CN107645929A - 具有凹进特征结构的外科针 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种外科针，其适于与具有针驱动器的圆形针施加器一起使用。所述外科针包括在一平面中沿圆弧弯曲的细长主体。该细长主体具有前端、后端、前端与后端之间的纵向轴线、横截面圆周、上面、下面、内侧面和外侧面。所述主体上的一对凹进特征结构适于由针驱动器接合。一对凸起邻近每个凹进特征结构。该凸起在纵向上与相应的凹进特征结构重合，并在周向上从相应的凹进特征结构偏移。该凸起从所述主体向外突出。

Description

具有凹进特征结构的外科针
背景技术
本发明整体涉及外科装置和规程，并且更具体地涉及外科缝合。
缝合线通常广泛用于多种外科规程中。手动缝合通常由外科医生以如下方式实现：使用一对细小抓紧器来抓取并保持缝合针，用针刺穿组织，释放针，然后重新抓持针以拉动针及随附的缝合线穿过要缝合的组织。此类针通常是弯曲的，其中缝合线附接到针的后端。多种自动缝合装置已被尝试用于加速缝合过程并有利于内窥镜式、腹腔镜式或关节镜式外科手术期间的精细缝合或缝合。
附图说明
虽然本说明书通过特别指出并清楚地要求保护本发明的权利要求做出结论，但相信根据结合附图进行的如下描述将更好地理解本发明，附图示出了本发明的一些非限制性实施例。除非另外指明，否则附图未必按比例绘制，而是示出本发明的原理。
图1示出了外科缝合装置的侧视图；
图2示出了仓的分解图；
图3示出了用于驱动针的传动装置的透视图；
图4示出了接合针的针驱动器；
图5示出了制造工艺期间的针体；
图6示出了制造工艺期间的针体；
图7示出了制造工艺期间的针体；
图8示出了制造工艺期间的针体；
图8A示出了来自图8的针体的剖视图；
图9示出了制造工艺期间的针体；
图9A示出了来自图9的驱动特征结构的详细视图；
图9B示出了来自图9A的针体的剖视图；
图10示出了制造工艺期间的针体；
图11示出了制造工艺期间的针体；
图12示出了制造工艺期间的针体；
图13示出了制造工艺期间的针体；并且
图14示出了制造工艺期间的针体。
发明内容
在一个实施方案中，外科针适于与具有针驱动器的圆形针施加器一起使用。外科针包括在一平面中沿圆弧弯曲的细长主体。该细长主体具有前端、后端、前端与后端之间的纵向轴线、横截面圆周、上面、下面、内侧面和外侧面。主体上的一对凹进特征结构适于由针驱动器接合。一对凸起邻近每个凹进特征结构。该凸起在纵向上与相应的凹进特征结构重合，并在周向上从相应的凹进特征结构偏移。该凸起从该主体向外突出。
每个凹进特征结构可包括在前侧上的下降到谷部分中的台阶部分和从该谷部分的后侧升高的分层表面。该分层表面可包括平坦部分和一对倾斜部分，该平坦部分大致平行于纵向轴线并位于倾斜部分中间。凸起的顶点在纵向上可与相应的凹进特征结构的谷部分重合。
凹进特征结构位于内侧面上，并且凸起可位于上面和下面上。该对凹进特征结构可定位在该圆弧上的对跖点处。外科针在该主体上可还包括纵向平部。该纵向平部可位于凹进特征结构中间。纵向平部和凹进特征结构可都周向排列。凸起可突出主体的直径的约3％-10％。凸起可突出主体的直径的约6％-8％。凹进特征结构可由按压操作形成。凹进特征结构可在不从主体移除材料的情况下形成。
外科针可还包括连接至后端的一定长度的缝合线。仓可包括外科针和针驱动器。仓可还包括旋转输入件和将针驱动器连接至该旋转输入件的连接件。
在另一个实施方案中，外科针适于与具有针驱动器的圆形针施加器一起使用。外科针包括在一平面中沿圆弧弯曲的细长主体。该细长主体具有前端、后端、前端与后端之间的纵向轴线、横截面圆周、上面、下面、内侧面和外侧面。位于主体的内侧面上的第一凹进特征结构适于由针驱动器接合。第一对凸起从主体的上面和下面向外突出，该第一对凸起在纵向上与第一凹进特征结构重合。位于主体的内侧面上的第二凹进特征结构适于由针驱动器接合，该第二凹进特征结构相对于第一凹进特征结构位于圆弧的对跖点处。第二对凸起从主体的上面和下面向外突出，该第二对凸起在纵向上与第二凹进特征结构重合。
