JP2001513388A - フィラメント材料の溶融ループ及びその製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
強度の縫合糸の溶融ループを作製するための材料並びに装置に関する。
部を縫合し、それら縁部が実質的に癒合するまで近接状態に維持する。縫合糸は
一般に、接合するべき組織部分に貫通し、単一のループあるいはステッチとした
後、このループあるいはステッチを結節もしくは固着し、それにより縫合糸を、
外傷組織の縁部を癒合させるための適宜の相互関係に維持する。張力が実質的に
一様である一連のステッチを組織内に形成することができる。各ステッチは個別
化されていることから、ステッチを1つ除去するために他の全てのステッチを除
去する必要はない。つまり、残ったステッチは緩まない。しかしながら、各ステ
ッチを個別に結節する、あるいはその他のステッチ閉じ具を使用してステッチを
外傷部に固定させる必要がある。
織のような外傷部を外科的に修復する際のように、外傷部を、結節を設けずに、
あるいは縫合糸にステッチ綴じ具を取り付けずに閉じる必要があり、あるいはそ
れが望ましい場合がしばしばある。縫合糸のループは、外傷部の縁部に適宜の張
力を提供すると共に、これらの縁部を癒合させ得るに十分な時間、それら縁部を
十分な近さに維持し続けるための適宜の強度を提供する必要がある。
各セクションを部分的に溶融せしめてこれを相互に溶接するに十分な熱を加える
溶接処置において特に好適なものである。縫合糸を取り付け位置で直接加熱する
と周辺組織に望ましからざる加熱を引き起こし得ることから、縫合糸材料の、溶
融するべき領域あるいはセクションを局所加熱する非熱的エネルギーをその場で
加えるのが好ましい。詳しくは、縫合糸材料の各セクションに、これらセクショ
ンを相互に溶融あるいは溶接させる摩擦熱を引き起こす超音波エネルギーを有効
に加えることができる。 縫合糸は、代表的にはその主たる軸線に沿って張力負荷が加わることによって
破断するが、剪断力、即ち、縫合糸材料の重ね合わせセグメント間の溶融部分の
平面内での剪断力によってしばしば破断される。縫合糸の結合部分の切断強度が
、この結合部分から遠い位置での縫合糸材料の切断強度と少なくとも同じ程度で
あることが望ましい。
超音波溶接するための装置及び方法が記載される。例えば前記米国特許第3,5
15,848号には、結合するべき縫合糸材料の各セグメントに、2つの異なる
方向で機械エネルギーが加えられる。可塑性の縫合糸材料を結合するためには、
機械エネルギーは、結合するべき各セグメントの軸線と実質的に平行な方向で加
えられる。金属の縫合糸材料を結合するためには、機械エネルギーを、前記軸線
と実質的に直交する方向で加える。この米国特許には、金属の縫合糸材料を結合
する際に使用する球形の溶接チップについても記載される。 縫合糸の超音波溶融は従来既知ではあるが、縫合糸溶融プロセスを制御して、
縫合糸の結節及びその他のループ綴じ具に代わる、あるいはその強度を高めるた
めに十分な強度と信頼性のある縫合糸溶融部を創出することは、従来困難である
かもしくは不可能であった。
ィラメント材料の溶融ループ及びその製造装置が提供される。
溶融ループが提供される。この溶融ループの結合部分の強度は、親材料のそれと
、もしそれ以上でない場合には少なくとも等しい。本発明によれば、結合強度を
最大化するために、結合部分の溶融部の寸法形状を制御する手段も提供される。
のセグメントを含む細長材料からなる溶融ループが提供される。各セグメントの
一部分は相互に連結あるいは結合され、第1の端部と第2の端部との間を伸延す
る結合部分の位置でループを形成する。結合部分には、第1の端部から伸延する
、細長材料の第1の部分と、第2の端部から伸延する、細長材料の第2の部分と
、第1の端部と第2の端部との間で、幾つかの点位置で前記細長材料の第1の部
分及び第2の部分を結合する溶融部あるいは溶融層とが含まれる。この溶融部は
、第1の部分及び第2の部分からの溶融材料の比較的薄い層を含むのが好ましい
。
却されることにより、親材料における比較的高度な分子配向が、結合部分の溶融
部を特徴付ける比較的ランダムな分子配向に変化される材料に対して参照される
ものとする。ここで、“剪断領域”とは、各セグメントの、結合部分内で結合す
る結合材料部分と実質的に平行であり且つその間部分の溶融部に対して参照され
るものとする。これとは対照的に、溶融部の断面積とは、各セグメントの主たる
軸線を実質的に横断する平面内の部分に対して参照されるものとする。
の分子配向が比較的高度であること、かくして、前記主たる軸線方向での強度が
比較的高いことにより特徴付けられる。結合部分の溶融部での材料部分は、その
分子配向が比較的ランダムであり、かくして、材料の主たる軸線方向での強度が
比較的小さいことにより特徴付けられる。結合部分位置でのセグメントの第1の
部分及び第2の部分の、第1の端部及び第2の端部位置での断面積は、溶融部の
