ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕЙ ЛИНЕЙНОЙ ПЛОТНОСТИ КРУЧЕНЫХ ХИРУРГИЧЕСКИХ НИТЕЙ ИЗ НАТУРАЛЬНОГО ШЕЛКА

АННОТАЦИЯ

В статье приведены результаты проведенных научно-практических исследований в Узбекском научно-исследовательском институте натуральных волокон в тесном сотрудничестве с Ферганским политехническим институтом по разработке теоретического определения результирующей линейной плотности при производстве крученых хирургических нитей из натурального шелка. Целью данных исследований являлись вывод теоретической формулы для предварительного расчета результирующей линейной плотности шелковых крученых хирургических нитей на основе проведенных научно-практических исследований и длительного производственного опыта шелко- крутильных предприятий. В введение данной статье приводится краткий обзор современного состояния производства и использования в медицинской практике в хирургических операциях, хирургических нитей из текстильных комплексных нитей,  в частности из натурального шелка. В разделе методики приведены методики определения результирующей линейной плотности и других качественных показателей хирургических нитей из натурального шелка, так же приводится требований, предъявляемых к исходной сырье, технологическое оборудование, химикатам и другим материалам, используемых при производстве хирургических нитей. В основной части данного статья приводится ассортименты выпускаемых шелковых крученых хирургических нитей на основе действующих стандартов, краткое описания технологического процесса производства шелковых хирургических нитей на шелкокрутильных предприятиях, приводится разработанная формула для предварительного расчета результирующей линейной плотности хирургических нитей и примери предварительного расчета результирующей линейной плотности по разным ассортиментам выпускаемых из натурального шелка хирургических нитей. Также приводится сопоставительный анализ результирующих линейных плотностей шелковых хирургических нитей, полученных различными способами. В разделе обсуждение данной статье приводится сделанные выводы  по результатам проведенных работ, также даны рекоментации по их использованию.

ABSTRACT

The article presents the results of scientific and practical research at the Uzbek Scientific Research Institute of Natural Fibers in close cooperation with the Fergana Polytechnic Institute on the development of a theoretical definition of the resulting linear density in the production of twisted surgical threads from natural silk. The purpose of these studies was to derive a theoretical formula for the preliminary calculation of the resulting linear density of twisted silk surgical threads based on scientific and practical research and long-term production experience of silk-twisting enterprises. The introduction of this article provides a brief overview of the current state of production and use in medical practice in surgical operations of surgical threads from textile complex threads, in particular from natural silk. The methodology section provides methods for determining the resulting linear density and other quality indicators of natural silk surgical sutures, as well as the requirements for raw materials, process equipment, chemicals and other materials used in the production of surgical sutures. The main part of this article provides assortments of manufactured silk twisted surgical threads based on current standards, a brief description of the technological process for the production of silk surgical threads at silk-spinning enterprises, a developed formula for preliminary calculation of the resulting linear density of surgical threads and an example of a preliminary calculation of the resulting linear density for different assortments surgical sutures produced from natural silk. A comparative analysis of the resulting linear densities of silk surgical threads obtained by various methods is also given. In the discussion section of this article, conclusions are drawn on the results of the work carried out, and recommendations are also given on their use.

Ключевые слова: коконы, натуральный шелк, шелк-сырец, размотка, трощение, кручения, хирургическая нить, результирующая линейная плотность, качество, стандарт, хирургическая операция, шовный материал, шелкокрутильное предприятие, упаковка, бестарная паковка.

Keywords: cocoons, natural silk, raw silk, unwinding, warping, twisting, surgical thread, resulting linear density, quality, standard, surgical operation, suture material, silk-rolling enterprise, packaging, bulk packaging.

Введение

Любая хирургическая нить предназначена для наложения швов и лигатур при медицинских операциях. В медицинской практике используются многие виды хирургических нитей, полученных из различных текстильных нитей (натуральный шелк, кишки животных, полиамид, полиэфир и др.) разными способами производства (крученые, плетенные и др.) с разными свойствами (рассасывающейся, нерассасывающейся и др.). Крученые хирургические нити из натурального шелка производятся на шелкокрутильных предприятиях на основе действующих стандартов и регламентированного режима[1,2]. В качестве первичного сырья используется высококачественный шелк-сырец, отвечающий требованиям качества 4А по Государственному стандарту O’zDSt 3313:2018 [3]. Хирургические нити из натурального шелка можно производят двумя способами, способом кручения и способом плетения. Крученые хирургические шелковые нити выпускаются в девяти ассортиментах, начиная с самого тонкого условного номера 000 и кончая самым тольстым условным номером 8. Плетенные хирургические шелковые нити выпускаются в семи ассортиментах начиная с самого тонкого условного номера 2^п кончая самым толстым условным номером 10^п[3,4].