在另一个实施方案中，一种方法被用于制造用于与具有针驱动器的圆形针施加器一起使用的外科针。该方法包括以下步骤：
a)将线材主体拉直并切割成初始长度，该线材主体具有第一端部和第二端部；
b)在该线材主体的第一端部上磨削出尖端；
c)使该线材主体塑性变形以形成适于由针驱动器接合的两个凹进特征结构；
d)将该线材主体切割成具有后端的最终长度；
e)在该后端中钻孔以形成筒体；
f)使该线材主体沿圆弧弯曲，同时使具有筒体的后部保持为直的；
g)将一定长度的缝合线附接到该筒体中；以及
h)使该后部沿圆弧弯曲。
这些步骤可按所列出的顺序执行。在步骤(c)之前，该方法可还包括在该线材主体上按压出一个或多个纵向平部的步骤。在步骤(f)和(g)之间，该方法可还包括清洁线材主体的步骤。在步骤(f)和(g)之间，该方法可还包括热处理线材主体的步骤。在步骤(f)和(g)之间，该方法可还包括电抛光线材主体的步骤。在步骤(f)和(g)之间，该方法可还包括用硅树脂涂覆线材主体的步骤。在步骤(f)期间，凹进特征结构可从线材主体向内侧取向。在步骤(d)之前，该方法可还包括在线材主体的第二端部中弯曲出尾部的步骤。
具体实施方式
图1示出了外科缝合装置的实施方案。细长轴(20)具有近侧端部(21)、远侧端部(22)，以及在近侧端部和远侧端部之间延伸的纵向轴线。致动器(10)连接至轴(20)的近侧端部(21)。在该实施方案中，致动器(10)是手动手枪式握持柄部；然而，还可使用多种其它的手动致动器，包括剪刀式握持柄部、注射器式握持柄部、内窥镜式旋钮等等。致动器(10)还可采用机器人式接口的形式，诸如DAVINCI圆盘、包括齿轮或滑轮的外壳、伺服机构等等。
圆形针施加器(30)连接至轴(20)的远侧端部(22)。圆形针施加器(30)沿圆形路径旋转弧形针，从而使外科医生能够选择性地施加缝合线。圆形针施加器(30)可与轴(20)和致动器(10)成为一体，作为预期用于单次外科规程的一体式一次性器械。圆形针施加器(30)还可与轴(20)和致动器(10)成为一体作为可重复使用的器械。任选地，如这里所示，圆形针施加器(30)可在一次性仓(90)中实施，并且轴(20)可包括用于保持仓(90)的接收器50。在此类实施方案中，轴(20)和致动器(10)同样可以是一次性的或可重复使用的。具有可重复使用的部件的实施方案预期被清洁、消毒并重复用于多次外科规程，并且可包括有利于清洁的冲洗口(18)。可重复使用的器械的优选寿命周期为至少50次操作，更优选地至少150次操作，且最优选地至少200次操作。可重复使用的部件可使用能够耐受至少135摄氏度高压釜消毒温度的材料来构建，但也可将低温材料与本领域已知的低温消毒技术一起使用。
第一输入端(12)，在这里被示出为在打开位置和闭合位置之间枢转的触发器，可用于可选择地致动圆形针施加器(30)。触发器可经弹簧偏压以使触发器返回到其打开位置。第二输入端(14)，在这里被示出为旋钮，可用于可选择地使轴(20)进行关节运动。第三输入端(16)，在这里被示出为旋钮，可用于可选择地使圆形针施加器(30)围绕轴(20)旋转。自然地，输入端(12)、输入端(14)和输入端(16)的数量、类型、构型和操作可有差别。
图2示出了仓(90)的示例，该仓包括下主体(81)、上主体(82)和针盖(83)。针驱动器(86)、旋转输入件(94)和连接件(85)捕集在下主体(81)与上主体(82)之间。下主体(81)和上主体(82)利用多种已知的技术，包括焊接、销、粘合剂等，彼此附接以形成仓体。针(70)具有前端(71)以及从后端(72)延伸的一定长度的缝合线(73)。针(70)以由针轨道(84)限定的圆形路径并且在臂(93A,B)之间旋转。可提供凹进特征结构(74)以便于针驱动器(86)接合并驱动针(70)。针(70)由针盖(83)捕集在针道(84)中。笼(87)在仓体上滑动以抵靠下主体(81)附接针盖(83)。
