KR20180111844A - 직조 또는 편조된 튜브형 금속 구성체 - Google Patents

직조 또는 편조된 튜브형 금속 구성체 Download PDF

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Abstract

다중 필라멘트 마이크로 케이블이 직조 또는 편조된 밴드의 구성 요소로서 전통적인 단일 필라멘트 와이어 대신에 사용된다. 이는 흉골절개술 폐쇄구를 포함한 정형외과 용도와 같은, 다양한 용도에 대한 그러한 밴드의 기능 및 제조성을 향상시킨다.

Description

직조 또는 편조된 튜브형 금속 구성체
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2016년 1월 22일자로 출원된, 발명의 명칭이 "직조 또는 편조된 튜브형 금속 구성체(WOVEN OR BRAIDED TUBULAR METAL CONSTRUCT)"인 미국 가특허 출원 제62/286,062호에 기초하여 우선권을 주장하고, 이의 전체 개시내용은 본원에서 참조로 명확하게 통합되었다.
본 개시내용은 직조 또는 편조된 밴드, 특히 흉골절개술 폐쇄구와 같은 고강도 외과용 봉합사 용도에서 사용하도록 구성된 직조 또는 편조된 금속 밴드에 관한 것이다.
예컨대, 금속 또는 중합체 재료로 만들어진 직조 또는 편조된 중공 튜브는 때때로 흉골절개술 폐쇄구와 같은 정형외과 용도를 위해 사용된다. 그러한 폐쇄구는 환자가 움직일 때의 절개부의 주변에서의 잠재적으로 큰 이동, 및 봉합사 상에 가해질 수 있는 수반되는 큰 힘으로 인해, 고유한 어려움을 제시한다.
뼈에 대한 손상을 방지하기 위해, 이러한 직조 또는 편조된 구조물은 축방향 장력으로부터의 압력을 확산시키기 위해 뼈에 대해 편평하게 놓이도록 구성된다. 다른 그러한 폐쇄구는 재료의 편평한 밴드로부터 만들어질 수 있고, 이 또한 밴드의 편평한 표면이 접촉 표면이라면, 인접한 뼈 또는 다른 조직 상에서의 힘을 감소시킨다.
필요한 것은 상기에 대한 개선이다.
본 개시내용은 직조 또는 편조된 밴드의 구성 요소로서 전통적인 단일 필라멘트 와이어 대신에 사용되는 다중 필라멘트 마이크로 케이블에 관한 것이다. 이는 흉골절개술 폐쇄구를 포함한 정형외과 용도와 같은 다양한 용도에 대한 그러한 밴드의 기능 및 제조성을 향상시킨다.
본 개시내용은 그의 하나의 형태에서, 외부력의 부재 시의 내경, 외경, 및 축방향 길이를 형성하는 튜브형 구성체로 직조 또는 편조된 복수의 구성 요소를 포함하는 다중 필라멘트 튜브형 구성체를 제공하고, 구성 요소는 서로에 대해 실질적으로 평행하게 이어지는 각각의 종축을 갖는 복수의 금속 필라멘트를 각각 포함한다.
하나의 양태에서, 구성 요소는 복수의 금속 필라멘트의 종축들이 서로에 대해 실질적으로 평행하게 이어지는 나선을 각각 형성하는 꼬인 케이블이다.
다른 양태에서, 구성 요소의 복수의 금속 필라멘트는 2개와 343개 사이의 필라멘트를 포함한다.
다른 양태에서, 튜브형 구성체의 내경은 0.010인치와 0.200인치 사이이고, 그리고/또는 튜브형 구성체의 외경은 0.014인치와 0.208인치 사이이다.
다른 양태에서, 복수의 구성 요소는 8개와 128개 사이의 구성 요소를 포함한다.
다른 양태에서, 복수의 구성 요소는 이웃하는 구성 요소 사이의 각각의 교차 지점에서 복수의 피크(pick)를 형성하고, 피크는 튜브형 구성체의 외측 표면을 따른 축방향 거리의 인치마다 1개와 50개 사이의 개수이다.
다른 양태에서, 구성체는 튜브형 구성체의 일 단부 상에 형성된 적어도 하나의 마찰 끼워 맞춤 피팅을 추가로 포함한다. 일 예에서, 마찰 끼워 맞춤 피팅은 142lbf 미만의 분리력에 의해서는 튜브형 구성체로부터 탈락될 수 없다.
또 다른 양태에서, 구성 요소의 복수의 금속 필라멘트 중 적어도 하나는 마그네슘, 아연, 철, 및 이들의 합금 중 적어도 하나와 같은, 흡수성 재료로 형성된다.
또 다른 양태에서, 구성 요소의 복수의 금속 필라멘트 중 적어도 하나는 스테인리스강, 및/또는 니티놀, 및/또는 코발트계 합금, 및/또는 코발트-크롬 합금과 같은 초탄성 합금으로 형성된다.