外側(即ち溶融部と接触していない)ではあっても、この溶融部と接触する、結
合部分の第1部分及び第2部分の断面積よりも大きい。
の第1の部分及び第2の部分の断面積は、溶融部の外側ではあるが、結合部分の
外側の細長材料のセグメントの断面積とほぼ等しい。 好ましい実施例において、溶融部と接触する、結合部分の第1の部分及び第2
の部分の合計断面積は、溶融部の概略中間位置において最小である。更に好まし
い実施例では、溶融部の中間位置でのセグメントの第1の部分及び第2の部分の
合計断面積は、結合部分位置の且つ溶融部の外側の、即ち溶融部と接触していな
い第1の端部及び第2の端部位置での第1の部分及び第2の部分の合計断面積の
およそ半分である。特に好ましい実施例では、セグメントの第1の部分及び第2
の部分の単位長さ当たりの断面積の変化は、結合部分の溶融部の長さ全体に関し
て実質的に一定である。
る。好ましい実施例では、細長材料は熱可塑性高分子、例えば外科的縫合糸材料
である。 細長材料の各セグメントは、結合部分位置で溶接されるのが好ましい。溶接は
、例えば、超音波、レーザー、電気アーク放出、熱エネルギーのような種々の形
式のエネルギーを使用して実施することができる。 細長材料のループは、細長材料の単一のセグメントの各部分を結合することに
より実施することができる。あるいはループは、材料の多数のセグメントの各部
分を連結することにより実施し得る。
み得る。あるいは細長材料は、寄り合わせた、あるいは織った、もしくは鎖交し
たものであり得る、実質的にモノフィラメントの材料の多重のストランドを含み
得る。 結合部分に材料の主たる軸線方向の張力を加えるに際し、結合部分の第1の部
分及び第2の部分が実質的に張力負荷を受け、結合部分の溶融部が実質的に剪断
負荷を受ける。好ましい実施例では以下の式、即ち、 Awτfw >Auσfu が、好ましくは実質的に満足される。ここで、Awは溶融部の剪断面積であり、 τfwは溶融部を切断する剪断応力であり、Auは、結合部分の第1の端部及び第 2の端部に近く且つ溶融部の外側(接触しない)での第1の部分及び第2の部分
の合計断面積であり、σfuは、結合部分の第1の端部及び第2の端部に近く且つ
溶融部の外側(接触しない)での第1の部分及び第2の部分を切断する引張応力
である。
2の縫合糸接触表面を有する第2の部材と、第1の部材を第2の部材に関して移
動し、各縫合糸接触表面間に間隙を確定するための手段とを含んでいる。第1の
部材は超音波周波数での機械エネルギーを振動及び送達することが可能であり、
第2の部材は第1の部材に対し静止される。溶融作業中に、材料の2つ以上の被
溶接セグメントを、第1の部材の第1の縫合糸接触表面と第2の部材の第2の縫
合糸接触表面との間の間隙内で予め決定された整列状態で受け且つ保持するフィ
クスチャ要素が含まれる。第1の縫合糸接触表面と、溶接するべき材料との間の
音響カップリングを促進し且つ、第1の縫合糸表面の長さに渡り、第1の縫合糸
接触表面と溶接するべき材料との間部分を実質的に連続的に接触させるために、
少なくとも第1の縫合糸接触表面の輪郭は、材料の被溶接セグメントの輪郭と実
質的に一致される。
的に凸状であり、他方は実質的に凹状である。他の実施例では第1の縫合糸接触
表面及び第2の縫合糸接触表面の一方は実質的に凸状あるいは実質的に凹状であ
り、他方は実質的に平坦である。更に他の実施例では、第1の縫合糸接触表面及
び第2の縫合糸接触表面は共に実質的に凸状であり、また更に他の実施例では第
1の縫合糸接触表面及び第2の縫合糸接触表面は共に実質的に平坦である。 凸状の縫合糸接触表面の曲率半径は凹状の縫合糸接触表面の曲率半径より大き
くないのが好ましい。第1の縫合糸接触表面及び第2の縫合糸接触表面が共に実
質的に凸状である場合、各凸状の縫合糸接触表面の曲率半径は夫々異なり、ある
いは実質的に同一のものであり得る。
を形成するループとなり、溶接プロセス完了後に分離してループを釈放する複数
の連結部分を含んでいる。 本発明の別の様相に従えば、先に説明したような超音波溶接装置が、模様配列
された第1の縫合糸接触表面及び第2の縫合糸接触表面を備えた第1の部材及び
第2の部材を含んでいる。模様配列した前記第1の縫合糸接触表面及び第2の縫
合糸接触表面は、相補形態のあるいは非相補形態のものであり得、第1の部材及
び第2の部材における各模様配列は周期的あるいは非周期的の何れかの様式下に
変化され得る。
れる。溶融ループは、以下に詳しく説明するような、結合部分の溶融部の特性上
、結節部或はその他手段により閉じたループのそれに少なくとも匹敵する強度を
有する。 図1に示すように、本発明の溶融ループ10は、熱あるいはエネルギーを加え
ることで結合させ得る、例えば外科的縫合糸材料その他の実質的にモノフィラメ
ントの材料からなる1つ以上のセグメント12を含む。細長材料として好適な材
料には、高分子材料、特には、例えばナイロン(ポリアミド)、ポリプロピレン
