CN101662990A - 用于缝线焊接器的加热器组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于热焊接缝线的加热器设备，包括：基底，其沿着基底轴线从第一端延伸至第二端，并且具有基本为平面的加热器支撑面；连接层，其设置在所述加热器支撑面上；加热器元件，其沿着加热器轴线从第一端延伸至第二端，并且设置在所述连接层上，所述加热器元件是一层，并且通过所述连接层耦联至所述支撑面；电气接口，包括耦联至所述加热器元件的所述第一端的第一导电元件，以及耦联至所述加热器元件的所述第二端的第二导电元件。在一些实施例中，加热器元件沿着加热器轴线伸长。

Description

用于缝线焊接器的加热器组件

相关申请的交叉引用

[0001]本申请要求享有2006年12月20日提交的美国临时申请序列号No.60/876,458以及2006年12月20日提交的美国临时申请序列号No.60/876,196的优先权，这些文献各自在此全文引入作为参考。

技术领域

[0002]本公开内容涉及缝合线和缝合技术的改进。

背景技术

[0003]在手术过程中，通常使用缝合线将组织边缘缝合或固定在一起，以保持它们相互接近直到基本上完成愈合。通常将缝合线穿过即将连接的组织各部分，并且形成单环或缝合，随后将其打结以便于保持伤口边缘彼此处于合适的关系从而进行愈合。这样，可以在组织中形成一系列具有基本均匀张力的缝线。因为缝线是独立并且分离的，移除一根缝线不需要移除所有的缝线，或者引起其它缝线变松。尽管如此，每根单独的缝线需要单独的结或者用于将缝线固定在伤口周围的一些其它的缝线封闭设备。

[0004]有时必须或需要在使用缝合线封闭伤口部位时，不必形成结或者在缝合线中包括闭环设备，诸如，举例而言，在精密器官或组织的手术修复中，其中修复部位相对较小或受限。因而还已经提供了用于融合缝线环的装置和方法。融合的缝线环必须在伤口边缘提供合适的张力和合适的强度以保持伤口边缘在充分长的时间中处于充分接近状态，以允许进行愈合。

[0005]聚合物缝合线特别能够进行各种融合或连接处理，诸如，举例而言，焊接，由此在向缝线的部分施加足够热量以引起缝线部分的局部熔化及融合在一起之后可以将缝线的部分融合在一起。例如，美国专利号No.5,893,880公开了一种诸如手术缝线这样的细长材料的融合环以及用于形成环的装置。在一个焊接工艺中将即将连接在一起的一个或更多个段的部分进行融合，以形成焊接连接部。连接部的融合部分的剪切区域确定连接部的强度，并且因而优选相对较大。通过使得装置焊接部件的至少其中之一和即将连接的段中至少其中之一之间的接触最大化，用于焊接装置中的各种结构便利了创建相对较大的连接部融合部分。

发明内容

[0006]本公开内容针对一种加热器设备，用于向手术缝线材料提供可靠的、受控的热量，以创建牢固的缝线焊接，尤其适于在内窥镜手术期间创建牢固的缝线。

[0007]在一方面，公开了一种加热器设备，用于热焊接缝线，包括：基底，其沿着基底轴线从第一端延伸至第二端，并且具有基本为平面的加热器支撑表面；设置在加热器支撑表面上的连接层；沿着其加热器轴线从第一端延伸至第二端并且设置在连接层上的加热器元件，该加热器元件是一层，并且通过连接层耦联至支撑表面；电气接口，其包括耦联至加热器元件第一端的第一导电元件，以及耦联至加热器元件第二端的第二导电元件。在一些实施例中，加热器元件沿着基底轴线伸长。在一些实施例中，第一和第二电线各自从基底的各个端开始在至少局部垂直于所述支撑表面的方向上延伸。

[0008]在一些实施例中，基底沿着基底轴伸长；而电气接口包括第一电线和第二电线。第一导电层设置在基底和连接层上，并且电耦联至第一电线和加热器元件的第一端。第二导电层设置在基底和连接层上，并且电耦联至第二电线和加热器元件的第二端。

[0009]在一些实施例中，基底包括：第一开口槽，位于基底的第一端中，并且从支撑层开始且至少局部垂直于支撑层而延伸；以及第二开口槽，位于基底的第二端中，并且从支撑层开始且至少局部垂直于支撑层而延伸。第一槽和第二槽各自包括至少局部设置于其上的金属层，并且其中第一电线和第二电线结合至第一槽和第二槽的各自的一层金属层。

