CN110325128A - 增材制造的医疗器械以及制造这种器械的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种医疗器械(1)，其包括至少第一器械分支(3)和第二器械分支(2)，它们相对于彼此可相对移动，其中所述第一器械分支(3)作为凸器械分支(3)设有凸轴承部(9)，并且所述第二器械分支(2)作为凹器械分支(2)设有具有贯穿开口(10)的凹轴承部(6)，其中所述第一器械分支(3)布置在所述第二器械分支(2)上，这是通过将所述凸轴承部(9)穿过卡接所述凹轴承部(6)的所述贯穿开口(10)实现的，其中所述器械(1)通过增材制造工艺制造而成。本发明还涉及一种用于制造这种器械的方法。

Description

增材制造的医疗器械以及制造这种器械的方法

技术领域

本发明涉及一种医疗器械，其包括至少第一器械分支和第二器械分支，它们相对于彼此可相对移动，其中所述第一器械分支作为凸器械分支设有凸轴承部，并且所述第二器械分支作为凹器械分支设有具有贯穿开口的凹轴承部，其中所述第一器械分支布置在所述第二器械分支上，这是通过将所述凸轴承部穿过卡接所述凹轴承部的所述贯穿开口实现的。本发明还涉及一种用于通过增材制造工艺制造这种器械的方法。

背景技术

具有穿插连接的传统手术器械的制备是不利地相对昂贵的。这种具有穿插连接的器械例如是剪刀，夹子，钳子或类似器械，它们具有两个器械分支/器械部件，它们相对于彼此可以相对定位，特别是通过枢转的方式。所述两个器械分支以这样的方式设计和安装，使得它们中的一个穿透另一个，也可以说所述一个分支穿插过所述另一个分支，因此称为“穿插连接”。通常，所述两个器械分支是分开预制的，例如通过成形和/或切削加工。然后通过扩口所述凹器械分支的连接区域，将这样预制的分支彼此***并挤压。可能还需要其他工序，例如钻孔，研磨，校准，硬化和/或刷洗。

在这种已知器械的制造中，缺点是通常需要通过大量工序而造成高的费用。这导致制造成本高且对工具需求高，且几乎不存在任何自动化的可能性，甚至可能需要多的手动操作。已知的具有穿插连接的医疗器械的另一个缺点是，它们相对于彼此可相对移动的分支通常通过(枢转)轴彼此连接。因此，在所述分支之间总是存在一个区域，所述区域很难进行清洁或消毒，因为除了所提到的相对彼此旋转之外，不存在相对定位的其他可能性。

发明内容

由该现有技术出发，本发明的目的是提供一种医疗器械，其在制造方面不会带来上述现有技术的问题。其生产应该特别有利，具有高度自动化并且优选地允许(尽可能地)免工具的安装。此外，该器械应在适于清洁以及可消毒方面与现有技术相比进行改进。

根据本发明，该目的通过一种医疗器械来实现，其具有至少第一器械分支/器械部件和第二器械分支/器械部件，它们相对于彼此可相对移动。所述第一器械分支作为凸器械分支设有凸轴承部。所述第二器械分支作为凹器械分支设有凹轴承部(穿插盒)，所述凹轴承部具有贯穿开口。所述第一器械分支布置在所述第二器械分支上，这是通过将所述凸轴承部穿过卡接所述凹轴承部的所述贯穿开口(穿插盒)实现的。所述根据本发明的器械的特征在于，其(至少所述第一器械分支)通过增材制造工艺制成。

关于方法，该目的通过一种用于制造医疗器械，特别是用于制造根据本发明的器械，特别是根据所附权利要求之一的器械的方法通过增材制造方法来实现，根据该方法，至少具有凸轴承部的第一凸器械分支/器械部件和具有凹轴承部(穿插盒)的作为凹器械分支的第二器械分支/器械部件，所述凹轴承部具有贯穿开口，其中至少所述凸轴承部穿过卡接所述凹轴承部的所述贯穿开口由增材方式(对应于公知的生成/增材制造方法)制成。