Одним из основных показателей качества хирургических нитей из натурального шелка является результирующая линейная плотность. Этот показатель хирургических нитей определяется после изготовления нитей, способ предварительного определения, т.е. теоретический метод в настоящее время отсутствует. Производство хирургических нитей из натурального шелка производится согласного требованиям Межгосударственного стандарта ГОСТ 396-84 [1] следующим образом: подготовленный к перемотке шелк-сырец перематывается с мотков на катушки на мотальных (перемоточных) машинах. Перемотанный на катушки шелк-сырец подвергается трощению в несколько сложений в зависимости от ассортимента вырабатываемых хирургических нитей на тростильно-крутильных машинах  и нитям одновременно сообщается определенная крутка 250,0-300,0 кр/м в направлении S. Затем, при необходимости трощенные нитки подвергается докрутке на этажно-крутильных машинах в направлении крутки S. После этого производится трощение в три сложения на тростильно-крутильной машине и одновременно нитям сообщается крутка 250,0-300,0 кр/м в направление Z. Затем крученые нитки подвергается докрутке в зависимости от ассортимента хирургических нитей на этажно-крутильных машинах в направлении Z. После сообщения хирургическим нитям соответствующую крутки, крученые нитки в катушках лежень подвергаются запариванию в целях фиксации крутки. После фиксации крутки крученые нитки перематываются с катушки в мотки на перемоточных машинах. После чего производится отварка хирургических нитей с целью удаления из него серицина и жиро-восковых веществ. Отварка производятся в мыльно- содовом растворе при рН среде отварочного раствора 10,25. После отварки в мыльно-содовом растворе производится промывка сначала в горячей, затем в теплой воде, после чего производится отжим на центрифугах, после чего подвергаются к сушке. После этого производится химический анализ хирургических нитей, где определяется остаточные количества жиро-восковых веществ и мыла согласно требованиям ГОСТ 396-84. Затем определяется качественные показатели выработанных нитей, после этого перематывается на товарную паковку и отправляют нити потребителям. Хирургические нити, не отвечающие требованиям стандарта потребителям не отправляют. Как видно из выше изложенного производство хирургических нитей из натурального шелка является трудоемким, по этому предварительное определение результирующей линейной плотности является весьма актуальной проблемой.

Методика

Все исследовательские работы по определению качественных и технологических показателей хирургических нитей проводятся по методикам действующих стандартов [6, 7, 8, 9, 10]. Качественные показатели шелка-сырца, предназначенного для производства хирургических нитей определятся согласно методикам действующего стандарта  O’zDSt 3313:2018 [3] и должны отвечать требованиям качества 4А или 3А. Результирующая линейная плотность выработанных хирургических нитей определяется по методике действующего стандарта ГОСТ 6611.1-73 (ИСО 2060-72) в 0,5 метровых отрезках. Качественные показатели хирургических нитей определяются по методикам действующих стандартов, в т. ч. разрывная нагрузка и разрывное удлинение по методике ГОСТ 6611.2-73 (ИСО 2062-72, ИСО 6939-88), крутка по методике ГОСТ 6611.3-2003 (ИСО 2061:1995), влажность по методике ГОСТ 6611.4-73, кондиционная масса по методике ГОСТ 6611.0-73 (СТ СЭВ 2462-80), степень отварки по методике ГОСТ 396-84. После испытанные полученные результаты подвергаются математической обработке методами математического анализа. Кроме этого состояние помещения и технологического оборудования должны отвечать соответствующих нормативных актов, а используемые химические вещества должны отвечать требованиям ГОСТ 396-84.

Основная часть

Хирургические нити вырабатывают в ассортименте и структуре, указанным в табл. 1 стандарта ГОСТ 396-84 из  шелка-сырца 2,33 и 3,22 текс. Однако, при выработке некоторых ассортиментов хирургических нитей по данному стандарту получаются некоторые расхождение парой до 20,0 текс и более. Поэтому нами внесены некоторые изменения в структуры хирургических нитей, результаты которых приведены в табл.1.

Выработка опытной партии хирургических нитей из высококачественного шелка-сырца производились производственных условиях производственного участке Узбекского научно-исследовательского института натуральных волокон (УзНИИНВ) по предложенному варианту.

Таблица 1.

