專利名稱：醫(yī)用針的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于加工金屬醫(yī)用針的方法，這種類型的醫(yī)用針通常用于實施縫合。
更特別的，本發(fā)明涉及一種這種類型的方法，該方法包括以下步驟a)獲得具有第一尖端和周邊包含在平面P1內(nèi)部的第二端的第一主針部；b)獲得具有軸X2的管狀形狀的第二針部，第二針部的至少第一端具有包含在基本與軸X2垂直的平面P2中的周邊，在平面P2中的第二針部的尺寸小于或等于在平面P1中第一部分的尺寸；c)首尾相接地安裝第一和第二針部，從而使平面P1和P2結(jié)合，并形成兩個針部之間的接觸面；d)通過位于接觸面處焊接區(qū)域之上的脈沖入射激光束的沖擊效應(yīng)焊接第一和第二針部；設(shè)置在針的沒有尖端端部的管形部分用于確?？p合線對針的后續(xù)固定。
背景技術(shù)：
例如在1927年1月4日授予專利權(quán)的美國專利No.1,613,206中給出的，很久以前就已經(jīng)知道通過焊接兩個部分獲得這種醫(yī)用針，這種針的第一部分包括尖端，第二部分是管狀形狀。
可是，現(xiàn)在最廣泛使用的醫(yī)用針不具有通過結(jié)合兩個初始分離部分獲得的結(jié)構(gòu)。事實上，通過傳統(tǒng)的焊接方法較難達到關(guān)于這種針的加工質(zhì)量的目前需要。已知使用兩個圓柱體形狀的點焊方法。
可是，當(dāng)醫(yī)用針的部分較小時，比如在幾毫米的數(shù)量基或更小的上的尺寸時，實施這種“宏觀類型”方法就比較困難。實際上，點焊方法的實施將導(dǎo)致形成環(huán)繞于針的兩部分之間的結(jié)合處的小疤。在用這種焊接方法獲得的針實施縫合時，這些疤的存在對器官組織當(dāng)然是有害的。
這樣，現(xiàn)在的醫(yī)用針典型的由單獨的金屬部分制得，該金屬部分的一端是尖的，而另一端基本上是平面。這樣盲孔設(shè)置在第二端中用于后續(xù)確?？p合線的固定。通常，基于所需的尺寸通過激光或鉆刺方法獲得盲孔。
可是，這種類型的加工方法具有一個明顯的缺陷，這是因為為了確?？p合線合適的固定在針上，必須參照由此獲得盲孔的尺寸遵守非常精確的公差。
這種類型的的加工方法的另一個缺陷聯(lián)系是聯(lián)系到一個事實如果錯誤的定位或設(shè)計盲孔的尺寸，就出現(xiàn)了一種情況它的壁是如此的細(xì)以至于不能承受在后續(xù)實施縫合時施加的機械壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是通過提出一種用于快速、廉價和有效、也就是獲得針的高質(zhì)素再現(xiàn)性的加工醫(yī)用針的方法克服現(xiàn)有技術(shù)的前述缺陷，。
因此，本發(fā)明涉及一種上述類型的加工方法，其特征在于在步驟d)中在一方面為針的兩個部分與另一方面為入射激光束這兩者之間引入相對轉(zhuǎn)動運動。進一步的，依照本發(fā)明的方法的特征在于調(diào)整相互間的相對轉(zhuǎn)動速度和激光脈沖的持續(xù)時間，使得在一個激光束脈沖持續(xù)期間完成至少一個相對轉(zhuǎn)動周轉(zhuǎn)。
由于這些有利的特點，獲得的焊接是連續(xù)的，并在針的整個周邊上具有均勻的品質(zhì)。在將管子焊接至通過傳統(tǒng)的經(jīng)過試驗的和測試過的方法加工的針的主體的范圍內(nèi)，以相對精確的方式確保它的尺寸。這樣，如用于現(xiàn)有技術(shù)的針的情況，從一個針到另一個針，通過依照本發(fā)明的方法獲得的針盲孔的尺寸不會波動。
在優(yōu)選實施例中，針的第一部分在第二端的區(qū)域中具有基本上為圓柱形的形狀，優(yōu)選的，其與第二針部分具有相同的尺寸。因此，在裝配針時，從一部分到另一部分的通道不間斷。
在優(yōu)選實施方式中，在焊接操作之前以特定的壓力彼此相對裝配兩個針部分。
依照基于本發(fā)明的方法的不同優(yōu)選實施例，在焊接操作之前提供初期步驟，在該步驟過程中，為了保持第二部分的相對位置以適于焊接操作，在第一和第二針部分之間獲得至少兩個小焊接點、優(yōu)選是三個小焊接點。