所述两个彼此***的器械分支的制造通过增材制造工艺这样来实现的，即例如，在所述器械的某一确定的打开位置中，所述两个器械分支的距离设为这样的，使得所述分支在制造中不与彼此熔化，然后相对于彼此可以移动/枢转。根据本发明，所述分支以这样的方式制造，使得它们在单个生产步骤中彼此分开地制成。这意味着所述两个分支同时制成，其中它们立即以其相对彼此预期的布置及星座方式(Konstellation)，即通过穿插连接，以增材或生成方式制成。也可以说，与现有技术中所述两个分支首先彼此分开地制成之后再与彼此装配在一起的情况不同的是，根据本发明所述两个分支在它们的制造过程中以预期的方式彼此连接，特别地旨在相对彼此相对可定位的连接/***彼此当中。有利地，这省略了所述两个分支至今所需的高工具需求的最终组装步骤(所述彼此***)。另一个优点是，相对于当前的制造方法利用本发明可以显着减少所需的制造步骤的数量，这节省了时间和费用。然而，根据各具体要求，在所述增材制造之后，仍然可以对所述器械进行硬化，钻孔，铆接和/或表面处理。本发明涉及几乎所有类型的带有穿插连接的外科手术器械，例如钳子，夹子，剪刀等。

根据本发明的所述器械优选地具有连接区域，所述器械的两个分支彼此连接或联接在所述连接区域中。所述连接区域/联接区域/连结区域由所述第一分支的所述凸轴承部(其也可以称为联接部，连结部或连接部)和所述第二分支的凹轴承部/穿插盒(其也可以称为联接部，连结部或连接部)形成。在这种情况下，所述凸部容纳在或者说穿过所述凹部的贯穿开口。

本发明的有利实施例还在从属权利要求中被要求保护，并在下面对其进行更详细地说明。

本发明的一个优选实施例规定，所述凹轴承部在整个圆周上包围或围绕所述贯穿开口。这允许所述两个分支相对彼此特别稳定且准确的引导。

另一个优选的实施例提供的是，所述第一器械分支的凸轴承部和所述第二器械分支的凹轴承部之间在所述第一器械分支与所述第二器械分支的相对位置中存在间隙，所述位置也可以称为制造位置，因为所述器械在该位置制成，以这样的方式使得所述第一器械分支和所述第二器械分支布置为无互相接触地紧邻彼此/***彼此。所述两个器械部件的轴承部可以尤其是各包括三个单独的部件区域：一个中心轴承区域或连接区域，所述两个器械分支在各个位置(作用位置及制造位置)在所述中心轴承区域或连接区域中彼此重叠，以及在两侧上邻接的侧向轴承区域或连接区域，所述两个分支在所述轴承区域或连接区域中只有当它们彼此处于与所述制造位置不同的其他角度位置(作用位置)时，例如在所述器械的闭合状态下时，才彼此重叠。在所述增材制造中所述两个分支的相对的接触可以通过以下特别简单地避免，即，根据优选的实施例所述的在所述制造位置中被所述凹轴承部覆盖的所述凸轴承部的区域具有比所述贯穿开口的净宽度更小的高度。尤其可以如此构建所述两个器械部件，以使它们在特定的开口位置(制造位置)，例如在80°至120°之间，在整个连接区域中具有相对彼此的距离，并且不彼此接触或彼此碰触。这可以例如通过使所述凸器械部件的中心连接区域和/或所述凹器械部件的中心连接区域比所述各相应的侧向连接区域设为更薄来实现。以这种方式，所述两个器械部件的中心连接区域不在任何位置彼此接触，从而避免了在制造期间所述两个器械部件的材料连接。而当所述器械闭合至某个特定角度(作用位置)时，所述侧向连接区域彼此重叠甚至彼此接触(直接地或间接地例如通过以下进一步描述的接触结构或接触元件)，而在所述制造方位/制造位置中它们不彼此覆盖，以使它们也不能彼此接触。