图3示出了仓(90)中用于沿圆形路径驱动针(70)的传动装置的驱动行程的实施方案。针驱动器(86)骑在承载轨道(88)上并延伸到针轨道(84)中以接合并驱动针(70)。连接件(85)将旋转输入件(94)连接至针驱动器(86)。逆时针旋转旋转输入件(94)将使针驱动器(86)沿驱动针(70)的承载轨道(88)顺时针平移，直到其到达该承载轨道(88)中其行程的另一端。在该实施方案中，驱动行程使针(70)沿其圆形路径旋转约180度。对于返回行程，通过顺时针旋转旋转输入件(94)可反转顺序，这将使针驱动器(86)在承载轨道(88)中逆时针平移同时针(70)保持静止。因此，一系列驱动行程和返回行程将使针(70)沿圆形路径旋转。
图4示出了接合针(70)的针驱动器(86)的详细视图。针驱动器(86)包括携载件(86A)和驱动器(86B)。携载件(86A)的尺寸被设计为以可滑动的方式装配在承载轨道(88)中。驱动器(86B)被附接到携载件(75)并且能够操作以按一定的倾斜角接合针(70)。在驱动行程期间，针驱动器(86)的向左运动将使得驱动器(86B)接合特征结构(74)。当如此接合时，针(70)将在针道(84)中与针驱动器(86)一致地滑动。由于该倾斜角，在返回行程期间，针驱动器(86)的向右运动将使驱动器(86B)从特征结构(74)脱离并在静止的针(70)上滑动。
前述外科缝合装置及其子部件的进一步的细节、解释、示例和另选实施方案公开于共同拥有的提交于2013年3月15日的美国申请号13/832595(代理人案卷号END7266USNP)和提交于2014年6月6日的申请号14/297993(代理人案卷号END7501USNP)中。前述申请以引用方式并入本文。
图5-图14示出了用以制造针(70)的方法。从线轴取下线材、拉直并切割成如图5所示的初始长度，以限定具有纵向轴线和横截面圆周的细长主体(100)。很多合适的线材可被使用并可具有各种不同的尺寸和横截面形状。典型的线材可具有介于约3x10-5in2至约0.005in2之间的横截面面积。在图5中所示的实施方案中，该线材为具有圆形横截面的不锈钢合金，该圆形横截面具有约0.029英寸的标称直径和约3英寸的主体(100)长度。
在图6中，在主体(100)的后端上形成尾部(102)，用于在制造工艺期间记录(clocking)和保持主体(100)。在该实施方案中，尾部(102)通常被弯曲成正交于主体(100)，但也可以想到倾斜或其它尾部形状。
在图7中，在主体(100)的前端上将尖端(104)磨削成针(70)的前端(71)的期望形状。
在图8和图8A中，在主体(100)上按压出一个或多个平部(106)。平部(106)可用作主体在随后步骤期间进行处理的基准或分度表面。平部(106)也可用作基准或分度表面以将针(70)成方形保持在针道(84)内。在这个实施方案中，两个纵向平部(106)被布置在对跖位置处，其中一个上平部(106)与尾部(102)周向排列。在这个实施方案中，平部(106)长度大约相等并在纵向上共延。也可以想到平部(106)的其它构型。
在图9和图9A-图9B中，主体(100)中形成多个凹进特征结构(108)。在这个实施方案中，两个特征结构(108)形成在与平部(106)在纵向上间隔开的位置处，使得平部插置在特征结构(108)之间。在这个实施方案中，特征结构(108)与上平部(106)以及尾部(102)周向排列。在这个实施方案中，每个特征结构(108)的前侧具有下降到谷部分(108B)中的台阶部分(108A)。该台阶部分(108A)横向于纵向轴线。谷部分(108B)的深度优选地为主体(100)的直径的约5％-35％(在该示例中为约0.003英寸至0.009英寸)，并更优选地为约15％-25％。由部分(108C-E)限定的分层表面从谷部分(108B)的后侧升高。倾斜部分(108C,108E)相对于主体(100)的纵向轴线以倾斜角布置。平坦部分(108D)位于倾斜部分(108C,108E)中间，并通常平行于主体(100)的纵向轴线。平坦部分(108D)和倾斜部分(108C,108E)的构型便于驱动器(86B)从谷部分(108B)平滑过渡。优选地，部分(108A-E)以大于约0.002英寸的半径过渡到彼此，以减小应力集中以及减少对模具的磨损。