、商標名ダクロンのポリエステル、ポリグリコール酸(PGA)、ポリグリコネ
ート、ポリジオキサノンのような熱可塑性材料が含まれる。
ントが相互に溶融するまでエネルギーを加える溶接プロセスを通して形成するの
が好ましい。例えば、超音波、レーザー、電気アーク放出、あるいは熱エネルギ
ーを、被結合部分、例えば重ね合わせ多結合部分に加えることにより様々な形式
の溶着部を形成することができる。
は、細長材料の、直線あるいは曲線であり得る主たる軸線Xに沿って伸延する。
細長材料の1つ以上のセグメント12は代表的には、例えば、セグメントの各端
部12A及び12Bを図1及び図2Aに示すように重ね合わせることにより結合
部分14を形成することによりループ状に形成される。あるいは図2Bに示すよ
うに、各セグメントの終端部及び非終端部を互いに重ね合わせて単一の結合部分
14として結合した幾つかの溶融ループを形成することもできる。 各セグメントは溶接による溶融に備えて予め結節しあるいは単純に重ね合わす
ことができる。
製し得、あるいは図2Cに示すような多重のストランドを含んだものとすること
ができる。多重のストランドとした場合、細長材料は、寄り合わせ、編み込み、
また、そうでない場合には相互に鎖交させることによりその密度を増大させ、か
くして、複合化したストランドの強度を増大させることができる。 結合部分14は第1の端部14A及び第2の端部14B間を伸延し、この第1
の端部14Aから伸延する細長材料の第1の部分16と、第2の端部14Bから
伸延する細長材料の第2の部分18とを含む。結合部分14は更に、この第1の
部分16と第2の部分18との間に配置した、肉厚が実質的に一様である溶融部
20を含み、この溶融部20は、第1の部分16及び第2の部分18の相互から
の溶融材料から形成される。好ましい実施例では、溶融材料の全ては溶融部20
内に配置される。しかしながら、溶融材料の幾分かは、第1の部分16及び第2
の部分18を溶接プロセス中に押し付けるための力を加えることによって溶融部
20の外側にはみ出す。
フィラメント性のものであり、高分子であるのが好ましい。材料の主たる軸線に
沿ってその分子構造が高度に配列されるというモノフィラメントの材料の特性上
、モノフィラメントの材料がはその主たる軸線方向における強度が比較的高い。
ループセグメントの、結合部分14の外側部分のみならず、結合部分の第1の部
分16及び第2の部分18の外側部分は、細長材料の主たる軸線X方向での分子
配向が比較的高度であるという特徴がある。その結果、細長材料の、結合部分の
外側の強度と、結合部分での第1の部分16及び第2の部分18の強度もまた、
主たる軸線X方向において比較的高い。他方、結合部分14の溶融部20を形成
する溶融材料は、結合部分14を構成する第1の部分16及び第2の部分18に
超音波エネルギーのようなエネルギーを加えることにより可塑状態に局部加熱さ
れることによって、その分子配向は比較的ランダム化される。こうした、分子配
向が比較的低度である構造上、結合部分14の溶融部20における材料強度は、
材料の主たる軸線方向において比較的低いものであり得る。
積として概略定義される。以下に詳しく説明するように、結合部分の強度を最大
化するためには、結合部分の溶融部20の剪断面積を比較的大きくするのが望ま
しい。 図6には、結合部分の外側位置での細長材料の代表的セグメントの断面積が示
される。細長材料は実質的に円形の断面積を有するストランドあるいはフィラメ
ントであり得るが、本発明はそうした幾何学形状に限定するものではなく、例え
ば、楕円あるいは矩形断面その他を有する比較的平坦なリボンのような、偏心的
な断面幾何学形状その他の断面幾何学形状を有する細長材料を含み得る。図5に
は、結合部分の端部の、溶融部20の外側位置での細長材料の断面が示される。
図3、図7、図8に示されるように、結合部分14の溶融部20と接触する第1
の部分16及び第2の部分18の合計断面積は、結合部分14の、溶融部20と
接触しない位置での第1の部分16及び第2の部分18の合計断面積よりも幾分
小さい。図2A及び図3に明瞭に示されるように、結合部分14の第1の部分1
6及び第2の部分18の材料の幾分かは、溶接プロセス中に、比較的高度に分子
配向された材料から、溶融部20における、比較的ランダムに分子配向された材
料に変化する。溶接プロセス中に第1の部分16及び第2の部分18を制御下に
押し付けることにより、溶融部20の剪断面積を比較的大きくし且つ肉厚を比較
的薄くすることが保証される。
面積変化は、一様であり且つ溶融部20の長さに沿って段階的なものであるのが
好ましい。図7A、図7B、図8A、図8Bには、異なる形式での溶接部におけ
る、溶融部20の長さ全体に沿った、結合部分14の細長材料の重ね合わせセグ
メントの断面積変化が例示される。第1の部分16及び第2の部分18の断面積
は、結合部分14の第1の端部14A及び第2の端部14B位置での、溶融部2