根据一个优选实施例，在所述制造位置中所述第一器械分支和所述第二器械分支之间存在角度为约80°至约120°，优选为约85°至约115°，特别优选为约90°至约110°。优选地，所述器械分支在所述制造位置中彼此成这样的角度或处于这样的位置，其在实践中在所述器械的有目的的使用时不会发生或者仅极低可能会发生。通过这种方式，可以特别简单地确保所述器械的安全作用(在所述作用位置中的良好的枢转引导)。

本发明的一种有利实施例提供了，在所述第一器械分支和/或所述第二器械分支上形成接触结构。这些接触结构用于在偏离所述制造位置的作用位置/使用位置中建立所述第一器械分支和所述第二器械分支之间的相互接触。因此，尽管所述分支彼此之间存在制造相关的空间分离，仍可以在实际使用过程中实现所述分支彼此之间以及相对彼此的特定的、安全的和稳定的引导。根据一个实施例，所述凸分支在所述连接区域中或在所述凸轴承部中具有至少一个呈凸起或长凳形式的接触结构，所述接触结构在所述器械闭合时减小了所述器械连接中的间隙。优选地，在每侧上形成或布置两个这样的长凳或凸起。根据本发明，通过在所述凸起或长凳的区域中形成弹簧舌片，可以实现特别有效的间隙补偿，同时易于操作。所述弹簧舌片在所述分支之间施加弹簧力，通过所述弹簧力的大小决定所述器械的致动力和引导。在具有插塞的下面描述的实施例中，有利的是，所述分支布置或固定为通过单独的轴元件可相对于彼此移动，所述轴元件穿过卡接所述分支中的相应的开口，以便限定所述两个部件相对于彼此的清晰运动。

所述第一器械分支和所述第二器械分支可以通过穿插轴相对于彼此可枢转地定位。通常，这种穿插轴可以设为铆钉。

可代替地，所述器械分支中的一个可以具有朝向所述另一个器械分支的方向上凸起的引导突起，所述引导突起为了将所述器械分支枢转定位卡接在所述另一个器械分支上的相应形成的圆弧形凹槽中(滑块引导(Kulissenführung))。特别地，所述凹槽可以形成在所述凹轴承部上，特别是在两侧上。所述引导突起可以形成在所述凸轴承部上，特别是在两侧上。

特别有利的是，在这样的实施例中可以省去轴，穿插轴或铆钉。一方面，这使得所述器械少具有一个部件，因此在其制造过程中与具有穿插轴的器械相比至少省略了一个工序。另一个根本的且重要的优点在于可以用限定的闭合力/打开力/致动力来制造所述器械。这是因为可以特定地产生所述凸分支和所述凹分支的共同作用，特别是它们之间由于它们的相互匹配产生的作用力，而这在具有铆接通轴的器械中是难以实现的。在铆接过程中，所述凸分支的连接盒的两侧通常会变形，特别是会压在一起。这种变形的程度不利地无法或难以控制，使得铆接过程难以通过特定的力(闭合力，打开力，致动力)被实现。在实践中，这个问题到目前为止使得在借助多个铆接机制造的情况下，每台机器制造出不同档的器械，尽管机器及其参数都是相同的。其结果是器械的档(制动力)彼此显着不同，这只能通过复杂的再加工来如此校正，才能实现大致相等的闭合力，即才能实现大致相同的档。在具有滑块引导的实施例中可以有利地避免上述问题。所述突起和凹槽，特别是圆弧形突起和相应的圆弧形凹槽，尤其可以在所述增材制造期间，特别是在激光烧结过程中，在特别是在所述凸器械部件和所述凹器械部件的所述侧向连接区域的或轴承部的相对的表面上形成。它们与所述两个器械分支的预期旋转中心同心布置。特别有利的是，所述凹槽和突起还设有斜面，使得当所述两个分支从所述制造位置移动到所述使用位置时，所述各突起可以漏斗状地***所述相关的凹槽中。由于所述凹槽和突起的同心，轴不需要作为单独的部件，并且可以节省制造步骤。所述突起可以设为连续圆弧的形式，或者是一个突起的或多个单独突起的形式，所述突起布置在相应圆弧上。一个实施例的特征在于，凹槽和/或突起设置有摩擦减小的层。可代替地，它们可以由合适的材料制成，例如PEEK，PE等，并且可以安装到所述侧向连接部。另外，倾斜表面可以设置在所述圆弧形凹槽的侧端和/或所述相应的突起处。它们形成一种入口漏斗，其便于所述突起进入所述凹槽中。所述倾斜表面也可以设计成使得在所述器械进入所述闭合位置之前形成实际的连接(即，在所述两个部件之间不再存在任何晃动)。