Результаты изменения структуры хирургических нитей

Перед началом выработки хирургических нитей был произведен теоретический расчет для предварительного определения результирующей линейной плотности по предложенной нами формуле. Приведенная ниже формула была предложена на основе результатов многолетных экспериментов и длительного производственного опыта шелкокрутильных предприятий, выпускающих хирургические шелковые нити.

                             (1)

где:  – результирующая линейная плотность хирургических нитей, текс; . – линейная плотность используемого шелка-сырца, текс;  – количество нитей шелка-сырца в хирургических нитках, шт.;  – укрутка нитей, %;  – количество увара вешеств из хирургических нитей, %

В этой формуле показатели а – укрутка и в – увар являются основным показателями, которые в практике определяются опытным путем. Эти показатели, особенно укрутка в зависимости от ассортимента хирургических нитей имеют различные значения. Однако укрутку можно определят по эмперической формуле, предложенной С.А.Анучиным [11], которая приведена в ниже:

                              (2)

где: К – число кручения на 1 м.; n – число соединяемых нитей, шт.; Т– линейная плотностьсоединенных нитей, текс.

В ниже приводим несколько примеров расчета укрутки по эмперической формуле С.А.Анучина.

Пример 1. Расчет укрутки  по формуле (2) шелковых хирургических нитей условного номера 1, выработанный по стандарту ГОСТ 396-84 производятся следующим образом. Для производства шелковых хирургических нитей условного номера 1, сначала соединяется 5 нитей шелка-сырца линейной плотностью 3,22 текс и им сообщаются первичная крутка  в 650 кр/м в направлении S, затем   соединяются 3 крученных нитей в одну и им сообщаются крутка в направлении  Z. Укрутку этих нитей определяем используя формулу (2), сначала определяем укрутку от первичной крутки: 

U_{пер.кр..}= 2,5·550²··16,1/10⁷ = 2,5·302500· 1,2228·0,00000161 = 1,49 %

при этом линейная плотность нити после первичной крутки будет равно:

Т_пер.кр.= 16,1/(1 - )= 16,1/(1 – 0,0149) = = 16,35текс

затем определяется укрутку от второй крутки:

U_вт.кр. =2,5·550²··(16,1·3)/10⁷=2,5·302500·1,1472·0,00000483=4,19 %

при этом суммарная укрутка определяется разницой двух укруток, т.е.

U_сум. = U_вт.кр.–U_пер.кр. = 4,19 – 1,49 = 2,70 %

линейная плотность после второй крутки будет равно:

Т_вт.кр. =  (16,1·3)/(1-) = = 49,6текс

Известно, что в составе натурального шелка имеется 25-30 % серицин и жиро-восковые вещества [12], которых необходимо удалить путем отварки в мыльно-содовом растворе. В процессе размотки коконов некоторые количества серицина и жиро-восковых веществ удаляется, так как размотка коконов производятся в горячей воде. Обычно в нитках шелка-сырца содержатся 20-24 % серицина и жиро-восковых веществ. Поэтому в расчетах количества вывариваемых веществ можно принять в среднем 22 %. Тогда линейная плотность готовой хирургической нити будет равно 49,6 текс х 0,88 = 38,7 текс, что очень близко показателю стандарта (до 40 текс).

Пример 2. Расчет укрутки  по формуле (2) шелковых хирургических нитей условного номера 3, сначала соединяется 9 нитей шелка-сырца линейной плотностью 3,22 текс и им сообщаются первичная крутка  в 450 кр/м в направление S, затем   соединяются 3 крученных нитей в одну и им сообщаются крутка в направление  Z. Укрутку этих нитей определяем используя формулу (2):

U_пер.кр.=2,5·450²·28,98/10⁷ = 2,5·202500·1,32·0,000002898 = 1,94 %

Т_вт.кр.=28,98/(1-)= =29,55 текс

U_вт.кр.=2,5·450²·28,98·3·/10⁷ = 2,5·202500·1,147·0,000008694=5,05 %

U_сум. = U_вт.кр.–U_пер.кр. = 5,05 – 1,94 = 3,11 %

Т_вт.кр. =  (28,98·3)/(1-) = = 89,73текс

После этого определяем линейную плотность готовой хирургической нити, которая будет равно 89,73 текс х 0,88 = 69,99 текс, что соответствует показателью стандарта (до 88 текс). Однако разница между показателями стандарта и фактического давольна большая, т.е. 88 – 69,99 = 18,01 текс, в этом случае нужна будет изменит число шелка сырца в структуре.