0の外側あるいは溶融部20を超えた部分で、これらの部分が可塑的に変形され
ないことから最大となっている。図7Bに斜線部分21a〜21eとして示すよ
うに、重ね合わされた位置での第1の部分16及び第2の部分18の各断面積は
、溶融部20の各端部位置での最大値から、溶融部20の中央位置あるいはその
付近における最小値へと漸減する。溶融部20の中央位置での第1の部分16及
び第2の部分18の、溶融部を形成する上で無駄にならない合計断面積は、結合
部分14の第1の端部14A及び第2の端部14B位置の、且つ溶融部20を越
えたあるいはその外側位置での第1の部分16及び第2の部分18の合計断面積
の約半分であるのが好ましい。
18の断面積が連続的に変化していることにより特徴付けられる。図8Bに番号
21a〜21eで示す部分のように、第1の部分16の断面積は第2の端部14
B位置での最大値から第1の端部14A位置での最小値へと連続的に漸減する。
一方、第2の部分18の断面積は、第2の端部14B位置での最小値から、第1
の端部14A位置での最大値へと連続的に漸増する。溶融部20の概略中央位置
での第1の部分16及び第2の部分18の断面積は、相互に概略等しく且つ結合
部分14の溶融部20における第1の端部14A及び第2の端部14B位置での
、第1の部分16及び第2の部分18の合計断面積の約半分に等しいのが好まし
い。 結合部分で結合される材料セグメントの断面積を一様に変化させる第1の部分
16及び第2の部分18のその他の幾何学形状を、本発明の範囲内において考慮
することができる。
が早期に切断しない、即ち、親材料が切断する前に切断しないことを保証するた
めの十分な大きさのものとすることが好ましい。結合部分の切断強度は、親材料
のそれと少なくとも同程度であるのが好ましい。結合部分の剪断強度は親材料の
引張切断強度以上、あるいはそれと同等であるのが最も好ましい。 結合部分14に細長材料の主たる軸線X方向の引張力を加えた場合、結合部分
の第1の部分16及び第2の部分18は実質的に引張下の負荷を受け、溶融部2
0は実質的に剪断下の負荷を受ける。この状況は以下の式で表される。 Awτfw >Auσfu ここで、Awは溶融部20の剪断面積(つまり、第1の部分16と第2の部分 18との間部分での層状の溶融部の面積であって、溶融部の断面積ではない)で
あり、τfwは溶融部20を切断する剪断応力であり、Auは、結合部分の第1の 端部及び第2の端部に近く且つ溶融部の外側で且つ溶融部と接触しない第1の端
部及び第2の端部の合計断面積であり、σfuは、結合部分の第1の端部及び第2
の端部に近く且つ溶融部の外側(接触しない)での、第1の端部及び第2の端部
を切断する引張応力である。
等しく、また恐らくはそれ未満に過ぎないものであり得る。溶融部20が未溶融
の親材料と少なくとも同程度の強度を有するのが好ましいことは言うまでもない
。もし溶融部20が親材料よりも高強度であると、結合部分に図9A及び図9B
に矢印で示すような引張力が負荷された場合に、親材料は引張モード下に切断さ
れ、ループは溶融部の外側位置で、また恐らくは、図9Aに示すように結合部分
の外側位置で破断する。溶融部20が親材料よりも低強度であると、結合部分内
で溶融した材料は剪断モード下に切断され、ループは図9Bで示すように溶融部
の位置で破断する。
ける第1の部材30と第2の部材32とを含む、振動部材及び静止部材のための
様々な幾何学形状が例示される。第1の部材30は振動自在であり、斯界に知ら
れるような超音波周波数での機械エネルギーを送り出すことが可能である。第1
の部材30は第2の部材32に関し、これら第1及び第2の各部材間に間隙ある
いは空間が確定されるように可動である。間隙は、相互に結合するべき細長材料
の第1の部分16及び第2の部分18を2つ以上収受するための十分な大きさを
有する。超音波溶接装置は更に、溶接プロセス中及びそれに先立って、第1の部
分16及び第2の部分18を予め整合され且つ配向された状態に整列し且つ維持
するためのフィクスチャ要素を含んでいる。
合糸接触表面32Aを有し、これら第1及び第2の各縫合糸接触表面は、第1の
部材30と、結合するべき細長材料の第1の部分16との間における音響カップ
リングを促進し、また、少なくとも第1の縫合糸接触表面30Aと、溶接するべ
き材料セグメントの少なくとも一方とを実質的に連続的に接触させるように輪郭
付けされる。溶融部20の剪断面積の大きさ、かくして結合部分の強度は、第1
の縫合糸接触表面30A及び第2の縫合糸接触表面32Aの長さ及び幅、これら
の各縫合糸接触表面30A及び32Aと第1の部分16及び第2の部分18との
間の接触の度合い、詳しくは、第1の縫合糸接触表面30Aと、この第1の縫合
糸接触表面に最も近い部分での第1の部分16との間の接触の度合い、そして、
第1の部材30によって溶接中に矢印35の方向細長材料の溶接セグメントに行
使される圧力とによって決定される。
合糸接触表面32Aの幾何学形状に加え、結合するべき細長材料の幾何学形状を
