可吸收医用编织缝合线编织工艺和性能研究 84页

东华大学硕士学位论文可吸收医用编织缝合线编织工艺和性能研究姓名：秦冬雨申请学位级别：硕士专业：纺织工程指导教师：王文祖2001.12.28 可吸收医用编织缝合线编织工艺和性能研究摘要，、(医用可吸收编织缝合线是M前在世界医用市场上得到广泛应用的产品，由于其可吸收性及毫不逊色的打结强力，其在国内的市场正在逐步扩大。国内也开始使用聚乙交酯丙交酯长丝生产可吸收医用缝合线，但是关于使用复丝生产编织缝合线的研究还很少，因此本文对聚乙交酯丙交酯的编织工艺和缝合线的一些主要性能作了初步探讨，以期找出合理的工艺配置，得到性能优良的可吸收编织缝合线，并且对可吸收缝合线的后处理工艺对缝合线性能的影响进行了简单的分析。聚乙交酯丙交酯纤维不同于普通的纺织纤维，其主要应用于医用纺织品，特别是做为可吸收医用缝合线的编织原料，因此本文首先对其辛要的物理性能进行了测试和分析。影响可吸收合成纤维编织工艺的因素很多，本文针对影响缝合线最主要性能一打结强力的主要编织因素：芯线／外壳比例、编织密度、编织张力为考察对象，进行不同的工艺配置，并考察每个因素对缝合线性能的影响，得出这三个因素在不同工艺下的较佳值并对获得的回归方程进行了评价。y本文建立了理想缝合线截面的几何模型并进行了计算和分析。与实验所得结果进行比较，结果证实了所得各因素的较佳值是合理的。本文还介绍了两种国内尚未采用的编织缝合线的生产方法，并且分析了三种编织缝合线的不同之处。对于打结性能相同的缝合线，缝合线的表面摩擦性和柔韧性等性能就成了决定缝合线优劣的主要因素。本文从缝合线的摩擦力、硬挺度、芯突效应三个方面对不同的工艺配置对缝合线的性能所产生的影响进 行r分析和讨论。涂层也是缝合线生产不可缺少的重要环节。本文考察了涂层对缝合线各个性能的影响情况，通过方差分析发现涂层对缝合的性能影响不显著。。缝合线生产的热定型也是一个重要的环节，它消除了缝合线在生产过程的内应力，提高了缝合线的打结强力和形状稳定性。关键词：缝合线聚丙交酯乙交酯编织乙船 STUDYOFABSORBABLEBRAIDEDSUTUREABSTRACTMedicalabsorbablebraidedsutureisoneofthemostpopularmedicalproductsintheworld．Becauseofthegoodknot—pullstrengthandabsorbability,absorbablesutureistakingupthedomesticsuturemarket．Thecopolymersoflactideandglycolide(abbreviatedasPGLA)havebeenmadeintofilamentsandbraidedintosuture，butlittlestudyofthebraidingtechniquehasbeendone．ThispaperpaysattentiontOthebraidingparameters，thepropertiesofsuturesuchasknot—pullstrengthandhandleandcomingprocessinordertOdiscoverthebraidinglaw．Firstly,thispaperinvestigatesthephysicalpropertiesofPGLAsuchastitre，thenumberoffilamentsofthebraidingmaterial，thestrain-strengthCHIVeandthecoefficientoffrictioninordertOgetrelationshipsbetweenmaterialandsuture．TherearemanyfactorstOplaypolesinthebraidingprocess，whichareimportanttOthesuturephysicalproperties．Thepaperputsthemostimportantpropertyofsuture，knot-pullstrength，intoconsiderationanddesignsseveralbraidingprocessesaccordingtodifferenttitreratioofshellyamandcoreyamanddifferentbraidingpickcount．Intermsoftheresultofdata-processing，thepaperfindsoutfairlyidealproportionofshellyamandcoreyarn．Pickcountalsoinfluentstheknot-pullstrength，butnotSOnotably．AccordingtOtherealsuturecross-section，anMealgeometrymodelofsuturecross-sectionismade．Comparingthecalculatingresuksofideal sutureandrealsuture，themodelisusefultoforecastthethicknessofsuture．Thepaperalsointroducesothertwokindsofbraidingmethodsandanalysesthedifferencesamongthethreebraidingmethods．Iftwosutureshavethesameknot—pullstrength，thehandleofisdecisivetotellwhichoneisbetter．Thispaperstudiestherelationshipsbetweenthefollowingpropertiesofhandlesuchascoefficientoffriction，stiffnessandcore-popandbraidingparameters．Coatingisveryimportanttoproductgoodsuture．Thepaperstudiesthecoatingparametreswhichhasinfluenceonthepropertiesofsuture．Accordingtotheresultofdata-analysing，thispaperalsofindsoutthatcoatingdoesn"tmakenotableinfluenceontheproperties．ItisalsonecessaryforagoodtObesetinthepropertemperatureandtheprocessingdoaffectsomeofthepropertiesofthesuture．Qindongyu(knitfingengineering)Directedbyseniorengineer：WangwenzuKeywords：suturePGLAbraided 致谢本文是在我的导师王文祖高级工程师的精心指导及严格要求下历时一年半完成的。导师丰富的专业知识、勤谨的治学态度都留给我深刻的印象，并将对我今后的工作、学>-J矛n生活产生长远的影响。在此深深感谢我的导师。感谢上海天清生物材料有限公司领导及员工的大力支持和积极配合，可以说没有他们的支持，就没有本论文的完成。尤其感谢聂军华的支持和帮助。在科研和实验过程中还得到了纺织学院实验室老师和针织实验室老师的热情帮助和指导，在此表示由衷的感谢。特别感谢张志峰老师的帮助，所有试样的摩擦系数都是在他的耐心配合下测得的。最后，还要感谢给予我支持与鼓励的家人和亲朋，以及所有给予我关心和爱护的人们。秦冬雨2002．1—16 第一蕈绪论第一章绪论第一节医用缝合线综述1．常用缝合线当今医用缝合线按照原料的来源、可吸收性及构成方式进行分类¨’。按原料来源分：天然高分子材料，如肠衣线、胶原蛋白质、蚕丝、棉线；合成高分子材料，如聚乙交酯(PGA)纤维、乙交酯和丙交酯共聚(PGLA)纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯纤维；金属材料f2J，如不锈钢缝线、银线。按结构分：单丝；加捻缝线、加捻复丝(涂层的和未涂层的)；复丝编织缝线(涂层的和未涂层的)按吸收性分：可吸收缝线，如羊肠线、聚乙交酯(PGA)缝合线、乙交酯和丙交酯共聚PGLA缝合线、聚对二氧杂环己酮(PDS)缝合线、聚乳酸(PLA)缝合线；不吸收缝线，如聚丙烯缝合线、聚酰胺缝合线、聚酯缝合线、真丝缝合线下面按照吸收性分别介绍不吸收性缝合线和可吸收缝合线。1．1不吸收缝合线许多普通的天然和合成的纺织用纤维已被成功地用作医用不吸收缝合线。①棉纤维：棉纤维是最早用于制作缝合线的原料之一，其主要成分是纤维素。与其他合成纤维缝合线相比，它的强度较低，且身体组织对它的反应性比较大。②蚕丝：蚕吐出的连续长丝，是一种天然的蛋白质(丝朊蛋白)。纤细的蚕丝先被加工成股丝，然后再制成各种规格的编织缝合线。尽管蚕丝被划为不吸收缝线，但它也会在生物体内缓慢地分解，}￡最终被吸收掉。只是与下述所谓可吸收缝线相比，其吸收过 第一章绪论程要慢得多。③聚酰胺缝合线：主要以单丝和编织线的形式使用，尽管聚酰胺和丝朊蛋白的大分子都属于由多肽连接的长链，但在生物体内，聚酰胺缝合线比丝线要稳定得多，其维持质量和物理性质的时问也长得多。④聚酯缝合线：由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)．复丝制成。因为PET是一种高模量的、刚性的聚合材料，PET在生物环境中具有出色的稳定性，尤其适用于要求缝合线长时间保持其强度的场合。⑤聚丙烯缝合线：主要以全同立构聚丙稀为原料制成，以单丝形式使用。由于聚丙烯缝合线在生物体内的稳定性好(归因子它均一的碳～碳链结构)、与组织的反应性弱并具有适当的柔韧性，因此适用于对耐久性和与生物体组织的物理相容性要求较为严格的手术，例如眼科手术和心脏血管手术。⑥金属缝合线：不锈钢缝线是含铁的合金，有长丝和加捻结构两种，强力较优，柔韧，不生锈，中性，几乎没有什么组织反应；银缝线是长丝，比不锈钢缝线柔韧，有抗菌特性。1．2可吸收缝合线1．2．1天然缝合线(1)肠衣缝合线：是从羊肠粘膜下的纤维组织层或牛肠的浆膜连结组织层得到的。通过对动物肠子进行彻底的机械分离和清洁处理，可以得到一种以骨胶原(一种多肽)为主要成分的细带条，接着将上述细带条用弱交联剂(例如甲醛、明矾或铬盐)处理，然后再将它一至五根合在一起进行拉伸和加捻。为了改善缝合线的使用性能和外观，加捻后的肠衣线需要经过磨光处理，随后还要被浸泡在适当的液体里，以增加其柔韧性。(2)骨胶原缝合线：是通过重新组构牛屈肌腱的骨胶原悬浮液制成的。首先将干净的肌腱薄片用解朊酶进行处理，除去骨胶原原纤维束中的弹性硬朊，使之容易膨胀。在除掉了非骨胶原蛋白质和多余的酶之后，将肌腱薄片浸在氰乙酸和甲醇．水的混合液(pH2．3)里使其膨胀。接着再将得到的混合物进行均匀化处理和过滤，然后压入适当的凝固浴里形成丝条。如同肠衣线一样，重新获得的骨胶原经过使用适当的鞣制剂进行交联化处理，便可用来制成原色的或有色的缝合线。 第～章绪论1．2．2合成的可吸收缝合线(1)聚乙交酯(又称聚羟基乙酸(PGA))缝合线：作为商品的聚乙交酯是在适当的金属盐或有机物的催化作用下，通过乙交酯(羟乙酸的环化二聚体)开环本体聚合制成的。(2)乙交酯和丙交酯的共聚物缝合线【3j【钔：这是在有机金属催化剂的作用下，使一定比例的乙交酯和L(．)丙交酯的混合物开环并进行单体聚合制得的。上述两种聚合物都可以通过熔体纺丝制成单丝或复丝。为了使长丝具有所需要的取向结构和最佳的抗拉性能，通常需要在适当的条件下进行拉伸。由于经拉伸的长丝的杨氏模量较高，因此这类缝合线大多是由复丝编织而成的，以使其具有较为柔韧的性能。(3)聚对二氧杂环乙酮(PDS)151：是由对二氧杂环乙酮单体在适当的催化剂作用下通过开环聚合而成。由熔体纺丝得到的上述聚合物的单丝还应进行拉伸处理以使纤维取向并得到所要求的抗拉伸性能。PDS与PGLA和PGA单丝相比有着较低的杨氏模量，其单丝可制成缝合线。