첨부된 도면과 관련하여 취해지는 본 발명의 실시예의 다음의 설명을 참조함으로써, 본 발명의 상기 언급된 그리고 다른 특징 및 목적과, 이들을 획득하는 방법이 더 명백해질 것이고, 본 발명 자체는 더 잘 이해될 것이다.
도 1a는 본 개시내용에 따라 만들어진 편조된 튜브형 구성체의 입면도이다.
도 1b는 편조된 튜브형 구성체의 구성 요소를 이루는 개별 스트랜드형 케이블을 도시하는, 도 1의 일 부분의 확대된 입면도이다.
도 2는 도 1a의 편조된 튜브형 구성체 내에서 사용되는 예시적인 편조 패턴을 도시하는 개략도이다.
도 3a는 와이어의 스트랜드들을 이루는 3개의 개별 와이어를 갖는, 본 개시내용에 따른 스트랜드형 와이어의 단면도이다.
도 3b는 와이어의 스트랜드들을 이루는 7개의 개별 와이어를 갖는, 본 개시내용에 따른 다른 스트랜드형 와이어의 단면도이다.
도 3c는 와이어의 스트랜드들을 이루는 19개의 개별 와이어를 갖는, 본 개시내용에 따른 또 다른 스트랜드형 와이어의 단면도이다.
도 3d는 케이블을 이루는 총 49개의 스트랜드에 대한 7개의 개별 와이어의 7개의 세트를 갖는, 본 개시내용에 따른 스트랜드형 케이블의 단면도이다.
도 3e는 케이블을 이루는 총 133개의 스트랜드에 대한 19개의 개별 와이어의 7개의 세트를 갖는, 본 개시내용에 따른 다른 스트랜드형 케이블의 단면도이다.
도 3f는 케이블을 이루는 총 133개의 스트랜드에 대한 19개의 개별 와이어의 7개의 세트를 갖는, 본 개시내용에 따른 또 다른 스트랜드형 케이블의 단면도이다.
도 3g는 케이블을 이루는 총 343개의 스트랜드에 대한 7개의 개별 와이어의 7x7개의 세트를 갖는, 본 개시내용에 따른 또 다른 스트랜드형 케이블의 단면도이다.
도 4는 본 개시내용에 따른 편조된 튜브형 구성체를 포함하는 흉골절개술 폐쇄구 플레이트의 사시도이다.
도 5a는 임의의 외부력이 인가되지 않는 자유 상태로 도시된, 도 1의 선 5a-5a를 따라 취한, 도 1의 편조된 튜브형 구성체의 단면 입면도이다.
도 5b는 구성체가 표면 둘레에서 구부러지거나 압축되었을 때의 "편평화" 변형을 도시하는 도 5a의 편조된 튜브형 구성체의 다른 단면 입면도이다.
도 6은 특정 구성체 기하학적 형상 및 파라미터를 도시하는, 본 개시내용에 따라 만들어진 편조된 구성체의 입면도이다.
대응하는 도면 부호는 여러 도면 전반에 걸쳐 대응하는 부분을 표시한다. 본원에서 설명되는 예시가 본 발명의 실시예를 예시하지만, 아래에서 개시되는 실시예들은 한정 나열적인 것으로 또는 본 발명의 범주를 개시되는 정확한 형태로 제한하는 것으로 해석되는 것으로 의도되지 않는다.
본 개시내용은 도 1에 도시된 편조 또는 직조된 튜브형 구성체(10)를 제공하고, 개별 구성 요소(12)들은 복수의 꼬인 스트랜드(14)(도 2)로 구성된 스트랜드형 케이블이다. 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 구성체(10) 내에서의 그러한 다중 스트랜드 구성 요소(12)들의 이용은 매끄러운 텍스처 또는 "파지감"을 제공하고, 이는 정형외과 및 다른 의료 용도에서의 구성체(10)의 사용을 용이하게 하고, 구성체(10)가 편평하게 놓일 때 (도 5b), 인접한 뼈 또는 조직과의 큰 표면적 접촉을 제공하고, 구성체(10)의 단부에서 고강도 크림프 부착을 허용한다.
하나의 예시적인 실시예에서, 예를 들어, 다중 스트랜드 편조 밴드(10)가 0.0075인치의 전체 직경을 갖는 다수의 다중 스트랜드 구성 케이블(12)로부터 만들어진다. 그러한 설계는 0.0051인치의 직경을 갖는 개별 와이어를 구비한 기존의 단일 필라멘트 구성 요소 편조물과 함께 사용하도록 설계된 기존의 도구 및 정형외과 장치와 양립 가능할 수 있어서, 밴드(10)는 업계 표준 정형외과 장치 및 커넥터의 생태계와 함께 사용될 수 있다. 그러나, 밴드(10)는 완성된 직조된 구성체에 대해 48개의 단일 필라멘트 와이어를 사용하는 것보다, 총 224개의 개별 단일체 스트랜드(14)에 대해 스트랜드형 케이블(12)당 7개의 와이어를 갖는 48개의 스트랜드형 케이블(12)을 사용할 수 있다. 이는 와이어의 개수에 있어서 증가하고, 각각의 개별 스트랜드(14)의 직경의 수반되는 감소는 본원에서 추가로 설명되는 바와 같이 상당한 성능 장점을 제공하는 것으로 발견되었다.
