專利名稱：用于提高彎針的彎曲剛度和屈服力矩的快速熱處理的制作方法
用于提高彎針的彎曲剛度和屈服力矩的快速熱處理本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生具有剛度、強(qiáng)度和延展性的合乎需要的組合的縫合針的設(shè)備 和過程。更具體而言，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)呈現(xiàn)優(yōu)良的彎曲剛度性質(zhì)的縫合針的設(shè)備和過程。某些手術(shù)，特別是冠狀動(dòng)脈旁路手術(shù)，必然涉及具有非常高的彎曲剛度和強(qiáng)度的 小直徑縫合針的使用。特別地，這種類型的手術(shù)需要嚴(yán)密地控制縫合針的路徑。在針隨著 其進(jìn)入組織或者隨著其在再次出來之前刺入血管的內(nèi)表面而將會(huì)過度彎曲的情況下，有可 能會(huì)發(fā)生針的不當(dāng)放置和對(duì)組織及患者的嚴(yán)重創(chuàng)傷。在使用中，縫合針經(jīng)受足以克服穿過組織的摩擦阻力的力。傾向于抵抗針穿入的 這些力在經(jīng)歷心血管手術(shù)的患者中可能更大，這種患者由于冠狀動(dòng)脈疾病而表現(xiàn)出鈣化或 韌化組織。在這些程序中，縫合針必須能不僅穿過血管，而且也能穿過任何硬鈣化組織，硬 鈣化組織可位于沿著血管腔的外圍處。過于柔順的針可能在穿入組織期間彈性地偏轉(zhuǎn)，且 可導(dǎo)致某些放置控制損失。因此，優(yōu)選的是，針應(yīng)具有相對(duì)較高的彎曲剛度，即，當(dāng)經(jīng)受變形 力時(shí)較低的撓曲趨勢(shì)和較高的保持其構(gòu)造的趨勢(shì)。因此，對(duì)于縫合針的操縱和性能而言，彎 曲剛度是合乎需要的性質(zhì)。剛性針抵抗彈性偏轉(zhuǎn)且因此可如預(yù)期的那樣導(dǎo)向，以提供高的 控制水平。ASTM標(biāo)準(zhǔn)F1840-98a(2004年重新批準(zhǔn))提供了用于手術(shù)縫合針的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語，且 ASTM標(biāo)準(zhǔn)F1874-98(2004年重新批準(zhǔn))提供了在手術(shù)縫合中所用的針的彎曲試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試 驗(yàn)方法的細(xì)節(jié)。兩種ASTM標(biāo)準(zhǔn)以引用其整體的方式結(jié)合于本文中。使用手術(shù)縫合針強(qiáng)度 的兩種不同度量，即，屈服彎曲力矩和最大彎曲力矩，屈服彎曲力矩是在彎曲試驗(yàn)期間開始 塑性變形所需的力矩量，最大彎曲力矩是在彎曲試驗(yàn)期間施加到針上的最大力矩。這個(gè)后 面的最大彎曲力矩值典型地在針經(jīng)歷顯著塑性變形的點(diǎn)處測(cè)量且通常高于屈服彎曲力矩， 或者塑性變形開始所處的點(diǎn)。塑性變形開始所處的偏轉(zhuǎn)點(diǎn)，或者更正式地根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)， 發(fā)生屈服彎曲力矩所處的角度，被稱作屈服彎曲角度。在醫(yī)療實(shí)踐中使用的大多數(shù)縫合針是彎的。針的曲率使得能精確地放置和引導(dǎo)穿 過周圍組織。曲率可能是微小的，例如等于四分之一圓，或者可為顯著的，例如等于或超過 二分之一圓。常規(guī)地通過將直的線材彎到所需程度來生產(chǎn)縫合針。但是，在機(jī)械地彎曲縫 合針的過程中，會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力可起到使針弱化的作用，且當(dāng)在手術(shù)過程中賦予 應(yīng)力時(shí)，可使之易于逆著該曲率彎曲或打開。事實(shí)上，使彎縫合針彎曲所需的屈服力矩可遠(yuǎn) 遠(yuǎn)小于使直針彎曲所需的屈服力矩。已開發(fā)了用于減輕在針變彎過程期間所賦予的殘余應(yīng) 力的熱過程來改進(jìn)縫合針的強(qiáng)度和剛度。針彎曲強(qiáng)度和針彎曲剛度二者影響縫合針的操縱特征，以及穿入性能和效力。重 要的是注意在幾乎所有情形下，縫合針應(yīng)當(dāng)用于不超過屈服彎曲力矩的應(yīng)用中，因?yàn)槌^ 這個(gè)值，針可塑性地彎曲，可能會(huì)失去其原始形狀，且可能不再如預(yù)期的那樣起作用。因此 顯然縫合針的合乎需要的特征是高的屈服彎曲力矩(其為縫合針的彎曲強(qiáng)度的表現(xiàn))。