1．2．3缝合线在体内的吸收【6o肠衣线和骨胶原缝台线在生物体内的吸收是在酶作用下进行的，其分解和被吸收速度主要取决于植入处巨噬细胞解朊酶的作用。由于有许多不同的情况，诸如交联程度、缝合线的粗细、植入部位以及一些与加工过程有关的化学性质和物理性质的差异，肠衣线和骨胶原缝合线在植入体内后大约需经历6周．18周才被吸收。骨胶原缝合线的吸收是通过多肽链被解聚成它的组成物——氨基酸而完成的。合成缝合线的吸收与骨胶原缝合线的吸收机理不同，它的吸收被认为是在体液的作用下，长链分子酯键发生化学水解的结果。虽然根据所得到的体内和试管内的数据明确地显示合成缝合线的吸收不需要酶的作用，但其他一些研究者则根据他们的试管实验数据认为酶对于PGA缝合线的吸收是有影响的。根据缝合线的粗细和构型不同，在某些情况下还需要考虑植入的部位。PGLA、PGA和PDS缝合线在活组织内分别大约在8周．14周、10周一18周和20用．26周内被吸收。2．缝合线的组织反应 第一章绪论象所有的手术植入物一样，由缝合线所引起的组织反应是不可避免的。所有缝合线在大约5天之内的初期反应基本上是相同的，5天之后对异物的反应是吸收异物或用连结组织的纤维状外壳包围异物。细胞反应的类型和强度的差别取决于缝合线材料的性质。肠线和胶原线组织反应最大，其次是丝线、棉线和其它天然纤维。合成纤维象金属线一样，组织反应非常小。3．缝合线的机械性质抗张强度和持结性是缝合线两个最重要的机械性质。由于缝合线在使用过程中经常打结，因此缝合线的打结强度比直拉强度显得更重要。金属缝合线强度最大，天然纤维强度最小，合成纤维居中。持结性定义为缝合线抗滑动和抗解结的能力，它与缝合线的摩擦系数有关。金属线在打结过程中易扭结，持结性最大，未涂层的编织缝合线如聚羟基乙酸和聚酯特性持结性较大，用蜡或者合成涂料处理后，持结性减小。干肠线比湿肠线持结性好。具有优良抗张强度和持结性的缝合线，直径可细些，打结可少些，这样可以减少组织中的异物量，使伤口损坏和其它手术后的并发症减到最小的程度。4．缝合线的编织医用缝线按其结构和加工工艺来分，有单丝型、编织线型和捻合线型【7】o较粗的单丝显得比较僵硬，打结困难。为改善其柔韧性，要将该种原料纺成微细的复丝，再按强度和尺寸的要求编织成缝合线，但是因为编织工序的增加，提高了缝合线的成本。编织缝合线的一种编织方法是在锭式编织机上由放置在锭子上的丝管在锭子的带动下相互交错编织而成的。机器上的所有丝管分成两组，—组作顺时针方向运动，另一组作逆时针方向运动。当锭子相遇时相互交错，因而两组丝管的丝也就相互交错，纱线相互交织形成了管状的编织结构。 第一誊绪论编织缝合线也可以在转盘式编织机上编织，得到的缝合线的结构与锭子式编织缝合线的结构和性能不同。5．缝合线的涂层缝合线涂层不仅改善了缝合线的表面性能，而且提高了原料的性能。大部分涂层起到润滑剂的作用。如果未涂层的缝合线的表面相对来说粗糙的话，当缝线穿过组织和打结时会产生拖曳力【9】。大多数涂层材料如硅、特氟隆和硬脂酸钙，使缝合线的表面更光滑从而减小拖曳力。但是另一方面．涂层脱落而进入到周围组织中可能引起组织炎症。为了克服这个问题，涂层与缝合线的纤维应当有亲和力。对于大多数缝合线，涂层不仅在缝合线的表面形成薄膜而且渗透并分布到复丝缝线的内部，但又不影响缝线的吸收和物理性能。大多数涂层改善了打结过程但是降低了结的安全性。涂层材料主要有：蜂蜡、硬脂酸的混合物、聚氧乙烯和聚丙乙烯的共聚物以及石蜡等l】⋯。6．缝合线的消毒缝合线在使用前必须消毒，最早的消毒方法是蒸气和干热消毒。现在一般用环氧乙烷或辐射消毒。选用消毒方法既要考虑经济性，又要考虑缝合线的性质。环氧乙烷是应用最广泛的消毒剂，它不改变缝合线的性质，可用于不适于蒸气消毒和辐射消毒的缝合线。聚丙烯、聚羟基乙酸、亚麻和棉用环氧乙烷消毒。钴60—Y射线已用于肠线、非吸收的聚酯、聚酯和丝线的辐射消毒。7．缝合线的附件——缝合针外科缝针是用来引导缝线穿过组织并保证最小的组织损伤。在过去的二十年里，外科缝针的制造取得了显著的进步，从而改善了外科伤口的修复。这些进步表现在：采用并进行了马氏时效处理的高镍不锈钢、采用复合曲线针型、针的削尖方法、针模的激光钻孔、针线比例为1：1以及硅涂层。要根据缝合组织的类型、组织的可接近性以及缝合材料的直径来选择缝针1111。外科缝针由三部分组成：针眼、针体和针尖。针眼可以是开式、闭式或者陷模成型的。开式针眼易于配置各种直径的缝合线，但是 第一章绪论针尾体积因而增大。同样，闭式针针尾体积也大于针的体积，因而易于扩大缝合组织的刨口。这种缺点在陷模型针上就不存在。在陷模针上，缝线被置于针的尾部。针体可以是直型也可以是曲线型。针体的横截面可以是圆的、三角形或扁平的。针尖可以是切肖B的、拔削的或者钝的。切削的针尖用来穿过坚韧的组织，如皮肤。拔削的针尖通常用于柔软而易于穿透的组织。钝的针尖用于易碎的组织或者导管插入。由于极细针(50到75urfl)的发展，能够减小在显微外科修复中的内皮损伤。相对来说，由于高品质针在强度、锐利性、长度(2in～10in)以及顺利穿过器械和组织的适应性方面的发展，关节半月板的修复就成为可能。带有一段2／0号聚丙烯的经皮的Keith针有利于腹部疝根治手术中合成网的精确放置和固定。第二节缝合线的要求及规格一．要求1．张力强度高，不受体液、胃肠液和脓液的影响：2．组织反应极小，不影响组织的生长；3．柔韧性好，缝合时通过组织流利，结扎时操作方便，作结后持结性良好：4．组织修复后完全吸收，不再留下异物；5．无毒性、过敏性、电解性，脓毒性，致癌性和毛细管现象：6．产品质量稳定可靠；7．容易灭菌和保存；8．制造容易，价廉易得。一种缝合线完全符合上述要求是不可能的，只能根据不同目的和缝合组织的不同，按照上述要求进行选择。二．规格目前商品缝合线的规格是按照美国药典提出的规格。下表是可吸收缝合线的规格 第一章绪论表1．1．1可吸收缝合线规格线号直径范围，ram最小作结牵引强度，k矿最小作结牵引强度’．cN6／O0．070——0．0990．252455／00．10一0、1490．68666．44／00．15一O．1990．9593I3／00．20一O．2491．771734．62／o0-30—03392．682626．400．35—0，3993．90382210．40—0．4995，084978．420．SO一05996．3562233和40．60—0．6997．2971442+美国药典最小作结强度是以kf为单位的，但是本文主要是探讨编织工艺，为研究方便采用cN作为打结强度的单位．因此将每个线号对应的以cN为单位的最小作结强度列出来。第三节研究设想本课题选择聚乙交酯丙交酯编织缝合线作为研究对象，将主要从以F)L个方面进行研究和分析。～．聚乙交酯丙交酯的制各以及物理性能测试；二．可吸收医用编织缝合线工艺参数研究及性能分析：三缝合线的涂层处理和性能研究；四．缝合线的热定型第四节本课题的研究意义由于手术缝合线是手术中的十分重要的医用物品，为了保证手术的成功，必须使用合乎要求的缝合线‘121。可吸收医用缝合线是当前国际上在医疗手术中广泛采用的，优异的产品之一【131。可吸收医用缝台线在我国具有很大的发展潜力，应该加快这方面的研究，探索出合理的编织工 第～章绪论艺参数及涂层工艺参数，以生产出符合医用标准、品质更优的可吸收缝合线，使之不仅满足广大病员的要求，为病员造福，而且为国家创造更多的经济效益。开发合成纤维缝合线以及对现有缝合线改进，必将成为以后的研究任务。 第二章PGLA妁制备硬性能第二章PGLA的制备及性能第一节PGLA的制备本文所采用的医用可吸收缝合线的原料是聚乙交酯丙交酯，是9份乙交酯和1份L(．)丙交酯在锡催化剂存在下合成的共聚物Il4。。一．共聚物的制备首先在真空下把不锈钢反应器加热到110℃。除去反应器表面的吸附水。在干燥氮气箱中用干燥的玻璃器皿混合一定量(10％m01)L(。、丙交酯和一定量(90％m01)乙交酯，在干燥氮气保护下转移到不锈钢反应器中。用玻璃注射器向反应混合物中注射一定量的辛酸亚锡甲苯溶液，单体与辛酸亚锡的摩尔比为5000：l。为调节分子量，加一定量的羟基乙酸，单体与羟基乙酸的摩尔比为800：1。加料后密封反应器，使反应器达到高真空(13．3～26．6Pa)，除去反应器内的甲苯。为净化反应器，再进行两次抽空充氮，再充氮至表压6．8948×103Pa。把反应器放到硅油浴中，油浴温度为200。C，搅拌lh，然后把搅拌提到反应物液面之上，在200℃继续加热4h，冷却反应器．取出聚合物与干冰一起在碾磨机中碾磨。在25。C13．3Pa的真空下干燥72h。聚合物熔点234℃，特性粘度1．54。二．纺丝及后处理用螺杆挤压机1笙干燥氮气保护下将聚合物熔纺成型。喷丝孔径o．635mm，螺杆操作压力为1378N／cm2,计量泵的操作压力要保证喷丝头压力在103～689N／cm2。挤压机进料区温度245℃，计量泵温度210。C，喷丝头温度为215℃，卷绕速度为2lm／min。在加热到75。C的导丝辊上将丝拉伸4．5倍，把卷绕有拉伸丝的卷筒放在105。C的烘箱中，停留45min，热处理后丝的抗张强度0．422N／tex。 第二章PGI．A的制番及性能第二节PGLA的性质虽然对一种生物医学用材料最终使用功能进行估测是必不可少的，但是对初始原料的参数和中间制品的性质进行评价也很重要。生物医用材料的基本测试可分为以下两项：(1)化学组成；(2)固有的物理性质和与周围生物环境的相互作用。下文简要的介绍了对生物医用材料进行特性分析和对其化学、物理和生物学性质进行基本测定的常用技术，并对本次实验所用的原料的一些重要化学、物理性质进行了测试。一．化学性质对于一种生物医用材料，应该首先测定的是其化学构成‘15l。生物医学物系的大多数，也许是全部，其构成的化学结构和比例可用下列测试手段来确定：(1)元素分析；(2)红外光潜分析(1R和ATR)：(3)核磁共振谱分析(NMR)；(4)紫外一可见光谱分析；(5)气相和液柏色谱分析；(6)质谱分析；(7)电子谱化学分析(ESCA)；(8)螺旋电子谱分析(AES)等。使用上述一些分析方法之前，生物医学材料必须预先经过萃取、水解和／或经过特定的化学改性。PGLA的分予式和化学性质如下：1．聚乳酸弪基乙酸酯的分子式。。．奈+．．X＼／。一}_．1■一弭．．-·允￡“。X≮一q。_}_}．}．．＼c／。＼c／、f1．3＆年。k．1-一e丰‘1．1}。‘2．由于分子链中乳酸单元影响分子链的规整性，所以聚合物的结晶度、熔点随GA和LA的比值的变化而改变。从图2．2．1和图2．2．2可以看出，PGA和PLA的结晶度分别为50％和37％。随共聚物单体LA的增加，结晶度减少，共聚物中含有25～70 第二草PGLA的制备及性能％(Ill01)的GA无定形共聚物。图2．2．I共聚物结晶度与GA含量关系图2．2．2其聚物熔点及Tg与GA含量关系3．由于乳酸t弘元含有甲基，使聚合物分子链具有一定程度的疏水性，所以使聚乳酸砼基乙酸具有很好的韧性、可吸收性和在体内强度的保留能力。图2．2．3备种缝合线植入老鼠皮下组织时抗张强度随时间的变化1一PGA-bPL(一)(25／75)共混物：2一PGA与PL(-)(50／50)共混物；3一PGA与PL(-)LA(25／75)共混物：4--DEXON：5一PGA与PL(-)LA共混物 第二章PGLA的制各及性能二．物理性质材料的热性能、形态、表面和力学特性等基本性质可由许多已知的测试方法测定。对于大多数纤维，其抗拉性能与所制成的功能性产品的性能关系最大。本文根据编织缝合线时需要的缝合线的性能，对纺织原料PGLA长丝的一些物理机械性能进行了测试。1．PGLA的微观结构400倍光学显微镜下观察PGLA的切片：PGLA纤维是普通的圆形截面，长丝纵向外表面光滑。2．PGLA的机械性质在纤维的机械性质中，拉伸特性是最重要的，纤维的拉仲特性可以在纤维的拉伸曲线上得到充分的反映，但是即使是同一品种的化学纤维，由于纺丝条件不同和内部结构的不同，纤维的拉仲曲线形态也有{H大的不同。下面是本次实验所用材料的拉伸特性。测试仪器【l51：等速强力拉伸机；夹持长度：25mm由拉伸曲线图¨612．2．