JP3633983B2 - ニードル−縫合糸装着ステーション - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、外科用ニードルなどの針に自動的に糸を通す機械に係り、特に所定の長さの縫合糸材を外科用ニードルに自動的に装着する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
医療品産業は、今日では縫合糸を装着した外科用ニードルを形成するのに、半自動化された手順を用いている。例えば、米国特許第3,611,511号では、縫合糸を装着のためニードルの縫合糸差し込み用開口の中に正確に収めるのに、オペレータの手を借りる。しかし、このような手を用いた操作が加わる方法は、労力と効率の観点からコスト高なものになる。
【0003】
現在のところ、縫合糸材は、切断して外科用ニードルの装着端に収める前には、ボビン、キングまたはスプールに巻き付けられた形で供給される。米国特許第3,980,177号では、縫合糸材は、スプールから供給され、回転する引張りラックに引き取られて、順次均一な長さのストランドに切断される。このように、縫合糸の長さはこの引張りラックの大きさによって決定されるため、異なる長さの縫合糸が欲しい場合には、ラックを手で取り替える。
【0004】
米国特許第4,922,904号では、縫合糸材は、外科用ニードルの折り目空間に挿入する前は、ボビンに巻かれて供給され、種々のガイド手段と縫合糸材を真直ぐにするためのヒータを通して送られる。この特許における態様では、引き出した縫合糸を外科用ニードルに装着する前に、縫合糸を外科用ニードルの折り目空間に整列させるため、精巧なテレビモニタが必要になっている。またこれと同じ態様においては、切断に先立って、ボビンから解いた縫合糸材の長さを測るのに、回転エンコーダを用いている。さらに他の態様においては、連続した長さの縫合糸材をニードルに装着した後、所定の長さの縫合糸ストランドを得るため、縫合糸の切断に先立ってニードルと縫合糸のアセンブリを所定の距離だけ進めなければならない。このように、均一な長さの縫合糸材を得るためには、常に深い手による操作と正確な制御が必要になり、これらの作業を行う過程は、労力と効率の観点からコストが嵩むものになる。
【0005】
このため、全自動式で、高速で縫合糸材を自動的に均一に切断できるカッターアセンブリが強く求められている。
【0006】
また、複雑な技術や手による操作なしに、縫合糸材を外科用ニードルの縫合糸差し込み穴の中に適当な速度で正確に位置させることのできる縫合糸切断システムも同様に求められている。
【0007】
さらに、太さの異なる縫合糸を種々の大きさの縫合糸に装着するとき装着ダイの位置へ自動調整をすることのできる制御システムのコンピュータによる制御の下に作動する縫合糸切断システムと装着システム、ならびに同じサイズのニードルに装着するときでも種々の変化を応じて調整のできることが望まれている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、自動的に縫合糸を引き出し、切断し、そして所定長さの縫合糸材の先端を装着のため外科用ニードルの端部に差し込むことのできるニードルー縫合糸装着ステーションを提供することである。
【0009】
本発明のもう一つの目的は、オペレータに繰り返し手による操作をさせる必要のない安価な自動ニードル−縫合糸装着ステーションを提供することである。
【0010】
本発明のさらなる目的は、縫合糸のニードルへの挿入・装着前に、ニードルが自動的に装着ステーションに送られる自動ニードル−縫合糸装着ステーションを提供することである。
【0011】
そして、本発明は、連続した縫合糸ストランドの引き出し、縫合糸の先端部を硬化させるためのストランドの加熱、ストランドの所定長さへの切断および毎秒一針の割合での縫合糸の外科用ニードルへの装着を一つの操作として行うことができる自動ニードル−縫合糸装着ステーションを提供することも目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段および作用】
これらおよび他の目的は、外科用ニードルに縫合糸を装着するため、連続した縫合糸材ストランドを自動的に引き出し、切断し、そして外科用ニードルの縫合糸差し入れ口に挿入する引き出しタワーを備えるニードル−縫合糸装着ステーシのンにより達成される。外科用ニードルの縫合糸差し入れ口は、引き出しタワーの頂部にあって、外科用ニードルの縫合糸差し入れ側の位置設定をする漏斗状の装着ダイの空隙を形成する第2の可動装着ダイを備える装着アセンブリ内に位置させられる。第1の縫合糸整列ダイと第2の縫合糸整列ダイは、両ダイの間に形成される下部逆テーパ付け整列ガイドであって、縫合糸ストランドの先端をこの下部整列ガイドに位置させる上部整列ガイドと同一軸上にある下部整列ガイドを形成する。下部漏斗ガイドは、縫合糸先端のニードルへの挿入を正確にするため、このガイドの出口の径は縫合糸先端の径より大きく、またニードルの縫合糸差し入れ側端部の径と等しいかまたは小さい。そして、第2の可動装着ダイは、縫合糸の先端をニードルに装着すべく、制御された加圧空気によってアクチュエートされる。