低 于屈服彎曲力矩，縫合針的彎曲阻力由針彎曲剛度最佳地表征。針彎曲剛度是針偏轉(zhuǎn)到達(dá)屈服彎曲角度之前對(duì)縫合針的彈性或可恢復(fù)彎曲的阻力的臨界度量，且可按照屈服彎曲力矩除以屈服彎曲角度來計(jì)算。如果直縫合針或彎縫合 針具有低彎曲剛度值，對(duì)于給定彎曲力矩可發(fā)生針的顯著彎曲，而如果直縫合針或彎縫合 針呈現(xiàn)高彎曲剛度值，則對(duì)于給定彎曲力矩將發(fā)生針的相對(duì)較小的彈性彎曲。由于針尖并 不直接隨外科醫(yī)生的手的運(yùn)動(dòng)而平移，外科醫(yī)生傾向于將高度的彈性彎曲感知為控制的喪 失或感知為較差的穿入性能。因此，針彎曲剛度可被認(rèn)為是大多數(shù)手術(shù)應(yīng)用中針性能的重 要度量。因此，縫合針的合乎需要的彎曲性質(zhì)是高彎曲剛度，以及表現(xiàn)為高屈服彎曲力矩 的彎曲強(qiáng)度和延展性，以便在手術(shù)程序期間穿入被縫合的組織而不會(huì)造成過度的撓曲、塑 性彎曲或斷裂。針也應(yīng)當(dāng)不是脆性的；如果針的任何部分太脆，則如果施加太多的力，其在使用期 間可能會(huì)斷裂。針應(yīng)替代地為延展性的，延展性是彎曲但不斷裂的能力。通常將彎縫合針 彎曲貫穿90度的彎曲角度且然后手動(dòng)地將其重新成形至其原始曲率來評(píng)估延展性。制針 領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)把這個(gè)程序認(rèn)為是重新成形過程，且將進(jìn)一步認(rèn)為針在不斷裂的情況 下可耐受的重新成形過程的次數(shù)越高，其延展性就越高。出于改進(jìn)屈服力矩和剛度的目的對(duì)縫合針進(jìn)行熱處理的過程在很大程度上被忽 略了。對(duì)于并不經(jīng)歷馬氏體轉(zhuǎn)變的不銹鋼縫合針材料尤為如此，諸如302SS、304SS、316SS、 4310SS等，其采用在線材拉伸與針成型操作期間所賦予的加工硬化作為其主要強(qiáng)化機(jī)制。 作為例外，馬氏體和馬氏體時(shí)效不銹鋼(諸如420SS、455SS、465SS和其它)常規(guī)地經(jīng)受批 式熱處理，以驅(qū)動(dòng)關(guān)于強(qiáng)度的馬氏體轉(zhuǎn)變，強(qiáng)化相的析出，以及/或者合金的回火，以增強(qiáng) 延展性。但是，這些過程并沒有明確地針對(duì)提高的剛度和屈服力矩來設(shè)計(jì)。鑒于此，仍存在對(duì)用于對(duì)縫合針進(jìn)行快速熱處理以提高剛度和屈服力矩的設(shè)備和 過程的長(zhǎng)久(long-felt)需要。在一方面，提供了一種用于對(duì)多個(gè)彎縫合針進(jìn)行熱處理的設(shè)備。該設(shè)備包括用于 將多個(gè)彎縫合針從彎縫合針源轉(zhuǎn)移到接收器的傳送器；鄰近傳送器定位的殼體，該殼體具 有第一端、第二端和從第一端延伸到第二端的開口，開口與傳送器對(duì)準(zhǔn)以使得多個(gè)彎縫合 針能穿過其中；以及熱源，其位于殼體內(nèi)，以用于在傳送器將多個(gè)彎縫合針從殼體的第一端 轉(zhuǎn)移到殼體的第二端時(shí)加熱該多個(gè)彎縫合針。在另一方面，提供了一種用于對(duì)多個(gè)彎縫合針進(jìn)行熱處理以提高彎縫合針的剛度 和屈服力矩的過程。該過程包括以下步驟將多個(gè)彎縫合針從彎縫合針源傳送到接收器； 當(dāng)該多個(gè)彎縫合針在彎縫合針源與接收器之間傳遞時(shí)，將該多個(gè)彎縫合針加熱到低于彎縫 合針的再結(jié)晶溫度的溫度；以及提供屏蔽氣體，以在加熱多個(gè)縫合針時(shí)最小化該多個(gè)彎縫 合針的氧化和降解。在一實(shí)施例中，使用用于提供屏蔽氣體的系統(tǒng)在多個(gè)縫合針穿過殼體時(shí)最小化多 個(gè)彎縫合針的氧化和降解。用于提供屏蔽氣體的系統(tǒng)還可基本上防止到傳送器的過量熱 傳 遞。在另一實(shí)施例中，屏蔽氣體是氫氣、氬氣、氮?dú)狻⒛蕷?、氦氣、CO、CO2或其混合物。在又一實(shí)施例中，傳送器包括一個(gè)或多個(gè)條帶，多個(gè)彎縫合針附連到該一個(gè)或多 個(gè)條帶上。本文所提供的設(shè)備和過程使得能連續(xù)且快速地傳遞彎縫合針通過集中熱源，以減輕殘余應(yīng)力或者賦予微結(jié)構(gòu)變化，以提高強(qiáng)度和剛度。與更常規(guī)的批式熱處理相比，這些 過程提供時(shí)間節(jié)省和開支節(jié)省，且可與常規(guī)地用于傳輸?shù)暮芏喾N針載體條帶材料兼容并防 止損壞縫合針。通過使用屏蔽氣體，甚至紙帶載體條帶都可用于傳送縫合針經(jīng)過具有超過 1500°C的溫度的熱源。通過下文的詳細(xì)描述，特別是當(dāng)結(jié)合所附的圖閱讀時(shí)，所公開的設(shè)備和過程的這 些和其它優(yōu)點(diǎn)、特征和屬性以及其有利應(yīng)用和/或用途將顯而易見。