依照本發(fā)明的另一個有利特點，可以提供在管子的端部獲得斜面以接收縫合線的附加步驟，該斜面朝向盲孔的內(nèi)部定向。優(yōu)選的，通過激光加熱去除物質(zhì)獲得斜面，從而獲得圓弧形的橫截面。這種斜面的存在便利于縫合線后續(xù)引入針的盲孔內(nèi)部。此外，利用同一激光加工頭以及在所形成的針和入射激光束之間的同一相對轉(zhuǎn)動運動，在焊接針的兩個部分操作之后可以順便地做出斜面。實際上，通過利用具有相反入射角度的兩個激光束，每束激光完成半個斜面，通常做出現(xiàn)行的斜面。
至于實施兩個針部分和入射激光束之間的相對轉(zhuǎn)動運動，本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供設(shè)置在固定的工件固定器之上的兩個靜態(tài)針部分，而驅(qū)動激光束使其圍繞管形部分的軸X2進行轉(zhuǎn)動。在不影響焊接精度時，使相互間必須保持固定的兩個部分快速運動實際上是困難的。


基于閱讀下面的詳細(xì)描述，并參照附圖，通過非限制性例子，本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點將變得更清楚，其中圖1示出了依照基于現(xiàn)有技術(shù)的方法加工的醫(yī)用針的部分橫截面示意圖；圖2示出了與圖1的視角類似，依照本發(fā)明的方法加工的醫(yī)用針的部分橫截面示意圖；圖3示出了用于實施依照本發(fā)明的方法的第一實施例的裝置的示意圖；以及圖4示出了用于實施依照本發(fā)明的方法的第二實施例的裝置的示意圖。
具體實施例方式
圖1給出了現(xiàn)行使用前面描述的一類醫(yī)用針100的部分橫截面圖。該針典型地由處于第一尖端101和截面基本上是平的第二端102之間的一個單一件制成。為了清楚起見，僅部分示出針100，它的中間部分是不可見的，以透視方式示出第一端101，而以橫截面的形式示出第二端的區(qū)域。在傳統(tǒng)的方式中，中間部分可以具有直線或曲線形狀。
一旦已經(jīng)形成“原始”針，在第二端102的區(qū)域中獲得盲孔103以用于在后續(xù)的加工步驟中固定縫合線(未示出)。在傳統(tǒng)的方式中，通過激光鉆孔方法獲得盲孔103。
可是，在涉及孔103相對于針定位的精度以及所獲孔的尺寸精度方面，這種激光鉆孔方法具有明顯的缺陷。
實際上，在由形成孔103產(chǎn)生的壁104相當(dāng)薄，為定位孔必須要求非常小的公差。這樣當(dāng)實施縫合時，103的一個不好的定位可以導(dǎo)致形成的壁104太薄，以至于不能確保針100抵抗變形或損壞的優(yōu)良機械抗力。
同樣，如上所述孔103的不良尺寸和孔103的不規(guī)則形狀能導(dǎo)致想要穿在其上的縫合線(未示出)的固定不適當(dāng)。
當(dāng)穿制直徑大于約0.4mm的孔時，前述問題以量級增加。因此，在這種情況下冀望加工公差是困難的，這意味著獲得了大量不適于使用的針。
通過改進已知的加工方法尋找解決這些問題的同時，本申請改進了依照本發(fā)明用于加工醫(yī)用針的這種方法。
圖2給出了通過依照本發(fā)明的方法獲得的醫(yī)用針，該圖和圖1的視角類似。
針1包括兩個部分，部分示出的第一主體2，以及管形形狀的第二部分3。
第一主體2包括第一尖端4和包含在平面P1內(nèi)部的第二端5。沒有示出的第一主體2的中部可以具有任何形狀，也就是可以是直線形的或是彎曲的，只要其不影響依照本發(fā)明的加工方法。
第二部分3優(yōu)選地具有軸向?qū)ΨQ軸X2，并包括用以焊接至第一部分2的第一端6，該第一端包含在平面P2內(nèi)部，基本與軸X2垂直。第二部分3進一步包括第二端7，在后續(xù)的加工步驟中通過該第二端插入縫合線以將其連接至針1。這樣，縫合線最終必須包括在通過連接針1的第一部分2和第二部分3形成的盲孔8內(nèi)部。
在依照本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在盲孔8的邊緣，也就是第二部分3的端部7和孔8的周邊表面9之間的接合處配置斜面10。斜面10優(yōu)選的具有形狀基本為圓弧的部分，該圓弧具有幾十或幾百微米量級優(yōu)選介于10和200微米之間的曲率半徑，在將縫合線穿入針時，確保導(dǎo)引縫合線的功能。這項措施顯著地緩和了縫合線插入條件，并導(dǎo)致明顯節(jié)省了用于裝配線和針的操作時間，典型的，以每秒幾次裝配規(guī)格的高操作率自動進行操作。