【0013】
【実施例】
本発明のさらなる長所は、添付の図面を参照して行われる以下の本発明の好ましい態様の詳細な説明により明らかになるであろう。
【0014】
図1は、連続した縫合糸材を所定長さに切断するため自動的に引き出し、また外科用ニードルへの自動装着のため、縫合糸をニードルの縫合糸差し入れ穴に自動的に挿入するのに用いられるシステム10の構成を示すブロック図である。これらの処理のすべては、連続した縫合糸材ストランドを引き出し切断して均一な長さにし、また出願人同一の米国特許出願第181,595号(事件番号第8924号)に記載した装着に先立って、この切断した縫合糸の先端を外科用ニードルの縫合糸差し入れ穴に挿入するために使用される装置を具備する装着ステーションで行われる。
【0015】
図1に示した自動ニードル−縫合糸装着過程10においては、外科用ニードルは個々に精度のよいコンベアもしくは適当な手段から、工程12に示すように回転装着ダイアル上の多軸グリッパ(詳細は出願人同一の米国特許出願第181,598号[事件番号第8922号]に記載されている)に移し替えられる。回転装着ダイアルは、多軸グリッパがニードルを、図1の工程13で示す装着アセンブリにある二つの装着ダイの間の正確に方位づけされた場所に位置させるように作動する。これと同時に、工程11で示すように、連続した縫合糸ストランドは、大スプールから引き出しタワーの単一の軸に沿って引き出され、先端を硬化された上、ニードルの縫合糸差し入れ穴に挿入するため、引き上げられる。つぎに工程14においては、多軸グリッパは、二つの装着ダイによって形成された空隙において、ニードルの把持を解除する。そして同時に、引き出しタワーのグリッパアセンブリは、縫合糸ストランドの先端をニードルの縫合糸差し入れ端に位置させるため、縫合糸ストランドの先端を下部逆テーパ付け整列ガイドの中に挿入する。ついで工程17においては、縫合糸ストランドをニードルに自動的に装着するため装着シリンダをアクチュエートするが、このときは同時にカッターアセンブリが連続した縫合糸ストランドを所定の長さに切断する。多軸グリッパは、工程18に示すように、縫合糸を装着したニードルを把持しながら、装着ダイアルに引き込まされる。最後に、ステップ19に示すように、縫合糸装着ニードルは、引張り試験ステーションに送られ、最小限の引張り試験および/または破壊引張り試験を施される。上述の各工程で使用する装置は、以下で詳細に説明する。
【0016】
〔引き出しタワー〕
連続した縫合糸材を自動的に引き出す引き取りアセンブリは、図2に示す引き取りタワー20として具現される。引き取りタワー20は、適当な左側取付けブロック23に取り付けられる左側レール22と適当な右側取付けブロック25に取り付けられる右側レール24を含む。両レール22と24は、連続した縫合糸材をこれらフレームの間の引き出し軸に沿って引き出す引き出しフレームを形づくる。これら左側レール22および右側レール24と平行に位置して、これらに連結されるのは、それぞれ左ガイドロッド26と右ガイドロッド28である。第1のグリッパ手段あるいは右グリッパ32は、右ガイドロッド28に沿って昇降し、他方第2のグリッパ手段あるいは左グリッパ30は、左ガイドロッド26に沿って昇降する。各グリッパ20,21は、以下に説明するように、縫合糸材を把持しながら、引き出しタワーの底部にあるプーリ35を通してスプールから引き出し、引き出しタワー20の上端まで運ぶ。図2に示すように、右グリッパ32は、右ガイドロッド28に沿った昇降運動のため右グリッパキャリア33に取り付けられ、左グリッパ30は、左ガイドロッド26に沿った昇降運動のため左グリッパキャリア31に取り付けられる。図10は、圧搾空気によって引き込み可能なグリッパアーム65a,65bの対を縫合糸把持位置へ向けてお互いの方向へ、あるいは縫合糸開放位置へ向けて互いに離れる方向へ駆動するグリッパアームドライブ61を有するグリッパ32(および30)を示す。各グリッパアームには、把持位置にアクチュエートされたときに、この端部において、縫合糸材55の先端処理した端部58を把持するための弾性で非金属製のパッド66a,66bが設けられる。縫合糸の把持を解除するためには、両グリッパアーム65a,65bを、図10の矢印で示すようにお互いに引き離す方向へ開放位置まで約180°回転させて引き込む。開放位置においては、グリッパアーム65a’と65b’は、他の昇降グリッパが縫合糸材の次のストランドを運んで左あるいは右ロッドに沿って昇降する動きを妨害しない。またこれらグリッパアームは、以下に説明するカッターアセンブリ200の動きも妨害することはない。グリッパとカッターアセンブリ(以下で説明する)が引き込み可能であるということは、このカッターシステムを一本の縫合糸軸の周りで互いに反対方向に交互に作用させることができることを意味する。
【0017】