용어
본원에서 사용되는 바와 같이, "와이어" 또는 "와이어 제품"은 원형 단면을 갖는 와이어 및 편평 와이어 또는 리본을 포함한 비원형 단면을 갖는 와이어와 같이, 연속적으로 제작되어 이후의 분배 및 사용을 위해 스풀 상으로 권취될 수 있는 연속 와이어 및 와이어 제품을 포함한다. "와이어" 또는 "와이어 제품"은 또한, 특정 용도에 의존하여 특정 길이로 제작될 수 있는, 스트랜드, 케이블, 코일, 및 튜빙과 같은 다른 와이어 기반 제품을 포함한다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 본 개시내용에 따른 와이어 또는 와이어 제품은 2.5mm까지의 직경을 가질 수 있다.
"니티놀"은 고도로 탄력적인 임플란트에 대해 의료 장치 산업에서 일반적으로 사용되는, NiTi로도 공지된, 대략 50원자% 니켈 및 잔여 티타늄을 포함하는 형상 기억 합금에 대한 상표명이다. 하나의 예시적인 NiTi 재료는 2009년 9월 18일자로 출원된, 발명의 명칭이 "피로 손상 저항 와이어 및 그의 제작 방법(Fatigue Damage Resistant Wire and Method of Production Thereof)"인 미국 특허 제8,840,735호에 설명되어 있고, 이의 전체 개시내용은 본원에서 참조로 명확하게 통합되었다.
"불순물", "부수적 불순물", 및 "미량 불순물"은 백만당 500부 또는 0.05중량% 미만으로 재료 내에 존재하는 재료 구성 성분이다.
"DFT®"는 미국 인디애나주 포트 웨인 소재의 포트 웨인 메탈즈 리서치 프로덕츠 코프.(Fort Wayne Metals Research Products Corp.)의 등록 상표이고, 금속 또는 합금의 2개 이상의 동심 층들을 포함하는 바이메탈 또는 다중 금속 복합 와이어 제품, 전형적으로 중실 금속성 와이어 코어 요소 위에 튜브 또는 복수의 튜브 층들을 인발함으로써 형성된 코어 필라멘트 위에 배치된 적어도 하나의 외측 층을 지칭한다. DFT 재료의 구조 및 처리는 2011년 6월 24일자로 출원된, 발명의 명칭이 "의료 장치를 위한 생분해성 복합 와이어(Biodegradable Composite Wire for Medical Devices)"인 미국 특허 출원 공개 제2011/0319978호에 설명되어 있고, 이의 전체 개시내용은 본원에서 참조로 명확하게 통합되었다.
본원에서 설명되는 바와 같이, "피로 강도"는 재료가 주어진 횟수의 피로에 대한 부하 사이클에 도달하거나 그를 초과하는 부하 수준을 지칭한다. 본원에서, 부하 수준은 변위 또는 변형 제어식 피로 시험에 대한 표준에서와 같이, 교대하는 변형으로서 주어지고, 여기서 용어들은 본원에서 전체가 참조로 통합된 ASTM E606에서 주어진 것과 일치한다.
편조 구성 및 특성
도 1a에 도시된 편조된 튜브형 구성체(10)는 외경(DO), 내경(DI), 및 종축(A)을 형성하는 대체로 튜브형인 구성체를 형성하도록 협동하는 다수의 구성 요소(12)들을 포함한다. 특히, 각각의 요소(12)는 나선을 형성하도록 제작 중에 맨드릴(도시되지 않음) 둘레에 권취되고, 각각의 구성 요소(12)들은 십자형 나선의 규칙적인 중첩 패턴이 마무리된 튜브형 구성체(10)를 생성하기 위해 형성되도록, 서로 섞여 짜이거나 편조된다. 많은 용도에서, 구성체(10)는 축방향(즉, 구성체의 축방향 길이는 종축(A)을 따라 인가되는 힘에 의해 "연신" 또는 "압축"될 수 있음) 및 방사상 방향(즉, 종축(A)은 라운딩되거나 비선형 형태로 "구부러질" 수 있음)에서 고유하게 가요성인 구조물이다. 본 개시내용의 목적으로, 마무리된 형태에서의 구성체(10)의 직경(DO), 직경(DI), 및 축방향 길이는 구성체(10)가 외부력이 인가되는 않는 "자유 상태"일 때 측정되고, 구성체(10)의 전체 형상 및 크기는 그의 편조 또는 직조의 형태, 그의 구성 요소(12)들의 재료, 및 (아래에서 추가로 설명되는) 열처리와 같은 임의의 처리에 의해 결정된다.