根据一个优选实施例，所述器械具有抑制结构。所述抑制结构有助于确保所述器械在使用时不会从其作用位置/使用位置之一轻易地或不小心地进入所述制造位置。所述抑制结构因此设为这样的，使得在所述器械由一个使用位置转移至所述制造位置时，实现对所述两个器械分支的相对运动的抑制(运动阻力/阈值)，其必须通过用户侧增加的致动力来克服。还可以说，以这种方式形成用于所述器械的打开运动的可克服的止挡。这具有以下优点：在常规使用期间所述器械不会超过某一特定点而打开，并因此防止其无意地转移到所述制造位置中。然而，可以简单地通过以下将所述器械带到所述制造位置，即施加可以克服所述抑制的致动力。在所述制造位置中，所述器械分支(在限制范围内)在多个方向上可以相对彼此移位和/或旋转，这有利于简单且有效的清洁，维护和消毒。同时，它确保在所述器械的常规使用范围内不会无意中达到所述制造位置。例如，通过形成不同的凹槽深度可以实现所述抑制或可克服的止档。可代替地，可以通过放置凹陷和突起来实现，使得它们可以选择性地彼此接合，即，取决于所述分支的开口角度。例如，可以提供多个同心对应的凹槽和突起。在通过凹槽和凸起形成虚拟枢转轴线的情况下，所述侧向连接表面的其余区域仅可以部分地或完全不接触。

所述分支可以特别地由金属和/或陶瓷构成/制成。

根据一个优选实施例，可以在所述分支中的至少一个中，特别是在所述轴承部中的至少一个中形成开口。可以将插塞压入所述开口中，所述插塞决定了所述器械的所述档或所述致动力。所述插塞可以由与所述器械部件不同的材料制成，例如诸如PEEK，PE，PA的塑料或诸如奥氏体钢的其他金属材料。

所述两个中心连接区域/轴承部相对彼此的(横向)距离取决于用于增材制造的机器的制造精度。它优选在0.05mm至0.3mm之间的范围内。所述两个器械部件可以设计成，使得它们已经在三维的CAD模型中彼此插合在一起。所述三维CAD模型可以是用于增材制造的机器的基础，例如激光烧结机。

可以说根据本发明，可以首次利用增材制造或生成制造方法制造外科手术器械，而不需要将所述器械部件或器械分支在所述穿插连接中彼此连接，特别是以材料配合方式彼此连接或熔合在一起。所述整个器械通过生成或增材制造工艺制造。本发明既涉及这种器械的制造方法，也涉及所述具有相应地为此设计的穿插连接的器械本身。

附图说明

下面将借助说明书附图以示例性的方式更详细地解释本发明。其中：

图1以两种不同的透视图示出了凹器械分支，

图2以透视图示出了凸器械分支，

图3示出了所述轴承部区域中的所述凸器械分支的放大细节，

图4示出了处于所述制造位置中的器械的俯视图，

图5放大示出了在所述制造位置中的两个轴承部的区域的剖面，

图6以透视图示出了处于所述制造位置中的两个轴承部的所述区域，

图7以透视图示出了处于所述制造位置中的一个实施例的两个轴承部的所述区域，

图8以透视图示出了处于所述制造位置中的一个实施例的两个轴承部的所述区域，以及

图9以透视图示出了处于所述制造位置中的一个实施例的两个轴承部的所述区域。

附图仅仅是示意性的且仅用于理解本发明。

具体实施方式

图1和2示出了作为示例的用于根据本发明的器械1的手术夹1，图1示出了其凹分支2，而图2示出了其凸分支3。所述凹分支2具有手柄部4，夹持部5和布置于其间的凹轴承部(穿插箱体)6。同样地，所述凸分支3具有手柄部7，夹持部8和布置于其间的凸轴承部9。所述凹轴承部6具有穿插开口/贯穿开口10。需明确指出的是，图1和图2的图示仅用于更好地示出和解释所述两个分支2，3，但是通过所述根据本发明的增材制造或生成制造方法制成的根据本发明的夹子1，不能拆卸/安装，所以所述两个分支2，3在不被破坏的情况下不能被分开。