圖2也給出了直接與它的加工方法聯(lián)系的針1的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，實際上，存在的焊縫11表示針的第一部分2和第二部分3之間的接觸面。在優(yōu)選實施方式中，如圖2所示，焊縫在第二管狀部分的壁的整個厚度之上延伸，從而確保針的兩個部分之間連接的最佳剛性。此外，依照本發(fā)明的加工方法能使在第二部分3的周邊之上具有機械的和視覺的良好質(zhì)量形成連續(xù)的焊縫11。
在這里已經(jīng)示出的針的第一部分2和第二部分3在被焊接在一起的各自端部區(qū)域具有相等的尺寸。這樣，針1從它的尖端4到它的端部7具有用于固定縫合線的沒有任何不規(guī)則的外部表面。當(dāng)然，優(yōu)選實施例的該特征是非限制性的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在無任何特殊的困難并不脫離本發(fā)明的范圍的條件下，基于自身需要調(diào)整第一和第二針部分的相對尺寸。
可是需要指出的時，由于針后續(xù)的使用，特別是由于在器官組織中它的運動方向，所以第二針部分的橫向尺寸必須小于或等于第一部分的橫向尺寸。
圖3和圖4給出了依照本發(fā)明的方法的帶有不同焊接裝置的兩個實施例。
圖3示意性給出了依照本發(fā)明的方法的第一實施例，其中面向固定入射激光束轉(zhuǎn)動驅(qū)動針1的第一部分2和第二部分3。
為了這種目的，可使用一個工作臺30，優(yōu)選的能夠關(guān)于至少一個轉(zhuǎn)動軸調(diào)整工作臺工作表面31的傾度，如通過箭頭F1示出的，如果需要它能夠調(diào)整焊接區(qū)域上激光束的入射角度。
電動機32穩(wěn)定于工作表面31并驅(qū)動軸33轉(zhuǎn)動。軸33帶有工件固定器34，固定器以剛性方式固定在那里以在焊接操作過程支撐針1。
工件固定器34配備有用于支撐針1的傳統(tǒng)裝置。
此外，用于實施依照圖3的實施例方法的裝置包括發(fā)射激光束36的激光源35，該激光束具有適于正視操作環(huán)境的光學(xué)特征，特別是在能量和脈沖頻率方面。
此外，圖3的裝置包括用于調(diào)整激光束36的形狀的傳統(tǒng)光學(xué)裝置，比如透鏡37、38和39，如果需要，該裝置也包括用于調(diào)整激光束36方向的光學(xué)裝置，比如反射鏡40。通過這些光學(xué)裝置，可以獲得入射激光束41，該激光束的焦點位于針1的第一部分2和第二部分3之間的接觸面區(qū)域中。
這樣，當(dāng)相應(yīng)于用于實施焊接第一和第二針部分的步驟的必須位置，在針1和入射激光束41之間相對定位時，工件固定器34自己進行驅(qū)動以通過箭頭F2示出的方向進行轉(zhuǎn)動，從而使針自身進行轉(zhuǎn)動，在它的兩個部分之間的接觸面保持相反的入射激光束41。
依照本發(fā)明的方法的重要參數(shù)然后包括調(diào)整激光束36脈沖過程中的值，以及調(diào)整相互間工件固定器34的轉(zhuǎn)動速度，從而使用在激光束的一個完整脈沖周期過程中，工件固定器34自身完成至少一個完整的旋轉(zhuǎn)。
這樣，在針1的整個周邊上獲得勻稱連續(xù)的焊接。
依照基于本發(fā)明的方法的不同優(yōu)選實施方式，以兩個步驟實現(xiàn)第一和第二針部分的焊接。實際上可以在通過至少兩個焊接點將針的第一部分2和第二部分3連接在一起的焊接過程之前實施初期步驟。
為了這種目的，通過非限制性的描述，可以使用在圖3中示出的這種類型的套管42。套管42具有總體圓柱形狀并包括相對于針1的第二部分3設(shè)置的支撐表面43。通過工件固定器34將套管42旋擰于第一針部分2的端部5之上，從而彼此對接的排列第一和第二針部分。
套管也具有在它的周邊規(guī)則分布的，面向第一和第二針部分之間的接觸面區(qū)域設(shè)置的多個孔44。示出的套管42包括以120°彼此分開設(shè)置的3個孔44。
因此，當(dāng)工件固定器34自己完成至少一個完整的周期時，入射光束41照射面對縫隙44設(shè)置的第一和第二針部分之間的接觸面區(qū)域以形成小焊接點。
一旦已經(jīng)形成三個小焊接點，在示出的例子的情況下，如在前面提到的，縮回套管42并再次驅(qū)動工件固定器34進行轉(zhuǎn)動以實施連續(xù)的焊接。
需要指出的是，依照本發(fā)明的該實施例的用于加工醫(yī)用針的方法適用于非圓形截面的針。可是需要明白，在必須使用機器臂類型的支撐裝置的范圍內(nèi)，加工不同形狀針的該方法的實施將導(dǎo)致在加工速度方面較少的結(jié)果。實際上，在這種通過機器臂獲得的運動是更復(fù)雜的，這樣焊接方法總體就是較慢的。