考慮する必要がある。最大剪断面積及び最大結合強度を有する溶融部は、第1の
縫合糸接触表面30A及び第2の縫合糸接触表面32Aの輪郭を、結合するべき
細長セグメントの輪郭に一致させ、それにより、第1の部分16と第2の部分1
8との間の接触面積が最大化されることを保証させることにより得ることができ
る。例えば、細長材料が、実質的に円形断面のフィラメントである場合、第1の
縫合糸接触表面30A及び第2の縫合糸接触表面32Aの少なくとも一方の輪郭
を、好ましくは、このフィラメントの接触輪郭と合致する丸み付けされた輪郭と
するべきである。細長材料が実質的に平坦なリボンである場合は、第1の縫合糸
接触表面30A及び第2の縫合糸接触表面32Aの少なくとも一方の輪郭を、細
長材料のセグメントとの接触面積が最大となることを保証するために、好ましく
は実質的に平坦化するべきである。もし、細長材料が多角形あるいは楕円断面の
ものであれば、第1の縫合糸接触表面30A及び第2の縫合糸接触表面32Aの
少なくとも一方の輪郭を、好ましくは、そうした多角形あるいは楕円断面の如き
特定の輪郭に可能な限り近い形状で一致させるように溝付けしあるいは形状付け
するべきである。 超音波溶接チップの第1の部材30及び第2の部材32を、第1の縫合糸接触
表面30A及び第2の縫合糸接触表面32Aの夫々が第1の部分16及び第2の
部分18と係合し、それにより、溶融部20のための最大の剪断面積が提供され
るような形態とするのが一般にに好ましい。第1の縫合糸接触表面30A及び第
2の縫合糸接触表面32Aのための様々な幾何学形状は図10A〜図14Bに例
示される。
30Aは、z軸及びx軸を中心として凹状であり、第2の部材32の第2の縫合
糸接触表面32Aはz軸を中心とした凸状である。例示した細長材料の第1の部
分16及び第2の部分18は円形断面を有するがこれに限定するものではない。
少なくとも第1の縫合糸接触表面30Aと第1の部分16との間の接触は、第1
の縫合糸接触表面30Aの輪郭上、第1の縫合糸接触表面30Aの長さ及び幅全
体において実質的に連続的なものである。これにより生じた溶融部20の剪断面
積は比較的大きく、かくして、溶融部の強度は比較的高いことを予想することが
できる。
の主たる軸線方向での長さを減少させることが可能となり、それにより、細長材
料の溶融ループの直径が減径される利益が生じる。 図10A及び図10Bに示すように、第2の縫合糸接触表面32Aの曲率半径
を、第1の縫合糸接触表面30Aのそれと等しくあるいはそれ未満とするのが好
ましい。図12A及び図12Bに示すような、凸状の縫合糸接触表面をいずれも
有する溶接ホーン、即ち、第1の部材30及びアンビル、即ち、第2の部材32
を備えた装置においては、それら凸状の縫合糸接触表面の曲率半径は、溶融部の
所望の面積に基づき、異なるかあるいは実質的に同じであり得る。
第2の縫合糸接触表面32Aは、図10A及び図19Bに示す実施例のそれと相
互関係が同一である。この実施例で生じる溶融部20は比較的大きく、強度も比
較的高い。
縫合糸接触表面30Aは、この第1の縫合糸接触表面30Aと第1の部分16と
の間での接触の程度を増大させるためにチャンネル化あるいは溝付けされた幾何
学形状を有し得る。図15B、図16、図17Bに示すように、第2の部材32
は、溶接プロセス中に第1の部分16及び第2の部分18を整列状態に拘束し且
つ維持するように作動する複数の部分から成り立っている。第2の部材のこれら
の部分は溶接プロセス後に分離し、結合した細長材料を、溶融ループを移動しも
しくは操作する必要無く、溶接装置における拘束状態から釈放する。図15A、
図15B、図16Aには超音波溶接装置の1形式が例示され、第2の部材32が
、結合した細長材料の各材料セグメントの結合部分位置の下方で相互に連結ルー
プを形成している。連結ループを構成する各部分は、図15A及び図16Aに示
すように、溶接プロセス中は係合状態に維持され、溶接プロセス後に、図15B
に示すように、連結ループを釈放するためのヒンジ作動あるいはピボット作動に
より分離される。
第2の部材32の複数の部分が相互に離れる方向に摺動し、連結ループが釈放さ
れる。溶接作業完了後に連結ループが釈放される第2の部材32のための別の形
態を本発明の範囲内において考慮することができる。 図18、図19A、図19Bには、更に別の溶接装置形態が例示される。ここ
では、縫合糸セグメントの結合するべき第1の部分16及び第2の部分18が、
第2の部材32の壁の内部で相対的に拘束され且つ整列あるいは配向されている
。この溶接装置によれば、水平方向ではなく垂直方向の溶融部20を有する溶着
部が形成される。第1の部材30は、第2の部材32の内側の、第1の部材の各
側を垂直方向に伸延する2つのセクションと相補する形状を有し且つそれらのセ
クションと嵌合する。第1の部材及び第2の部材の各第1の縫合糸接触表面30
