Способ изготовления изделий из корунда для применения в медицине Российский патент 2017 года по МПК A61L27/00 C04B35/00 

Изобретение относится к технологии производства керамических материалов и изделий из керамических материалов медицинского назначения и может найти широкое применение в таких областях медицины, как хирургия, стоматология, ортопедия, травматология, для изготовления конструкционной керамики, эндопротезов и имплантатов.

Известен способ получения пористого керамического материала, представленный в заявке РФ №95101198 по кл. С04В 38/07.

Известный способ заключается в том, что смешивают наполнитель и исходные компоненты минеральной связки, при этом в качестве исходных компонентов минеральной связки используют смесь простых или сложных оксидов кремния, алюминия, кальция и магния в гидравлической или легко гидратирующейся форме, преимущественно с размером частиц не более 1 мкм, смешение их с наполнителем проводят в водной среде до образования суспензии с концентрацией воды 20-40 мас. % с последующей выдержкой полученной водной суспензии при 50-120°С в течение 3-20 ч для образования в ней кристаллической структуры, в затем структурированную смесь упрочняют до получения целевого продукта либо термообработкой при 120-400°С, либо гидротермальной обработкой при температуре 180-220°С.

Недостатком известного способа является сложность технологии, длительность технологической операций, а также несоответствие получаемых с его помощью материалов показателям керамических материалов, допускаемых к применению в медицинской технике

Известен способ изготовления пенокерамических изделий для медицины на основе глинозема, представленный в патенте РФ №2225227 по кл. A61L 27/00, С04В 35/00, 38/00, заявл. 23.05.2002, опубл. 10.03.2004 и выбранный в качестве прототипа.

Известный способ получения изделия из пенокерамического материала представлен в названном патенте следующей формулой.

Способ изготовления пенокерамики, отличающийся тем, что пенокерамику изготавливают путем размола глинозема в водной среде до среднего размера частиц 0,5-3,5 мкм, приготовления керамической суспензии, формования на органической пене, или формования с выгораемым наполнителем, или формования вспениванием керамической суспензии на клейканифольной эмульсии, или формования в гипсовые формы, спекания-карбонизации в окислительной среде при температуре 1150-1250°С и окончательного спекания (обжига) в окислительной среде при температуре 1750-1790°С, при этом пенокерамику изготавливают из содержащего оксид алюминия в альфа-фазе глинозема, включающего не менее 98,0 мас. % оксида алюминия, 0,15-0,4 мас. % оксида магния, не более 0,1 мас. % оксида кремния и не более 0,1 мас. % оксида железа.

Недостатком известного способа является наличие в конечном продукте, хотя и небольшого количества, железа, а также магния, что ухудшает качество имплантата.

Как показала медицинская практика, содержание в составе имплантатов, на первый взгляд, совсем небольшого количества металлов, особенно такого металла, как железо, по истечении некоторого времени эксплуатации в организме пациента приводит к возникновению у него металлотоксикоза, что вызывает необходимость замены имплантата, то есть повторной операции, что травматично и дорого.

Задачей является повышение качества имплантата за счет исключения из корунда примесей железа и других металлов.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления изделий из корунда для применения в медицине, заключающемся в том, что подготавливают сырье для изделия на основе размолотого в водной среде глинозема, затем формуют из него изделие путем формования в формы, далее производят его первичное спекание и окончательное спекание, согласно изобретению при подготовке сырья из глинозема вначале получают каолин, для чего выполняют очистку глинозема посредством флотации и электромагнитной фильтрации с доведением содержания двуокиси алюминия в сырье до 96%, формование производят в формы необходимого имплантата, после чего производят сушку в формах в течение 6-8 часов при комнатной температуре, спекание-карбонизацию выполняют при температуре 750-850°С в течение 6 часов, после чего дополнительно производят механическую обработку полученного изделия с учетом области его дальнейшего использования, затем производят окончательное спекание изделия при температуре 1700-1900°С в течение 10-12 часов.

Поскольку глинозем (проще говоря, глина) является природным сырьем, то проведение очистки его посредством флотации обеспечивает его освобождение от всяких загрязняющих включений, в т.ч. магния, а электромагнитная фильтрация дает возможность убрать из глинозема включения железа, что обеспечивает получение каолина, в совокупности с последующей сушкой которого в формах в течение 6-8 часов при комнатной температуре и низкотемпературным первичным спеканием при температуре 750-850°С в течение 6 часов обеспечивается равномерное просыхание и приобретение изделием твердости, позволяющей далее произвести его механическую обработку. Последующая механическая обработка каолинового полуфабриката также повышает качество изделия, позволяя учесть его предстоящее использование, что в совокупности с высокотемпературным окончательным спеканием изделия дает возможность получить прочное и качественное изделие из корунда в виде уже готового монокристалла-имплантата.

Технический результат - повышение качества имплантата.