4可知本次使用的细度为6tex的PGLA的机械性能是：弹性模量是14N／ram2，即230．6cN／tex：屈服点是80cN，屈服点伸长是I．5％；断裂强力是273cN，断裂仲长是19％；断裂功足2866．5cN·mm；300【一250l3200j盏嘲j壁100『罐5005101520断裂伸长率％图2．2．4拉伸曲线图——————————————————————————一———————————————～ 第二章PGLA的制备及性能3．摩擦系数为了考察缝合线的性能，所以测试了原料的摩擦系数。测试仪器：摩擦系数仪测试结果：摩擦系数为o．390-4．密度是：1．269／cm’5．可燃性：PGLA可燃6．PGLA暴露在空气中强度保持率：因为PGLA是可水解的，而在加工过程中，PGLA一定要暴露在空气中，所以考察其在空气中的强力保持率就很重要。本项测试是在夏季，气温平均30。左右，相对湿度大约为65％的条件下测试的。原料的暴露时间分别为1天、2天、7天，15天、40天，然后测试其拉伸强力。得出如下曲线。由曲线可以知道，在七天之内，原料的强力没有显著的变化，但是还是可以推断，暴露在空气中时间过长会损伤原料的强力。圈2．2．7PGLA在35。温度，65％相对湿度下暴露在空气中的强度保持率三．生物学性质测定处在原料状态和中间制品状态的生物医学用材料的基本生物学性质，可以得到能反映它们与生物学环境相互作用的某些定性的和定量的数据，这些也许能够帮助研究者在一定程度上预测其最终纤维制品的使用性能。生物学性质的评价主要依赖于按其在试管内、在体内和在 第二基PGLA韵制备及性能体外这样一个试验程序进行。表2．2．2列出了测定生物医学材料对活细胞的毒性作用和与血液的相溶性的主要试验程序。对聚乳酸羟基乙酸与Dexon作生物学比较发现，它与Dexon一样，是由于水解作用而被吸收的，组织反应小。聚乳酸羟基乙酸在体内的存留强度比Dexon大，在14天时仍保留55％的原始强度，21天时保留原始疆度的20％，而且任何时间内的平均强度都大于Dexon。老鼠肌肉部位的吸收实验表明，聚乳酸羟基乙酸约在第40天开始消失，到70天就几乎完全吸收，在第90天组织内不存在聚合物材料。而Dexon比聚乳酸羟基乙酸延迟吸收，虽然在约40天开始被吸收，但在90天时约有一半聚合物留在组织中。缝合线尽快的被吸收，可减少长期反应的可能性。表2．2，i基本的叠：物学性质的评价方法评价内容测试方法毒性在试管内组织培养程序溶血作用试验细胞生长的抑制或细胞特性的改变(作为评价在体内致变性的一部分)皮肤内发炎试验系统的毒性试验肌肉内毒推i走验致癌性试验与血液的租容性在斌管内动态撮血试验“Lmdholm”试验椭圆细胞系统蛋白质吸附和血小板枯台(血浆蛋白的稳定吸收和时变吸收+血小板的时变粘台) 第二章PQLA的制备及性能微液滴中血小板的保持剪切力引发的溶血作用静点流动系统在体外。动静脉的分流系统腔静脉环试验在体内肾的捡胆试验系统定期将以适当形式植入皮下或肌肉内，或浸泡力学性能的保持在适当缓冲介质中的生物医学材料敬出并检验它们的力学性能本章小结不同的纺丝工艺得到的长丝的性能是有差别的。本次实验所用的PGLA长丝的基本性能是：断裂强力237CN，断裂伸长：19％。 第三章编织工艺及性能研究第一节编织机器设备及其工作原理图3．1．1锭式编织机编织机分为锭式编织机和转盘式编织机两种，每种编织机又分为立式和卧式两种。本次研究使用的锭子式编织机是在图3．1．1的基础上改装的。主要改装了牵拉卷取机构，使缝合线受到均匀的牵拉力。一．锭子式编织机工作原理蚋挥舛袖彝(8锭+6rexX5根芯0．625表3．3．412锭编织机(4rex为外壳原料)样t1＆编号样品外壳与芯线配置芯线／_571-壳比例I124tc-xx】2锭0．000134tex×12锭-t-4tex×1根芯0．083144tex；,<12锭+4rexx2根芯o．166154rexx12锭+4rex×3根芯0．250164tex；Ki2锭-4-4rex×4根芯0．333174tcxN：12锭+4tex×5根芯0．416184rexx12锭+4tex×6根芯0．500194texx12锭4-4texx7根芯0．583表3．3．512锭编织机(6tex为外壳原料)样．5^编号样品外壳与芯线配置芯线／乡|壳比例j206rexxl2锭0．000216rexx12锭4-6rex×1根芯0．083226texx12锭+6tex×2根芯0．166236rexx12锭+6tex×3根芯0．250』246“x×12锭+6rex×4根芯0．333256rexx12锭+6tex>(5根芯0．4162266rexx12锭+6rex×6根芯0．5001276texx12锭-l-6texx7根芯0．58328-6rex；《12锭+6rexx8根芯o．66612．实验结果121 兰三兰堡丝三苎墨丝壁墅壅表3．3．6实验结果样样品外壳与芯芯线／线径打结细度比强度摩擦硬挺。线口线配胃外壳比(rnm)强度(rex)(CN／dtex)系数度突号口口编(CN)效号应l4tex×8锭0．0000．162796．631242．5S0．2602．104／024tex×8锭+0．125O．180954．036-262．630．2702．4O4／04texXl根芯34texX8锭+0．250O．1921061．741．152．580．2803．6O4／04rexX2根芯44rex×8锭+0．3750．2311141．946．232．470．3004．2I3／04texX3根芯54texX8锭+0．5000．2401292．25I．682．500．3305．OI3／04rex×4根芯66tex×8锭0．000O．2371252．751．982．4l0．3902．603／o76tcxX8锭+O．1250．2651543．261．882．490．4003_3O6rex×1根芯86rexX8锭+0．2500．2851641_270．132．340．4004．806t“x2根芯96f．ex×8锭+0．3750．3031774．876．572．320．4105．612／o6rex×3根芯106rex×8锭+0．5000．32】195984_282．32O．4156．412／06rex×4根芯116texx8锭十0．625O．345244l-2103．882．350．4206．9】6rex×5根芯】24rex×12锭0．0000．207lll3。l46．382．400．2902．4O3／0】34l&)(12锭+0．083n224】273．】5J．752．46n2902．5O3／o4rex×1根芯144t“×】2锭+0．1660．230149】．857．822．580．3002．9O3／04lex×2根芯154rex×12锭+0．2500．2381707．663．122．710．3lO3．603／04rex×3根芯1641exXl2锭+0_3330．2671864．769．322．690．3303．904tcxX4根芯174rexXl2锭+0．416O_3011881．574．962．5l0．3354．212／04tcxX5根芯184rex×12锭+0．5000．3251944．580．022．430．3454．712／O4rex×6根芯194rex×12锭+O．5830．3301960．586．442．450．3605．0l2／04tex×7根芯206rex×12锭0．0000．2731865．279．372．3S0．4003．0O24 第三蕈编织工兰及性能研究216rex×12锭+0．0830．2762155．989．832．40．4003．OO6iexXl根芯226rex×12锭+O．1660．3002402．996．S02，490．4153．7Oa心6rex×2根芯236rex×12锭+0．2500．31927162104．072．610．4154．6O2／06texX3根芯246rex×12锭+O-333O．3352922．4113．272．580．4204．802／o6rex×4根芯256texXl2锭+0．416013603020．1123272．45O．4205．1l06t“×5根芯266rex×12锭+0．5000．3753172．8132，202．4O．4255．41O6rex×6根芯276rex×12锭+0．583O．3813435．3140．212．450．4305．9l06rexX7根芯286rex×12锭+0．6660．3823843．7148．982．580．4306．3lO6rexX8根芯3．结果分析(1)芯线／外壳比与线径本实验的芯线和壳线采用同一种原料，因此随着芯线／外壳比的增加，线径也增加。因为芯线增加后使壳线与芯线之间的空隙越来越小，缝合线的截面逐渐接近圆形，用测厚仪测量线径时，线径增大。在实际生产中，获得不同规格即获得不同线径的缝合线是通过改变原料的细度和使用不同锭数的编织机。缝合线之中编进芯线一是为了增加缝合线的强力，另一个目的是为了使缝合线的身骨丰满。(2)打结强度与线径的关系如图3．3．1所示，在相同的编织条件下，随着线径的增加，打结强度也呈增加的趋势，两者之间有近似的线性关系。缝合线的打结强度的增加是因为芯线细度不断增加，芯线部分的强力也呈现性的增加，也就是说，随着芯线的细度的增加，芯线的强力和缝合线的线径的增量速度相近，因此两者呈现十分显著的线性正比关系。以试样线径值为x，打结强度值为Y，其相应的回归方程如表3．3．7所示。在实际生产中可依照回归方程较准确地推知其强力值。 第三章编织工艺及性能研究图3．3．1打结强度与线径的关系26526i255；25；2·45g24235236tex12锭比强度与线矩图3．3．2比强度与线径的关系 第三蕈编织工芝及性能研究襄3．3．7打结强度与线径关系的回归方程}试样回归方程相关指数rN置信度l"ran【4tcx--8锭Y=5349．3x-25．3210．917950010．917I6ta--8锭Y=1叭16x一1】91．80．942760．01O．917f41ex--12锭y=6855．8x—J56．820．944480．010．917l6tex--12锭Y=13549x--169130．944690，0lO．917由表3．3。7可以看出，四种编织工艺F所得到的线径和打结强力的回归方程的相关系数大于置信度为O．01时相关系数的临界值，因此可以认为打结强力和线径之间存在着十分显著的线性关系。在实际生产中，当使用这4tex和6tex长丝在8锭或者12锭编织机上生产时，可以根据四个回归方程，在测得线径的情况F就可以比较准确的预测打结强力的值。(3)比强度与线径的关系考察这两者之间的关系是为了确定比强度是否也随着线径的增加而增加。研究这一点很重要，因为由上述第二点的分析知道，线径与打结强度有十分显著的线性正比关系。如果比强度的值小，说明缝合线强力值的增加量小，这有可能导致缝合线的强力值刚好达到标准要求的F限，{∈至可能低于强力标准的要求。对于缝合线来说，强力是最重要的指标，因此要讨论这两者之问的关系。比强度与线径关系如图3．3．2所示。以缝合线线径值为x，比强度为Y，可求得相应回归方程如表3．3．8所示，根据相关指数大可以知道比强度与线径之问存在着十分显著的多项式关系。比强度随着芯线从无到较细到较粗，比强度值出现峰值后出现下降趋势，最后由于过粗的芯线使芯线的强力大于了壳线的强力，因此比强度又出现略有上升的趋势。根据公式口纠：d=0．03568、卢堡(mm)(3．3．1)Yrd——原料的直径N。一原料的细度texr——原料的密度g／cm3町以知道缝合线的细度与线径之间成平方关系，而打结强度与线径成正比关系。细度和打结强度随线径增量的变化是细度大于打结强度，因而反映到比强度值上是比强度随线径的增加而下降。 第三蕈编织工艺及性能研究根据上述分析可以知道，在一定的线径范围内某一线径值对应着最佳的比强度值。试样回归方程相关指数’4tcx一8锭Y=--36483x4+32452x’一10672f+1536．7x一79．1560．99876tex-8锭Y=-39632x*+47297一一21021x2+412lx一298．15O．9664rex-l，锭Y=6769x4—7090．