[0010]在一些实施例中，加热器元件层厚度范围为2000至3000埃。在一些实施例中，加热器元件是金。在一些实施例中，连接层厚度范围为300至500埃。在一些实施例中，其中连接层是钨合金。在一些实施例中，金属层是金。在一些实施例中，金属层的厚度范围为900至1100埃。

[0011]在一些实施例中，介于第一和第二电线之间至槽的金属层的结合是无焊料的。在一些实施例中，结合至少局部是热压焊接。在一些实施例中，槽具有局部圆锥形的轮廓，并且该结合至少局部是过盈配合。

[0012]在一些实施例中，加热器元件是电阻温度器件(RTD)，其电阻率在预定的操作温度范围上随着温度单调改变。

[0013]在一些实施例中，加热设备还包括加热器控制器，其响应于表示所需温度T_D的输入信号，用以将加热器元件加热至所需温度T_D，加热器控制器耦联至第一和第二电线，并且适于在其中施加电流，电流在流过加热器元件时，引起其中的电阻损耗，以使得加热器元件处于温度T。在一些实施例中，加热器控制器在闭环中响应于所检测得的加热器元件在两条电线之间的电阻，以可调整地控制电流，由此在操作范围上，温度T基本上等于T_D。在一些实施例中，加热器控制器包括桥接电路，其中加热器元件形成桥接电路中的一臂。

[0014]在一些实施例中，第一和第二槽各自各第一和第二电线中的相应的一条电线至少局部地接收于其中。

[0015]在一些实施例中，第一和第二电线各自定位成沿着基底的相对于加热器元件的一侧与第一和第二槽中的相应一槽正交并且邻接。

[0016]在一些实施例中，电气接口配置为使得在加热器元件与第一及第二电线之间流过的电流被限制为沿着基底外表面的路径。

[0017]在一些实施例中，第一和第二电线各自定位成沿着基底的相对于加热器元件的一侧与第一和第二槽中的相应一槽正交并且邻接，所述电线在至少局部垂直于基底轴线的方向上缠绕。

[0018]在一些实施例中，第一和第二电线各自定位成沿着基底的相对于加热器元件的一侧而分别邻接基底的一端。一些实施例还包括位于基底表面上的导电材料，其从与第一和第二电线中的每条电线邻接的区域分别延伸至第一和第二导电层。导电材料将第一和第二电线中的每条电线分别电连接至第一和第二导电层。

[0019]在一些实施例中，基底包括陶瓷材料或聚酰亚胺材料。

[0020]在另一方面，公开了一种用于焊接缝合线的装置，其包括第一加热器设备和第二加热器设备，各个加热器设备适于同时产生热量和感测温度。在焊接操作期间，第一和第二加热器设备以重复的间隔交替运行，从而在每隔一个间隔期间，第一加热器打开，而第二加热器关闭，并且在每个相应的后续间隔期间，第二加热器打开，而第一加热器关闭。

[0021]在一些实施例中，第一和第二加热器设备中至少之一包括上述类型的加热器设备。在一些实施例中，每个重复间隔是约20毫秒。在一些实施例中，在焊接操作期间，第一和第二加热器设备以约20毫秒的重复间隔交替运行，总时间小于10秒。

[0022]各个实施例可以独自或组合地包括任意上述特征。

附图说明

[0023]图1是典型加热器设备的示意图；

[0024]图2是加热器设备的备选实施例的示意图；

[0025]图3是加热器设备的备选实施例的示意图。

[0026]图4a是特征在于具有两个加热器设备的缝合线焊接装置的框图。

[0027]图4b示出了图4b中所示的加热器设备的缝合。

[0028]在附图中，相同的附图标记指示相同的元件。

具体实施方式

[0029]如图1中所示，典型的加热器设备10优选包括基底12，其沿着具有预定且所需长度和宽度的基底轴线S_A而延伸。基于可与加热器设备10联用的热缝合线焊接设备的尺寸可以选择基底的特定尺寸。在典型实施例中，尺寸的范围适用于内窥镜外科手术设备。

[0030]基底12可以基本上由非导电材料制成，诸如非导电陶瓷或聚酰亚胺。基底12形成为具有预定形状和尺寸，并且沿着基底轴线S_A而在基底12的各个端上包括凹槽14A、14B。凹槽14A、14B与基底轴线S_A正交地延伸。凹槽14A、14B优选成形为分别将电线16A、16B至少局部地接收于其中。优选地，凹槽14A、14B的尺寸和形状成形位使得位于其中的电线16A、16B牢固地抵靠着其中的壁而耦联。

[0031]如图1中所示，基底12的表面优选是平面，以将连接层20接收于其上，从而形成加热器支撑表面18。在一些实施例中，加热器支撑表面18是凹形的，以使其定位成抵靠着将焊接或加热的凸起接收表面。在另一实施例中，正如特定用途可能所需的，支撑表面18可以是凸起的。