图3示出了在侧视图中放大的所述凸轴承部9。其中示出，所述凸轴承部9具有三个单独的部分区域：中心轴承区域或连接区域11，所述两个器械分支2，3在所述中心轴承区域或所述连接区域11中在每个位置上彼此重叠，以及在两侧邻接的侧向轴承区域或连接区域12或13，所述两个分支2，3在所述轴承区域或连接区域中只有当它们彼此处于与所述制造位置不同的其他角度位置时(见图4)，例如在所述器械1的闭合状态下时，才彼此重叠。所述中心凸轴承部11具有高度h，其小于所述凹轴承部的所述贯穿开口10的高度H，特别参见图5。由于这种设计形成在所述制造位置中所述凸分支3和所述凹分支2之间的(双)间隙，其各自的间隙高度为例如0.05mm至0.3mm，因此没有产生接触。因此，所述两个分支2，3可以通过增材或生成的方法，例如激光烧结在所述制造位置中制成，而无需将它们连接或烘制在一起，从而确保所述分支2，3相对彼此的相对移动性。

为了在使用所述器械1时实现所述分支2，3的期望的相互引导，根据图6中所示的实施例形成所述侧向轴承区域或连接区域12,13，其相对于所述中心轴承部11具有增加的高度h'。所述高度H’基本上对应于所述贯穿开口9的高度H，使得所述两个分支2，3在偏离所述制造位置的位置中时，即在使用位置中时彼此支撑，从而实现所述期望的引导。

应该注意的是，所述器械1的增材制造发生在图4所示的制造位置中，其中所述两个分支2，3在所述穿插状态下增材制成。因此，不会将所述分支2，3单独制造然后连接/插接在一起，而是实现使它们的增材制造与所期望的穿插连接同时进行。图4示出了制造位置，在所述制造位置中所述分支2，3之间的角度α约为90°。

在图6所示的实施例的所述两个分支2，3与穿插轴线14彼此可枢转地连接的同时，所述穿插轴线14通过相应的轴孔19***所述分支2，3中，图7则示出了一个与其不同的实施例，其中没有这样的轴线。所述凸轴承部9在两侧各设置有两个基本上为圆弧形的凸起15。所述凹轴承部6相应地在所述贯穿开口10的两侧设有圆弧形的凹槽16。所述凸起15和所述凹槽16为了彼此接合以这样的方式形成和确定，使得它们形成引导结构或导轨，所述两个分支2，3在作用位置区域中枢转运动时通过所述引导结构或导轨彼此引导。如果所述分支2，3未处在作用位置中时，而是处在所述制造位置时，所述凹槽16和所述凸起15彼此脱离，从而使得所述分支2，3之间不存在接触。

图8示出了所述器械1的一个实施例，其中在所述凸轴承部9上形成以优选为在凹陷中引入或压入的插塞17的形式的接触结构(并且可以以栓钉的形式粘接)。所述插塞17为此设为，用于确定所述器械1的挡位或致动力，并且可以由与所述器械部件不同的材料制成，例如由诸如PEEK，PE，PA的塑料或诸如奥氏体钢的其他金属材料制成。