A及び第2の縫合糸接触表面32Aは、傾斜付けもしくは輪郭付けされ得るが、
実質的に平坦である。図19Aに示すように、細長材料のセグメント12の重ね
合わせ配置された第1の部分16及び第2の部分18は、第2の部材32の複数
の部分の内部で斜めに整列した状態に配向される。溶接プロセス中、電源から送
られる超音波エネルギーが機械エネルギーに変換され、第1の部分16及び第2
の部分18間の局部的な摩擦加熱が確立される。第1の部分16及び第2の部分
18が加熱されて可塑化されるに従い、第1の部分16及び第2の部分18に矢
印35の方向で圧力が行使され、これら材料セグメントが流動し且つ溶融し、垂
直方向の溶融部20を形成する。第1の部分30及び第2の部分32が、溶接プ
ロセス中に重ね合わされた材料セグメントの整列を拘束し且つ維持する形態とさ
れていることから、結合部分14及び溶融部20は比較的稠密且つコンパクトで
あり、溶融部20の外側部分にはみ出る溶融材料は、仮にあったとしても僅かで
ある。溶融部20の外側への溶融材料のはみ出し量を最小化し、それにより結合
部分でのループ強度を最大化すると共に、周囲の組織への干渉あるいは刺激を回
避するのが望ましい。 上述の各実施例におけるように、第2の部材32の連結部分は、連結ループを
釈放するために溶接プロセス後に分離され得る。
には溶融ループの溶融部20が示され、溶接ホーン、即ち、第1の部材30及び
アンビル、即ち、第2の部材32における各縫合糸接触表面の、相当するテクス
チャード加工した、あるいはワッフル加工した表面により形成された、テクスチ
ャード加工表面あるいはワッフル加工表面34が、結合部分における材料セクシ
ョンに付与されている。第1の部材30及び第2の部材32の各縫合糸接触表面
におけるワッフル加工表面34における模様配列は、溶接プロセス中にこれら第
1の部材30及び第2の部材32を細長材料の材料セグメントに押圧させた場合
にこれら材料セグメントに付与される。ワッフル加工による模様配列は、結合部
分での材料セクションの表面を増大させ、それが、特に溶融ループが引張下にあ
る場合における縫合糸の溶接強度を改善する上で役立つ。
相補形状的なものであり得るが、そうでなくとも良い。こうした模様配列は、相
補的及び非相補的の両表面形式において、溶接ホーン及びアンビルの材料にエッ
チング、機械加工あるいは圧印加工することが可能であり、また、周期的あるい
は非周期的の何れかにおいて変化させ、結合部分の材料セグメントに所望の模様
配列あるいはテクスチャーを形成することができる。例えば、会社のロゴ、製造
番号その他の識別用シンボルもしくはコードを、溶接ホーン及びアンビルの縫合
糸接触表面上にエンボス加工すれば、完成した縫合糸材料の結合部分にはそれら
の識別印刻が形成される。
もしくはテクスチャード加工による模様配列を付与することにより、溶融ループ
の、引張に際しての伸展性が改善され、それにより、蛇腹様式化に延び縮みする
ことのできる結合部分が創出される。図24にはそうした結合部分を有する溶融
ループが、溶融ループが比較的弛緩され、結合部分が強く引張されていない状態
で例示されている。この溶融ループに、図25に矢印38で示す方向に引張力を
加えると、溶融ループは結合部分がその主たる軸線方向に延びるに従い伸展する
。この設計形状は、引張下の溶融ループの柔軟性を改善すると共に、溶融ループ
の強度改善にも効果がある。また、所定の伸展量を備えたことにより、公称ルー
プ径を越えて引張された場合に、必要であれば、切断ではなくむしろ拡張させる
ことが可能となる点で、溶融ループ形式の縫合糸の使用上の融通性を広げ得るも
のでもある。
得ることを理解されたい。
ラメント材料の溶融ループ及びその製造装置が提供される。
ープを軸線方向から見た断面図である。
。
た断面図である。
の断面図である。
溶融ループの結合部分の側面図である。
の溶融ループの斜視図である。
の溶融ループの斜視図である。
間の間隙における材料の被溶接セグメントの分解斜視図である。
間の間隙における材料の被溶接セグメントの分解斜視図である。
間の間隙における材料の被溶接セグメントの分解斜視図である。
隙における材料の被溶接セグメントの分解斜視図である。
隙における材料の被溶接セグメントの分解斜視図である。
における超音波溶接部材の側面図である。
、図15Aの第2の溶接部材の簡略化した側面図である。
における超音波溶接部材の側面図である。
における超音波溶接部材の側面図である。
、図17Aの第2の溶接部材の側面図である。
せた細長材料のセグメントの拡大斜視図である。
トの断面図である。
での細長材料のセグメントの断面図である。
接触表面の効果を示す、溶融ループの溶融部の拡大斜視図である。
たことにより特徴付けられる溶融部を有する溶融ループの側面図である。
表面を有する溶接ホーン及びアンビルの側面図である。
態での溶融ループの一部分の溶融部の側面図である。
溶融ループの一部分の溶融部の側面図である。
の分子配向が、この材料の主たる軸線方向以外の方向でのそれよりも比較的高度