Пример 3. Расчет укрутки  по формуле (2) шелковых хирургических нитей условного номера 6, сначала соединяется 31 нитей шелка-сырца линейной плотностью 3,22 текс и им сообщаются первичная крутка  в 400 кр/м в направлении S, затем   соединяются 3 крученных нитей в одну и им сообщаются крутка в направлении  Z. Укрутку этих нитей определяем используя формулу (2):

U_пер.кр.=2,5·400²·99,82/10⁷ = 2,5·160000·1,54·0,000009982 = 6,15 %

Т_пер.кр.=99,82/(1-)= = 106,44текс

U_вт.кр.=2,5·400²·99,82·3·/10⁷ =2,5·160000·1,147·0,00002995=11,98 %

U_сум. = U_вт.кр.–U_пер.кр. = 11,98 – 6,15 = 5,83 %

Т_вт.кр. =  (99,82·3)/(1-) = = 318,0текс

После этого определяем линейную плотность готовой хирургической нити, которая  будет равно 318 текс х 0,88 = 248 текс, что соответствует показателью стандарта (до 270 текс). Однако разница между показателями стандарта и фактического давольно большая, т.е. 270 – 248 = 22 текс, в этом случае нужно будет изменить число шелка сырца в структуре.

Из выше изложенного видно, что укрутка на хирургических нитьях небольшая, это объясняется тем, что при производстве хирургических нитей используется сложная крутка, т.е. нитки сначала крутят в одном направлении, затем их крутят в обратном направление, а это в свою очередь припятствует укрутке нити.

В целях получения хирургических нитей более близких по линейной плотности к стандартным показателям, производство их производили по предложенной структуре, приведенной в табл.1. Перед выработкой хирургических нитей производили предварительный расчет  результирующей линейной плотности хирургических нитей по предложенной формуле (1). Для этого сначала определяли укрутку по формуле (2) С.А.Анучина, которые были равны: например для нитей условного номера 1= 2,65 %, для условного номера 3  =3,61 %, а для условного номера 6   =7,68 %. Средние показатели увар и жиро-восковых веществ и минералов приняли 22 %. Затем производили предварительный расчет результирующей линейной плотности, которые показаны в ниже приведенных примерах.

Пример 1. По действующим стандартам результирующая линейная плотность хирургических нитей условного номера 1 должны составляет до 40 текс. Для этого мы сначала скрутим 7 нитей шелка сырца линейной плотности 2,33 текс и им сообщаются первичная крутка  в 650 кр/м в направление S, затем   соединяются 3 крученных нитей в одну и им сообщаются крутка 650 кр/м в направление  Z. Расчет линейной плотности производятся по формуле:

 = ·(1- ) = 39,2 текс

Из выше приведенного расчета видно, что полученная результирую-щая линейная плотность 39,2 текс очень близко стандартным значениям.

Пример 2. Результирующая линейная плотность  хирургических нитей условного номера 3 составляет до 88 текс. Для этого мы сначала скрутим 15 нитей шелка сырца линейной плотности 2,33 текс и им сообщаются первичная крутка  в 450 кр/м в направление S, затем   соединяются 3 крученных нитей в одну и им сообщаются крутка 450 кр/м в направление  Z. Расчет линейной плотности производся по формуле: 

 = ·(1- ) = 84,85 текс

Из выше приведенного расчета видно, что полученная результирующая линейная плотность 84,85 текс  близко стандартным значениям.

Пример 3. Результирующая линейная плотность  хирургических нитей условного номера 3 составляет  до 270 текс. Для этого мы сначала скрутим 45 нитей шелка сырца линейной плотности 2,33 текс и им сообщаются первичная крутка  в 400 кр/м в направление S, затем   соединяются 3 крученных нитей в одну и им сообщаются крутка 400 кр/м в направление  Z, при этом укрутка составляет 7,68 %. Расчет линейной плотности производятся по формуле:

 = ·(1- ) = 265,75 текс

Из выше приведенного расчета видно, что полученная результирующая линейная плотность 265,75 текс  близка стандартным значениям.

Из выше приведенных примеров видно, что расчеты результирующих линейных плотностей по предложенной формуле не сложны и полученные расчетные значении очень близки стандартным значениям. После произведенных расчетов были выработаны хирургические нити из шелка сырца линейной плотности 2,33 текс. Выработанные хирургические нити были испытаны в испытательной лаборатории института по методикам действующих стандартов. В табл.2 приведены результаты испытании по определению результирующих линейных плотностей хирургических нитей  определенных разными способами.

Таблица 2.