3xj+2719．8x2--451．68x+29．8390．88566魄一12锭Y=--0．41703x4+541210+26145<--5571．1x+444．230．9598比强度与线径的多项式回归方程的相关指数都很大，因此所得的回归方程比较好，但是不用这个方程作打结强力的预测值，因为多项式回归方程的的振动比较大。这个方程反应了线径和比强度的内在联系，即在线径的～定范围内，比强度具有一个峰值。(4)比强度与芯线／外壳比例关系考察这两个因素主要是为了找出芯线／外壳比在何种比值时缝合线的比强度达到最大值，这对于获得性能良好的可吸收缝合线很重要。吲为对于缝合线来说，打结强度越大，而线径越小，越适合于手术中使用。图3．3．3为比强度与芯线／外壳比例关系图。以芯线／外壳比例为x，比强度为Y，对数据进行回归分析，结果如表3．3．9所示，可以知道比强度与芯线／外壳比例之间存在着十分显著的多项式关系，因为芯线I；"t-壳比与线彳垒成正比关系，所以芯线／外壳比与比强度的关系也是先上升后下降，当芯线／夕}壳比过大时，比强度又增大。由图3．3．3可以看出，只有在适当的芯线／外壳比范围内，才能获得良好的缝合线性能。 箜三皇塑堡三苎墨丝壁!!!L图3．3，3比强度与芯线／岁p壳关系表3．3．9比强度与芯线陟}壳关系回归方程试样回归方程相关指数r4t“一8锭Y=II．52x’一9．3714一+1．7057x+2．54810．9856t“一8锭Y=一29．864x4+41．932x3—18．244x2+2．2113x～12．4123O．9384tex一12锭Y=30．466x4--34．147x』+10．073一--0．234x+2．4056O．9146tcx--12锭3r=3"7,4s1一一1‘，，，Y’|L01q74一士n116Y4-’47990．9015比强度与芯线／外壳的多项式回归方程的相关指数都很大，因此所得的旧归方程比较好，但是不用这个方程作打结强力的预测值，因为多项式回归方程的的振动比较大。这个方程反应了线径和芯线／5"1-壳比的联系，即在线径的一定范围内，芯线／外壳比具有一个峰值。(5)线径与摩擦系数的关系缝合线的表面摩擦性能也是一个很重要的指标。对于机械性能相近的缝合线来说，要评价其性能的优劣，摩擦性能和硬挺度就成为一个重要的指标。因此，本文将缝合线的摩擦性能和硬挺度作为考察指标。本文以摩擦系数的大小来考察缝合线摩擦性能。摩擦系数是指摩擦力和垂直压力的比值。由公式‘231u=FdN=KN。0·26Do52(3-3．2)u——摩擦系数F。——摩擦力N——垂直压力眇一纤维直径可知随着直径的增加，摩擦系数增加，即缝合线的摩擦力增大。图3．3．4表示了线径与摩擦系数的关系，由图可以看出，随着缝合线线径的增加，缝合线的摩擦系数也增加。以线径为X，摩擦系数为 第三章编织工艺及性能研究Y对数据进行回归分析，结果如表3．3．10示。圉3．3．4线径与摩擦系数关系表3．3．10线径与摩擦系数回归关系方程试样回归方程相关指数rN置信度rnn4rex--8锭Y=0．9898x+O．09440．975750．0l0．9176iex--8锭Y=O．2815x+03234O．966760．010．9I74tex--12锭y=o．5334x+0．17850．94588O．Ol0．917，6tex—12锭Y=0．2543x4-0．3330．939290．Ot0．917表3．3．10中回归方程的相关系数大于在置信度为0．01时的临界相关系数，说明线径和摩擦系数具有显著的线性相关关系。在实际生产中，使用4tex和6tex原料在8锭机和12锭机上编织时，可以用该方程预测缝合线的摩擦系数。(6)线径与硬挺度1241关系硬挺度也是评价缝合线性能的一个重要指标。考察硬挺度与线径之间的关系，两者之间也具有显著的线性关系，即随着线径的增加，缝合线的硬挺度也增加。对于在相同锭数编织机上编织的缝合线，随着线径也就是芯线数量的增加，硬挺度增加，也就是说缝合线抵抗弯曲变形的能力增加。见图3．3．5。以线径为x，硬挺度为Y作回归方程，结果见表3．3．11： 第三蕈编织工艺及性能研究图3．3．5线径与硬挺度的关系表3．3．11线径与硬挺度的关系回归方程l试样回归方程相关指数rN置信度r珊nl4t“～8锭Y"-42．879x--4．92720．95395O．Ol0．917I6tex--8锭Y-=-43251x～7．72480．970560．010．9l7l4t“～12锭Y=19．74lx～1．58460．932380．01()．917C6tcx—t2锭Y：26．243x--4．12830．95879O．0l0．917表3．3．10中回归方程的相关系数大于在置信度为o．01时的临界相关系数，说明线径和硬挺度具有显著的线性相关关系。在实际生产中，使用4tex和6tex原料在8锭机和12锭机上编织时，可以用该方程预测缝合线的硬挺度。(二)编织密度的影响编织密度是指每厘米编织线中的交叉数，它也是影响缝合线性能的一个重要因素。由于编织密度不同，缝合线外壳丝线的螺旋角度将发生变化，导致外壳丝线的总体强力值出现变化，从而影响到整根缝合线强力、摩擦系数、硬挺度等性能。1，实验设计及实验结果 第三草编织工艺及性能研究一————————————————————————————————————一根据上节实验结果，选取4tex和6rex在分别在8锭12锭编织机作实验，实验设计及实验结果见表3．3．12到表3．3．15。样齿轮齿数比密度线径打结强度细度比强摩擦硬挺。心线号品(交(mm)(a吣(tex度‘系数度突编叉数)(CN效号／cm)，血ex应)29130：18(7．22)290．205941．237．952．480．3202．8l3／030130：24(5．42)26．50．19l967．837．512．580．3002．604／02130：30(4．33)24O．180954．036．262．630．2702．404／03l130：36(3．61)2lO．177933．935．922．600．2402．0O4／"032130：42(3．tO)18．50．164903．735．442．550．2001．7O4／0样齿轮齿数比密度线径打结强度细度比强摩擦硬挺。D线弓U(交(min)(CN)(rex度系数度突l|口编叉数)(CN效号／cm)／dtex应)33130：26(5．00)250．2761530．164022-390．4203．8【34130：32(4．06)22．50．2701522．462．912．420．4153．507130：38(3．42)19．50．2651543．261．882．490．4003．3035130：44(2．95)16．5O-’541483．060．532．450．3602．8036【30：50(2．60)150．2471455．059．632．400．3002．3O3／o样齿轮齿数比密度线径打结强度细度比强摩擦硬挺。b线号¨(交(nlnl)(CN)(俄度系数度突ffH编叉数)(CN效号／cm)／dt“应37130：26(5．00)24．5O．2571673．067．192．490．3603．9l【38130：32(4．06)220．2481682．765．222．580．3403．803／015130：38(3．42)19．5O．，381707．663．122．71O-3103．603／039130：44(2．95)170．2331651．262．312．650．2703．003／040130：50(2．60)150．2281618．361．532．630．2402．513／0样齿轮齿数比密度线径打结强度细度比强摩擦硬挺。D线号n(交(mm)(CN)(tex)度系数度突I|Ⅱ编叉数(CN效号／cm)／dtex应4l130：30H．33)240．3332670．3108．1l2．470．4305．312／042130：36(3．61)22．50．3252657．8106．312．50．4205．002／o’23130：42(3．10)20O．3192716．2104．072．6l0．4154．602／0 第三蕈编纵工岂硬性能研咒一——————————————————————————————————一l43130：48(2．71)．170．312I2676．3102．542．6l0．4004．310I2／0【44130：54(2．41114．50．304f2553．8101．342．520．3803．9jlJ2／()(1)编织密度与打结强度的关系表3．3．16～表3．3．19为编织密度对缝合线打结强度影响程度的方差分析表Fo．99=3．767，由F>Fo’99可知，编织密度对缝合线打结强度产生十分显著的影响。这是因为缝合线的强力是由芯线强力和壳线在缝合线轴向的分力组成【251。随着编织密度的增加，编织角增大。编织角是指壳线与缝合线轴的夹角，见图3．2．2中的0。壳线在轴向的分力减少，因此随着编织密度的增加，缝合线的打结强度下降。l差异源SSdfMSFPVEt】UeFcritl组间23195．845798．9525．39764．78E、113767411l组内10274．745228．3267f总计33470．549表3．3．176t。【--8锭方差分析表『差异源SSdfmSFP—vaItieFCrifI组间53754．88413438．729．2681251．5E-053．7674llI组内65249．7451449．993I总计119004．649表3．3．184t。【一12锭方差分析表l差异源SSdfMSFP—VEtiu8rCrilI组问45512．12411378．03l8．743873．94E-093．76741lI组内27316．245607．0267l总计72828-3249表3．3．196to【一12锭方差分析表l差异源ISSdfMSFP—valtieFcFiti组问146824．3436706．076．439034O．0003473．767411l组内256525455700，556I总计403349．349(2)编织密度与比强度的关系图3．3．6表示了比强度与编织密度的关系。编织密度与比强度之问存在着十分显著的多项式关系。对于不同的编织参数都有一个最合适的 第三嚣编织工艺及性能研究编织密度对应一个最佳的比强度。编织密度过大或者过小都不利于缝合线的性能。当编织密度过小时，壳线之问过于分散，没有形成良好的编织结构，壳线的单丝各自为政，断裂的不同时性缝合线的强力较低，因此比强度也较低。当编织密度适当的时候，形成比较完美的编织结构，壳线之间，壳线的单丝之间结合的好，强力增加的量较大，同时缝合线的细度增加很少，因而比强度增加。当编织密度过大时，编织角过大，使壳线的轴向分力减小，因而比强度又减小。在8锭编织机上，4tex的原料的编织密度在24交叉数／cm左右比较合适，6tex的原料的编织密度在20交叉数／cm较好：在12锭编织机上，4tex的原料的编织密度在19．5交叉数／cm较好，6tex的原料的编织密度在20交叉数／cm时缝合线的性能好。相同的齿轮齿数比、相同的编织原料及其它编织条件相同的情况下，8锭机的编织密度小于12锭机的编织密度。j6rex一12锭编织密度与比强度!|圈3．3．6编织密度与比强度的关系以编织密度为x，比强度为Y对两个因素线性回归分析： 第三章编纵．L岂及性能研究表3．3．20编织密度与比强度关系的回归方程试样回归方程相关指数174te)【～8锭Y=一0．004x2+0．1859x+0．48840．98496t“～8锭Y=O．0005x3—0．035x2-FO．2511x一2．78450．95964t“一12锭Y=O．0002x3一O．01590+0．3971x一0．37170．89966rex--12锭Y=O．0005x3—0．037x2-[-0．7976x--2．93520．9659编织密度与比强度的多项式回归方程的相关指数都很大，因此所得的回归方程比较好，但是不用这个方程作打结强力的预测值，因为多项式回归方程的的振动比较大。这个方程反应了编织密度和比强度内在联系，即在一定范围的编织密度内，比强度具有一个峰值。