняется чертежами, на Фиг.1 - схема послойного формирования покрытий, на Фиг.2 - схема установки ионно-лучевого облучения, Фиг.3 - схема ионно-лучевого облучения металлической основы имплантата.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом: перед напылением поверхность основы металлического имплантата 1 (Фиг.3) подвергают пескоструйной обработке частицами оксида алюминия, затем изделие закрепляют на барабане 6 (Фиг.2) в установке ионного легирования, например «Везувий-5» (Мейер Дж. Эриксон Л. Ионное легирование полупроводников. М.: Мир, 1970 г.), в объеме приемной камеры 7 установки откачивают давление до 10-6 мм рт.ст. с помощью высоковакуумных насосов 8, которое фиксируют ионизационным датчиком высокого вакуума 9 и вакуумметром 10, далее по команде оператора в камеру 7 через игольчатый клапан 11 из баллона 12 по герметичному трубопроводу 13 подают реакционный углеводородный газ, например оксид углерода (CO) или углеводорода (CH), при этом давление в камере посредством ЭВМ 14 (автоматически) изменяют в сторону повышения, но не более 10-4 мм рт.ст., потому что в более низком вакууме на поверхности адсорбируется сажевое образование, что является недопустимым. Давление фиксируется ионизационным датчиком высокого вакуума 9 и вакуумметром 10, сигнал с датчика высокого вакуума 9 поступает на электронный блок 15, где происходит сравнение полученных значений вакуума с заданной величиной, далее сигнал через устройство сопряжения с объектом 16 (УСО) передается на ЭВМ 14 и уже затем - на источник питания привода 17 игольчатого клапана 11, данный процесс повторяется постоянно с целью поддержания заданной величины давления в объеме приемной камеры 7 установки.

Давление в приемной камере устанавливают не более 10-4 мм рт.ст., потому что в более низком вакууме на поверхности адсорбируется сажевое образование, что является недопустимым в данном случае; и не менее 10-6 мм рт.ст., потому что при ионно-лучевом облучении уменьшается скорость адсорбции атомов углеродсодержащей среды, что замедляет процесс образования сплошного слоя радикалов, необходимого для образования беспористого алмазоподобного покрытия. Поэтому оптимальным диапазоном давления для получения необходимых свойств материала является 10-4÷10-6 мм рт.ст.

Затем поверхность изделия, находящегося на барабане 6 в приемной камере 7, модифицируют высокоэнергетическими ионами 19 (Фиг.3), например ионами азота (N+), которые образуются в разрядной камере ионного источника 18 (Фиг.2) за счет ионизации паров рабочего вещества в дуговом разряде и вытягиваются из него при помощи электрода. При ионно-лучевой модификации ионами азота в приповерхностном слое изделия происходит образование нитридов, которые являются по своим механическим характеристикам наиболее оптимальным решением для получения прочной структуры поверхности металлической основы имплантата.

При ионно-лучевой модификации в углеродсодержащей среде в поверхностном слое адсорбированных атомов углеродсодержащих фрагментов происходят процессы ионизации и диссоциации молекул, приводящие к возникновению заряженных радикалов, процесс сшивания которых стимулируется энергетическим воздействием внедряемых ионов и контролируется поступлением электронов из нижележащего металла. По мере увеличения толщины заполимеризовавшегося слоя поступление электронов к поверхности реакции затрудняется и при достижении толщины порядка длины туннелирования электронов рост алмазоподобной полимерной пленки прекращается. Наиболее интенсивно процесс роста протекает на участках заполимеризовавшегося слоя с меньшей толщиной и порами, что обеспечивает высокую равномерность и беспористость пленки.

Ионно-лучевая модификация металлической основы внутрикостных имплантатов, например титана марки ВТ1-00, высокоэнергетическими ионами, например азота (N), обеспечивает повышение микротвердости за счет ионного перемешивания фрагментов адсорбированной на поверхности металлической основы полимерной пленкой с приповерхностным слоем металла, при этом энергия и доза ионной имплантации составляют от 40 до 120 кэВ и от 1000 до 10000 мкКл/см2, соответственно (табл.1, 2).

Таблица 1
Зависимость дозы ионно-лучевой модификации от микротвердости титана марки ВТ 1-00
Доза имплантации, мкКл/см2 Имплантируемый ион HV, ГПа Относительное приращение
Не облученный 5 -
1000 13 2,6
2000 Азот (N) 16 3,2
3000 14 2,8
5000 13 2,6
7000 9 1,8
10000 7 1,4

Таблица 2
Зависимость энергии ионно-лучевой модификации от микротвердости титана марки ВТ1-00
Энергия имплантации, кэВ Имплантируемый ион HV, ГПа Относительное приращение
Не облученный 5,4 -
40 6,4 1,18
60 8,3 1,53
80 Азот (N) 7 1,29
100 6,5 1,2
120 6 1,1
140 5,2 0,92

Из таблицы 1, 2 видно, что наиболее оптимальным диапазоном дозы и энергии ионно-лучевой модификации, при котором микротвердость титана достигает значительного увеличения, являются значения от 1000-10000 мкКл/см2 и от 40 до 120 кэВ, соответственно.