Результаты испытания по определению результирующих линейных плотностей хирургических нитей

1-по ГОСТ 396-84; 2-вариант I; 3- вариант II; 4- вариант III

Рисунок 1. Гистограмма результирующих линейных плотностей хирургических нитей условного номера 1 по вариантам

1-по ГОСТ 396-84; 2-вариант I; 3- вариант II; 4- вариант III

Рисунок 2. Гистограмма результирующих линейных плотностей хирургических нитей условного номера 3 по вариантам

1-по ГОСТ 396-84; 2-вариант I; 3- вариант II; 4- вариант III

Рисунок 3. Гистограмма результирующих линейных плотностей хирургических нитей условного номера 6 по вариантам

Анализ данных, приведенных в табл.2 показывает, что результаты, полученные расчетным путем по предложенной формулой очень близки результатам, полученным путем лабораторных испытаний. 

Выводы и предложения

На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы и предложения:

1. В хирургических нитях, произведенных по методикам действующих стандартов результирующие линейные плотности отвечают требованиям стандарта, однако разница между показателями стандарта и фактическими показателями очень существенная. Например, при производстве хирургических нитей условного номера 3 это разница составляет 18,01 текс, а при производстве условного номера 6 она составляет 22 текс.
2. В целях получения результирующих линейных плотностей хирургических нитей из натурального шелка максимально близких к стандартным значениям, предложено произвести изменения в структуре хирургических нитей числа и ассортимента нитей шелка сырца.
3. Для предварительного расчета результирующей линейной плотности хирургических нитей из натурального шелка предложена эмпирическая формула, по которой рассчитана результирующая линейная плотность. Достоверность полученных расчетных значений подтверждены результатами лабораторных испытаний.
4. Расчет, одного из основных значений в предложенной формуле, укрутку производилась по эмпирической формулой С.А. Анучина, которые совпадает с экспериментальными значениями, полученными в результате лабораторных испытаний.
5. На основе многократных исследований установлено содержание серицина, жиро-восковых и минеральных вещества в шелка сырца находятся в пределах 20-24 %, поэтому в расчетах принята увар серицина и жиро-восковых веществ в 22 %.
6. Выведенную формулу можно рекомендовать для использование при предварительном определении результирующей линейной плотности хирургических нитей из натурального шелка.
7. Необходимо внести изменение в табл.1 ГОСТа 396-84 в структуру хирургических нитей, обеспечивающую более близкие значение при расчетах результирующих линейных плотностей.

Список литературы:

1. Межгосударственный стандарт ГОСТ 396-84 “Нити хирургические шелковые нестерильные. Технические условия”, М., ИПК Издательство стандартов, 2002
2. Дадажонов Ш. и др. Регаментированный технологический режим производство крученых швейных нитей и нитей специального назначения из натурального шелка/Ш. Дадажонов, Г.Д. Закиров, У.О. Ахунбабаев, И.И.Туйчиев//Фергана, изд. Classic, 2022, 188 с.
3. Государственный стандарт O’zDSt 3313:2018 “Шелк-сырец. Технические условия”, Ташкент, агентство Узстандарт, 2018, 40 с.
4. Дадажонов Ш.Д. Табиий ипак ва комплекс кимёвий иплар ишлаб чиқариш, қайта ишлаш технологиялари ва тўқимачилик ипларини эшиш назариясининг замоновий холати. Монография., Фарғона,  Classic нашрёти, 2022, 170 с.
5. Axmedov J.A. Yangi struturali tikuv va kashta iplarini ishlab chiqarish texnologiyasini yaratish, Toshkent, Zukko kitobxon nashr., 2021, 180 b
6. Действующий стандарт ГОСТ 6611.1-73 (ИСО 2060-72) “Нити текстильные. Метод определения линейной плотности”, М., ИПК Издательство стандартов, 1996
7. Действующий стандарт ГОСТ 6611.2-73 (ИСО 2062-72, ИСО 6939-88) “Нити текстильные. Методы определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве”, М., ИПК Издательство стандартов, 1996
8. Межгосударственный стандарт ГОСТ 6611.3-2003 (ИСО 2061:1995) ”Материалы текстильные. Нити. Методы определения число кручений, укрутки и направления крутки”, М., Стандартинформ, 2005
9. Действующий стандарт ГОСТ 6611.4-73 ”Нити текстильные. Методы определения влажности”, М., Стандартинформ, 2013
10. Действующий стандарт ГОСТ 6611.0-73 (СТ СЭВ 2462-80) “Нити текстильные. Правила приемки”, М., Изд. стандартов, 1991
11. Усенко В.А. Шелкокручение. Изд. 2-е перераб. и допол. Учебник для ВУЗов. https//rusneb.ru>cataloq
12. Рубинов Э.Б. – Технология шелка. Кокономотание. Учебник для ВУЗов https://search.rsl.ru>record