在这个实施方案中，特征结构(108)通过使主体(100)塑性变形而形成。例如，可在对主体(100)的按压或轧制操作中使用模具来形成特征结构(108)。塑性变形操作相比于涉及材料移除诸如切割或磨削操作的技术提供了若干优点。首先，沿主体(100)的长度的围绕特征结构(108)的横截面积将保持基本上相同，从而导致改善的强度。其次，塑性成形的特征结构(108)更加可靠且可再生，并且能够实现更快的生产。第三，材料可被置换离开特征结构(108)，从而导致一对凸起(110)从主体(100)向外突出。凸起(110)邻近特征结构(108)的任一侧且在周向上偏移在特征结构(108)的任一侧上，并且在纵向上与特征结构(108)重合。优选地，凸起(110)的顶点在纵向上与谷部分(108B)重合。凸起(110)帮助使针(70)位于轨道(84)的中心，从而便于针(70)在驱动和返回行程期间的正确对准。凸起(110)上的高度将根据主体(100)的标距以及特征结构(108)的深度来发生变化，但每个凸起(110)优选地向外突出主体(100)的直径的约3％-10％(在该示例中为约0.001英寸-0.003英寸)，并且更优选地为约6％-8％，如通常在图9B中用箭头所示。最后，使用单件模具可非常精确且可再生地得到特征结构(108)的间距，因此特征结构(108)的位置在模具的整个使用寿命期间将保持与针到针相等地间隔开。
在图10中，主体(100)在后端(112)处被切割成针(70)的最终长度。
在图11中，在后端(112)中钻孔以形成筒体(114)。
在图12中，主体(100)被弯曲成期望的弧形形状。在这个实施方案中，主体(100)沿圆形路径弯曲；然而，具有筒体(114)的后部(116)保持为直的。该圆弧的直径可基于针(70)的期望尺寸而变化，但在这个实施方案中，中心线曲率半径为约0.2英寸。弯曲主体(100)限定划分主体(100)上的上面和下面的平面。平部(106)被定位在主体(100)的内侧面和外侧面上，特征结构(108)取向在该内侧面上并且凸起从主体(100)的上面和下面向外突出。在弯曲之前平部(106)可被作为参考，以便于特征结构(108)的期望取向。然而应当理解，特征结构(108)的取向可根据针驱动器(86)是否旨在接合针(70)而发生改变(例如在上面、下面或外侧面上)。主体(100)可被清洁、热处理、电抛光、和/或用润滑的硅树脂涂覆。硅树脂化学可被表征为具有官能化端基的聚二甲基硅氧烷，以提供润滑性和多通过性的组合。
在图13中，缝合线(73)被插入筒体(114)中并用锻造操作被固定到主体(100)；然而，也可使用其它固定技术，诸如焊接、粘合剂等。
在图14中，后部(116)沿与主体(100)的剩余部分相同的圆弧弯曲，从而完成制成的针(70)。特征结构(108)定位在圆弧上的对跖点处，并且尖端(104)与后端(112)之间的角跨度为约225至250度。
已经示出和描述了本发明的多种实施方案和实施例，可由本领域普通技术人员进行适当修改来实现本文描述的方法和设备的进一步改进而不偏离本发明的范围。已经提及了若干此类潜在修改形式，并且其它修改形式对本领域的技术人员而言将显而易见。例如，附图的具体材料、维度和比例将会被理解为非限制性示例。相似地，可消除一些步骤，或按替代顺序执行。因此，本发明的范围应根据下面的权利要求书考虑，并且应理解为不限于本说明书和附图中示出和描述的结构、材料或操作的细节。

Claims (26)

1.一种适于与具有针驱动器的圆形针施加器一起使用的外科针，所述外科针包括：
在一平面中沿圆弧弯曲的细长主体，所述细长主体具有前端、后端、所述前端与后端之间的纵向轴线、横截面圆周、上面、下面、内侧面和外侧面；
所述主体上的一对凹进特征结构，所述一对凹进特征结构适于由针驱动器接合；和
邻近每个凹进特征结构的一对凸起，所述凸起在纵向上与相应的凹进特征结构重合并在周向上从所述相应的凹进特征结构偏移，所述凸起从所述主体向外突出。