圖4示意性示出了依照本發(fā)明的優(yōu)選實施方法。通過描述已經(jīng)明確示出曲線類型的針，如前面提到的，針的形狀不對依照本發(fā)明的方法有任何影響。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實施方法并不同于現(xiàn)有的實施方法，在焊接操作過程中將針1′的第一部分2′和第二部分3′保持于固定位置，而驅(qū)動入射激光束進行轉(zhuǎn)動運動。
從被焊接到一起的兩個部分的相對位置的穩(wěn)定性的觀點來看，如從面對入射激光束的它們的定位觀點來看，本實施方法因此是更有利的。
為了這種目的，可以優(yōu)選使用特定的光學(xué)裝置用于產(chǎn)生在高轉(zhuǎn)動速度下的轉(zhuǎn)動激光束。在于2003年5月16日申請的名稱為“用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)動激光束的設(shè)備”的EP專利申請No.03011210.6中就揭示了這樣的一種裝置，在本申請中作為參考而全部引用。
因此在本申請中將不再詳細(xì)描述在光學(xué)裝置中采用的具體的技術(shù)裝置。
為了實施該方法，使用激光源50發(fā)射通過機械系統(tǒng)52的激光束51，該機械系統(tǒng)52包括用于調(diào)整入射激光束53的特征的傳統(tǒng)光學(xué)裝置。系統(tǒng)52進一步包括反射表面54和用以以圖4中通過箭頭F3示出的方向轉(zhuǎn)動反射表面54的機械裝置(未示出)。
如在圖4中清楚示出的，然后在整個為環(huán)形形狀的第二反射表面55的方向上偏離激光束，而且反射表面具有在橫截面上形成的凹面。然后從第二反射表面55以針1的方向發(fā)射入射激光束53，該激光束具有可通過系統(tǒng)52的機械裝置調(diào)整的確定的入射角度。
此外，在工件固定器56中設(shè)置針1，調(diào)整系統(tǒng)52和針的相對位置，從而使入射激光束具有基本上在針1的第一部分2和第二部分3之間接觸面區(qū)域中的它的焦點。
一旦正確定位了針1，發(fā)射激光束并通過反射表面54的轉(zhuǎn)動驅(qū)動激光束進行轉(zhuǎn)動運動，從而使入射激光束在后續(xù)的兩個部分之間的接觸面上經(jīng)過針的周邊上。
如在現(xiàn)有實施例中描述的，可相互間調(diào)整反射表面54的轉(zhuǎn)動速度值和激光束51脈沖持續(xù)時間，從而在激光束的一個完整脈沖周期過程中，反射表面54自身完成至少一個完整的周期。
由于在引用的專利申請中描述了這種類型的裝置，就可能獲得數(shù)量級為每分20000轉(zhuǎn)的反射表面54的轉(zhuǎn)動速度。因此可以理解，在加工速度方面依照本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施例在生產(chǎn)醫(yī)用針時具有重要的優(yōu)點。在僅需要中斷被加工的兩個針之間的激光束的發(fā)射范圍內(nèi)前述裝置特別有用，機械系統(tǒng)繼續(xù)它的轉(zhuǎn)動運動，也節(jié)省了相當(dāng)多的時間。
在參照前面給出的實施例描述的類似變形中，以兩個步驟實現(xiàn)第一針部分和第二針部分之間的焊接，初期步驟用于獲得沿著針周邊規(guī)則分布的小焊接點，從而將它們固定在一起。
為了這種目的，如參照圖3的詳細(xì)描述給出的，可以使用套管42。
需要指出的是，在描述的每一個實施例中，優(yōu)選的通過使用相同的激光加工頭獲得斜面10(圖2)。在每個這些情況中，實際上僅需要修改在焊接和槽形成操作之間針和入射光束的相對位置。當(dāng)然，也必須修改激光的能量和/或它的脈沖持續(xù)時間。
此外，如在上文中提到的，優(yōu)選在焊接步驟之前在第一和第二針部分之間提供用于施加相對壓力的傳統(tǒng)裝置，以避免在獲得的焊接中形成空氣穴。沒有詳細(xì)描述這種裝置，但該傳統(tǒng)實施方式對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是熟知的。
另外，依照本發(fā)明的方法包括在實施焊接之后對獲得的針1的外部表面進行打磨的附加步驟。
前面描述與特殊實施例一致，并且不會受到特別是描述和示出用于針和套管的具體形狀，以及用于自身轉(zhuǎn)動或用于轉(zhuǎn)動入射激光束的裝置的結(jié)構(gòu)的限制。