(2)编织密度与摩擦系数的关系由图3．3．7可以看出，在其它编织工艺相同的情况F，随着编织密度的增加，摩擦系数明显增加。只是不同工艺参数对摩擦系数的影响程度不同。这是因为编织密度增加，缝合线的线径也略有增加，根据前述公式(3．3—2)，线径的增加，摩擦系数也增大l4t旷8锭编织密度与摩擦系教J6tex8锭编织密度与摩攘系数0．35裁0．3鬟o．25必02O．15编织密度L空叉敏，cm)【4rex一12锭编织密度与摩擦系数10．4f·／045妊0l锵鼗O35眷025一一1015202530编织密度(交叉敬／cnl)6rex一12锭编织密度与摩擦系数图3．3．7编织密度与摩擦系数的关系(3)编织密度与硬挺度的关系 第三荜编织工岂及性能研究由实验结果可以看出，随着编织密度的增加，缝合线的硬挺度增加，不同的工艺参数硬挺度的增加不相同，见图3．3．8．这是因为随着编织密度的增加，壳线之问的联结点增加，壳线之间成为凝聚结构，更接近于一个杆件，因此刚度增加，表现为硬挺度的增加。另一个原因是，根据材料力学，抗弯刚度为弯曲时的杨氏模量和材料断面的转动惯量的乘积，而材料断面的转动惯量和直径成正比。阁3．3．8编织密度与硬挺度的关系(三)编织张力的影响l实验设计编织张力由两部分组成，一部分是重力件施加给纱线的张力，另一部分是纱线经过的编织机件给予纱线的摩擦力。本实验通过更换不同重量的张力件实现编织张力的变化。本实验选用4／0号缝合线：4tex×12锭+4tex×3根芯为实验对象，在其它编织条件不变的情况F，改变编织张力从而获得不同的样品。实 兰三兰塑堡』兰些丝!!婴窒验设计如下表：表3．3．21编织张力变化誉张力线径打结强细度比强度摩擦硬。D线值(gD(ITⅡrI)度(CN)(to(，(CN／tex)系数挺效号旧度J衄f4522O．173885．433．4l2．650．2802．3】4／0『2400．180954．036．262．630．2702．4O4／0l4652O．182950．736．852．580．2702．5O4硒j47570．183926．736．922．5l0．2802．504／0(1)编织张力与打结强度的关系表3．3．22是编织张力对打结强度的影响程度方差分析表。Fool=4．38。由于F>Fo．ol，可知，不同的编织张力对缝合线打结强度产生十分显著的影响其原因是编织张力过小，壳线中的单丝伸直状态不‘致，，1i能充分发挥壳线的强力。编织张力过大，壳线中的单丝被损伤，造成缝合线整体强力下降。表3．3．22方差分析表l差异源SSdfMSFP—valueFCli1l组间29932．2739977．42516．311357_37E-074377114|组内22020．73661I．686Il总计51952．9839(2)编织张力与比强度的关系f比强度与编织张力2．7：2．65石2．6舞2．．55—2．5203040506()————编织张力(gf)图3．3．9编织张力与比强度的关系图3．3．9表示了比强度与编织张力的关系。实验中发现，当张力很小时，不能正常编织。在保证缝合线正常编织结构的前提下，随着张力的增加，比强度出现峰值，当张力继续增加时，原料丝线受到损伤(见附 第三章编织工艺及性能研究录照片一1，整体强度受到损伤，比强度值下降。本实验得到的4tex丝线的较为理想的编织张力为409f左右。对于其它细度的原料可以在此基础上进行适当的调整，对于较粗的原料，可以适当增加编织张力，同理对于较细的原料，适当的减少编织张力。编织张力的选择应符合这样的原则，即：在保证缝合线正常编织的情况下，编织张力以较小为宜。若以编织张力为X，比强度为Y，得回归方程：y=．0．0002x2+0．0106x+2．5028(3-3．3)相关系数R2=O．968l憾||＼／j俺i、—一18385878：}编织张力(gf)图3,3．9编织张力与厚摞系数的关系图3．3．10编织张力与硬挺度的关系(3)编织张力与摩擦系数的关系由实验结果可知，摩擦系数随着编织张力的变化，摩擦系数有一峰值出现。观察实验所得的缝合线，编织张力小时，缝合线的表面因为有的单丝尚处于松弛状态而成为毛丝圈(见附录照片二)，使缝合线表面粗糙。当编织张力过大，造成单丝的损伤，单丝断头突出于芯线的外面，也使摩擦系数增加。在适当的编织张力下，可以获得比较小的摩擦系数。图3,3．9表示了编织张力和摩擦系数的关系。(4)编织张力与硬挺度的关系由图3．3．10可知，硬挺度随着编织张力的增加而增加。这是因为编织张力增大，缝合线的线径增大，硬挺度增加。 嚣三章编织工岂及性能研究(5)编织张力不匀编织张力的均匀性也是一个不能忽略的因素。如果各个张力件的重量偏差较大，则各锭上的丝线受力情况就不同，出现有的丝线张紧，而有的丝线比较松弛的情况。从外观上看得到的缝合线表面粗糙类似波纹般凸凹不平，缝合线的纵向呈扁平状，不光滑(见附录照片三)。从机械性能上看，因为壳线受力不均匀，其打结强度自然也受到损伤。(四)芯突效应所谓芯突效应1261，是指编织缝合线的芯线试图向壳线外探出或者已经探出的现象。本文以缝合线对折后在小拉力下能否恢复原状衡量缝合线是否具有：占效应。具有芯效应其值为l，没有j签效应则其值为0。通过上述49个试样的实验，看出当芯线外壳比大于推荐的芯线／外壳比值后，都出现了芯效应(见附录照片四)。这是因为缝合线受到弯矩的作用后，壳线之问产生相对滑移，出现较大的空隙，过多的芯线在弯矩的作用下，就会伸出空隙(见附录照片五)。当外力去除后，由于芯线嵌于壳线移动后形成的空隙，即阻碍了壳线的回复，自身也无法复位。在芯线／外壳比适当的情况下，当编织密度过大，也出现了芯效应，这是因为交叉点增加后，壳线之间的相对微小的滑移能力大大降低，当缝合线在外力的作用下被弯曲后，壳线产生相对滑移，但是当外力去除后，壳线自身的弹性回复能力不足以是壳线复原，因此产生了芯效应。在编织张力过小的情况下，也出现芯效应。因为壳线结构过于疏松，芯线自然会在力的作用下探出壳线的外面。(五)影响因素的综合分析通过上述对芯线／壳线比例、编织密度以及编织张力等因素分别作了实验和分析，得出了较佳的工艺值。为综合以上各个因素来考察它们对缝合线性能的影响，在现有的实验条件下，试织了第48号样品，使其工艺参数接近推荐值，其性能与其它4／0号样品进行了比较，见表33．23。 苎三兰塑塑三苎墨丝壁竖塞样外壳与芯线芯线／编织线径打结强细度比强摩擦硬口配置外壳比密度张力(rran)度(tex度系数挺U口编例(交(∽(CN))(CN／度号叉数atex)／era)14tc—x×8锭0．0002440O．162796．631_242．550．2602．14texX8锭+20．12524400180954．036．262．630．2702．44lex×l根芯4rex×8锭+48o|18822．535oJl871015．738．332．650．2702．56rexxl根芯l，4tex×8锭+4texX2根芯0．25024400．1921061．74】．152．580．28036通过对三个因素最佳值的综合考察后，可得出如下结论：综合芯线／外壳比例、编织密度及编织张力等的推荐值进行实验考察，所得缝合线‘Pt能达到较优状态。本实验推荐在8锭编织机上4rex丝线为外壳原料条件下的较优工艺配嚣如下：芯线／外壳比例：0．15；编织密度：22交叉数／cm；编织张力：359f通过比较实验中得到的3／0缝合线，见表3．3．24得出性能较优的缝合线的工艺配置是：原料细度：4tex编织机锭数：12芯线／外壳比例：0．250编织密度：20交叉数／cm编织张力：409f表3．324样外壳与芯线配簧芯线／编织密编织线径打结强细度比强摩擦硬口外壳度(交张力trm)度(t“度系数挺口U编比例叉数(gn(CN))(CN／度号／cm)dtex、44rex×8锭+0．375254002101141946．232．470．3004．24tex×3根芯54rex×8锭+0．50025400．2341292．251．682．500．330504te)(×4根芯66lex×8锭0．00020400．2371252．751．982．4i0．39026124tex×12锭0．00020400．2071113．146．382．400．2902．4134lex×12锭+0．08320400．2241273．151．752．460．2902．54lex×1根芯 第三章编织工岂硬性能研究『144tex×12锭+O．16619．540O．230149】．857．822．580．3002．9【4texX2根芯154tex×12锭+0．25019．540O．2381707．663．122．71O_3lO364rex×3根芯(六)本节小结本节讨论并分析了三个主要的编织工艺参数：芯线／夕}壳比、编织密度、编织张力对缝合线几个主要的性能指标：线径、打结强力、比强度、摩擦系数、硬挺度的影响。根据实验结果知道打结强力和线径、线径和摩擦系数、线径和硬挺度具有显著的线性回归关系，所得到的回归方程(见表3．3．7，3．3．10，3．3．11)适用于编织条件与实验所采用的编织条件相符的缝合线的生产预测，不具有普遍适用性，但是所得出的规律是具有普遍适用性，可以用来定性的分析编织工艺参数对缝合线的性能的影响并指导编织工岂的确定。比强度与线径、比强度与芯线／外壳比、比强度与编织密度、比斌度与编织张力之间具有多项式关系。虽然方程的相关系数都很大，也就是说回归方程(见表3．3．8，3．3．9，3．3．20，方程3-3．3)比较好，但是这三组方程不适于实际生产预测，因为所得多项式方程的次数较高，方程振动火，很不稳定，用它来预测效果很差。本文通过对这四组变量进行多项式回归，知道在线径、芯线／外壳比、编织密度、编织张力的变化范围内，比强度都有一个最佳值。为了获得具有最佳比强度的缝合线，需要综合考虑工艺参数的影响，突出主要矛盾，从而获得最佳的比强度值。第四节编织几何模型设计与分析一．计冗设想通过对缝合线进行树脂浸渍，然后做切片‘271，得到400倍的电镜照片，见图3．4．1。从照片上可以看出壳线均匀的排列在芯线的外面，芯线也聚集在～起并以长轴和短轴相近的椭圆形位于缝合线的中心，并且芯线与壳线之间有空隙。与作者的实际编织经验相对照，作者受到启发，对缝合线盼截两进行几何模拟，希望以数学计算的方法找出缝合线芯线／外壳比与线径之间的关系，以期指导缝合线的实际生产。 第三章编织工艺及性能研究图3．4．1缝合线截面模拟圈二．理论推导1．正常编织假设理想缝合线的壳线和芯线的横截面都是图形且相互之间没有压缩变形，而且编织机的锭子全部参加编织。缝合线的壳线的数量总是为偶数，其截面模拟图为图3．4．1：根据图形内切圆和外切圆的几何关系，假设壳线的半径为r，密度为8，空隙的半径为R，壳线的数量为n，芯线／外壳比为xkb，根据公式⋯mss梅c一，d——原料的直径Nc。——原料的细度tex6——原料的密度g／cm3可得到壳线的半径是：r：0．017841拦}(mm)(3．4．I)根据内切圆和外切圆的几何关系：—≮：sm三1一sin!得出空隙的半径：R=—J，sin三从而由模拟图可得到理想缝合线的外径是：I+sin!D=4r+2R=2———旦r(3-4．2)sI‘N至n 第三聋编l：}}工艺及性能研究由公式(3’4，1)可以看出，理想缝合线的外径只与壳线的半径和编织机的锭数有关。(1)在芯线与壳线原料相同的情况下，壳线可以容纳的最多的芯线的数量是空隙的面积除以芯线也就是壳线的横截面积，即：Ⅳ：生：f兰咝lC3．4．3)矿Isin％1-／j＼，7／由上式可以看出在芯线与壳线原料相同的情况下，壳线可以容纳的最多芯线的数量只与编织机的锭数有关。理论上容纳最多芯线时的芯线／夕b壳比，即最大芯线／夕}壳比是所有芯线横截面积与所有壳线横截面积的比值：x的：垡：三iI-sinrcni(3-4-4)y／71’-z”I8i”月J由上式可以看出在芯线与壳线原料相同的情况下，理想缝合线的最大芯线／外壳比只与编织机的锭数有关。通过上节实验结果可以知道在壳线和芯线使用相同原料的情况下，8锭和12锭编织机上分别使用4tex和6tex原料时的芯线／夕}壳比是一样的，即芯线／外壳比与原料的细度无关。