Заявляемый способ обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как получение из глинозема путем его очистки посредством флотации и электромагнитной фильтрации каолина с доведением содержания двуокиси алюминия в сырье до 96%, формование в формы необходимого имплантата, выполнение сушки после формования в формах в течение 6-8 часов при комнатной температуре, выполнение первичного спекания при температуре 750-850°С в течение 6 часов, выполнение после карбонизации механической обработки полученного изделия с учетом области его дальнейшего использования, выполнение окончательного спекания изделия при температуре 1700-1900°С в течение 10-12 часов, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, которые обеспечивали бы в совокупности получение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемый способ изготовления медицинских изделий из корунда соответствует критерию «изобретательский уровень».

Заявляемый способ может найти широкое применение в таких областях медицины, как хирургия, стоматология, ортопедия, травматология, военно-полевая медицина для изготовления конструкционной керамики, эндопротезов и имплантатов, для восстановления, коррекции, замещения или устранения повреждений, деформаций или дефектов развития костей или хрящей, имеющих травматические или иные дефекты или повреждения, или поражения опухолевыми, или дегенеративно-дистрофическими процессами, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».

Заявляемый способ изготовления медицинский изделий из корунда заключается в следующем.

На основе размолотого в водной среде глинозема подготавливают сырье для изделия. При подготовке сырья из глинозема вначале получают каолин путем очистки глинозема посредством флотации и электромагнитной фильтрации с доведением содержания двуокиси алюминия в сырье до 96%. Затем формуют из каолина изделие путем формования в формы необходимого имплантата. После этого производят сушку изделий в формах в течение 6-8 часов при комнатной температуре. Далее осуществляют спекание изделий в формах при температуре 750-850°С в течение 6 часов. После этого производят механическую обработку полученных изделий с учетом области их дальнейшего использования. Затем производят окончательное спекание изделия при температуре 1700-1900°С в течение 10-12 часов.

На практике способ осуществляется следующим образом.

Берут глинозем, в частности, Кыштымского месторождения. Размалывают его в водной среде, затем очищают: вначале с помощью флотационной машины, а потом с помощью электромагнитного фильтра, получая каолин. Заливают очищенный каолин в формы, имеющие формы имплантатов, и выдерживают их при комнатной температуре 6-8 часов. Сформировавшиеся изделия вынимают из форм, ставят в холодную печь для первичного спекания, разогревают ее до температуры 750-850°С и выдерживают в ней изделия при этой температуре в течение 6 часов. После этого производят механическую обработку полученных изделий с учетом их дальнейшего использования. Так, если имплантат предназначен, например, для использования в ортопедии или стоматологии, в нем делаются отверстия для прорастания костной ткани, например, в виде нескольких отверстий по горизонтали и по вертикали. Также может осуществляться подгонка имплантата по размерам, его шлифовка и т.п. Далее обработанные таким образом изделия ставят в холодную печь, доводят ее температуру до 1700-1900°С и проводят в течение 10-12 часов окончательное спекание, после чего дают печи остыть и вынимают имплантаты, готовые для использования в медицине.

В сравнении с прототипом заявляемый способ позволяет повысить качество имплантатов.

Изобретение относится к производству изделий из корунда медицинского назначения для хирургии, стоматологии, ортопедии, травматологии, изготовления конструкционной керамики, эндопротезов и имплантатов. Предложен способ изготовления изделий из корунда для применения в медицине, в котором подготавливают сырье для изделия на основе размолотого в водной среде глинозема, затем формуют из него изделие путем формования в формы, производят его первичное спекание и окончательное спекание, при этом при подготовке сырья из глинозема вначале получают каолин, для чего производят очистку глинозема посредством флотации и электромагнитной фильтрации с доведением содержания двуокиси алюминия в сырье до 96%, формование производят в формы необходимого имплантата, после чего производят сушку в формах в течение 6-8 часов при комнатной температуре, спекание-карбонизацию выполняют при температуре 750-850°C в течение 6 часов, после чего дополнительно производят механическую обработку полученного изделия с учетом области его дальнейшего использования, затем производят окончательное спекание изделия при температуре 1700-1900°C в течение 10-12 часов. Вышеописанный способ позволяет получить прочное и качественное изделие из корунда в виде готового монокристалла-имплантата без примесей железа и других металлов.

Способ изготовления изделий из корунда для применения в медицине, заключающийся в том, что подготавливают сырье для изделия на основе размолотого в водной среде глинозема, затем формуют из него изделие путем формования в формы, далее производят его первичное спекание и окончательное спекание, отличающийся тем, что при подготовке сырья из глинозема вначале получают каолин, для чего производят очистку глинозема посредством флотации и электромагнитной фильтрации с доведением содержания двуокиси алюминия в сырье до 96%, формование производят в формы необходимого имплантата, после чего производят сушку в формах в течение 6-8 часов при комнатной температуре, спекание-карбонизацию выполняют при температуре 750-850°C в течение 6 часов, после чего дополнительно производят механическую обработку полученного изделия с учетом области его дальнейшего использования, затем производят окончательное спекание изделия при температуре 1700-1900°C в течение 10-12 часов.