CN100364690C - 医用针的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在医学领域中使用的针的加工方法。通过脉冲激光焊接以将具有尖端的第一部分和具有管状形状的第二端连接而形成针，并在后续步骤中用于接收缝合线的端部。在焊接步骤过程中，针和入射激光束受到相对转动运动的驱动，转动运动速度可调整，从而在激光束脉冲期间，至少完成一个完整回转。

Description

医用针的加工方法

技术领域

本发明涉及一种用于加工金属医用针的方法，这种类型的医用针通常用于实施缝合。

更特别的，本发明涉及一种这种类型的方法，该方法包括以下步骤：

a)获得具有第一尖端和周边包含在平面P1内部的第二端的第一主针部；

b)获得具有轴X2的管状形状的第二针部，第二针部的至少第一端具有包含在基本与轴X2垂直的平面P2中的周边，在平面P2中的第二针部的尺寸小于或等于在平面P1中第一部分的尺寸；

c)首尾相接地安装第一和第二针部，从而使平面P1和P2结合，并形成两个针部之间的接触面；

d)通过位于接触面处焊接区域之上的脉冲入射激光束的冲击效应焊接第一和第二针部；

设置在针的没有尖端端部的管形部分用于确保缝合线对针的后续固定。

背景技术

例如在1927年1月4日授予专利权的美国专利No.1,613,206中给出的，很久以前就已经知道通过焊接两个部分获得这种医用针，这种针的第一部分包括尖端，第二部分是管状形状。

可是，现在最广泛使用的医用针不具有通过结合两个初始分离部分获得的结构。事实上，通过传统的焊接方法较难达到关于这种针的加工质量的目前需要。已知使用两个圆柱体形状的点焊方法。

可是，当医用针的部分较小时，比如在几毫米的数量基或更小的上的尺寸时，实施这种“宏观类型”方法就比较困难。实际上，点焊方法的实施将导致形成环绕于针的两部分之间的结合处的小疤。在用这种焊接方法获得的针实施缝合时，这些疤的存在对器官组织当然是有害的。

这样，现在的医用针典型的由单独的金属部分制得，该金属部分的一端是尖的，而另一端基本上是平面。这样盲孔设置在第二端中用于后续确保缝合线的固定。通常，基于所需的尺寸通过激光或钻刺方法获得盲孔。

可是，这种类型的加工方法具有一个明显的缺陷，这是因为为了确保缝合线合适的固定在针上，必须参照由此获得盲孔的尺寸遵守非常精确的公差。

这种类型的的加工方法的另一个缺陷联系是联系到一个事实：如果错误的定位或设计盲孔的尺寸，就出现了一种情况：它的壁是如此的细以至于不能承受在后续实施缝合时施加的机械压力。

发明内容

本发明的一个目的是通过提出一种用于快速、廉价和有效、也就是获得针的高质素再现性的加工医用针的方法克服现有技术的前述缺陷，。

因此，本发明提供一种用于加工金属医用针的方法，包括步骤：

a)提供具有第一尖端和周边包含在平面P1内部的第二端的第一针部分；

b)提供具有轴X2的管状形状的第二针部分，第二针部分的至少第一端具有包含在基本与轴X2垂直的平面P2中的周边，在所述平面P2中的所述第二针部分的尺寸小于或等于在所述平面P1中所述第一针部分的尺寸；

c)首尾相接地安装所述第一和第二针部分，从而使所述平面P1和P2结合，并形成所述两个针部分之间的接触面；

d)通过位于所述接触面处焊接区域之上的脉冲入射激光束的冲击效应焊接所述第一和第二针部分；

该方法的特征在于：在步骤d)中，在一方面为针的两个部分与另一方面为入射激光束这两者之间引入相对转动运动，相互间调整相对转动速度和激光脉冲的持续时间，从而使在一个激光束脉冲持续时间过程中完成至少一个相对转动周期。

由于本发明的有利的特点，所获得的焊接是连续的，并在针的整个周边上具有均匀的品质。在将管子焊接至通过传统的经过试验的和测试过的方法加工的针的主体的范围内，以相对精确的方式确保它的尺寸。这样，如用于现有技术的针的情况，从一个针到另一个针，通过依照本发明的方法获得的针盲孔的尺寸不会波动。

在优选实施例中，针的第一部分在第二端的区域中具有基本上为圆柱形的形状，优选的，其与第二针部分具有相同的尺寸。因此，在装配针时，从一部分到另一部分的通道不间断。

在优选实施方式中，在焊接操作之前以特定的压力彼此相对装配两个针部分。

依照基于本发明的方法的不同优选实施例，在焊接操作之前提供初期步骤，在该步骤过程中，为了保持第二部分的相对位置以适于焊接操作，在第一和第二针部分之间获得至少两个小焊接点、优选是三个小焊接点。