图9示出了另一实施例，其中所述接触结构设计成弹簧舌片18的形式，在其自由端处，优选地可以布置根据图8的插塞或栓钉17。

还应注意，该实施例可以在没有图7的轴承轴线情况下与根据图8或图9的所述接触结构组合。而且，对于图7的无轴线的实施例，可以有利地使用根据图3形成的轴承区域。

附图标记列表

1 器械，夹子

2 凹分支/器械部件

3 凸分支/器械部件

4 手柄部

5 夹持部/切割部

6 凹轴承部/穿插箱体

7 手柄部

8 夹持部/切割部

9 凸轴承部/穿插部件

10 贯穿开口/纵向缝

11 (所述穿插部件的)中心轴承部

12 (所述穿插部件的)侧向轴承部/接触结构

13 (所述穿插部件的)侧向轴承部/接触结构

14 穿插轴线/铆钉

15 凸起

16 凹槽

17 插塞/接触结构/销钉/定位销/栓钉

18 弹簧舌片/接触结构

19 轴孔

α 角

h 高度

h' 高度

H 高度

Claims (12)

1.一种医疗器械(1)，其包括至少第一器械分支(3)和第二器械分支(2)，它们相对于彼此可相对移动，其中所述第一器械分支(3)作为凸器械分支(3)设有凸轴承部(9)，并且所述第二器械分支(2)作为凹器械分支(2)设有具有贯穿开口(10)的凹轴承部(6)，其中所述第一器械分支(3)布置在所述第二器械分支(2)上，这是通过将所述凸轴承部(9)穿过卡接所述凹轴承部(6)的所述贯穿开口(10)实现的，其特征在于，所述器械(1)通过增材制造工艺制成。

2.根据权利要求1所述的医疗器械(1)，其特征在于，所述凹轴承部(6)在整个圆周上围绕所述贯穿开口(10)。

3.根据权利要求1或2所述的医疗器械(1)，其特征在于，在所述第一器械分支(3)的所述凸轴承部(9)和所述第二器械分支(2)的所述凹轴承部(6)之间在所述第一器械分支(3)和所述第二器械分支(2)的一个相对位置上存在间隙，以这样的方式使所述第一个器械分支(3)和所述第二器械分支(2)布置为无接触的彼此相邻。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的医疗器械(1)，其特征在于，在所述制造位置中由所述凹轴承部(6)覆盖的所述凸轴承部(9)的区域(11)具有比所述贯穿开口(10)更低的高度(h)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的医疗器械(1)，其特征在于，在所述制造位置中所述第一器械分支(3)和所述第二器械分支(2)之间的角度α为约80°至约120°，优选为约85°至约115°，更优选为约90°至约110°。

6.根据前述权利要求中任一项所述的医疗器械(1)，其特征在于，在所述第一器械分支(3)和/或所述第二器械分支(2)上形成接触结构(12，13，17，18)，用于在偏离于所述制造位置的使用位置中形成所述第一器械分支(3)和所述第二器械分支(2)的相对接触。

7.根据前述权利要求中任一项所述的医疗器械(1)，其特征在于，所述第一器械分支(3)和所述第二器械分支(2)借助于穿插轴线(14)可枢转地相对彼此定位。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的医疗器械(1)，其特征在于，所述器械分支(2,3)中的一个具有朝向所述另一个器械分支(2，3)凸起的引导突起(17)，所述引导突起(17)为了可枢转地定位所述器械分支(2，3)与在所述另一个器械分支(2，3)上的相应形成的圆弧形凹槽(16)接合，特别是其中在所述凹轴承部(6)上，特别是在两侧，形成所述凹槽(16)，并且在所述凸轴承部(9)上，特别是在两侧，形成所述引导突起(17)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的医疗器械(1)，其特征在于，所述医疗器械(1)具有抑制结构，所述抑制结构如此地设计，使得在所述器械(1)从一个使用位置转移至所述制造位置时，实现两个器械分支(2，3)的相对运动的抑制，所述抑制将通过用户侧增加的致动力来克服。

10.一种通过增材制造工艺制造医疗器械(1)的方法，其中至少设有具有凸轴承部(9)的第一凸器械分支(3)和具有凹轴承部(6)的作为凹器械分支(2)的第二器械分支(2)，所述凹轴承部(6)具有贯穿开口(10)，其中所述凸轴承部(9)穿过卡接所述凹轴承部(6)的贯穿开口(10)由增材方式制成。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述器械(1)通过激光烧结制成。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，在所述第一器械分支(3)和所述第二器械分支(2)之间产生约0.3mm至0.5mm的间隙。