圖1是根據(jù)本發(fā)明用于對(duì)多個(gè)彎縫合針進(jìn)行熱處理的設(shè)備的示意表示；圖2是根據(jù)本發(fā)明的、在用于對(duì)多個(gè)彎縫合針進(jìn)行熱處理的設(shè)備中使用的熱源的 不意表不；圖3是根據(jù)本發(fā)明附連到載體條帶上的多個(gè)彎縫合針的示意表示；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于對(duì)多個(gè)彎縫合針進(jìn)行熱處理的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施 例，集中在熱源和引導(dǎo)件上；圖5是與未接受熱處理的等效鎢26%錸合金縫合針相比、對(duì)已經(jīng)以1400°C經(jīng)受連 續(xù)快速熱處理20秒的由鎢26%錸合金生產(chǎn)的0. 008"直徑彎縫合針的彎曲性能進(jìn)行比較 的曲線圖；圖6是示出了溫度和時(shí)間對(duì)由鎢26%錸合金生產(chǎn)的0.008"直徑彎縫合針的屈服 力矩和極限力矩的效果的曲線圖；圖7A示出了被施加超過20秒的溫度對(duì)由奧氏體合金不銹鋼系列4310所生產(chǎn)的 0.008"直徑彎縫合針的屈服力矩和極限力矩的影響；圖7B示出了經(jīng)過快速熱處理和未經(jīng)快速熱處理的不銹鋼系列4310合金針的彎曲 性能的比較；圖8A示出了被施加超過20秒的溫度對(duì)由馬氏體時(shí)效不銹鋼生產(chǎn)的0. 008"直徑 彎縫合針的屈服力矩和極限力矩的影響。圖8B示出了經(jīng)過快速熱處理和未經(jīng)快速熱處理的馬氏體時(shí)效不銹鋼針的彎曲性 能的比較。^X除非另外定義，在本文中使用的所有技術(shù)和科學(xué)用語預(yù)期具有與相關(guān)領(lǐng)域的一般 技術(shù)人員通常理解的相同的意義。如本文所用，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“該”包括復(fù)數(shù)引用，除非上下文另外清 楚地作出表示。如本文所用，“彎曲剛度”(彎曲時(shí)的剛度)表示對(duì)彎縫合針的彈性變形的阻力。如本文所用，本文中的“直徑”表示(4Α/π)的平方根，其中A是截面積。如本文所用，“韌-脆-轉(zhuǎn)變溫度” (DBTT)表示高于其時(shí)合金延展性會(huì)發(fā)生實(shí)質(zhì)性 改進(jìn)的溫度。當(dāng)在本文中使用時(shí)，DBTT被確定為在張力試驗(yàn)中合金呈現(xiàn)至少5%斷裂伸長(zhǎng) 率時(shí)所處的溫度。如本文所用，“延展性”是合金耐受塑性變形而不會(huì)斷裂的能力。如本文所用，“彈性變形”是可通過移除所施加的負(fù)荷而恢復(fù)的變形、應(yīng)變或移位。如本文所用，“斷裂伸長(zhǎng)率”是在用于評(píng)估合金延展性的單向拉伸試驗(yàn)中樣品百分 比伸長(zhǎng)率的度量。
如本文所用，“工字梁(I-beam)針主體”是指結(jié)合了扁平相對(duì)側(cè)部的任何多種針主 體設(shè)計(jì)，而非整體圓形的設(shè)計(jì)。如本文所用，“材料性質(zhì)”表示僅通過以其中針形狀和表面性質(zhì)并不影響數(shù)據(jù)的方 式進(jìn)行試驗(yàn)所得到的材料性質(zhì)。實(shí)例包括楊氏模量、極限抗拉強(qiáng)度(當(dāng)以單向拉伸進(jìn)行試 驗(yàn)時(shí))以及顯微硬度硬度。如本文所用，“針坯”是細(xì)長(zhǎng)線材件，其一部分經(jīng)由多個(gè)過程轉(zhuǎn)變成縫合針的形狀。 而且，如本文所用，“針坯”是指從縫合針的近端延伸的線材的一部分，其用來移動(dòng)和定位縫 合針以根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行加工。如本文所用，“再結(jié)晶溫度”是將在合金的微結(jié)構(gòu)中形成新晶粒時(shí)所處的溫度。如本文所用，“單向拉伸”是在一個(gè)維度施加的拉伸，其中其它維度不受約束。如本文所用，“熱成型”表示在受加熱的工件上進(jìn)行的塑性成型。