依照本发明的另一个有利特点，可以提供在管子的端部获得斜面以接收缝合线的附加步骤，该斜面朝向盲孔的内部定向。优选的，通过激光加热去除物质获得斜面，从而获得圆弧形的横截面。这种斜面的存在便利于缝合线后续引入针的盲孔内部。此外，利用同一激光加工头以及在所形成的针和入射激光束之间的同一相对转动运动，在焊接针的两个部分操作之后可以顺便地做出斜面。实际上，通过利用具有相反入射角度的两个激光束，每束激光完成半个斜面，通常做出现行的斜面。

至于实施两个针部分和入射激光束之间的相对转动运动，本发明的优选实施例提供设置在固定的工件固定器之上的两个静态针部分，而驱动激光束使其围绕管形部分的轴X2进行转动。在不影响焊接精度时，使相互间必须保持固定的两个部分快速运动实际上是困难的。

附图说明

基于阅读下面的详细描述，并参照附图，通过非限制性例子，本发明的其它特点和优点将变得更清楚，其中：

图1示出了依照基于现有技术的方法加工的医用针的部分横截面示意图；

图2示出了与图1的视角类似，依照本发明的方法加工的医用针的部分横截面示意图；

图3示出了用于实施依照本发明的方法的第一实施例的装置的示意图；以及

图4示出了用于实施依照本发明的方法的第二实施例的装置的示意图。

具体实施方式

图1给出了现行使用前面描述的一类医用针100的部分横截面图。该针典型地由处于第一尖端101和截面基本上是平的第二端102之间的一个单一件制成。为了清楚起见，仅部分示出针100，它的中间部分是不可见的，以透视方式示出第一端101，而以横截面的形式示出第二端的区域。在传统的方式中，中间部分可以具有直线或曲线形状。

一旦已经形成“原始”针，在第二端102的区域中获得盲孔103以用于在后续的加工步骤中固定缝合线(未示出)。在传统的方式中，通过激光钻孔方法获得盲孔103。

可是，在涉及孔103相对于针定位的精度以及所获孔的尺寸精度方面，这种激光钻孔方法具有明显的缺陷。

实际上，在由形成孔103产生的壁104相当薄，为定位孔必须要求非常小的公差。这样当实施缝合时，103的一个不好的定位可以导致形成的壁104太薄，以至于不能确保针100抵抗变形或损坏的优良机械抗力。

同样，如上所述：孔103的不良尺寸和孔103的不规则形状能导致想要穿在其上的缝合线(未示出)的固定不适当。

当穿制直径大于约0.4mm的孔时，前述问题以量级增加。因此，在这种情况下冀望加工公差是困难的，这意味着获得了大量不适于使用的针。

通过改进已知的加工方法寻找解决这些问题的同时，本申请改进了依照本发明用于加工医用针的这种方法。

图2给出了通过依照本发明的方法获得的医用针，该图和图1的视角类似。

针1包括两个部分，部分示出的第一主体2，以及管形形状的第二部分3。

第一主体2包括第一尖端4和包含在平面P1内部的第二端5。没有示出的第一主体2的中部可以具有任何形状，也就是可以是直线形的或是弯曲的，只要其不影响依照本发明的加工方法。

第二部分3优选地具有轴向对称轴X2，并包括用以焊接至第一部分2的第一端6，该第一端包含在平面P2内部，基本与轴X2垂直。第二部分3进一步包括第二端7，在后续的加工步骤中通过该第二端插入缝合线以将其连接至针1。这样，缝合线最终必须包括在通过连接针1的第一部分2和第二部分3形成的盲孔8内部。

在依照本发明的优选实施例中，在盲孔8的边缘，也就是第二部分3的端部7和孔8的周边表面9之间的接合处配置斜面10。斜面10优选的具有形状基本为圆弧的部分，该圆弧具有几十或几百微米量级优选介于10和200微米之间的曲率半径，在将缝合线穿入针时，确保导引缝合线的功能。这项措施显著地缓和了缝合线插入条件，并导致明显节省了用于装配线和针的操作时间，典型的，以每秒几次装配规格的高操作率自动进行操作。

图2也给出了直接与它的加工方法联系的针1的详细结构，实际上，存在的焊缝11表示针的第一部分2和第二部分3之间的接触面。在优选实施方式中，如图2所示，焊缝在第二管状部分的壁的整个厚度之上延伸，从而确保针的两个部分之间连接的最佳刚性。此外，依照本发明的加工方法能使在第二部分3的周边之上具有机械的和视觉的良好质量形成连续的焊缝11。

在这里已经示出的针的第一部分2和第二部分3在被焊接在一起的各自端部区域具有相等的尺寸。这样，针1从它的尖端4到它的端部7具有用于固定缝合线的没有任何不规则的外部表面。当然，优选实施例的该特征是非限制性的。本领域普通技术人员可以在无任何特殊的困难并不脱离本发明的范围的条件下，基于自身需要调整第一和第二针部分的相对尺寸。