であること、かくして、前記主たる軸線方向での強度が、材料の主たる軸線方向 以外の方向でのそれよりも 比較的高いことにより特徴付けられる。結合部分の溶
融部での材料部分は、その分子配向が、材料の主たる軸線方向以外の方向でのそ れよりも 比較的ランダムであり、かくして、材料の主たる軸線方向での強度が、 材料の主たる軸線方向以外の方向でのそれよりも 比較的小さいことにより特徴付
けられる。結合部分位置でのセグメントの第1の部分及び第2の部分の、第1の
端部及び第2の端部位置での断面積は、溶融部の外側(即ち溶融部と接触してい
ない)ではあっても、この溶融部と接触する、結合部分の第1部分及び第2部分
の断面積よりも大きい。
は、細長材料の、直線あるいは曲線であり得る主たる軸線Xに沿って伸延する。
細長材料の1つ以上のセグメント12は代表的には、例えば、セグメントの各端
部12A及び12Bを図1及び図2Aに示すように対向状態で重ね合わせること
により結合部分14を形成することによりループ状に形成される。あるいは図2
Bに示すように、各セグメントの終端部及び非終端部を互いに重ね合わせて単一
の結合部分14として結合した幾つかの溶融ループを形成することもできる。 各セグメントは溶接による溶融に備えて予め結節しあるいは単純に重ね合わす
ことができる。
Claims (35)
- 【請求項1】 主たる軸線に沿って伸延する1つ以上のセグメントを含み、
各セグメントの一部を相互に結合し、結合部分の位置で第1の端部と第2の端部
との間を伸延するループを形成した細長材料の溶融ループであって、 i.第1の端部から伸延する、細長材料の第1の部分と、 ii.第2の端部から伸延する、細長材料の第2の部分と、 iii.結合部分の第1の端部と第2の端部との間の複数の点位置で第1の部
分と第2の部分とを連結し且つ第1の部分と第2の部分との間に配置された溶融
部にして、第1の部分及び第2の部分からの溶融材料からなる比較的肉薄の層を
含む溶融部と、 を含み、 結合部分における第1の部分及び第2の部分が、材料の主たる軸線方向におけ
る比較的高度な分子配向と、前記主たる軸線方向における比較的高い強度とによ
って特徴付けられ、結合部分の溶融部の溶融材料が、材料の主たる軸線方向での
比較的低度の分子配向により特徴付けられ、結合部分での第1の端部及び第2の
端部位置での且つ溶融部の外側における第1の部分及び第2の部分の断面積が、
結合部分の、溶融部と接触する第1の部分及び第2の部分の断面積よりも大きい
、細長材料の溶融ループ。 - 【請求項2】 結合部分の第1の端部及び第2の端部位置での且つ溶融部の
外側の第1の部分及び第2の部分の断面積が、結合部分の外側での細長材料のセ
グメントの断面積と概略等しい請求項1の溶融ループ。 - 【請求項3】 結合部分の第1の部分及び第2の部分の、溶融部と接触する
部分での合計断面積が溶融部の概略中央位置において最小である請求項2の溶融
ループ。 - 【請求項4】 溶融部の中間位置での第1の部分及び第2の部分の合計断面
積が、結合部分の且つ溶融部の外側の第1の端部及び第2の端部位置での第1の
部分及び第2の部分の合計断面積の概略半分である請求項3の溶融ループ。 - 【請求項5】 細長材料の主たる軸線方向での第1の部分及び第2の部分の
単位長さ当たりの断面積の変化量が、溶融部の長さに渡り実質的に一定である請
求項4の溶融ループ。 - 【請求項6】 細長材料が実質的にモノフィラメントの材料を含んでいる請
求項5の溶融ループ。 - 【請求項7】 モノフィラメントの材料が高分子材料である請求項6の溶融
ループ。 - 【請求項8】 モノフィラメントの材料が熱可塑性材料である請求項7の溶
融ループ。 - 【請求項9】 モノフィラメントの材料が外科的な縫合材料を含む請求項8
の溶融ループ。 - 【請求項10】 細長材料の各セグメントを、結合部分位置で重ね溶接状態
下に相互に結合した請求項5の溶融ループ。 - 【請求項11】 溶接が超音波エネルギーを使用して実施される請求項10
の溶融ループ。 - 【請求項12】 溶接がレーザーエネルギーを使用して実施される請求項1
0の溶融ループ。 - 【請求項13】 溶接が電気アーク放出のエネルギーを使用して実施される
請求項10の溶融ループ。 - 【請求項14】 溶接が熱エネルギーを使用して実施される請求項10の溶
融ループ。 - 【請求項15】 細長材料の単一のセグメントの一部を結合することにより
ループが確定される請求項5の溶融ループ。 - 【請求項16】 細長材料の複数のセグメントの一部を結合することにより
ループが確定される請求項5の溶融ループ。 - 【請求項17】 細長材料の主たる軸線方向において結合部分に引張力を加
え、結合部分における第1の部分及び第2の部分に実質的な引張負荷を与え、溶