도 1b는 각각의 요소(12)가 서로에 대해 평행하게 이어지는 다수의 개별 필라멘트 또는 스트랜드(14)를 포함하는 점을 도시한다. 본 개시내용의 목적으로, "필라멘트"는 단일 또는 단일체 섬유이고, "스트랜드"는 단일체 섬유 또는 그러한 섬유들의 다발일 수 있다. 본원에서 달리 규정되는 바를 제외하고는, "스트랜드"는 단일체 섬유(즉, 필라멘트)를 지칭한다.
예를 들어, 도 1b는 주어진 요소(12)의 이웃하는 스트랜드(14)들에 대해 평행한 종축을 갖는 직선 필라멘트로서 스트랜드(14)를 도시한다. 다른 예시적인 실시예에서, 요소(12)들은 서로의 둘레에서 꼬인 복수의 (즉, 적어도 2개의) 스트랜드(14)를 포함하는 다중 스트랜드 (즉, 다중 필라멘트) 케이블로서 형성된다. 그러한 꼬임 케이블 설계에서, 각각의 요소(12)의 각각의 스트랜드(14)는 이웃하는 스트랜드의 나선에 대해 실질적으로 평행하게 이어지는 나선을 형성하여, 주어진 요소(12) 내의 각각의 스트랜드(14)의 종축들은 서로 평행하게 이어진다.
2개의 요소(12)들 사이의 각각의 접속부는 피크(16)로서 본원에서 지칭되어, 편조 패턴의 "타이트함"이 단위 축방향 길이당 피크(16)의 개수로서 표현될 수 있다. 튜브형 구성체(10)에 대한 편조 패턴의 하나의 예시적인 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 요소(12)는 2개의 직선 평행 스트랜드(14)를 포함한다. 편조 패턴의 각각의 요소(12)는 2개의 이웃하는 요소 위로, 그 다음 2개의 이웃하는 요소 아래로 통과하고, 구성체(10)의 전체 범위에 대해 이러한 패턴을 반복한다. 종축(A)이 요소(12) (및 스트랜드(14))의 십자형 종축에 대해 45° 각도로 도시되어 있고, 7개의 피크(16)가 구성체(10)의 도시된 축방향 부분을 따라 도시되어 있다. 다른 편조 패턴이 또한 특정 용도에 대해 요구되거나 필요한 대로 사용될 수 있다. 적합한 편조 패턴의 예는 전체, 다이아몬드, 및 절반 패턴을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 임의의 기계 편조 가능 패턴이 구성체(10)를 위한 편조된 재료의 높은 처리량을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
편조 또는 직조 구성은 원하는 용도에 대해 요구되거나 필요한 대로 변경될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 적어도 8개의 이산된 구성 요소(12)가 구성체(10)를 생성하기 위해 사용되지만, 4개만큼 적은 구성 요소(12)를 사용하는 것이 가능하다. 64개 또는 128개만큼 많은 구성 요소(12)가 사용될 수 있거나, 4개와 128개 사이의 임의의 개수가 필요한 대로 사용될 수 있다. 일반적으로, 더 많은 개수의 요소(12)들은 "더 조밀한" 편조, 즉, 더 적은 요소(12)들을 구비한 "헐거운" 또는 "희박한" 편조에 비교하여 인치당 상대적으로 더 많은 피크(16)를 구비한 편조를 촉진한다. 예시적인 실시예에서, 피크(16)는 인치당 1개만큼 적은 개수 및 인치당 50개만큼 많은 개수이다. 피크(16)들의 상대적으로 작은 밀도는 매끄러운 느낌 또는 "파지감"에 기여하고, 피크(16)들의 더 높은 밀도는 다소 더 마모적이다.
도 3a - 도 3g는 구성체(10)의 요소(12)들을 형성하기 위한 스트랜드(14)들의 다양한 추가의 단면 구성을 도시한다. 본 개시내용의 목적으로, 도 3a - 도 3g는 요소(12a - 12g)들의 유효 외경(DC)이 모두 실질적으로 동일하도록, 서로에 대해 공통의 축척으로 도시되어 있다. 도 3a - 도 3g의 비교에 의해 도시된 바와 같이, 개별 스트랜드(14)의 직경은 요소(12A - 12G)들 내에서 사용되는 스트랜드(14)의 개수가 커짐에 따라 더 작아진다. 도 3a - 도 3g가 다중 스트랜드 요소(12)의 여러 예시적인 구성을 도시하지만, 와이어 로프 구성의 원리에 일치하는 다른 구성이 특정 용도에 대해 요구되거나 필요한 대로 사용될 수 있음이 고려된다. 일반적으로, 요소(12)의 주어진 직경(DC)에 대한 스트랜드(14)의 더 높은 개수는 구성체(10)에 증가된 가요성 및 "부드러움" 또는 파지감을 부여한다.