(2)壳线与芯线原料细度不同时，壳线可以容纳的最多的芯线的数量是空隙的面积除以芯线的横截面积。设芯线的细度为N。衄半径为rx，根据公式(3_4．1)计算r。得：^厂～o=o．ox784,／2警(mm)与(1)相同的推导方法，得出：f!§l，：Ⅳ：蜂：!竺孕』(3_4-51甜；r：由上式可以看出在芯线与壳线原料不同时，可以容纳的最大芯线数量与编织机的锭数和芯线的细度有关。警√文蟛≯竖舻 第三錾编织工艺及性能研究由上式可以看出芯线与壳线原料不同时，最大的芯线侈}壳比也只与编织机锭数有关。第三节实验试样48的芯线和壳线的细度不同，其较佳的芯线＼外壳比也在理论计算的最大芯线iCb壳比范围内。综上所述，通过理想缝合线截面模拟图的计算可以得到壳线可以容纳的芯线的最大数量和容纳最大芯线数量时的芯线／外壳比。由公式344、3。g．6可以看出，无论芯线和壳线的原料是否相同，理论上最大的芯线／夕}壳比只与编织机的锭数有关，而与所使用的原料无关，所以前面得到的较优的芯壳比也适用于其它原料。2．极限情况假设壳线由m根单丝组成，壳线中的每～根单丝都在芯线的表面无重叠的平铺排列，得到的编织线的空隙的半径为R，壳线的半径为n芯线的半径为段，其截面图如下图所示：(1)芯线和壳线的原料相同时，圈343{瞎限情况横裱蓐攫扭田可以容纳的芯线的数量：Ⅳ=嘉=文毒j_(2)芯线和壳线的原料不相同时，可以容纳的芯线的数量：趟：土鞋本文仅将这种极限情况做为～种理论探讨，在某些编织物的生产中可以做为参照，但是做为缝合线的生产，以前一种探讨更为适用。三．实践验证本次实验所用原料PGLA的密度是1．269／cm3，单根壳线的细度分剐是4tex和6tex。根据公式：旷d=o．0356811睾(n-an)d——原料的直径Nt。一原料的细度tex6——原料的密度egcm3 第三誊编织工艺及性能研究计算得}H6tex壳线的直径是：㈣mss摄一o-。，跏卅4tex壳线的直径是：d=O．064ram假设壳线和芯线的截面均保持为圆形，并且采用同一种原料的情况F，根据公式3-4-2，可以得出：1．实际线径与推算线径的比较衷3．4．1I4rexX8十0根芯6rexX8十3根芯4texxj2+7根芯6tcxx22}8根芯实际线径(mm)O．2310．3030．330O382推算线径(rrm)0．2310．2820．3110．379将理论推算的线径与实际线径进行比较，由上表可以看到，在缝合线实际具有的芯线数量与理论上可以容纳的最大数量的芯线数量一致时，即8锭机缝合线3根芯线，12锭机8根芯线的情况下，实际外径大于或等于理论外径。这是因为实际芯线是有多根单丝组成的，占有的截面积大于理论计算所得的截面积。因此在芯线数量等于理论计算的芯线数量时，芯线过于充满了缝合线的中心，因而线径大于或者等于理论计算的真径。这种情况下缝合线过于僵硬，表面粗糙，并不适合于用作缝合线。2．将理论计算可以容纳最多芯线时的芯线／外壳比与实验结果所得的较好的芯线／夕h壳比相比较：由芯线／外壳比公式3．4—4知道，芯线／外壳比只与编织机的锭数有关，而与芯线和壳线的细度无关。表3．42芯线脂p壳比比较0线／外壳比理论计算实验结果I8锭机0．325o．13I】2锭机0．683o．33I从上表可以看出，理论计算结果和实验结果相差很大，上面已经分 第三萱编织工岂及性能研贫．析过原因了，理论计算的芯线／夕}壳比只能用来作为实践的指导，即实际得到的较好的芯线／夕-壳比例总是小于理论计算得到的芯线／外壳比。3．压扁系数笔者在实践中知道，由于壳线和芯线都是由单丝组成的，因在编织过程中受到编织张力的作用而单丝产生滑移，从而使壳线的截面积不再成为圆形，而是近似圆形，结合上面的理论探讨，提出一个概念，即理论推算线径与实际测得的线径之比，看二者之间是否有一定的联系。用公式表示即：P=理论线径／实际线径理论线径的计算方法如下：首先假发壳线和芯线没有变形，F的编织，因此，用测厚仪测量时，截面是圆形。锭子式编织是两上髓测得的值由壳线的直径的4倍和芯线的厚度组成。芯线的厚度因芯线数量的不同，在壳线中的排列疗式也不同，其计算方法也不同，计算方法‘28】1291见下图3．4．4：o∞国1擞芯2根芯3根芯鼢@鼢6根芯7根芯8根芯图3．44芯线的在缝合线内的排列设单根芯线的直径为d，从l根芯到8根芯的芯线的厚度的计算厅法见表3．4．3表2．4．3芯线的汁算方法；!堡蔓；!堡蔓I!堡蔓I!堡蔓I!墼垄I!堡堇：[!塞薹二[i磊猛jl!l!l!：!!垫l一2dl2dlj．598d-厂j：5丽rrj面丽]表3．4．44rex一8锭l＼蓦8×O8X18×28×38×4『项K推算线径10．2560．3200．367’0．384醅；|}器懈 ———-_——__—_●——●_—-_-___●，_________’__-____’_____-●’_______’___-_-__●-—-____-—-●——_———"——————————_-———●——__——一第三蕈编织工艺及性能研究l实际线径0．162O．180O．1920．2310．2401压扁系数1．581．781．671．59I．60表3．4．24tcx．12锭、＼配置12×012×l12×212×312×412×512X612×7项目＼＼推算线径0．2560．3200．367O，3840．384O．4220．422实际线径0．2070．2240．2300．2380．2670．3010．3250．330压扁系数1．241．431．391．541．441．281．301．28表3．4．36rex-8锭、＼霉置8×08×l8X28×38X48×5项目、＼-推算线径O．3120．390013900．4470．468实际线径0．2370．2650．2850．3030．3210．345压扁系数I．32．4711371．481．461．36表34．46tex-12锭＼＼雪置12×O12×l12X212×312×412×512×612×712×8项目、＼＼推算线径0．3120．390O．4470．4680．515O．5150．515实际线径0．2730．2760．300O．319O．335O_3350．375O．38l0．382压扁系数1．141．4l1．301．401．301_371．35】．35由表f}T的计算结果可知，压扁系数在1．40周围振荡，对所有的压扁系数求平均值，得出平均压扁系数是1．43。用压扁系数1．43预测上节实验中得到的较佳的芯线／外壳配置方式下的缝合线，将预测的线径与实际的线径相比较，见表3．4．5表3．45、＼配置4tex-8×i6tex-8×l4tex-12×361ex一】2×3项目＼理论线径0．3200．3900．367O．447预测的线径0．2240．272O．2570．312实际线径0．1800．2650．238O．319相对误差24_3％2．6％7．9％j．6％除了4tex-8锭缝合线的误差较大之外，另外3根缝合线的预测线径与实际的线径吻合得很好，因此这个压扁系数有一定的实践意义。4tex．8锭的线径比预测值小得多，笔者认为该缝合线相对于另3根缝合线来说，细得多，用同样的测厚仪来测量的，将该缝合线被压得过扁。 第三章编织工艺及性能研究第五节新型编织设计一．传统编织方式的不足之处外科缝合线一般有两种形式，单丝和复丝。单丝缝合线通常由天然材料制成如肠线，或挤压聚合材料如尼龙、聚丙烯或聚对二氧杂环已酮。其直径非常均一，表面光滑，强力分布均匀。然而单丝通常有刚硬、不柔韧的缺点。由一定数量的长丝组成的复丝缝合线具有良好的柔顺性。传统编织缝合线是由锭式编织机编织而成。传统的编织缝合线有一些缺点，一是壳线的强力与芯线的强力分布不匀。当这种缝合线拉伸时，壳线和芯线对外力的反应相互独立，致使壳线与j芷：线发生相对滑移。芯线本身也会变得扁平并在壳线中重新找到，F衡，从而不再能维持缝合线的截面成圆形。缝合线内部强力分布应该一致，这样缝合线的所有纤维才能对外力的反应一致，从而能够维持缝合线的形状而不会变形。其次，因为编织线相互交叠，在缝合线的表面形成交叉点，编织缝合线比较粗糙。此外，传统的编织方式使缝合线壳线与壳线之间形成空隙，壳线与芯线之间也有较大的空隙。这些空隙会以芯吸的方式捕捉水分并且保有水分，从而使由可降解材料制成的缝合线变质，也会使其成为感染源。二．转盘式编织【30H34J鉴于上述不利因素，笔者试图探求一种新的缝合线的编织方式。编织机有两种，锭子式编织机和转盘式编织机。是否可以用转盘式编织机来编织缝合线呢?转盘式编织机又有两种。一种是螺旋式编织，另一种是格子式编织。1．螺旋编织的编织原理如下：48 第三童编织工艺及性能研究4aO42064a．，44口涟裂嚣图35．1(a)螺旋编移l方式图3．5．1(b)螺旋编织机械示意图螺旋线编织缝合线是由4根或者更多的相互交织编织线形成的。较佳的是至少9根编织线分成3组编织以及12根编织线分成4雏l进行编织，如图3．5．1(a)所示．图示中纱架在圆形运动轨迹上沿着nⅪ一力‘向顺序移动。纱架移动时，每个纱架从当前位置移向接下来的位置，这个位置与当前位置至少间隔2格位置。图3．5．1(a)中，每个纱架依次移向运动轨迹上的第3个位置。12个纱架被分成3组，每组4个纱架，第一组中，4个纱架在位置42a，42b，42c，42d中一致移动。纱架从位置42a到位嚣42b。越过位置44a和40b，在此同时，纱架从42b移到42c，越过位置44b和40c。同时纱架从位置42c移到42d，纱架从42d移到42a。在这四个纱架一致移到他们的新位置后，44a，44b，44c和44d也移动到各自的下一个位置。接着40b，40c，40d和40a移动到各自相继的位置。这种动作重复发生，完成编织。图3．5．1(a)中所示的编织方式所采用的装置如图3．5．1(b)中所示。这种装置包括一个回转的中一t5平台50，由环形钢板52包围着。平台50按照箭头51所示回转。四个回转的纱架传动盘54a、54b、54c和6rex放置于平台50上。每一个传动盘有一定数量的开口，带动纱架移 第三蕈编织L芝及性能研究动到它们的下一个位置，开口数量的选择依赖于纱架移动时越过的位置数量。图示中开口的数量是3，使纱架移动时每次可以越过2个位置。12个纱架位置在环形金属板12上，用环形开口描绘。其中四个标为40a、40b、40c和40d。带动有边筒子的纱架被标识为60、62和64。在运动时，传动盘54a将在位置40a拾取60a，在中心平台50回转的同时，传动盘54a同时回转，将纱架60a从位置40a传到位置40b，而位置40b刚刚由纱架60b空下来，纱架60a在被传送到位置40b时，越过了62a和64a。在纱架60a由传动盘54a传动时，传动盘54b，54c和6tex也同时将纱架60b，60c和60d传递到各自的下一个位置。在传动盘54a就要将纱架60a传动到40b的同时，传动盘拾取64a开始将其向下一个位置传递。纱架64b，64c，64d也同时被其他3个传动伍拾取。在纱架60a，60b，60c和60d被放置在新位置后，纱架64a，64b，64c和64d在向新位置的传递过程中，传动盘拾取纱架62a，62b，62c和62d并开始传送。随着这样的传送过程的继续，位于纱架上的有边筒子上编织线由牵拉装置向上牵拉从而形成缝合线，缝合线由位于机械上方的卷线轮卷取。2．编织的编织原理如下：图3．5．2(a)格状编织缝合线的编织方式一、．；；零轷≯，7|5-"-：-2jj．一j、翌!，‘+i、墼!／1＼2盘一／弋／-j。，、’一／，、≥，=哆、，蟾一煎蓬{．爹厂乱_--jJi／，／虱．+i／釜i、弘7弋潋嫂赠J格子编织缝合线70如图3．5．2a所示，以图示方式说明了格子编织50 第三蕈编织工艺及性能研究的结构。图3．52a中，3根或者更多的编织线以格式编织法编织。一根线或一组线沿着路线72移动，因牵拉关系形成右高左低的回形。随着·个纱架或多个纱架沿着路线72释放纱线。它们交替着与遇到的沿着其他路线释放的纱线或上或下的交替。交叉的方式由每个纱架的移动的次数和位置决定。同样的方式，第二个纱架或者说第二批纱架沿路线74回转释放纱线，以左低右高方式交叉。和第一个路线一样，释放的编织线与遇到的其它路线上的编织线交替着上下交叉。第三条路线是与第一条路线72和第二条路线74的交叉横截面。