Ионно-лучевая модификация высокоэнергетическими ионами также способствует появлению равномерной алмазоподобной беспористой полимерной пленки, обладающей высокой химической инертностью и механической прочностью, способствующей быстрому росту костной ткани. После модифицирования в структуре образуется большое количество упрочняющих фаз, препятствующих развитию усталостных трещин.

При ионно-лучевой модификации металлической основы имплантата с энергетическим воздействием менее 40 кэВ процесс сшивки полимерной углеродсодержащей пленки происходит менее эффективно, т.к. ионам недостаточно энергетического воздействия, необходимого для разрыва химических связей атомов кристаллической решетки металла, а при облучении с энергетическим воздействием более 130 кэВ внедряемые ионы из-за большой глубины проникновения затрудняют выход электронов на поверхность покрытий к месту синтеза углеродсодержащей полимерной пленки, что приводит к уменьшению механической прочности.

Затем на имплантируемую поверхность металлической основы 2 (Фиг.1) наносят первый слой 3 электроплазменного покрытия путем плазменного напыления диспергированного порошка титана дисперсностью 50-100 мкм с дистанцией напыления 100 мм, толщиной 15-20 мкм, вторым слоем 4 напыляют порошок гидроксиапатита кальция дисперсностью 40-70 мкм с дистанцией напыления 70 мм и толщиной слоя 20-30 мкм, и облучают многослойную систему биосовместимых покрытий в вакуумной среде углеводородного газа высокоэнергетическими ионами инертного газа с энергией 40-130 кэВ и дозой облучения 2000-5000 мкКл/см2, образуя покрытие 5, способствующие более эффективному росту костной ткани.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить механическую прочность металлической основы имплантата за счет образования на нем алмазоподобной беспористой наноразмерной химически инертной пленки, активно стимулирующей рост костной ткани и обладающей высокой твердостью.


СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВНУТРИКОСТНОГО ИМПЛАНТАТА С ИОННО-ЛУЧЕВОЙ МОДИФИКАЦИЕЙ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВНУТРИКОСТНОГО ИМПЛАНТАТА С ИОННО-ЛУЧЕВОЙ МОДИФИКАЦИЕЙ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВНУТРИКОСТНОГО ИМПЛАНТАТА С ИОННО-ЛУЧЕВОЙ МОДИФИКАЦИЕЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 91.
20.01.2013
№216.012.1b7e

Остеоинтеграционное покрытие на ортопедические и стоматологические титановые имплантаты

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к остеоинтеграционным оксидным покрытиям на ортопедические и стоматологические титановые имплантаты. Покрытие состоит из оксида титана и содержит гидроксиапатит как модифицирующий компонент с биоактивными свойствами и медь как...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472532
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.04.2013
№216.012.35e4

Способ получения катализатора для очистки воды от загрязнения углеводородами

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам получения высокоэффективных катализаторов, способных очищать воду от загрязнения углеводородами, в частности основными красителями и катионными поверхностно-активными веществами как за счет фотокаталитической активности под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479349
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.06.2013
№216.012.4e70

Электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения

Изобретение относится к электротехнике, электрическим машинам возвратно-поступательного и одновременно встречного движения и электроприводам, работающим на их основе. Технический результат состоит в уменьшении уровня вибрации корпуса электродвигателя, повышении производительности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485662
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.07.2013
№216.012.565d

Способ повышения физической работоспособности

Изобретение относится к области медицины и представляет собой способ повышения физической работоспособности на основе милдроната, отличающийся тем, что он дополнительно содержит аспаркам и метапрот, причем однократный прием препаратов должен осуществляться за 1-1,5 часа до физической нагрузки....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487717
Дата охранного документа: 20.07.2013
10.08.2013
№216.012.5d91

Парогазовая установка на базе аэс

Изобретение относится к области теплоэнергетики, преимущественно к атомной энергетике, и предназначено для использования на паротурбинных установках атомных электростанций двухконтурного типа с водо-водяными энергетическими реакторами. Парогазовая установка на базе АЭС содержит паровую турбину...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489574
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.5f23

Внутрикостный цилиндрический имплантат для протезирования зубов верхней и нижней челюстей

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к внутрикостным цилиндрическим имплантатам для протезирования зубов верхней и нижней челюстей. Внутрикостный цилиндрический имплантат для протезирования зубов верхней и нижней челюстей содержит металлическую коническую коронковую часть с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489987
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.5f50

Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с углеродным нанопокрытием

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к ортопедической стоматологии. Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата включает пескоструйную обработку поверхности имплантата частицами оксида алюминия, послойное напыление плазменным методом на основу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490032
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.6158

Газовая отопительная печь

Изобретение относится к строительной климатотехнике и может быть использовано при печном газовом отоплении жилых домов, общественных зданий и других объектов. Газовая отопительная печь состоит из топливника печи, газовой горелки, регулятора вторичного воздуха, рассекателя продуктов сгорания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490552
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.10.2013
№216.012.71b3

Способ получения лантансодержащего покрытия

Изобретение относится к челюстно-лицевой хирургии и травматологии и описывает способ получения лантансодержащего покрытия. При осуществлении способа помещают порошок гидроксиапатита в раствор 0,04 LaCl, выдерживают порошок на воздухе при комнатной температуре в течение времени, необходимого для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494764
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.10.2013
№216.012.7202

Наплавочная головка

Изобретение может быть использовано для восстановления наплавкой под слоем флюса изношенных деталей. Наплавочная головка содержит механизмы подачи основной и присадочной проволок, токопроводящий элемент с каналом подачи основной проволоки, мундштук для подачи через него присадочной проволоки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494843
Дата охранного документа: 10.10.2013
Показаны записи 1-10 из 96.
20.01.2013
№216.012.1b7e

Остеоинтеграционное покрытие на ортопедические и стоматологические титановые имплантаты

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к остеоинтеграционным оксидным покрытиям на ортопедические и стоматологические титановые имплантаты. Покрытие состоит из оксида титана и содержит гидроксиапатит как модифицирующий компонент с биоактивными свойствами и медь как...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472532
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.04.2013
№216.012.35e4

Способ получения катализатора для очистки воды от загрязнения углеводородами

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам получения высокоэффективных катализаторов, способных очищать воду от загрязнения углеводородами, в частности основными красителями и катионными поверхностно-активными веществами как за счет фотокаталитической активности под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479349
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.06.2013
№216.012.4e70

Электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения

Изобретение относится к электротехнике, электрическим машинам возвратно-поступательного и одновременно встречного движения и электроприводам, работающим на их основе. Технический результат состоит в уменьшении уровня вибрации корпуса электродвигателя, повышении производительности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485662
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.07.2013
№216.012.546c

Устройство для образования скважин в грунте способом прокола

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, предназначенным для бестраншейной прокладки скрытых переходов для прокладки трубопроводов, кабельных линий связи и электропередач, а также образованию скважин под набивные сваи при возведении фундаментов под здания и сооружения....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487215
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.07.2013
№216.012.565d

Способ повышения физической работоспособности

Изобретение относится к области медицины и представляет собой способ повышения физической работоспособности на основе милдроната, отличающийся тем, что он дополнительно содержит аспаркам и метапрот, причем однократный прием препаратов должен осуществляться за 1-1,5 часа до физической нагрузки....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487717
Дата охранного документа: 20.07.2013
10.08.2013
№216.012.5d91

Парогазовая установка на базе аэс

Изобретение относится к области теплоэнергетики, преимущественно к атомной энергетике, и предназначено для использования на паротурбинных установках атомных электростанций двухконтурного типа с водо-водяными энергетическими реакторами. Парогазовая установка на базе АЭС содержит паровую турбину...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489574
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.08.2013
№216.012.5de4

Сушилка для сыпучих термочувствительных материалов

Изобретение относится к сушке сыпучих твердых материалов и может быть использовано для сушки короткорезанных макаронных изделий. Сушилка для сыпучих термочувствительных материалов содержит корпус, загрузочный механизм в виде ленточного конвейера и подвижной каретки, сушильную камеру с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489657
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.5f23

Внутрикостный цилиндрический имплантат для протезирования зубов верхней и нижней челюстей

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к внутрикостным цилиндрическим имплантатам для протезирования зубов верхней и нижней челюстей. Внутрикостный цилиндрический имплантат для протезирования зубов верхней и нижней челюстей содержит металлическую коническую коронковую часть с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489987
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.5f50

Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с углеродным нанопокрытием

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к ортопедической стоматологии. Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата включает пескоструйную обработку поверхности имплантата частицами оксида алюминия, послойное напыление плазменным методом на основу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490032
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.6158

Газовая отопительная печь

Изобретение относится к строительной климатотехнике и может быть использовано при печном газовом отоплении жилых домов, общественных зданий и других объектов. Газовая отопительная печь состоит из топливника печи, газовой горелки, регулятора вторичного воздуха, рассекателя продуктов сгорания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490552
Дата охранного документа: 20.08.2013
+ добавить свой РИД