예시적인 실시예에서, 구성체(10)는 외과적 시술에서 봉합사 또는 다른 결합 구성요소로서 사용하도록 크기 설정되고 구성된다. 하나의 특정 예시적인 실시예에서, 구성체(10)는 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 흉골절개술 폐쇄구 플레이트(20)(도 4)와 관련해서와 같이, 흉골절개술 폐쇄구 시스템을 위한 폐쇄 케이블로서 사용될 수 있다.
예를 들어, 그러한 의료용 폐쇄 용도로 사용하도록 구성된 구성체(10)는 구성체(10)가 그 둘레에서 편조되는 맨드릴의 외경에 의해 결정되는 바와 같이, 0.010인치와 0.200인치 사이의 내경(DI)(도 1)을 가질 수 있다. 외경(DO)은 구성 요소(12)의 직경(DC)으로부터 도출되고, 즉 DO = DI + 2(DC)이다. 요소(12)의 직경(DC)은 0.014인치와 0.208인치 사이의 외경(DO)의 범위에 대해, 0.002인치와 0.004인치 사이에서 변할 수 있다.
또한, 구성체(10)의 마무리된 편조물의 전체 치수는 또한 요소(12)의 스트랜드(14)에 대해 사용되는 특정 재료에 의해 영향을 받을 수 있다. 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 다양한 금속 재료가 본 개시내용의 범주 내에서 채용될 수 있다.
정형외과 및 다른 용도의 맥락에서, 구성체(10)는 단일 필라멘트 구성 요소를 사용하여 직조 또는 편조된 구성체에 비교하여 다수의 장점을 제공한다. 예를 들어, 복수의 스트랜드(14)를 사용하는 구성 요소(12)는 비교 가능한 단일 필라멘트에 비교하여 증가된 가요성을 갖고, 개별 스트랜드(14)는 인장될 때 "자가 조정"되고 편평하게 놓이도록 서로의 둘레에서 재배열될 수 있다. 이는 흉골 또는 조직과 같은 인접한 표면 내에서의 마모 또는 절단을 회피하거나 경감시키고, 뼈 내에서의 혈류를 촉진시키기 위한 더 양호한 부하 분배를 제공한다.
다중 필라멘트 구성 요소(12)를 포함하는 구성체(10)는 또한 단일 필라멘트 편조물 또는 직조물에 비교하여, 위에서 언급된 바와 같이 더 매끄러운 전체적인 마무리 및 느낌, 또는 "파지감"을 제시한다. 동시에, 요소(12)들은 편평하고 실질적으로 평행하게 놓여서 텍스처화되고 일관된 표면을 형성할 수 있고, 이는 원형결찰술 용도에서 사용되는 크림프(22)(도 4) 또는 몇몇 봉합 용도에서 사용되는 단부 플러그와 같은, 스웨이지형 피팅 및 다른 마찰 끼워 맞춤 피팅에 대한 효과적인 앵커를 형성할 수 있다. 그러한 표면 텍스처가 개별 요소(12)들을 뒤틀거나 달리 변형시키지 않고서 달성될 수 있기 때문에, 이러한 앵커링 능력은 아래의 예에서 입증되는 바와 같이 조립체의 전체 축방향 강도에 있어서 불이익을 수반하지 않는다.
구성체(10)의 중공 튜브형 구조는 배향 독립적이고, 즉 이는 그의 회전 배향에 관계없이 인접한 모서리 또는 표면(예컨대, 뼈) 둘레에 감싸일 때 편평하게 놓일 것으로 예상될 수 있다 (도 5b). 이러한 배향 독립성은 배향 의존적인 리본 또는 다른 편평한 구성체와 같은 다른 형태와 대조적이다 (예컨대, 리본의 "예리한 모서리"는 뼈와 접촉하지 않아야 한다).
구성체(10)의 편조 또는 직조된 구조는 축방향 장력 하에 위치될 때 직경이 감소하도록 구성될 수 있다. 이러한 감소는 구성체(10)가 비튜브형 편조된 재료(예컨대, 다중 필라멘트 케이블 또는 "와이어 로프")와 함께 사용하기 위해 이미 널리 이용 가능한 유형의 표준 압착 장치를 통해 통과되도록 허용하며, 또한 현재의 다중 필라멘트 설계의 장점을 제공한다. 또한, 현재의 다중 필라멘트 설계는 일반적으로 사용되는 외과용 기구, 예컨대, 흉골절개술 폐쇄 기구와 양립 가능하다.
편조 및 스트랜드 재료 및 처리
위에서 기술된 바와 같이, 구성 요소(12)들은 금속 스트랜드(14)로부터 만들어진다. 의료 장치의 목적으로, 316LVM 및 2205와 같은 스테인리스강; MP35N, 35N LT 및 L605를 포함한 코발트계 및 코발트-크롬 합금; 니티놀(NiTi), NiTi 3원 및 4원 합금, 및 티타늄 베타 합금을 포함한 초탄성 합금; 티타늄 합금; 및 마그네슘, 아연, 철, 및 이들의 합금을 포함한 생분해성 금속을 포함한, 임의의 생체 친화성 또는 이식 가능 금속이 스트랜드(14)에 대한 적합한 후보이다. 이러한 금속들 중 하나는 DFT(위에서 설명됨) 및 코팅 와이어 재료와 같은, 단일체 와이어 또는 복합 와이어 재료로서 형성될 수 있다.