如本文所用，“極限彎曲力矩”表示在根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)F-1840_98a進(jìn)行的彎曲試驗(yàn) 期間施加到針上的最大力矩。如本文所用，“屈服彎曲力矩”表示在根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)F-1840_98a進(jìn)行的彎曲試驗(yàn) 期間開始塑性變形所需的力矩量?，F(xiàn)看對(duì)圖1至圖8B進(jìn)行參照，其中在所有附圖中使用同樣的標(biāo)號(hào)來表示同樣的部 件?，F(xiàn)參看圖1至圖4，示出了用于對(duì)多個(gè)彎縫合針進(jìn)行熱處理的設(shè)備10。該設(shè)備包 括用于將多個(gè)彎縫合針14從彎縫合針源16轉(zhuǎn)移到接收器18的傳送器12。傳送器12可由 條帶形成，條帶至少部分地由金屬、紙或塑料構(gòu)成，其中可通過使連接到金屬條帶的預(yù)成型 舌片(未圖示)繞多個(gè)彎縫合針14中每個(gè)針的至少一部分彎曲來實(shí)現(xiàn)機(jī)械附連，或者，備 選地，可將壓敏粘合劑涂覆于紙、塑料或金屬載體條帶的至少一個(gè)表面上，或者，備選地，利 用至少一次焊接將多個(gè)彎縫合針14中的每個(gè)縫合針固定到金屬載體條帶上。設(shè)備10還包括鄰近傳送器12定位的殼體20。殼體20包括第一端22、第二端24 和從第一端22延伸到第二端24的開口 26。如圖所示，開口 26與傳送器12對(duì)準(zhǔn)，以使多個(gè) 彎縫合針14能穿過殼體20。殼體20還包括位于該殼體20內(nèi)的熱源28，熱源28用于在傳送器12將多個(gè)彎縫 合針14從殼體20的第一端22轉(zhuǎn)移到殼體20的第二端24時(shí)加熱該多個(gè)彎縫合針14。熱 源28可為常規(guī)熱源，且可包括一個(gè)或多個(gè)電阻加熱元件，一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)耦合加熱元件， 熱氣體流或類似物。通過采用窄開口 26供針14穿過，最小化或防止了到傳送器12的過量 輻射熱傳遞。為了進(jìn)一步增強(qiáng)殼體20的最小化或防止到傳送器12的過量輻射熱傳遞的能 力，殼體20也可在其內(nèi)表面和/或在其外表面內(nèi)采用絕熱材料(未圖示)。如圖1、圖2和圖4所示，設(shè)備10還可包括用于提供屏蔽氣體的系統(tǒng)30，以在多個(gè) 縫合針14穿過殼體20時(shí)最小化該多個(gè)彎縫合針14的氧化和降解。用于提供屏蔽氣體的 系統(tǒng)30可包括氣體供應(yīng)棒32，該氣體供應(yīng)棒32具有用于放出屏蔽氣體的多個(gè)端口 34。此 處所采用的屏蔽氣體可為氫氣、氬氣、氮?dú)?、氖氣、氦氣、CO、CO2或其混合物。用于提供屏蔽 氣體的系統(tǒng)30可有利地基本上防止到傳送器12的過量熱傳遞。如圖1和圖4中所示，設(shè)備10還可包括用于定位多個(gè)彎縫合針的引導(dǎo)件40，以使 多個(gè)彎縫合針14在殼體20的開口 26內(nèi)基本上居中。在一實(shí)施例中，設(shè)備10包括第一引導(dǎo)件40，該第一引導(dǎo)件40用于定位多個(gè)彎縫合針14，以使該多個(gè)彎縫合針14在殼體20的 開口 26內(nèi)基本上居中。如圖所示，用于定位多個(gè)彎縫合針14的第一引導(dǎo)件40位于殼體20 與彎縫合針源16之間。在一實(shí)施例中，用于定位多個(gè)彎縫合針14的第一引導(dǎo)件40可包括 第一板42與第二板44，它們定位成間隔開而平行的關(guān)系。在另一實(shí)施例中，設(shè)備10還可包 括第二引導(dǎo)件46，第二引導(dǎo)件46用于定位多個(gè)彎縫合針14，以在該多個(gè)彎縫合針14從殼 體20的開口 26出來時(shí)使該多個(gè)彎縫合針14基本上居中。如圖所示，用于定位多個(gè)彎縫合 針14的第二引導(dǎo)件46位于殼體20與接收器18之間。用于定位多個(gè)彎縫合針14的第二 引導(dǎo)件46可包括第一板48和第二板50，它們定位成間隔開而平行的關(guān)系。如圖1所示，在一實(shí)施例中，彎縫合針源16包括放出軸。在另一實(shí)施例中，接收器 18包括收回軸。如圖3所示，多個(gè)彎縫合針14中的每個(gè)針可包括彎縫合針部分14a和針坯 14b。針坯14b有用，因?yàn)槠淇晒潭ǖ絺魉推?2上，如在上文中描述。在另一實(shí)施例中，提供了用于對(duì)多個(gè)彎縫合針14進(jìn)行熱處理以提高彎縫合針14 的剛度和屈服力矩的過程。