此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的范圍的條件下，能夠基于他們的需要在激光源和光學(xué)激光束修改裝置之間使用直接光學(xué)耦合或光纖耦合。
權(quán)利要求
1.用于加工金屬醫(yī)用針的方法，包括步驟a)提供具有第一尖端和周邊包含在平面p1內(nèi)部的第二端的第一主體針部分；b)提供具有軸X2的管狀形狀的第二針部分，第二針部分的至少第一端具有包含在基本與軸X2垂直的平面P2中的周邊，在所述平面P2中的所述第二針部分的尺寸小于或等于在所述平面P1中所述第一部分的尺寸；c)首尾相接地安裝所述第一和第二針部分，從而使所述平面p1和P2結(jié)合，并形成所述兩個針部分之間的接觸面；d)通過位于所述接觸面處焊接區(qū)域之上的脈沖入射激光束的沖擊效應(yīng)焊接所述第一和第二針部分；該方法的特征在于一方面，在步驟d)中在針的兩個部分之間引入相對轉(zhuǎn)動運動，對入射激光束也引入相對轉(zhuǎn)動。另一方面，相互間調(diào)整相對運動速度和激光脈沖的持續(xù)時間，從而使在一個激光束脈沖持續(xù)時間過程中完成至少一個相對轉(zhuǎn)動周期。
2.依照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述第一針部分在它的第二端區(qū)域中基本是圓柱形。
3.依照權(quán)利要求2的方法，其特征在于在所述平面P2中所述第二針部分的尺寸基本上等于在所述平面p1中所述第一部分的尺寸。
4.依照權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在權(quán)利要求1的步驟c)中也對所述第一針部分和第二針部分施加壓力以彼此相對對它們進行擠壓。
5.依照前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于它包括在第二針部分的第二端和它的外部表面之間獲得斜面的附加步驟。
6.依照權(quán)利要求5的方法，其特征在于所述斜面具有形狀為圓弧的橫截面。
7.依照權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述圓弧具有基本上10到200微米的半徑。
8.依照權(quán)利要求5到7中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在權(quán)利要求1的步驟d)中使用相同的激光加工頭并用以獲得斜面。
9.依照權(quán)利要求1的方法，其特征在于在固定工件固定器上固定設(shè)置所述兩個針部分，由此驅(qū)動所束激光束進行關(guān)于軸X2的轉(zhuǎn)動運動。
10.依照權(quán)利要求9的方法，其特征在于通過操作包括特別是轉(zhuǎn)動反射表面的光學(xué)裝置獲得所述入射激光束的所述轉(zhuǎn)動運動。
11.依照權(quán)利要求1的方法，其特征在于接連兩次實施權(quán)利要求1中的步驟d)，在第一實施過程中將套管設(shè)置于針1上，然后在第二實施過程之前將其移走，所述套管具有面向第一和第二針部分之間的所述接觸面設(shè)置的縫隙。
12.依照權(quán)利要求11的方法，其特征在于所述套管具有沿著所述套管的周邊以120°彼此間隔設(shè)置的三個縫隙。
13.依照權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在權(quán)利要求1的步驟d)之后也提供打磨步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中使用的針的加工方法。通過脈沖激光焊接以將具有尖端的第一部分和具有管狀形狀的第二端連接而形成針，并在后續(xù)步驟中用于接收縫合線的端部。在焊接步驟過程中，針和入射激光束受到相對轉(zhuǎn)動運動的驅(qū)動，轉(zhuǎn)動運動速度可調(diào)整，從而在激光束脈沖期間，至少完成一個完整回轉(zhuǎn)。
文檔編號B21G1/08GK1579666SQ200410076608
公開日2005年2月16日 申請日期2004年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月5日
發(fā)明者A·費希特爾 申請人:拉薩格股份公司