제작 시에, 스트랜드(14)들은 먼저 위에서 기술된 바와 같이 꼬임 또는 와이어-로프 형성 방법과 같은 전통적인 방법에 의해 개별 다중 필라멘트 구성 요소(12)로 형성된다. 구성 요소(12)들은 그 다음 전통적인 편조 기술 및 장비를 사용하여 맨드릴 둘레에서 나선형으로 형성된다. 이러한 시점에서, 열 처리가 맨드릴이 제거된 후에 내경(DI)이 유지되도록, 요소(12)를 원하는 나선형 편조 형상으로 "경화"시키거나 형상 경화시키도록 인가될 수 있다. 이러한 형상 경화 공정은 다양한 선형 및/또는 곡선형 구성 중 하나를 마무리된 구성체(10)에 부여할 수 있다.
예를 들어, 다중 직경 구성체가 다른 축방향 위치에 비교하여 몇몇 축방향 위치에서 더 큰 외경(DI, DO)을 갖는 하나 이상의 구상 구역을 구비하여 형성될 수 있다. 하나의 실시예에서, 그러한 구성체(10)는 사인파 외부 프로파일의 방식으로 그러한 구상 구역의 규칙적인 반복에 의해 형성될 수 있고, 이는 몇몇 용도에서 향상된 조직 접촉을 위해 사용될 수 있다.
추가의 열 응력 경감이 특정 용도에 대해 요구되거나 필요한 대로 적용될 수 있다. 구성체(10)의 최종 재료는 "부드럽고", 연성이며, 가단성이도록 완전히 어닐링될 수 있거나, 상대적으로 더 강성이며 덜 가단성인 스프링 성질을 보유하도록 열 처리될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 구성체(10)는 1초와 1000초 사이 동안 300℃와 2100℃ 사이의 온도에서 열 처리를 받는다. 특정 시간/온도 조합은 재료 및 원하는 결과에 의존하고, 용도의 필요를 만족시키기 위해 상기 범위 내에서 필요한 대로 변형될 수 있다. 처리 분위기는 또한 처리되는 특정 합금에 대해 적절해야 하고, 공기, 수소, 아르곤, 헬륨, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
용도
위에서 기술되고 도 4에 도시된 바와 같이, 구성체(10)의 예시적인 용도는 흉골절개술 폐쇄구 플레이트(20)와 관련된다. 도시된 실시예에서, 플레이트(20)는 뼈 나사(24)에 의해 절개부의 양 측면 상에서 환자의 흉골에 고정되며, 원형결찰을 형성하기 위해 절개부의 양 측면 상에서 플레이트(20) 및 흉골의 인접한 부분 둘레에 구성체(10)를 감쌈으로써 추가로 고정될 수 있다. 크림프(22)가 도시된 바와 같이, 루프를 폐쇄하기 위해 구성체(10)의 단부들을 고정시키기 위해 사용될 수 있다. 유리하게는, 이러한 맥락에서의 구성체(10)의 사용은 편평화되고 자가 조정된 구성 요소(12)(도 5b)와 인접한 뼈 또는 조직 표면 사이의 표면적 접촉을 최대화함으로써 인접한 뼈 상에서의 응력을 최소화한다.
구성체(10)에 대한 다른 용도는 둔부 또는 장골 내의 골절의 고정과 같은, 근골격 정착을 포함한다. 구성체(10)는 또한 인대 수복 및 봉합 또는 다른 연조직 또는 경조직 외과적 정착 또는 폐쇄 장치에 대해 사용될 수 있다.
또 다른 실행 가능한 용도는, 몇몇 경우에, 예리한 회전을 만들고 해부학적 구조물에 대해 지탱될 필요가 있을 수 있는 페이싱 리드(pacing lead)를 포함한다. 신장 신경 제거가 다른 용도이고, 여기서 구성체(10)는 신장 동맥 내에 있을 때 카테터를 통한 전달 및 제어된 확장을 허용하기 위해 선택적으로 더 작은 외경(DO)으로 축방향으로 인장되고 더 큰 외경(DO)으로 축방향으로 압축될 수 있다.
추가로, 구성체(10)는 신체 내강(혈관, 위장관, 신장, 호흡기, 또는 기타) 내에서 이용되도록 설계된 스텐트 구조물로서 사용될 수 있다. 특히, 몇몇 스텐트는 상대적으로 낮은 방사상 힘이 요구되고, 높은 변형 공차, 순응성, 및 피로 수명이 바람직한 환경에서 사용된다. 구성체(10)는 특징들의 이러한 조합을 제공하고, 그러므로 스텐트 용도에 대해 적합할 수 있다.