[0032]如图1中所示，导电连接层20设置在加热器支撑表面18上。在一个实施例中，连接层20是钨合金层，诸如钛钨合金，其厚度为300至500埃。在该实施例中，使用薄膜制造技术(诸如溅射淀积)而涂覆连接层20。连接层20的这种溅射涂覆使得在连接层20与相邻的加热器支撑表面18之间创建主要为机械式的结合。导电层L从槽14A和14B分别延伸至加热器22的相应一端。导电层至少局部延伸进入凹槽14A、14B。其次，使用淀积技术涂覆加热器元件22，该加热器元件可以采取一层导电材料的形式，诸如金属元件。在加热器22的该实施例中，层或元件是金，其厚度范围为200至3000埃，优选厚度约为2500埃，并且还在加热器22与连接层20之间形成主要为机械式的结合。

[0033]在备选实施例中，使用厚膜技术，可以将连接层18设置在加热器支撑表面18上。在该实施例中，通过将诸如金属这样的导电材料与连接材料相混合，而将连接层20设置在基底上。随后，将此混合物涂覆到加热器支撑表面18上。导电材料可以包括任何导电的基本金属材料，包括但不局限于金、银和钛。连接材料可以包括环氧树脂、聚酰亚胺或可以与导电金属混合并且以机械或其他方式牢固地涂覆在连接层20上的任何其他材料。将基本金属材料和连接材料的混合物以机械方式涂覆至连接层20，诸如通过喷射、刷涂和滴注涂敷。正如本领域技术人员熟知的，使用合适的固化方法使得该连接材料固化。在一个实施例中，正如相关领域技术人员已知的，在连接材料的部件所确定的时间和温度下，热固化该连接材料。在该实施例中，由于存在与阻抗(环氧树脂)材料组合的金属(导电)材料，加热器元件22与连接层20相同。

[0034]加热器设备10的一方面是导电层L延伸进入槽14A、14B足够的距离，以允许电线16A、16B接触该层。在一个实施例中，并且如图1中所示，电线16A、16B定位在槽14A、14B中从而创建至少局部的过盈配合。作为过盈配合的替代或者作为补充，借助于热压焊接，可以将电线16A、16B固定在槽14A、14B中的合适位置。优选地，电线与连接层之间的接触可以是无焊料接触，以避免对电流造成中断，并且增加电线与连接层之间接触的可靠性。

[0035]在备选实施例中，如图2中所示，电线16A、16B沿着基底12的与加热器22相对的一侧被定位成与邻近槽14A、14B正交和邻接。在该实施例中，导电层L完全延伸通过槽14A、14B，或者与槽14A、14B集成，从而在导电层L与电线16A、16B之间形成电接触。

[0036]在备选实施例中，并且如图3中所示，基底12不包括槽。两根电线16A、16B定位成沿着基底12的底侧，并且基本上垂直于基底轴线S_A。正如图2的实施例中所示，导电层L沿着基底端部延伸，并且与基底集成从而使得在电线16A、16B与导电层L之间形成电接触。

[0037]在又一实施例中，槽14A、14B可以覆有导电材料，诸如金属材料，其允许电流从电线16A、16B通过这种金属材料传递至导电层L。

[0038]在图3的实施例中，金属材料可以定位成邻近电线16A、16B，并且延伸通过基底或者沿着基底的一部分从电线延伸至导电层L。在该实施例中，电线16A、16B可以以无焊料结合而连接至导电层L或金属材料。

[0039]应当注意到，在例如图3中所示的一些实施例中，通过加热器22从电线16A、16B流过的电流可以沿着限制于基底12的外表面的路径行进，并且不通过基底12。

[0040]如图所示，加热器元件22优选耦联至连接层20，从而加热器元件轴线H_A平行于基底轴线S_A。加热器元件22沿着其轴线H_A包括位于加热器元件22各端的电触点，从而电流可以从导电层L流过加热器元件22。优选地，加热器元件22是电阻温度器件(RTD)，其电阻率在预定温度范围或运行范围上随着温度单调改变。使用化学、分子或机械结合、以及本领域中通常可获得的其他连接装置，可以将加热器元件22耦联至连接层20。