該過程包括以下步驟將多個(gè)彎縫合針14從彎縫合針源16傳 送到接收器18 ；當(dāng)多個(gè)彎縫合針14在彎縫合針源16到接收器18之間傳遞時(shí)，將該多個(gè)彎 縫合針14加熱到低于彎縫合針14的再結(jié)晶溫度的溫度；以及提供屏蔽氣體，以在多個(gè)縫合 針14受加熱時(shí)最小化該多個(gè)彎縫合針14的氧化和降解。在一實(shí)施例中，將多個(gè)彎縫合針14加熱至從大約350°C至大約1900°C的范圍中的 溫度持續(xù)大約1秒至大約5分鐘，或者從大約400°C至大約1650°C的范圍中的溫度持續(xù)大 約2秒至大約5分鐘。如將在下文更詳細(xì)地描述的，在一實(shí)施例中，多個(gè)彎縫合針14包括鎢合金。在另 一實(shí)施例中，多個(gè)彎縫合針14包括選自由錸、鉭或鉬組成的組的至少一種或多種金屬。在 又一實(shí)施例中，多個(gè)彎縫合針14包括直至30 %重量百分比的錸和余量的鎢。在一實(shí)施例中，在惰性或還原氣氛中加熱多個(gè)彎縫合針14。在另一實(shí)施例中，在氧 化氣氛中加熱多個(gè)彎縫合針14。在一實(shí)施例中，本文所公開的過程是快速連續(xù)過程，其中用于剛度和屈服力矩提 高的機(jī)制選自下列機(jī)制之一 1)應(yīng)力消除；2)馬氏體轉(zhuǎn)變與應(yīng)力消除；3)析出強(qiáng)化與應(yīng)力 消除；以及；4)回火與應(yīng)力消除。在一實(shí)施例中，彎縫合針14由鎢合金、鋼合金或者鉬合金 組成。應(yīng)力消除機(jī)制可單獨(dú)地應(yīng)用于鎢合金、鉬合金和某些奧氏體鋼合金，諸如302SS、 304SS、316SS、4310SS和類似物。馬氏體轉(zhuǎn)變加上應(yīng)力消除的機(jī)制可應(yīng)用于某些馬氏體鋼， 諸如合金420SS。析出強(qiáng)化加上應(yīng)力消除可應(yīng)用于馬氏體時(shí)效不銹鋼，諸如455SS、465SS。 回火加上應(yīng)力消除可應(yīng)用于馬氏體和某些馬氏體時(shí)效鋼，特別地應(yīng)用于420SS。重要的是要注意到，某些不銹鋼在大約400°C至大約1000°C的溫度范圍中經(jīng)受加 熱處理達(dá)數(shù)分鐘或更長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間時(shí)通過形成碳化鉻或σ相而傾向于脆化。對(duì)于上文所列 出的奧氏體不銹鋼可能尤為如此。本文所述的連續(xù)熱處理可通過以較高溫度快速加工(其 中這些脆化相在熱力學(xué)上不易于形成)、或者通過不允許有用于這些脆化相形成或生長(zhǎng)的 足夠時(shí)間來防止這些脆化相形成。如上文所指示，縫合針可由鎢合金形成。鎢合金可包括選自由錸、鋨、鉭或鉬組成 的組的一種或多種金屬。在一實(shí)施例中，合金可為鎢_錸合金，且具有不超過痕量的其它元素存在。除了鎢之外的金屬可以合金重量百分比直到大約30%的量存在，或者以合金重量 百分比的范圍從大約20%至大約26%的量存在。縫合針可具有在精細(xì)手術(shù)中有效地允許滿意地使用的直徑。通常，直徑將小于大 約60mil (千分之一英寸)或小于大約15mil，低至大約Imi 1，或者大約1. 4至大約12mil。 將認(rèn)識(shí)到，縫合針可具有圓形主體截面，且該針也可為非圓形截面形狀，諸如三角形；梯形； 矩形；六邊形；橢圓形；或者其中矩形的相對(duì)較短端部圓整化為半圓的矩形。針可擁有帶 單組相對(duì)平側(cè)的“帶條”形狀，或者矩形或“工字梁”形狀，或者擁有這樣的截面_該截面平 滑地經(jīng)歷從點(diǎn)到圓形截面、到具有圓角及然后更尖的角的矩形截面的過渡，如在美國(guó)專利 No. 4，799，484中所述，該專利的內(nèi)容通過以其整體引用的方式結(jié)合到本文中?？p合針可為直的或彎的，但本文所公開和實(shí)現(xiàn)的彎曲強(qiáng)度和剛度的改進(jìn)特別有利 于彎針。在一實(shí)施例中，針以一定曲率半徑彎曲，該曲率半徑不需要是恒定的但優(yōu)選是恒定 的。因此，本文所公開的針的形狀包括圓的節(jié)段，諸如四分之一圓，八分之三圓、半圓或八分 之五圓。在鎢合金或不銹鋼線材最終拉伸到最終需要的直徑之后，針的一端被賦予具有所 需形狀的針尖，該針尖通過任何常規(guī)技術(shù)提供，諸如磨削?？蛇x地，可通過壓制或磨削操作 將主體形成為多種形狀。然后針可被賦予其所需曲率，通常是通過繞具有所需曲率半徑的 心軸卷曲(來實(shí)現(xiàn))。通過旋鍛或類似方式為針的相對(duì)端賦予在其端部處的開口或者其它 機(jī)構(gòu)(可通過其將縫合線的端部附連到針上)。