다른 용도는 맥키벤(McKibben) 근육과 같은 연질 로봇 구성요소를 위한 지지 구조물을 포함하고, 여기서 구성체(10)는 더 큰 외경(예컨대, 도 1a의 직경(DO)) 및 결과적인 축방향 수축을 이루기 위해 공압 또는 유압에 의해 내부로부터 팽창될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 그러한 연질 로봇 용도의 출력의 추가의 조절이 구성체(10)의 스트랜드 요소(12) 내에, 니티놀 또는 베타 티타늄으로부터 만들어진 와이어와 같은 열 응답성 형상 기억 합금 와이어를 통합하여, 재료 온도의 변화에 의해 강성 응답의 변경을 허용함으로써, 달성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 그러한 온도 감응식 요소(12)는 유체 압력 및 온도의 조합된 영향을 통해 복잡한 다축 운동을 가능케 하도록 유체 압력 응답식 구성체 내에 통합될 수 있다. 다른 추가의 실시예에서, 구성체(10)는 단일체 중합체 또는 금속 섬유에 의해 또는 중합체 절연식 전도 요소와 같은 복합 구성체에 의해 형성될 수 있어서, 격리된 전도 채널을 거쳐 구성체(10)와 통합되거나 그에 연결된 전력 센서 또는 다른 전기 장치에 전기적 기능을 제공한다.
또 다른 비의료적 용도는 스키 부츠, 관절 지지대, 헬멧, 스케이트 및 장갑과 같은 스포츠 장비에 대한 인장 끈 또는 결합 요소로서의 구성체(10)의 용도를 포함하고, 여기서 요소의 편평화는 균등한 힘 분배 및 감소된 장력의 소실에 의해 미끄러지거나 헐거워지는 경향을 제공한다. 그러한 끈 또는 결합구는 스트랜드 요소(12)가 에너지 소산이 가능한 형상 기억 합금, 예컨대, 니티놀인 구성체(10)에 의해 구성될 수 있다. 이러한 용도에서, 끈 또는 결합 요소는 유지력을 제공하고, 또한, 예컨대, 구성체(10)에 의해 사용자 상에 보유되는 부츠, 지지대, 헬멧, 또는 다른 구조물에 대한 충격으로부터, 생성되는 힘의 갑작스러운 인가로부터 에너지를 소산시키도록 기능한다. 이러한 방식으로, 구성체(10)는 장치의 사용자에게 인가되는 에너지를 소산시키기 위해 사용될 수 있고, 이에 의해 부상에 대해 보호한다.
예
다음의 비제한적인 예는 이로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 하는 본 발명의 다양한 특징 및 특성을 예시한다.
이러한 예에서, 본 개시내용에 따른 예시적인 편조된 중공 금속 밴드가 제작되어, 시험되고, 특히 표면 텍스처 특성, 크림프 부착 강도, 및 흉골절개술 봉합사 용도의 맥락에서의 전체적인 기능성에 관련하여 특징지어졌다.
예 1
본 개시내용에 따른 다중 필라멘트 구성 요소(12)를 사용하는 편조된 구성체(10)가 본원에서 설명된 바와 같이 구성요소 스트랜드형 케이블로부터 준비되었다. 316LVM 스테인리스강이 모든 스트랜드(14)에 대해 사용되었고, 스트랜드 각각은 도 3b에 도시된 바와 같은 "1x7" 구성이었다. 각각의 스트랜드(14)는 0.0075인치의 총 구성요소 직경(DC)에 대해, 0.0025인치의 직경을 가졌다. 총 32개의 요소(12)들이 스트랜드(14) 형태의 총 224개의 개별 단일체 와이어와 함께 편조된 후에 0.108인치의 외경(DO)을 갖는 편조된 구성체를 만들기 위해 채용되었다.
크림프(22)가 마무리된 구성체(10)의 단부들에 부착되었고, 압착된 구성체가 인장 시험을 받았다. "파단 하중", 즉, 하나 또는 양 크림프(22)를 탈락시키기 위해 요구되는 인장력의 양은 약 142lbf 내지 약 210lbf의 범위였다. 표 1은 이러한 예에 대한 인장 시험의 결과를 예시한다.
Figure pct00001
전술한 시험에 대해 사용된 편조된 구성체(10)의 와이어 재료 및 구성의 세부가 표 2에서 채용된 변수들 중 일부의 도식적 표현을 포함하는 도 6과 함께 취해지는 아래의 표 2에서 보여진다.
Figure pct00002
예 2
단일 필라멘트 구성 요소를 사용한 편조된 구성체가 대조구 군으로서 준비되었다. 316LVM 스테인리스강이 다시 모든 단일 필라멘트 요소에 대해 사용되었다. 각각의 요소는 0.0051인치의 직경을 가졌다. 총 48개의 단일 필라멘트 요소가 편조 후에 0.0984인치의 외경(DO)을 갖는 편조된 구성체를 만들기 위해 채용되었다.