可是需要指出的时，由于针后续的使用，特别是由于在器官组织中它的运动方向，所以第二针部分的横向尺寸必须小于或等于第一部分的横向尺寸。

图3和图4给出了依照本发明的方法的带有不同焊接装置的两个实施例。

图3示意性给出了依照本发明的方法的第一实施例，其中面向固定入射激光束转动驱动针1的第一部分2和第二部分3。

为了这种目的，可使用一个工作台30，优选的能够关于至少一个转动轴调整工作台工作表面31的倾度，如通过箭头F1示出的，如果需要它能够调整焊接区域上激光束的入射角度。

电动机32稳定于工作表面31并驱动轴33转动。轴33带有工件固定器34，固定器以刚性方式固定在那里以在焊接操作过程支撑针1。

工件固定器34配备有用于支撑针1的传统装置。

此外，用于实施依照图3的实施例方法的装置包括发射激光束36的激光源35，该激光束具有适于正视操作环境的光学特征，特别是在能量和脉冲频率方面。

此外，图3的装置包括用于调整激光束36的形状的传统光学装置，比如透镜37、38和39，如果需要，该装置也包括用于调整激光束36方向的光学装置，比如反射镜40。通过这些光学装置，可以获得入射激光束41，该激光束的焦点位于针1的第一部分2和第二部分3之间的接触面区域中。

这样，当相应于用于实施焊接第一和第二针部分的步骤的必须位置，在针1和入射激光束41之间相对定位时，工件固定器34自己进行驱动以通过箭头F2示出的方向进行转动，从而使针自身进行转动，在它的两个部分之间的接触面保持相反的入射激光束41。

依照本发明的方法的重要参数然后包括调整激光束36脉冲过程中的值，以及调整相互间工件固定器34的转动速度，从而使用在激光束的一个完整脉冲周期过程中，工件固定器34自身完成至少一个完整的旋转。

这样，在针1的整个周边上获得匀称连续的焊接。

依照基于本发明的方法的不同优选实施方式，以两个步骤实现第一和第二针部分的焊接。实际上可以在通过至少两个焊接点将针的第一部分2和第二部分3连接在一起的焊接过程之前实施初期步骤。

为了这种目的，通过非限制性的描述，可以使用在图3中示出的这种类型的套管42。套管42具有总体圆柱形状并包括相对于针1的第二部分3设置的支撑表面43。通过工件固定器34将套管42旋拧于第一针部分2的端部5之上，从而彼此对接的排列第一和第二针部分。

套管也具有在它的周边规则分布的，面向第一和第二针部分之间的接触面区域设置的多个孔44。示出的套管42包括以120°彼此分开设置的3个孔44。

因此，当工件固定器34自己完成至少一个完整的周期时，入射光束41照射面对缝隙44设置的第一和第二针部分之间的接触面区域以形成小焊接点。

一旦已经形成三个小焊接点，在示出的例子的情况下，如在前面提到的，缩回套管42并再次驱动工件固定器34进行转动以实施连续的焊接。

需要指出的是，依照本发明的该实施例的用于加工医用针的方法适用于非圆形截面的针。可是需要明白，在必须使用机器臂类型的支撑装置的范围内，加工不同形状针的该方法的实施将导致在加工速度方面较少的结果。实际上，在这种通过机器臂获得的运动是更复杂的，这样焊接方法总体就是较慢的。

图4示意性示出了依照本发明的优选实施方法。通过描述已经明确示出曲线类型的针，如前面提到的，针的形状不对依照本发明的方法有任何影响。

依照本发明的优选实施方法并不同于现有的实施方法，在焊接操作过程中将针1′的第一部分2′和第二部分3′保持于固定位置，而驱动入射激光束进行转动运动。

从被焊接到一起的两个部分的相对位置的稳定性的观点来看，如从面对入射激光束的它们的定位观点来看，本实施方法因此是更有利的。

为了这种目的，可以优选使用特定的光学装置用于产生在高转动速度下的转动激光束。在于2003年5月16日申请的名称为“用于产生转动激光束的设备”的EP专利申请No.03011210.6中就揭示了这样的一种装置，在本申请中作为参考而全部引用。

因此在本申请中将不再详细描述在光学装置中采用的具体的技术装置。

为了实施该方法，使用激光源50发射通过机械系统52的激光束51，该机械系统52包括用于调整入射激光束53的特征的传统光学装置。系统52进一步包括反射表面54和用以以图4中通过箭头F3示出的方向转动反射表面54的机械装置(未示出)。