同前两条路线一样，由纱架上释放的编织线与其遇到的其他路线上的编织线上下交替着交叉。格子编织机械示意图3．5．2(b)。该机械结构包括一定数量的可回转的圆盘，这些圆盘是用来传递纱架使其沿着预定的路线回转。较佳的方式是每条预定的路线上回转三个纱架。每一个回转圆盘的中心引出的是芯线82，每根芯线都被绕着该芯线圆盘回转而形成的格子包围。路线72是这样的：圆盘92a回转将纱架传递到中心圆盘98。每个纱架沿着圆盘98回转半周，然后被传递到圆盘92b。纱架沿着92b回转，然后又被传递到圆盘98。沿着圆盘98的另半周回转后，被传递回圆盘92a，然后回到起始点。以同样的方式第二组纱架沿着路线74运动，即纱架沿着圆盘94a回转然后到达圆盘98。经过圆盘98的半周，被传递到圆盘94b。每个纱架沿着圆盘94b回转后又回到圆盘98，沿着另半周回转后回到圆盘94a，再回转至起始点。第三条路线76是由圆盘96a，96b，96c和96d组成。沿着路线76回转的纱架经过上述每个圆盘的3／4后被传递到下一个圆盘。每一个纱架沿着路线76回转时，看起来好像从另外两条路线的尾端圆盘内穿过，因此将另两条路线在圆盘98处又包在中间了。图3．5．2(b)所示的机械允许纱架沿着各自的路线同时回转。比如，每条路线上安置3个纱架，就可以形成9根线的格子编织物，同理每条路线上安置4个纱架，就可以形成12根线的格子编织物。 一笙三兰型型型塑生三．三种编织方式编织的缝合线的比较1．横截面的比较(a)锭子式缝合线截面Co)螺旋编织缝合线截面(c)格子编织缝合线截面图35．3三种编织缝合线的截面参照图3．5．3(a)，传统编织方式缝合线10的图解截面图，缝合线10由很多壳线12相互交织形成编织缝合线。所有的壳线12沿着芯线16形成圆筒状壳。以螺旋方式织造的缝合线可以维持缝合线的圆形截面一致，见图3．5．3(b)。在编织纤维上张力分布均匀，螺旋编织与惯常的编织方式4i同，不形成桶状结构，因此不需要芯线。格子编织可以具有一定数量的芯线使其分布并被固定在织物窄隙之中，见图3．5．3(c)，不同于传统的编织缝合线的芯线以一束的方式固定于壳线的中心，见图3．5．3(a)。格子编织缝合线优于传统带芯编织缝合线的一点是它不会出现芯突效应，即芯线试图突出于壳线之外。螺旋编织缝合线30由相互交织的编织线32组成，每根编织线由一定数量的单纤维34组成。因为编织线32的相互交织，不会形成空隙，从而保留水分在缝合线中，这种方式的相互锁结也导致编织线作为一个整体运动一致，当缝合线30被拉伸时，张力分布一致。图3．5．3(c)中的格子编织截面形状呈方形，而角呈圆形。格子的编织缝合线比螺旋编织缝合线的强力低。格子缝合线的强力可以通过纵向填加芯线得到提高。一定数量的芯线可以放置在位置82或者84，或者两个位置都放置芯线。这种在缝合线中一致的芯线分布使缝合线中张力分 第三章编织工芝及性能研究——————————————————————————————————————————————————————————一一布一致。2．纵向结构的比较108(a)锭于式缝合线截面rb)螺旋编织缝合线截面(c)格子编织缝合线截间图3．5．4三种编织缝合线的纵向结构传统编织线的垂直交叉关系导致了壳线中的空隙20，图3．5．4(a)所示，这些空隙20会捕捉水分以导致缝合线过早变质，也会藏匿细菌和其他感染源，妨碍了伤口的愈合。因为螺旋形编织壳线的编织方向是相同的，因此该缝合线比传统编织缝合线更光滑，结构流畅而没有空隙，不会保留水分，见图3．5．4(b)，该图清楚的表明了螺旋编织缝合线30的外观图。可以看到编织线以螺旋型形成排列，图中位于外面的编织线在缝合线外表面的排列方式是：编织线从左面较低向右面较高出升起。一个螺旋组编织线如箭头36所示，另一种如箭头38之间所示。螺旋编织的缝合线表面的每根编织线在缝合线表面连续重复出现，相互平行并且与缝合线的轴线平行。所有的壳线平行排列，见图3．5．4(b)，可看到缝合线的外表面没有肜成空隙，这是因为编织缝合线平行取向。相对于图3．5．4(a)中所示传统 第三童编织1[兰占乏惟能研究编织缝合线中相互垂直的编织线，螺旋编织缝合线壳线的平行取向使缝合线更光滑。手沿着缝合线滑动时，可以感觉到连续的纵向平行的编织线。格子编织缝合线是由相互垂直交叉的编织壳线构成。图3．5．4fcl表示了，格子编织缝合线的外部结构。格子编织缝合线是有棱的，而且棱是平行的。从图示也可看出壳线72，74，和76是平行的，从而缝合线每～面的壳线是光滑的，缝合线呈现的角也是圆滑的。本覃小结本节通过设计不同的编织工艺并通过和对编织出的缝合线的性能的测试与比较，得出各种编织参数对缝合线性能的影响并分析r原因。并对缝合线的横截面进行了几何摸拟和理论计算，并通过实践的检验，得出该模型对实际生产有指导意义。同时，对于新型编织的缝合线的编织方法进行了研究。 第四章涂层工艺对缝合线性能的影响第四章涂层工艺对缝合线性能的影响第一节涂层的目的和意义医用可吸收编织缝合线的涂层就是在缝合线的表面覆盖上一层高分子物质，在缝合线的表面形成一层保护膜，这样使得缝合线不仅具有原来的功能，而且更增加了保护层的功能。】单墼2涂层3芯线4壳线圈41l涂层后缝合线的横截面编织缝合线相对于单丝等其他缝合线而言，打结性能更优。然而其表面相对来说要粗糙些，『而兀．由于编织缝合线表面缝隙的存在，使得编织线在每单位长度上聚积的细菌比相应的单丝等缝合线多几倍，高的可近十倍。这一点对于缝合受沾污性伤口相当重要，若缝合线将细菌带入健康组织，就可能使受污郑分面积扩大，这对于手术会产生极为严重的后果，因此编织缝合线必须要涂层，用涂层剂将缝合线的表面空隙填满，把整根缝合线保护起来，从而减少细菌的藏匿。由于多股丝编织这种制作方法的影响，在编织缝合线表面很可能会出现毛丝现象。若缝合线不经过涂层处理，则缝合线在手术中穿过人体组织时，很可能会因为表面的粗糙对人体组织产生一定的拖曳力，使人体组织受到损伤。而经过涂层处理的缝合线则能够使缝合线表面光滑，降低组织反应性，能很好的解决以上问题。这一保护层还可降低缝合线的毛细管效应134]。所谓的毛细管效应，是指毛细管中液体的运输可以在没有外力场下完成。由于毛细管中液面弯曲有一定的附加压力，它能自动引导液体流动，这就是芯吸效应。这时，由毛细附加压力促使液体产生粘性流动。按照泊稷叶定律 第四盔捻层工艺对缝合线性能的影响(Poiseuille’Slaw)：q’=三8￡r旦L=可／IT3t1LGCOSO(4-1—1)式中：q’～流量(聊3／s)；Y一粘滞系数(Pa·s)；L一毛细管长度(m)。而液流在毛细管的线速度(m／s)为：w：乓：—raLG—COSO(4．1．2)由式4．1．1、4-1．2可知，较粗的缝隙和孔洞将有较高的运输速度和较高的流量。毛细管效应对于编织缝合线来说是很不利的。首先，因为编织缝合线表面必定会有缝隙，因而导致缝合线出现毛细管效应，也即是引导血液向缝合线渗透，这对于手术来说极为不利的。其次，因为编织缝合线衷面缝隙的存在，使缝合线在生产加工过程中，将空气中的水分通过芯吸作用吸收到并且保留在缝合线的内部，对于因水解作用而发生降解的可吸收缝合线来说，会导致缝合线在使用之前就丧失了应有的物理和化学性能，是极为不利的。因此必须在缝合线上加上一层保护层，覆盖住缝合线上的缝隙，减少血液的渗透及空气中水分的滞留。对f可吸收缝合线来说涂层还有另～种功能，即降低缝合线的降解速度。对于妇科使用的可吸收缝合线，因为缝合线线径较小，而且妇科体内环境酸碱性比一般的人体内环境苛刻，所以可吸收缝合线的降解速度大，为了降低缝合线的降解速度，即需要在缝合线表面涂上一层可吸收材料，从而降低缝合线的吸收速度。综上所述，编织缝合线必须采用涂层工艺，这不仅是为r提高编织缝合线的性能，更是为了保证其在手术中的顺利使用，减少对病员的损伤。第二节涂层工艺概论缝合线涂层的历史并不长，从本世纪二、三十年代着手研究发展到 第四荜涂层工艺对缝台线性能的影响现在才不过几十年时问，然而涂层工艺却得到了很大的发展。目前缝合线一般采用将涂层剂直接施加在缝合线表面的直接涂层方法，施加的涂层剂可以是溶剂型的，也可以是乳液等。溶剂涂层的特点是成膜性能好，表面光滑、平整，其具体的涂层可以一下三个步骤进行：(1)将选用的涂层剂在适当的有机溶剂(需要带有一定的挥发性)中充分溶解，配制成一定浓度的涂层液；(2)用制成的涂层液对缝合线进行涂层处理；(3)在一定的温度条件下，将有机溶剂挥发掉，剩余的涂层剂均匀的附着在缝合线的表面。由于涂层工艺因素的不同，经涂层后的缝合线重量变化在0，5～10％左右。另一种是采用乳液的方式，其基本原理也与前面相似，关键是配制乳液时搅拌速度要很好的把握，速度太高可能破坏乳液，速度太低则可能出现搅拌不匀而混浊、结块的现象。国内外对于可吸收缝合线涂层剂同样选择可吸收材料。对于以填充空隙和增加缝合线光洁度为目的的涂层，其对缝合线在人体内的吸收速度和抗张强度的保留无明显影响。对于以降低降解速度为目的的涂层延缓了降解速度。可吸收的涂层由能在缝合线表面成膜的乙交酯和Lf．)丙交酯共聚物和起润滑作用的硬脂酸钙或软酯酸钙所组成。在涂层中，乙交酯与L(-)丙交酯共聚物与脂肪盐的重量之比为1：2到2：l。涂层共聚物含L(．)丙交酯从15％到85％，共聚物的特性粘度0．5至1．4。涂层重量为缝合线重的5％到10％。涂层方法是挥发性溶剂如丙酮等将涂层聚合物和脂肪酸盐配成溶液或分散液，让缝合线通过这种溶液或者分散液，也可用带有涂层液的刷子涂刷缝合线，或让缝合线在喷雾器喷嘴下通过，喷嘴将涂层液喷散成液沫。带有涂层液的线在烘箱内停留～定时间，以便溶剂挥发，使缝合线涂层固化。聚草酸酯也可以用作涂层。它是由草酸二乙酯与己二醇或C4到C】2的二元醇缩聚而成的。聚草酸酯特性粘度O．1到1．2，熔点低于100。C，结晶度至少15％。缝合线上的涂层重是缝合线重的1％到15％。涂层方 笙堕垦堡星三苎翌壁垒堡堡!!堕墨!L法也是应用挥发性溶剂如氯仿配成溶液，让缝合线通过聚草酸酯溶液或用刷子刷涂，也可用喷雾器喷，然后干燥缝合线。干燥温度的选择既要使溶剂充分挥发，又要保证聚草酸酯留在缝合线的表面。可用作涂层的材料还很多，如用60份醋酸乙烯一丁烯的共聚物和30份乙二醇溶液及1350份的1，1，2一三氯乙烷配成的涂层液：溶于氯仿和三氯甲烷中的60％(重)乙交酯和40％(重)丙二醇碳酸酯无规芪聚物；环氧乙烷～环氧丙烷嵌段共聚物氯仿溶液等等，都能赋予缝合线润滑性能。用传统的熔融涂层法和溶液涂层法即可完成缝合线的涂层。第三节涂层工艺对缝合线性能的影响本实验研究的是以降低降解速度为目的的涂层对可吸收编织缝合线物理性能的影响。一．涂层工艺设计本实验选用的样品是：410、3／0、2／0PGLA编织缝合线本实验的涂层方法：溶剂涂层法本实验选用的涂层溶剂是：丙酮本实验选用的涂层溶质是：40／60PGLA涂层的浓度：1％涂层后挥发温度：20C未涂层的缝合线数据表4．3．1慷料PGLA细度：4rexl线号机器锭数齿轮数芯线根数密度4／0830l243／o1238319．52／012404195二．涂层过程将40／60PGLA在室温下溶解在丙酮溶液中，将缝合线穿过一个陶瓷的输送环，将输送环浸到上述溶液中，缝合线通过输送环后拉出，再 第四誊涂层‘[艺对缝合线性能的影响将待涂层的缝合线放在组合模中，模孔与缝合线直径相符，将组合模固定在加热装置中，以10cm／s的速度将缝合线通过涂层溶液在室温自然干燥后卷到轴上。三实验结果及分析涂层后观察缝合线的外观，可发现缝合线的表面光洁度确实有一定的提高。分别测定3种缝合线涂层前、后的线径、细度、打结强度、摩擦系数和硬挺度。其结果如图所示：圈4．3．t(8)线径变化图图4．3．I(b)细度变化图图4．3．1(c)打结强度变化图 一一一j婴堕壁型塑型塑阁4．3．I(0硬挺度变化图四．方差分析图4．3．I(e)摩擦系数变化图方差来源平方和自由度均方和F值显著性4／0缝合线因素影响0．000210．0002不显著误差i8．3333i81．0185总和18．3335193／0缝合线因素影响1．33341、1．33341．3092不显著误差18．333318I．0185总和19．6667192／0缝合线因素影响0．488210．