[0041]通过使用连接至每根电线16A、16B一端的加热器控制器24，经由电线16A、16B而入的电流可以改变。在一些实施例中，加热器控制器24响应于表示用户所设置的所需温度T_D的输入信号。在该实施例中，加热器控制器24施加跨越电线16A、16B的电压，驱动电流通过加热器22。当预定电流通过加热器元件22时，其引起加热器元件22中的电阻损耗，使得加热器到达温度T。优选地，加热器控制器24以闭环方式响应于所检测得的加热器元件24的阻抗，以可调整地控制该电流，并将加热器元件温度T基本上维持在与用户所设置的T_D相同的温度。如此，用户可以设置所需的温度，该所需温度是对于手术缝线焊接并且根据这种焊接中所使用的特定材料而优化的。加热器控制器24优选包括桥接电路，其中加热器元件22在桥接电路中形成一臂。在备选实施例中，温度T_D可以是恒定，或者可以随着时间改变。

[0042]在各个实施例中，电流进行通过电线和加热器的路径的至少一部分可以使用本领域已知的合适方法，而覆盖有绝缘涂层。

[0043]如图4a中所示，在一个实施例中，可以使用两个加热器100A、100B以实现热焊接。每个加热器100A、100B可以是上述的类型。在一些实施例中，每个加热器100A、100B可以同时产生热量和感测温度。加热器100A、10)B交替运行(例如，如受控制单元110控制)，其中每一个加热器在典型应用中最高可达约10秒的周期、例如3秒的周期上进行的总操作中，例如分别运行20毫秒并且关闭20毫秒。图4b示出了两个加热器(“加热器A”和“加热器B”)的该种交替运行，其在交替重复间隔t₁……t_n期间在运行和关闭状态之间切换。在其他实施例中，可以使用两个以上的加热器。加热器可以按序操作，或者以其他合适的形式，以实现热焊接。

[0044]上述一种或多种技术或其一部分(例如温度感测/控制)可以实施为计算机硬件、软件或两者的组合。在本文所述的方法和附图之后，可以使用标准编程技术而将该方法实施为计算机程序。应用该程序代码来输入数据，以执行本文中所述的功能，并且产生输出信息。将该输出信息应用于一个或更多个输出设备，诸如显示器监视器。每个程序可以实施为高级的面向程序或对象的编程语言，以与计算机系统通信。然而，如果需要，程序可以实施为汇编或机器语言。在任何情况下，语言可以是已编译的或已翻译的语言。而且，为此目的，程序可以在预编程的专用集成电路上运行。

[0045]每个这种计算机程序优选存储在通用或专用可编程计算机可读的存储媒介或设备(例如，ROM或磁盘)中，用于在存储媒体或设备由计算机读取的期间，执行本文中所述的程序配置和操作计算机。在程序执行期间，计算机程序还可以存储于高速缓冲存储器或主存储器中。该分析方法还可以实施为配置具有计算机程序的计算机可读存储媒体，其中如此配置的存储媒体使得计算机以特定和预定方式运行，以执行本文中所述的功能。

[0046]本公开内容可以实施为其他特定形式，而不脱离其精神或实质特征。因而在所有方面中，可以认为本实施例是示意性的、而非限制性的，本公开内容的范围由随附权利要求、而非前述说明书所示。因而，认为在权利要求的等价的意义和范围中的所有改变都包括在本文中。

Claims (28)