為了向本文所述的縫合針賦予改進(jìn)的彎曲強(qiáng)度和剛度(特別是在已賦予針一定 曲率之后)，將彎針加熱到低于鎢合金的再結(jié)晶溫度的溫度。在一實(shí)施例中，將縫合針加熱 到在從大約350°C至大約1900°C的范圍中的溫度。在另一實(shí)施例中，在惰性或還原氣氛中 將縫合針加熱到大約400°C至大約1650°C范圍中的溫度持續(xù)大約1秒至大約5分鐘，以賦 予手術(shù)針彎曲剛度。有利地，如上文所述，彎縫合針14附連到傳送器材料上且在熱源28附近傳遞。以 此方式，限制了向高溫的暴露時(shí)間，因?yàn)槌掷m(xù)更短時(shí)間段的更高溫度會(huì)有效地實(shí)現(xiàn)所需剛 度增加效果。在另一實(shí)施例中，在氧化氣氛中將彎縫合針14加熱到從大約350°C至大約900°C 的范圍中的溫度，以便向本文所述的鎢合金縫合針賦予牢固的粘附性黑色、藍(lán)色或黃色氧 化表面涂層。暴露時(shí)間的范圍可從數(shù)秒至若干分鐘，這取決于溫度；或者，溫度范圍可為大 約400°C至大約800°C (持續(xù)大約1秒至大約5分鐘的持續(xù)時(shí)間)。氧化氣氛的實(shí)例包括 (但不限于)富含氧的氣氛、空氣或二氧化碳/ 一氧化碳?xì)怏w混合物，其分解或與鎢合金表 面起反應(yīng)以形成氧化物。在另一實(shí)施例中，彎縫合針14可首先在惰性或還原氣氛中被加熱到大約350°C至 大約1900°C的范圍中的溫度，之后在氧化氣氛中加熱到從大約350°C至大約900°C的范圍 中的溫度，以向鎢合金縫合針賦予改進(jìn)的彎曲剛度和牢靠的粘附性黑色、藍(lán)色或黃色表面涂層。若需要，根據(jù)已知技術(shù)，如本文所述的那樣生產(chǎn)的彎縫合針14也可設(shè)有涂層，例 如聚合涂層。然后再次根據(jù)常規(guī)技術(shù)將針附連到縫合線，包裝并消毒。如本文所述的那樣生產(chǎn)的彎縫合針14的特征在于彎曲剛度、強(qiáng)度與延展性的合
9乎需要的組合。對(duì)于如本文所述的那樣生產(chǎn)的彎縫合針14，線材拉伸屈服強(qiáng)度大體上為至 少大約250，OOOksi。高線材拉伸屈服強(qiáng)度是適用的，因?yàn)槠浔砻麽樐褪軡撛谧冃螒?yīng)力而不 會(huì)遭受永久變形的能力。制造彎縫合針14所用的線材也呈現(xiàn)特別高的楊氏彈性模量，大體上至少大約 400GPa。高楊氏模量是合乎需要的，因?yàn)槠浞从沉溯^高剛度的潛能和如本文所述的那樣生 產(chǎn)的彎縫合針14的通過保持它們的形狀來耐受潛在變形應(yīng)力而不會(huì)過度撓曲的能力。但 是，實(shí)際上，如上文所述，僅線材的高楊氏模量并不會(huì)直接轉(zhuǎn)變成彎縫合針14的高彎曲剛 度。其實(shí)是為了利用固有材料剛度，向彎縫合針14施加熱處理，如本文中上文所述。提供下文的實(shí)例只是出于說明目的，且不應(yīng)將這些實(shí)例理解為以任何方式限制本 發(fā)明所附的權(quán)利要求書的范圍。實(shí)例1 在圖5中提供了曲線圖，其與未接受熱處理的等效鎢26%錸合金縫合針比較，比 較了已在1400°C處經(jīng)受連續(xù)快速熱處理20秒的、由鎢26%錸合金生產(chǎn)的經(jīng)熱處理的彎 0.008"直徑縫合針的彎曲性能。所有試驗(yàn)都根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)F1874-98進(jìn)行。在曲線圖上標(biāo)記出了屈服彎曲力矩和 屈服彎曲角度。鎢-錸合金縫合針直到屈服彎曲力矩的斜率表示彎曲剛度，且顯著地大于 由等效的未經(jīng)處理的鎢26%錸合金所提供的彎曲剛度。向鎢合金縫合針施加的熱處理在氬 氣2%氫氣氛下以1400°C進(jìn)行了 20秒。實(shí)例2在圖6中提供了示出溫度和時(shí)間對(duì)由鎢26%錸合金生產(chǎn)的0.008"直徑彎縫合針 的屈服力矩和極限力矩的效果的曲線圖。快速熱處理在氬氣2%氫氣體下在較寬溫度范圍 上以5秒和20秒的持續(xù)時(shí)間來進(jìn)行，以維持惰性非氧化氣氛。實(shí)現(xiàn)超過30g-cm的屈服力 矩。所有試驗(yàn)都是根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)F1874-98進(jìn)行的。實(shí)例3圖7A示出了溫度施加超過20秒對(duì)由奧氏體合金不銹鋼系列4310所生產(chǎn)的 0.008"直徑彎縫合針的屈服力矩和極限力矩的影響。圖7B根據(jù)本發(fā)明示出了對(duì)于進(jìn)行了 快速熱處理和未經(jīng)快速熱處理的不銹鋼系列4310合金針的彎曲性能的比較。