48820．4793不显著误差18．333318l0185总和t8．8215192．打结强度方差分析F099=8．29方差来源平方和自由度f均方和F值显著性4／0缝合线因素影响1．3825l1．38251．3272不显著误差18．7506181．0417总和20．133l19 第四章淙层工艺对缝台线性能的影响3／0缝合线因素影响o．8457l0．845708119不显著误差18．7506181．0417总和19．5963】92／o缝合线因素影响0．044510．0445O．0427不显著误差18．7506181．0417总和18．7591193．硬挺度方差分析Fo．99=8．29方羞来源平方和自由度均方和F值显著性4／0缝合线因素影响3．24913．24944．8138显著误差1．305180．0725总和4．554193／0缝合线因素影响4．48914．48923．6263显著误差3。4218O．19总和7．909192／0缝合线因素影响21．025121．0251078205显著误差3．5118总和24．53519直．结论通过以上的实验和方差分析可知：虽然该涂层主要是为了降低缝合线的降解速度，但是客观上涂层工艺确实对缝合线的物理性能也产生了一定的影响。经过涂层的缝合线，表面光洁、均匀，由于在缝合线的表面形成了一层保护膜，主观上用手去感觉缝合线的表面，涂层后的缝合线表面光滑。根据实验数据，涂层使线径和细度略有增加，但是影响并不显著；涂层使缝合线的强力略有下降，但是经过方差分析实验数据，在置信度为O．01时，对打结强度的影响并不显著。打结强度下降的原因是涂层后的壳线的轴向分力降低。未涂层缝合线受到拉伸时先产生滑移，使壳线与芯线的夹角变小，小于缝合线不受力状态下壳线与轴线的夹角；涂层 第四掌涂屡工芝对缝台线性毹的影啊阻碍了使壳线受到拉伸时的滑移，即在壳线断裂时与轴的夹角没有变小，因此涂层后缝合线的壳线在断裂时的轴向分力小于未涂层缝合线断裂时的轴向分力，所以打结强度略有下降。涂层使较细的缝合线的硬挺度上升，但是使较粗的缝合线的硬挺度下降。根据比表面积吸附的原理，较细的缝合线的比表面积大，则吸附的涂层剂较多，较多的涂层剂使缝合线的壳线和芯线结合得紧密从而成为一个整体，因此缝合线的硬挺度增加。但是对于较粗的缝合线，因为比表面积小，涂层剂的吸附量较小，没有使芯线和壳线结合成为～个整体，但是单位长度上的重量增加了，因此缝合线的硬挺度下降。所谓比表面积是指单位体积的纤维所具有的表面积。理想缝合线的截面为圆形，因此缝合线的比表面积为2／r。由此可以看出，缝合线越细缝合线中的缝隙孔洞越多，比表面积越大，对涂层的吸附能力越大。本章小结涂层工艺对缝合线的性能产生～定的影响。经过涂层的缝合线，表面光洁、均匀，摩擦系数降低。缝合线的表面形成～层保护膜，因而有效的防止了毛细效应和细菌的藏匿以及水分的保持，当然也延长了缝合线在人体内的强力保持时间。同样的涂层工艺对的缝合线硬挺度的影响因细度不同而不同，对于较细的缝合线硬挺度增加，较粗的缝合线硬挺度下降。 第五章缝合线的热定型一．定型的目的可吸收医用编织缝合线在使用过程中，被发现具有形状记忆性，即当缝合线从密封包装中取出后依然保持在包装中的弯曲形状，需要医生或者助手给予～定的张力，使缝合线重新伸直，使用起来非常的不方便。在生产过程中也有类似的现象发生。当缝合线在锭子上卷绕一定时问后，当从锭子上退绕后，会保持卷曲的形状，而不是伸直状态，不利于后续加工。在实验过程中，还发现了经过两个月的冰箱放置后，缝合线的表面变得松弛，组成壳线的单丝互相分散，外观变差(见附录照片六)。对于医用缝合线还要用环氧乙烷进行消毒，环氧乙烷消毒需要在30|。C到60。C的温度下进行，如果缝合线不预先经过高于60℃的热定型，则在消毒的过程中会出现结构松弛。而且由于编织加工过程中，芯线和壳线受力不匀，在消毒过程中热收缩的程度不～直，会使线径不匀，影响了缝合线的性能。为了消除这些不利现象，需要对缝合线进行热定型。二．定型的原理当把合成纤维或织物加热到玻璃化温度以上时【3引，纤维内部的大分子之间的作用力减小，分子链段开始移动，纤维的变形能力增大。在一定的张力作用下，强迫使其变形，会引起纤维内部分子链问部分原有的价键拆开和在新的位置重建。冷却和解除外力作用后，合成纤维或者织物的形状就会在新的分子排列状态下稳定下来。只要以后遇到的温度不超过玻璃化温度，纤维及其织物的形状就不会有大的改变。合成纤维的这种性质叫做热塑性，这种加工处理叫做热定型【35J。PGLA在编织过程中，不断的受到拉伸作用，因而在缝合线中积累了一定数量的缓弹性变形和塑性伸长，这种变形在一般的大气条件下的收缩速率是很缓慢的。如果不进行热定型，缝合线就会出现前面所叙述 第五章缝合线的热定型的现象。三．缝合线的热定型工艺及其对缝合线性能的影响I．定型方法以一定的初速度，即以一定的张力将编织线缠绕在框架上，然后将缠有拉伸编织丝的框架放在105℃烘箱中，在惰性气氛下热处理24小时。缝合线放置在烘箱中的位置应当注意，要放在烘箱的中央，使缝合线受热均匀，注意不要将缝合线碰到烘箱壁上，以免因受热不匀而损伤缝合线的性能。实验样品：表5．1原料PGLA细度：4rex线号机器锭数齿轮数芯线根数密度4／0830l243／o1238319．52／01240419．52．定型结果将热定型前后的缝合线的几个主要性能进行比较，以便了解热定型对缝合线性能的影响程度并分析发生影响的原因。分别测试3种缝合线热定型前、后的线径、细度、打结强度、摩擦系数和硬挺度。其结果如图所示：图5．1(a)线径变化图图5．1(b)细度变化图 第五誊缝合线的热定型图5．1(c)打结强度变化图图5．2(d)硬挺度变化图图5．1(e)摩擦系数变化图由图5．1可以看出，热定型对缝合线的线径、细度、摩擦系数几乎没有什么影响。这是因为这次研究采用的热定型并没有对缝合线进行拉伸，缝合线卷绕时的初张力使缝合线伸直而不伸长，因此缝合线的线径没有因受到拉伸而使线径变小。缝合线因为下机后就进行了热定型，没有使其充分回缩，并且因为一定的初张力而使缝合线伸直，所以缝合线的细度比未热定型的缝合线的细度略小一些。由于热定型而产生明显变化的两个指标是打结强度和硬挺度，下面 通过方差分析看热定型是否对二者产生了明显的影响。1．打结强度方差分析方差来源平方和自由度均方和F值显著性28576．84／40缝合线因素影响159．7015显著17318．4962．1333误差1845895．2总和1994119．23／0缝合线因素影响116．09548显著1052565847．556误差18199375．2总和19290405129040528．26982／0缝合线因素影响显著184907．21810272．62误差475312．219总和2．硬挺度方差分析方差来源平疗和自由度均方和F值显著性1．2511254／0缝合线因索影响24．67105显著O．912180．050667误差2．16219总和441814．4183／0缝合线因素影响27．6125显著2．8818O．16误差7．29819总和3．04213，0422／0缝合线因素影响I7．24055显著3．176180．176444误差6．21819总和通过方差分析可以看出，热定型对打结强度和缝合线的硬挺度产生显著的影响。根据本章开始所叙述的热定型原理可以知道，当温度在合成纤维的玻璃化温度上后，纤维的大分子链开始活动，并在新的位置上重新平衡，消除了编织过程中产生的内应力。通过跟踪观察也发现，成品缝合线在放置中不再产生松弛变形，保持了缝合线的良好外观形态， 第五章缝合线的热定型并且在消毒过程中也保持了外观的稳定性。由于在热定型过程中给予了一定的初张力，使大分子的取向度提高，所以打结强度有明显的提高。取向度提高，纤维的初始模量增加p5I，所以缝合线的硬挺度也有明显的提高。·本章小结热定型明显提高了缝合线的打结强度，同时也增加了缝合线的硬挺度。热定型对摩擦系数没有明显的影响。因为热定型消除了缝合线的内应力，使缝合线表面不再出现松弛现象。 第六章结论1．可吸收医用编织缝合线在国内的市场正在逐步扩大，具有广阔的发展前景。‘2．选择合适的捻度可使原料获得最佳的机械性能，经过实践，原料PGLA丝线的最佳捻度是100捻／米，此时其强力最大，拉伸性最好。3．PGLA可吸收编织缝合线的打结强度与线径之间存在着十分显著的线性正比关系。芯线对缝合线的打结强度影响较大，在适当的芯线／外壳LLfflj情况下，有新法比无芯法要好：当芯线相对于外壳过粗时，丝线的包覆性能变差，摩擦系数增大，硬挺度增大，此时的缝合线不符合医用标准。得到的回归方程有的可用于实际预测相同编织条件下的缝合线的打结强力。4．PGLA可吸收编织缝合线的比强度与线径之间存在着多项式关系。比强度值在无芯到有芯及芯线较细时呈现上升趋势；当芯线加粗时出现下降趋势：当芯线过粗时比强度又出现略为上升的趋势。得到的回归方程因为次数较高不适于预测比强度值。5。PGLA可吸收编织缝合线的比强度与芯线／9"1-壳比例之间存在多项式关系。比强度随着芯线／外壳比例的增加也呈现先上升后下降最后又略有上升的趋势。本课题获得的四个较佳的芯线／外壳比例均在0．20左右。在实际的生产过程中，可将芯线／外壳比例o．20作为参考值。回归方程可用于实际预测比强度。本实验各线号内不同的芯线／_5"1-壳比例的配置对缝合线的打结强度产生十分显著的影响。在各个线号内都出现了比强度值随着芯线／；"1-壳比例的增加而先上升后下降的趋势。个别线号内还出现了比强度值在芯线外壳比较大时略有上升的趋势。在同线号内还出现的不同芯线配置的缝合线，其性能存在较大的差异。本次实验中4／0，3／0，2／0线号较理想的芯线／夕h壳比例均接近0．20左右。 第六誊结论6．不同的芯线／外壳比例对缝合线的性能也有很大的影响。随着芯线／外壳比的增加，缝合线的摩擦系数也增加，硬挺度也增大。当芯线过粗时，会产生芯效应，即当缝合线受到弯曲时，芯线会突出到壳线之外，使壳线的变形不可逆。7．编织密度对缝合线的打结强度产生十分显著的影响。比强度与编织密度之间存在着显著的多项式关系。得到的回归方程因为次数较高不适于预测打结强度值。编织密度对缝合线的表面性能产生十分显著的影响。编织密度增加，缝合线的摩擦系数也增加，同时硬挺度也增加。编织密度以较低为宜。本课题获得较好的编织密度是：8锭机以22ljE／cm左右，12锭机以19．5眼／cm左右为宜。8．编织张力对缝合线的打结强度产生十分显著的影响。编织张力对缝合线的表面性能也有影响，编织张力过大或者过小，摩擦系数都较大。硬挺度随着编织张力的增加而增加。编织张力以较小为宜，凡必须保持张力均匀。4rex原料的理想的编织张力为359f左右，对j二较粗的原料，张力可以适当增加；对于较细的原料，张力可适当减小。9．综合芯线／夕h壳比例、编织密度及编织张力的推荐值进行实验，得到的缝合线的性能较优。以4rex为壳线6tex为：占线原料：8锭编织机上的：[艺配置是：芯线／外壳比例：0．162；编织密度22．5／J艮／cm；编织张力：259f。以4rex为壳线和芯线原料，12锭编织机上的工艺配置是：芯线外壳比例0．25；编织密度：19．5眼／cm；编织张力：409f。其它的编织情况可以在以上推荐值的基础上做适当的调整。Io，本文通过实践对锭子式编织缝合线的截面进行了几何模拟和数学运算，并将理论计算结果与实际计算结果相比较，得出该模型对实际生产中芯线／外壳比的选择具有指导意义。同时通过模拟实际测量中缝合线的截面，对测量线径进行了预测，得出压扁系数1．43。该系数对较高线号的缝合线的线径有很好的预测结果。l1．涂层的作用主要有两个，一个是使缝合线表面光滑，线径均匀一 第六章结论致，同时可以有效的防l七毛细效应和细菌的藏匿，提高缝合线的生物性能；另一个作用是降低缝合线的降解速度。本实验的涂层是为了降低缝合线的降解速度，涂层对缝合线的打结强度没有显著的影响，但是涂层改善了缝合线的表面性能，其表面摩擦系数下降。缝合线的热定性对缝合线的打结强度产生显著的影响，同时提高了缝合线的硬挺度，消除了缝合线的内应力，消除了缝合线的松弛现象。 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