способ изготовления створки искусственного клапана сердца

Формула изобретения

1. Способ изготовления створки искусственного клапана сердца, включающий осаждение слоя пироуглерода на поверхности подложки из графита путем разложения газообразного соединения углерода из газового потока в проточном реакторе, отделение подложки от слоя пироуглерода и механическое изготовление створки с парными опорными выступами, отличающийся тем, что в течение всего времени осаждения слоя пироуглерода подложке из графита обеспечивают постоянную ориентацию относительно направления газового потока в реакторе, а парные опорные выступы формируют так, чтобы соединяющая их воображаемая ось совпадала с направлением потока газообразного соединения углерода при осаждении пироуглерода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подложки из графита имеют форму пластин и размещаются в проточном реакторе вдоль его боковых стенок без зазора на стыках между собой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовый поток в качестве соединения углерода включает метан, а также содержит азот с добавками трихлорида бора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при изготовлении искусственных клапанов сердца.

Искусственные клапаны сердца могут содержать одну, две или более створок из пироуглеродного или иного материала с парными выступами для крепления в корпусе клапана. При работе клапана на выступы приходится наибольшая механическая нагрузка.

Известен способ изготовления створки искусственного клапана сердца из титанового сплава с покрытием из пироуглерода (патент RU №2012284, 1994 г.). Однако створка из двухслойного материала не обладает достаточной надежностью при длительной непрерывной работе. Кроме того, при размещении выступов створки в гнездах корпуса возникают проблемы с трением "металл по металлу".

Известен также способ получения слоя пироуглерода регулируемой толщины на поверхности подложки из графита путем осаждения при разложении соединения углерода из газового потока в проточном реакторе и последующего отделения слоя пироуглерода от подложки (патент US №6274191, 2001 г.). Осаждение пироуглерода на подложку производят в режиме псевдоожиженного слоя, когда подложка находится во взвешенном неупорядоченном положении, что обеспечивает изотропию свойств получаемого пироуглерода.

Однако экспериментально установлено, что пироуглеродные материалы могут обладать некоторой степенью анизотропии. При этом прочностные характеристики, в частности предел прочности при изгибе, наибольших значений достигают в образцах полученных в результате пиролиза в направленном газовом потоке при фиксированном расположении этих образцов относительно газового потока. Предел прочности на изгиб в направлении вдоль газового потока у образцов, полученных таким образом на 20% превышает предел прочности образцов, полученных в отсутствии определенной ориентации подложки относительно направленного газового потока, и на 30% превышает предел прочности образцов, расположенных в направлении поперек газового потока.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности конструкции искусственного клапана сердца в наиболее нагруженных местах. Для этого при изготовлении створок из пироуглеродного материала воображаемая ось, соединяющая парные выступы, должна проходить таким образом, чтобы совпадать с осью газового потока, из которого формировался (осаждался) пироуглеродный слой.

Сущность изобретения состоит в том, что для изготовления створок применяется монолитный пироуглеродный материал, получаемый путем разложения в вакууме газообразных углеводородов или другого углеродного вещества в присутствии нагретой подложки, на которую будет произведено осаждение, при этом газовый поток имеет выраженное направление вдоль подложки и скорость осаждения пироуглерода коррелирует со скоростью потока газа.

Способ изготовления створки искусственного клапана сердца включает осаждение слоя пироуглерода на поверхности подложки из графита путем разложения газообразного соединения углерода из газового потока в проточном реакторе, отделение слоя пироуглерода от подложки и механическое изготовление створки с парными опорными выступами. При этом в течение всего времени осаждения слоя пироуглерода подложке из графита обеспечивают постоянную ориентацию относительно направления газового потока в реакторе, а парные опорные выступы формируют так, чтобы соединяющая их воображаемая ось совпадала с направлением потока газообразного соединения углерода при осаждении пироуглерода.

Подложки из графита преимущественно имеют форму пластин и размещаются в проточном реакторе вдоль его боковых стенок без зазора на стыках между собой. Число одновременно размещаемых в реакторе пластин-подложек может быть от шести и более.

Наиболее подходящим соединением углерода, в результате разложения которого осаждается пироуглерод, является метан. Кроме того в газовом потоке желательно присутствие пропана и треххлористого бора. Пропан, начиная разлагаться при температурах ниже температуры разложения метана, образует частички сажи, которые выполняют функцию затравок или центров кристаллизации для образования слоя пироуглерода. Треххлористый бор способствует образованию более плотного слоя пироуглерода.

Помимо активных компонентов в газовом потоке также может дополнительно находиться инертный газ-носитель, в качестве которого в наибольшей степени подходит азот. Регулируя соотношение в газовом потоке между активными компонентами и азотом, можно контролировать скорость осаждения пироуглерода и его конечные характеристики.

Сущность изобретения поясняется прилагаемыми чертежами.

Фиг.1 иллюстрирует расположение в реакторе шести графитовых пластин 1, на которые одновременно наносится пироуглеродное покрытие. Широкой стрелкой показано направление газового потока 2. Возможно одновременное нанесение пироуглерода на семь, восемь и более подложек (пластин) при условии, что все они размещаются в проточном реакторе вдоль его боковых стенок без зазора на стыках между собой.

На фиг.2 показано формирование пироуглеродного материала 3 на графитовой подложке 1 путем разложения потока 2 углеводородных газов, а также ориентация воображаемых осей 4, соединяющих парные выступы 5 на створках 6 при их изготовлении. Одна из двух изображенных на рисунке створок предназначена для двухстворчатого клапана, другая - для трехстворчатого.

Пример реализации способа:

В трубчатый проточный реактор установили шесть графитовых пластин размерами 170×47×5,0 мм так, как показано на Фиг.1. После нагревания пластин до 1400 - 1500°С в реактор пустили газовый поток, состоявший из N₂ - 45%, СНЦ - 45%, BCl₃. - 10%. Осаждение слоя пироуглерода на поверхности графитовых пластин вели в течение 10-12 часов, до достижения толщины слоя 3,5-4,5 мм. В течение всего времени осаждения положение графитовых пластин относительно направления газового потока не изменялось. Затем из пироуглерода, осажденного на графитовых пластинах изготовили створки для искусственного клапана сердца, сохраняя ориентацию выступов створок как показано на Фиг.2. При этом пироуглерод отделили от графитовой подложки. Измерение предела прочности на изгиб полученных образцов показало, что в направлении вдоль газового потока он составляет 27 ±0,6 кгс/мм², что на 28% выше, чем в перпендикулярном направлении (поперек газового потока).