所有試驗(yàn)都 基本上根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)F1874-98來進(jìn)行。實(shí)例 4圖8A示出了被施加超過20秒的溫度對(duì)由馬氏體時(shí)效不銹鋼產(chǎn)生的0. 008"直徑 彎縫合針的屈服力矩和極限力矩的影響。圖8B示出對(duì)于經(jīng)過快速熱處理和未經(jīng)快速熱處 理的馬氏體時(shí)效不銹鋼針的彎曲性能的比較。所有試驗(yàn)基本上都根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)F1874-98 進(jìn)行。本文所引用的所有專利、試驗(yàn)程序和其它文獻(xiàn)，包括優(yōu)先權(quán)文獻(xiàn)，通過引用完全結(jié) 合進(jìn)來，結(jié)合程度為使得這樣的公開內(nèi)容并無不一致且用于其中允許這種結(jié)合的所有權(quán) 限。雖然已特別地描述了本文所公開的說明性實(shí)施例，但將了解的是，在不偏離本公 開內(nèi)容的精神和范圍的情況下，各種其它修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見且可由本領(lǐng) 域技術(shù)人員容易地做出。因此，預(yù)期本發(fā)明所附權(quán)利要求書的范圍并不限于本文所闡述的實(shí)例和描述，而是相反，這些權(quán)利要求被理解為涵蓋屬于本發(fā)明的、具有可取得專利權(quán)的新 穎性的所有特征，包括將由本公開內(nèi)容所涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)作其等效物來對(duì)待的所有 特征。 當(dāng)在本文中列出數(shù)值下限和數(shù)值上限時(shí)，構(gòu)想了從任何下限到任何上限的范圍。
權(quán)利要求
一種用于對(duì)多個(gè)彎縫合針進(jìn)行熱處理的設(shè)備，所述設(shè)備包括a)用于將所述多個(gè)彎縫合針從彎縫合針源轉(zhuǎn)移到接收器的傳送器；b)鄰近所述傳送器而定位的殼體，所述殼體具有第一端、第二端和從所述第一端延伸到所述第二端的開口，所述開口與所述傳送器對(duì)準(zhǔn)，以使所述多個(gè)彎縫合針能夠穿過所述開口；以及，c)位于所述殼體內(nèi)、用于在由所述傳送器將所述多個(gè)彎縫合針從所述殼體的所述第一端轉(zhuǎn)移到所述殼體的所述第二端時(shí)加熱所述多個(gè)彎縫合針的熱源。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于提供屏蔽氣體的系統(tǒng)，以在所述 多個(gè)縫合針穿過所述殼體時(shí)最小化所述多個(gè)彎縫合針的氧化和降解。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述屏蔽氣體是氫氣、氬氣、氮?dú)?、氖氣、?氣、CO、CO2或其混合物。
4.如權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其特征在于，用于提供屏蔽氣體的所述系統(tǒng)基本上防 止了到所述傳送器的過量熱傳遞。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于定位所述多個(gè)彎縫 合針的引導(dǎo)件，以使所述多個(gè)彎縫合針在所述殼體的開口內(nèi)基本上居中。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于定位所述多個(gè)彎縫合針的第一 引導(dǎo)件，以使所述多個(gè)彎縫合針在所述殼體的開口內(nèi)基本上居中，用于定位所述多個(gè)彎縫 合針的所述第一引導(dǎo)件位于所述殼體與所述彎縫合針源之間。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳送器包括一個(gè)或多個(gè)條 帶，所述多個(gè)彎縫合針附連到所述條帶上。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)彎縫合針粘附地附連到所述一個(gè) 或多個(gè)條帶上。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)彎縫合針焊接到所述一個(gè)或多個(gè) 條帶上。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述彎縫合針源包括放出軸。