2.根据权利要求1所述的外科针，其中所述凹进特征结构位于所述内侧面上，并且所述凸起位于所述上面和下面上。
3.根据权利要求1所述的外科针，其中每个凹进特征结构包括在前侧上的下降到谷部分中的台阶部分和从所述谷部分的后侧升高的分层表面。
4.根据权利要求3所述的外科针，其中所述分层表面包括平坦部分和一对倾斜部分，所述平坦部分大致平行于所述纵向轴线并位于所述倾斜部分中间。
5.根据权利要求3所述的外科针，其中所述凸起的顶点在纵向上与所述相应的凹进特征结构的所述谷部分重合。
6.根据权利要求1所述的外科针，其中所述一对凹进特征结构被定位在所述圆弧上的对跖点处。
7.根据权利要求1所述的外科针，在所述主体上还包括纵向平部。
8.根据权利要求7所述的外科针，其中所述纵向平部位于所述凹进特征结构中间。
9.根据权利要求8所述的外科针，其中所述纵向平部和凹进特征结构都周向排列。
10.根据权利要求1所述的外科针，其中所述凸起突出所述主体的直径的约3％-10％。
11.根据权利要求1所述的外科针，其中所述凸起突出所述主体的直径的约6％-8％。
12.根据权利要求1所述的外科针，还包括连接至所述后端的一定长度的缝合线。
13.一种仓，所述仓包括根据权利要求12所述的外科针和针驱动器。
14.根据权利要求11所述的仓，还包括旋转输入件和将所述针驱动器连接至所述旋转输入件的连接件。
15.根据权利要求1所述的外科针，其中所述凹进特征结构通过按压操作形成。
16.根据权利要求1所述的外科针，其中所述凹进特征结构在不从所述主体移除材料的情况下形成。
17.一种适于与具有针驱动器的圆形针施加器一起使用的外科针，所述外科针包括：
在一平面中沿圆弧弯曲的细长主体，所述细长主体具有前端、后端、所述前端与后端之间的纵向轴线、横截面圆周、上面、下面、内侧面和外侧面；
位于所述主体的所述内侧面上的第一凹进特征结构，所述第一凹进特征结构适于由针驱动器接合；
从所述主体的所述上面和下面向外突出的第一对凸起，所述第一对凸起在纵向上与所述第一凹进特征结构重合；
位于所述主体的所述内侧面上的第二凹进特征结构，所述第二凹进特征结构适于由针驱动器接合，所述第二凹进特征结构相对于所述第一凹进特征结构位于所述圆弧的对跖点处；和
从所述主体的所述上面和下面向外突出的第二对凸起，所述第二对凸起在纵向上与所述第二凹进特征结构重合。
18.一种用于制造用于与具有针驱动器的圆形针施加器一起使用的外科针的方法，包括以下步骤：
a)将线材主体拉直并切割成初始长度，所述线材主体具有第一端部和第二端部；
b)在所述线材主体的所述第一端部上磨削出尖端；
c)使所述线材主体塑性变形以形成适于由针驱动器接合的两个凹进特征结构；
d)将所述线材主体切割成具有后端的最终长度；
e)在所述后端中钻孔以形成筒体；
f)使所述线材主体沿圆弧弯曲，同时使具有筒体的后部保持为直的；
g)将一定长度的缝合线附接到所述筒体中；以及
h)使所述后部沿所述圆弧弯曲。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述步骤按所列出的顺序执行。
20.根据权利要求19所述的方法，在步骤(c)之前，还包括在所述线材主体上按压出一个或多个纵向平部的步骤。
21.根据权利要求19所述的方法，在步骤(f)和(g)之间，还包括清洁所述线材主体的步骤。
22.根据权利要求19所述的方法，在步骤(f)和(g)之间，还包括热处理所述线材主体的步骤。
23.根据权利要求19所述的方法，在步骤(f)和(g)之间，还包括电抛光所述线材主体的步骤。
24.根据权利要求19所述的方法，在步骤(f)和(g)之间，还包括用硅树脂涂覆所述线材主体的步骤。
25.根据权利要求18所述的方法，其中在步骤(f)期间，所述凹进特征结构从所述线材主体向内侧取向。
26.根据权利要求19所述的方法，在步骤(d)之前，还包括在所述线材主体的所述第二端部中弯曲出尾部的步骤。
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