크림프(22)가 마무리된 단일 필라멘트 대조구 구성체의 단부들에 부착되었고, 압착된 구성체가 인장 시험을 받았다. "파단 하중", 즉, 하나 또는 양 크림프(22)를 탈락시키기 위해 요구되는 인장력의 양은 약 25lbf 내지 약 52lbf의 범위였고, 이들 모두는 예 1에서 관찰된 파단 하중보다 실질적으로 더 약하다. 표 3은 이러한 예에 대한 인장 시험의 결과를 예시한다.
Figure pct00003
상기 예에 도시된 바와 같이, 본 개시내용에 따라 만들어진 구성체(10)는 단부 크림프에 대한 파단 하중의 측면에서, 비교할 만한 단일 필라멘트 설계를 실질적으로 능가하였다.
본 발명이 예시적인 설계를 갖는 것으로 설명되었지만, 본 발명은 본 개시내용의 사상 및 범주 내에서 추가로 변형될 수 있다. 그러므로, 본 출원은 그의 일반적인 원리를 사용하는 본 발명의 임의의 변경, 사용, 또는 적응을 포함하도록 의도된다. 아울러, 본 출원은 본 발명이 속하며 첨부된 청구범위의 한도 내에 드는 기술 분야의 공지되거나 관례적인 실무 내에 드는 본 개시내용으로부터의 이탈을 포함하도록 의도된다.

Claims (15)

  1. 다중 필라멘트 튜브형 구성체이며,
    외부력의 부재 시의 내경, 외경, 및 축방향 길이를 형성하는 튜브형 구성체로 직조 또는 편조된 복수의 구성 요소를 포함하고,
    구성 요소 각각은 서로에 대해 실질적으로 평행하게 이어지는 각각의 종축을 갖는 복수의 금속 필라멘트를 각각 포함하는,
    다중 필라멘트 튜브형 구성체.
  2. 제1항에 있어서, 구성 요소는 복수의 금속 필라멘트의 종축들이 서로에 대해 실질적으로 평행하게 이어지는 나선을 각각 형성하는 꼬인 케이블인, 다중 필라멘트 튜브형 구성체.
  3. 제1항에 있어서, 구성 요소의 복수의 금속 필라멘트는 2개와 343개 사이의 필라멘트를 포함하는, 다중 필라멘트 튜브형 구성체.
  4. 제1항에 있어서, 튜브형 구성체의 내경은 0.010인치와 0.200인치 사이인, 다중 필라멘트 튜브형 구성체.
  5. 제4항에 있어서, 튜브형 구성체의 외경은 0.014인치와 0.208인치 사이인, 다중 필라멘트 튜브형 구성체.
  6. 제1항에 있어서, 복수의 구성 요소는 8개와 128개 사이의 구성 요소를 포함하는, 다중 필라멘트 튜브형 구성체.
  7. 제1항에 있어서, 복수의 구성 요소는 이웃하는 구성 요소 사이의 각각의 교차 지점에서 복수의 피크를 형성하고, 피크는 튜브형 구성체의 외측 표면을 따른 축방향 거리의 인치마다 1개와 50개 사이의 개수인, 다중 필라멘트 튜브형 구성체.
  8. 제1항에 있어서, 튜브형 구성체의 일 단부 상에 형성된 적어도 하나의 마찰 끼워 맞춤 피팅을 추가로 포함하는, 다중 필라멘트 튜브형 구성체.
  9. 제8항에 있어서, 마찰 끼워 맞춤 피팅은 142lbf 미만의 분리력에 의해서는 튜브형 구성체로부터 탈락될 수 없는, 다중 필라멘트 튜브형 구성체.
  10. 제1항에 있어서, 구성 요소의 복수의 금속 필라멘트 중 적어도 하나는 흡수성 금속으로 형성되는, 다중 필라멘트 튜브형 구성체.
  11. 제10항에 있어서, 흡수성 금속은 마그네슘, 아연, 철, 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함하는, 다중 필라멘트 튜브형 구성체.
  12. 제1항에 있어서, 구성 요소의 복수의 금속 필라멘트 중 적어도 하나는 스테인리스강으로 형성되는, 다중 필라멘트 튜브형 구성체.
  13. 제1항에 있어서, 구성 요소의 복수의 금속 필라멘트 중 적어도 하나는 초탄성 합금으로 형성되는, 다중 필라멘트 튜브형 구성체.
  14. 제13항에 있어서, 초탄성 합금은 니티놀을 포함하는, 다중 필라멘트 튜브형 구성체.
  15. 제1항에 있어서, 구성 요소의 복수의 금속 필라멘트 중 적어도 하나는 코발트계 또는 코발트-크롬 합금으로 형성되는, 다중 필라멘트 튜브형 구성체.
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