11.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述接收器包括收回軸。
12.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于定位所述多個(gè)彎縫合針的第二 引導(dǎo)件，以使所述多個(gè)彎縫合針在所述殼體的開口內(nèi)基本上居中，用于定位所述多個(gè)彎縫 合針的所述第二引導(dǎo)件位于所述殼體與所述接收器之間。
13.一種用于對(duì)多個(gè)彎縫合針進(jìn)行熱處理以提高所述彎縫合針的剛度和屈服力矩的過 程，所述過程包括以下步驟a)將所述多個(gè)彎縫合針從彎縫合針源傳送到接收器；b)在所述多個(gè)彎縫合針在所述彎縫合針源到所述接收器之間傳送時(shí)，將所述多個(gè)彎縫 合針加熱到低于所述彎縫合針的再結(jié)晶溫度的溫度；以及c)提供屏蔽氣體，以便在所述多個(gè)縫合針受加熱時(shí)最小化所述多個(gè)彎縫合針的氧化和 降解。
14.如權(quán)利要求13所述的過程，其特征在于，所述多個(gè)彎縫合針被加熱至大約350°C至 大約1900°C的范圍中的溫度持續(xù)大約1秒至大約5分鐘。
15.如權(quán)利要求13或14所述的過程，其特征在于，所述多個(gè)彎縫合針被加熱至大約400°C至大約1650°C的范圍中的溫度持續(xù)大約2秒至大約5分鐘。
16.如前述權(quán)利要求13至15中任一項(xiàng)所述的過程，其特征在于，所述多個(gè)彎縫合針包 括鎢合金。
17.如前述權(quán)利要求13至16中任一項(xiàng)所述的過程，其特征在于，所述多個(gè)彎縫合針包 括選自由錸、鉭或鉬組成的組的至少一種或多種金屬。
18.如權(quán)利要求17所述的過程，其特征在于，所述多個(gè)彎縫合針包括重量百分比直至 30%的錸和余量鎢。
19.如前述權(quán)利要求13至18中任一項(xiàng)所述的過程，其特征在于，所述多個(gè)彎縫合針在 惰性或還原氣氛中受加熱。
20.如前述權(quán)利要求13至19中任一項(xiàng)所述的過程，其特征在于，所述多個(gè)彎縫合針在 氧化氣氛中受加熱。
21.如權(quán)利要求13所述的過程，其特征在于，還包括以下步驟向所述多個(gè)彎縫合針輸 送包含部分氧濃度的氣體混合物，以向所述多個(gè)彎縫合針的表面賦予有限的氧化，以用于 針著色。
22.如前述權(quán)利要求13至21中任一項(xiàng)所述的過程，其特征在于，所述傳送步驟采用傳 送器且所述加熱步驟在鄰近所述傳送器定位的殼體內(nèi)進(jìn)行，所述殼體具有第一端；第二 端；從所述第一端延伸到所述第二端的開口，所述開口與所述傳送器對(duì)準(zhǔn)，以使得所述多個(gè) 彎縫合針能穿過所述開口 ；以及位于所述殼體內(nèi)、用于在所述多個(gè)彎縫合針從所述殼體的 第一端傳送到所述殼體的第二端時(shí)加熱所述多個(gè)彎縫合針的熱源。
23.如前述權(quán)利要求13至22中任一項(xiàng)所述的過程，其特征在于，還包括以下步驟弓丨 導(dǎo)所述多個(gè)彎縫合針，以使所述多個(gè)彎縫合針在所述殼體的開口內(nèi)基本上居中。
24.如前述權(quán)利要求13至23中任一項(xiàng)所述的過程，其特征在于，所述屏蔽氣體基本上 防止了到所述傳送器的過量熱傳遞。
25.如前述權(quán)利要求13至24中任一項(xiàng)所述的過程，其特征在于，所述屏蔽氣體為氫氣、 氬氣、氮?dú)?、氖氣、氦氣、CO、CO2或其混合物。
全文摘要
一種用于對(duì)多個(gè)彎縫合針進(jìn)行熱處理的設(shè)備。該設(shè)備包括用于將多個(gè)彎縫合針從彎縫合針源轉(zhuǎn)移到接收器的傳送器；鄰近傳送器定位的殼體，該殼體具有第一端、第二端和從第一端延伸到第二端的開口，該開口與傳送器對(duì)準(zhǔn)以使得多個(gè)彎縫合針能從其中穿過；以及熱源，其位于殼體內(nèi)，用于在傳送器將多個(gè)彎縫合針從殼體的第一端轉(zhuǎn)移到殼體的第二端時(shí)加熱該多個(gè)彎縫合針。還提供了用于對(duì)多個(gè)彎縫合針進(jìn)行熱處理以提高彎縫合針的剛度和屈服力矩的過程。以這樣的方式處理的彎縫合針具有剛度、強(qiáng)度與延展性的合乎需要的組合。
文檔編號(hào)B21G1/00GK101970698SQ200880127168
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者D·德馬雷斯特, E·D·霍諾, F·R·小奇喬基, G·霍林 申請(qǐng)人:伊西康公司