融部に実質的な剪断負荷を与えるに際し、 式 Awτfw >Auσfu が満足され、 前記Awは溶融部分の剪断面積であり、τfwは溶融部分を切断する剪断応力で あり、Auは、結合部分の第1の端部及び第2の端部に近く且つ溶融部分の外側 での第1の端部及び第2の端部の合計断面積であり、σfuは、結合部分の第1の
端部及び第2の端部に近く且つ溶融部分の外側での第1の端部及び第2の端部を
切断する引張応力である請求項5の溶融ループ。 - 【請求項18】 細長材料のセグメントが、実質的にモノフィラメントの材
料の単一のストランドを含んでいる請求項6の溶融ループ。 - 【請求項19】 細長材料のセグメントが、実質的にモノフィラメントの材
料の複数のストランドを含んでいる請求項6の溶融ループ。 - 【請求項20】 超音波溶接装置であって、第1の縫合糸接触表面を有し、
超音波周波数での機械エネルギーを振動及び送達し得る第1の部材と、第2の縫
合糸接触表面を有し、第1の部材に関して静止された第2の部材と、第1の部材
を、第2の部材に関し、第1の縫合糸接触表面と第2の縫合糸接触表面との間に
間隙を確定するように移動するための手段と、材料の2つ以上の被溶接セグメン
トを溶接作業中に前記間隙内で予め決定された整列状態で受け且つ維持するフィ
クスチャ手段と、を有し、 少なくとも第1の縫合糸接触表面の輪郭が、材料の被溶接セグメントの輪郭と
実質的に一致し、それにより、第1の縫合糸接触表面と前記材料の被溶接セグメ
ントとの間における音響カップリングが促進されると共に、少なくとも第1の縫
合糸接触表面と前記材料の被溶接セグメントとの間に、前記第1の縫合糸接触表
面の長さに渡る実質的に連続した接触が確立される超音波溶接装置。 - 【請求項21】 第1の縫合糸接触表面及び第2の縫合糸接触表面の一方が
実質的に凸状であり、他方が実質的に凹状である請求項20の超音波溶接装置。 - 【請求項22】 第1の縫合糸接触表面及び第2の縫合糸接触表面の一方が
実質的に凸状あるいは実質的に凹状であり、他方が実質的に平坦である請求項2
0の超音波溶接装置。 - 【請求項23】 第1の縫合糸接触表面及び第2の縫合糸接触表面が共に実
質的に凸状である請求項20の超音波溶接装置。 - 【請求項24】 第1の縫合糸接触表面及び第2の縫合糸接触表面が共に実
質的に平坦である請求項20の超音波溶接装置。 - 【請求項25】 第2の部材が複数の連結部分を含み、該複数の連結部分が
溶接プロセス中に相互に連結して第2の縫合糸接触表面を形成し、溶接プロセス
完了後に分離して連結を釈放する請求項20の超音波溶接装置。 - 【請求項26】 外科的縫合糸の細長材料の端部を重ね合わせ、溶融し且つ
押圧することにより相互に結合して形成したループであって、結合材料部分が比
較的低度の分子配向を有し、重ね合せ材料部分が、材料の主たる軸線方向での比
較的高度の分子配向状態を保持し、結合材料部分及び重ね合わせ材料部分の各断
面積が、共に結合部分の長さに渡り漸次変化するループ。 - 【請求項27】 重ね合わせ材料部分の断面積が、結合部分の各端位置にお
いて一層大きく、結合部分の中間位置で一層小さく、結合材料部分の断面積が、
結合部分の中間位置において一層大きく、結合部分の各端部位置において一層小
さい請求項26のループ。 - 【請求項28】 凸状の縫合糸接触表面の曲率半径が、凹状の縫合糸接触表
面の曲率半径よりも大きくない請求項21の超音波溶接装置。 - 【請求項29】 凸状の縫合糸接触表面の曲率半径が各々異なっている請求
項23の超音波溶接装置。 - 【請求項30】 凸状の縫合糸接触表面の曲率半径が各々実質的に同一であ
る請求項23の超音波溶接装置。 - 【請求項31】 超音波溶接装置であって、第1の縫合糸接触表面を有し、
超音波周波数での機械エネルギーを振動及び送達し得る第1の部材と、第2の縫
合糸接触表面を有し、第1の部材に関して静止された第2の部材と、第1の部材
を、第2の部材に関し、第1の縫合糸接触表面と第2の縫合糸接触表面との間に
間隙を確定するように移動するための手段と、材料の2つ以上の被溶接セグメン
トを溶接作業中に前記間隙内で予め決定された整列状態で受け且つ維持するよう
にしたフィクスチャ手段と、を有し、 第1の縫合糸接触表面及び第2の縫合糸接触表面の一方が第1の表面模様を有
し、他方が第2の表面模様を有する超音波溶接装置。 - 【請求項32】 第1の縫合糸接触表面及び第2の縫合糸接触表面が実質的
に相補的なものである請求項31の超音波溶接装置。 - 【請求項33】 第1の縫合糸接触表面及び第2の縫合糸接触表面が実質的
に非相補的なものである請求項31の超音波溶接装置。 - 【請求項34】 第1の縫合糸接触表面及び第2の縫合糸接触表面の少なく
とも一方における表面模様が周期様式において変化する請求項31の超音波溶接
装置。 - 【請求項35】 第1の縫合糸接触表面及び第2の縫合糸接触表面の少なく
とも一方における表面模様が非周期様式において変化する請求項31の超音波溶
接装置。
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