如在图4中清楚示出的，然后在整个为环形形状的第二反射表面55的方向上偏离激光束，而且反射表面具有在横截面上形成的凹面。然后从第二反射表面55以针1的方向发射入射激光束53，该激光束具有可通过系统52的机械装置调整的确定的入射角度。

此外，在工件固定器56中设置针1，调整系统52和针的相对位置，从而使入射激光束具有基本上在针1的第一部分2和第二部分3之间接触面区域中的它的焦点。

一旦正确定位了针1，发射激光束并通过反射表面54的转动驱动激光束进行转动运动，从而使入射激光束在后续的两个部分之间的接触面上经过针的周边上。

如在现有实施例中描述的，可相互间调整反射表面54的转动速度值和激光束51脉冲持续时间，从而在激光束的一个完整脉冲周期过程中，反射表面54自身完成至少一个完整的周期。

由于在引用的专利申请中描述了这种类型的装置，就可能获得数量级为每分20000转的反射表面54的转动速度。因此可以理解，在加工速度方面依照本发明的方法的优选实施例在生产医用针时具有重要的优点。在仅需要中断被加工的两个针之间的激光束的发射范围内前述装置特别有用，机械系统继续它的转动运动，也节省了相当多的时间。

在参照前面给出的实施例描述的类似变形中，以两个步骤实现第一针部分和第二针部分之间的焊接，初期步骤用于获得沿着针周边规则分布的小焊接点，从而将它们固定在一起。

为了这种目的，如参照图3的详细描述给出的，可以使用套管42。

需要指出的是，在描述的每一个实施例中，优选的通过使用相同的激光加工头获得斜面10(图2)。在每个这些情况中，实际上仅需要修改在焊接和槽形成操作之间针和入射光束的相对位置。当然，也必须修改激光的能量和/或它的脉冲持续时间。

此外，如在上文中提到的，优选在焊接步骤之前在第一和第二针部分之间提供用于施加相对压力的传统装置，以避免在获得的焊接中形成空气穴。没有详细描述这种装置，但该传统实施方式对本领域普通技术人员是熟知的。

另外，依照本发明的方法包括在实施焊接之后对获得的针1的外部表面进行打磨的附加步骤。

前面描述与特殊实施例一致，并且不会受到特别是描述和示出用于针和套管的具体形状，以及用于自身转动或用于转动入时激光束的装置的结构的限制。

此外，本领域普通技术人员在不脱离本发明的范围的条件下，能够基于他们的需要在激光源和光学激光束修改装置之间使用直接光学耦合或光纤耦合。

Claims (11)

1.用于加工金属医用针的方法，包括步骤：

a)提供具有第一尖端和周边包含在平面P1内部的第二端的第一针部分；

b)提供具有轴X2的管状形状的第二针部分，第二针部分的至少第一端具有包含在基本与轴X2垂直的平面P2中的周边，在所述平面P2中的所述第二针部分的尺寸小于或等于在所述平面P1中所述第一针部分的尺寸；

c)首尾相接地安装所述第一和第二针部分，从而使所述平面P1和P2结合，并形成所述两个针部分之间的接触面；

d)通过位于所述接触面处焊接区域之上的脉冲入射激光束的冲击效应焊接所述第一和第二针部分；

该方法的特征在于：在步骤d)中，在一方面为针的两个部分与另一方面为入射激光束这两者之间引入相对转动运动，相互间调整相对转动速度和激光脉冲的持续时间，从而使在一个激光束脉冲持续时间过程中完成至少一个相对转动周期。

2.依照权利要求1的方法，其特征在于：所述第一针部分在它的第二端区域中基本是圆柱形。

3.依照权利要求2的方法，其特征在于：在所述平面P2中所述第二针部分的尺寸基本上等于在所述平面P1中所述第一针部分的尺寸。

4.依照权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其特征在于：在权利要求1的步骤c)中也对所述第一针部分和第二针部分施加压力以彼此相对对它们进行挤压。

5.依照权利要求1所述的方法，其特征在于：它包括在第二针部分的第二端和第二针部分的外部表面之间获得斜面的附加步骤。

6.依照权利要求5的方法，其特征在于：所述斜面具有形状为圆弧的横截面。

7.依照权利要求6的方法，其特征在于：所述圆弧具有10到200微米的半径。

8.依照权利要求5到7中任一权利要求所述的方法，其特征在于：使用一个单独的激光加工头在权利要求1的步骤d)中用以进行焊接并在权利要求5的附加步骤中用以获得斜面。

9.依照权利要求1的方法，其特征在于：在固定工件固定器上固定设置所述两个针部分，由此驱动所述入射激光束进行关于轴X2的转动运动。

10.依照权利要求9的方法，其特征在于：通过操作包括转动反射表面的光学装置获得所述入射激光束的所述转动运动。

11.依照权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其特征在于：在权利要求1的步骤d)之后也提供打磨步骤。

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