1、一种用于热焊接缝线的加热器设备，包括：

A、基底，其沿着基底轴线从第一端延伸至第二端，并且具有基本为平面的加热器支撑表面；

B、连接层，其设置在所述加热器支撑表面上；

C、加热器元件，沿着其加热器轴线从第一端延伸至第二端，并且设置在所述连接层上，所述加热器元件是一层并且通过所述连接层耦联至所述支撑表面；

D、电气接口，包括耦联至所述加热器元件的所述第一端的第一导电元件，以及耦联至所述加热器元件的所述第二端的第二导电元件。

2、根据权利要求1所述的加热器设备，其中所述加热器元件沿着所述加热器轴伸长。

3、根据权利要求2所述的加热器设备，其中所述基底沿着所述基底轴线伸长；并且

其中所述电气接口包括：

i、第一电线，其从所述基底的所述第一端延伸；以及

ii、第二电线，其从所述基底的所述第二端延伸，以及

iii、第一导电层，其设置在所述基底和所述连接层上，并且电耦联所述第一电线和所述加热器元件的所述第一端，以及

iv、第二导电层，其设置在所述基底和所述连接层上，并且电耦联所述第二电线和所述加热器元件的所述第二端

4、根据权利要求3所述的加热器设备，其中所述基底包括：

第一开口槽，其位于基底的所述第一端中，并且从所述支撑层开始延伸并且至少局部垂直于所述支撑层，以及

第二开口槽，其位于基底的所述第二端中，并且从所述支撑层开始且至少局部垂直于所述支撑层延伸，

其中所述第一槽和所述第二槽各自包括至少局部设置于其上的金属层，并且其中所述第一电线和所述第二电线分别结合至所述第一槽和所述第二槽的所述金属层中的相应一个金属层。

5、根据权利要求4所述的加热器设备，其中第一和第二电线中的每一根在至少局部垂直于所述支撑表面的方向上从基底的相应端延伸。

6、根据权利要求3所述的加热器设备，其中所述加热器元件层的厚度范围为2000至3000埃。

7、根据权利要求3所述的加热器设备，其中所述加热器元件是金。

8、根据权利要求3所述的加热器设备，其中所述连接层的厚度范围为300至500埃。

9、根据权利要求8所述的加热器设备，其中所述连接层是钨合金。

10、根据权利要求4所述的加热器设备，其中所述金属层是金。

11、根据权利要求10所述的加热器设备，其中所述金属层的厚度范围为900至1100埃。

12、根据权利要求4所述的加热器设备，其中在所述第一与第二电线与至述槽的所述金属层之间的所述结合是无焊料的。

13、根据权利要求12所述的加热器设备，其中所述结合至少局部是热压焊接。

14、根据权利要求12所述的加热器设备，其中所述槽具有局部圆锥形轮廓，并且所述结合至少局部是过盈配合。

15、根据权利要求1所述的加热器设备，其中所述加热器元件是电阻温度器件(RTD)，其电阻率在预定的操作温度范围上随着温度而单调改变。

16、根据权利要求15所述的加热器设备，其还包括加热器控制器，其响应于表示所需温度T_D的输入信号，用以将所述加热器元件加热至所述所需温度T_D，所述加热器控制器耦联至所述第一和第二电线，并且适于在其中施加电流，所述电流在通过所述加热器元件时，引起其中的阻抗损失，以使得所述加热器元件处于温度T。

17、根据权利要求16所述的加热器设备，其中所述加热器控制器在闭环中响应于所检测得的位于所述两根电线之间的所述加热器元件的阻抗，用以可调整地控制所述电流，由此在所述操作范围上，所述温度T基本上等于T_D。

18、根据权利要求17所述的加热器设备，其中所述加热器控制器包括桥接电路，其中加热器元件在所述桥接电路中形成一臂。

19、根据权利要求5所述的加热器设备，其中第一和第二槽各自将第一和第二电线中的相应一条电线至少局部接收于其中。

20、根据权利要求4所述的加热器设备，其中第一和第二电线各自沿着基底的与加热器元件相对的一侧，分别定位成与第一和第二槽中的相应一槽正交并且邻接，所述电线在至少局部垂直于基底轴线的方向上延伸。

21、根据权利要求3所述的加热器设备，其中第一和第二电线各自沿着基底的与加热器元件相对的一侧，分别定位成邻近基底的相应一端。

22、根据权利要求21所述的加热器设备，其还包括位于基底表面上的导电材料，从邻近第一和第二电线中每一根的区域分别延伸至第一和第二导电层，其中所述导电材料将第一和第二电线的每一根分别电耦联至第一和第二导电层。

23、根据权利要求3所述的加热器设备，其中电气接口被配置为使得在操作期间，流过加热器元件与第一和第二电线之间的电流被限制在沿着基底外表面的路径上。

24、根据权利要求1所述的加热器设备，其中基底包括陶瓷材料或聚酰亚胺材料。

25、一种用于焊接缝线的装置，包括：

第一加热器设备和第二加热器设备，每个所述加热器设备适于同时产生热量和感测温度；

其中，在焊接操作期间，第一和第二加热器设备以重复间隔交替操作，从而在每隔一个间隔期间，第一加热器运行，而第二加热器关闭，并且在每个随后的间隔期间，第二加热器运行，而第一加热器关闭。

26、根据权利要求25所述的装置，其中第一和第二加热器中至少其中之一包括：

A、基底，其沿着基底轴线从第一端延伸至第二端，并且具有基本为平面的加热器支撑表面；

B、连接层，其设置在所述加热器支撑表面上；

C、加热器元件，沿着其加热器轴从第一端延伸至第二端，并且设置在所述连接层上，所述加热器元件是一层并且通过所述连接层耦联至所述支撑面；

D、电气接口，其包括耦联至所述加热器元件的所述第一端的第一导电元件，以及耦联至所述加热器元件的所述第二端的第二导电元件。

27、根据权利要求26所述的装置，其中每个重复间隔是约20毫秒。

28、根据权利要求27所述的装置，其中在焊接操作期间，第一和第二加热器设备以重复间隔交替运行，运行总时间小于约10秒钟。

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