上述のように、各グリッパとそのグリッパキャリアは、左側ロッドと右側ロッドに沿って垂直に移動する。図2に示すように、右グリッパ32とそのグリッパキャリア33は、右モータ取付けブラケット39によって右サイドレール24に取り付けられる右サーボモータ38によって駆動される。同様に、左グリッパ30とそのグリッパキャリア31は、左モータ取付けブラケット37によって左サイドレール22に取り付けられる左サーボモータ36によって駆動される。好ましい態様においては、右サーボモータと左サーボモータはともに、図2において符号80で示す制御システムのコンピュータによって制御される。このコンピュータは、本願と出願人が同じ米国出願第181,607号(事件番号8927)に詳しく説明されている。図2に示すように、右サーボモータ38は右グリッパキャリア33を垂直方向に移動させるタイミングベルト43を駆動し、他方左サーボモータ36は左グリッパキャリア31を垂直方向に移動させるタイミングベルト41を駆動する。図10に示すように、タイミングベルト43は、対応する右グリッパキャリア33の背後に位置するタイミングベルトクランプ68によって、グリッパキャリア33に掛けられる。また、グリッパキャリア31には、グリッパ30の昇降運動させるタイミングベルト41を締め付ける同様のタイミングベルトクランプ(図示せず)が設置される。図2は、上部左方プーリ45と下部左方プーリ46、ならびにタイミングベルト41そして右グリッパキャリア33の引張り力を調整する引張りブロック44の一部である遊び車47,48に係合するタイミングベルト41を示す。同様に、図2は、上部右左方プーリ51と下部右方プーリ52、ならびにタイミングベルト43そして右グリッパキャリア33の引張り力を調整する引張りブロック45の一部である遊び車53,54に係合するタイミングベルト43を示す。
【0018】
図2は、左側ロッド26と右側ロッド28に平行なシャフト104と105に沿って設置される先端処理・切断キャリア100を示す。先端処理・切断キャリア100は、縫合糸の特定の箇所に熱処理を施す先端処理アセンブリ300を支え、また縫合糸材を切断するカッターアセンブリ200を支持する。好ましい態様においては、先端処理・切断キャリア100の昇降は、図3に示すクランク回転するハンドホイール108によって行われる。他の態様として、縫合糸の切断に先立ってコンピュータ制御によって、先端処理・切断キャリア100を、昇降させるサーボモータを備えることもできる。
【0019】
図3に示すように、クランク回転するハンドホイール108は、チェーンドライブスプロケット114を回転させるギヤボックス113をアクチュエートする。ギヤボックス113は、ギヤボックス取付けブラケット112に取り付けられ、このギヤボックス取付けブラケット112はフレーム部材99に取り付けられる。ケーブルチェーン115は、先端処理・切断キャリア100の動きをアクチュエートするため、チェーンドライブスプロケット114に係合する。ケーブルチェーン115はまた、上部引張りプーリブラケット121と下部引張りプーリブラケット123にそれぞれ回転可能に取り付けられるチェーン遊びスプロケット118と119にも係合する。引張りプーリブラケット121,123の垂直方向の位置設定は、ケーブルチェーン115のたるみを種々に変えるよう調整される。ケーブルチェーン115はまた、左サイドレール22に取り付けられるチェーン遊びスプロケット127と129にも係合する。図2に示すように、先端処理・切断キャリア100の背面111はケーブルチェーン115に締結される。
【0020】
装置を操作する際は、引き出しタワー20に沿ったグリッパ30,32の一行程と先端処理・切断キャリア100の位置合わせによって切断されるべき縫合糸の長さが分る。図2に示すように、接近センサ73,74および75は、さらに切断予定の縫合糸材の長さを定めるため、引き出しタワー20に沿ってそれぞれ異なった高さに垂直方向に位置設定される。特に、接近センサ73,74および75を適切に配置することによって、制御システム80にグリッパ30,32の往復運動を変化させるよう通知するために、ハンドクランク108によって制御される先端処理・切断アセンブリ100の配置を感知することができる。また図2に示すように、接近センサ70は、右グリッパ32が所望の位置に到達したのを確認して制御システム80およびサーボモータ38に知らせるため、右サイドレール24に沿った位置に取りつけられる。同様に、接近センサ(図示せず)は、左グリッパ30が賞の位置に到達したのを確認するため、左サイドレール22に沿った所望の高さに取り付けられる。
【0021】
縫合糸材を切断およびニードルへの装着のため所定の長さに準備する工程は、次のようにして実行される:
【0022】
図2は、大スプール50から右グリッパ32によって引き出される縫合糸材55を示す。もう一つの態様においては、スプールはモータによって駆動されるが、この場合は、縫合糸送りの際の引張り力を制御するため、ダンサーアセンブリ59が付与される。図2図5(a)に示すように、リードグリッパ(右グリッパ32)は、上述のように、縫合糸材55を、その先端処理した端部58のわずか下方で把持する。
【0023】
連続した縫合糸材を引き出しタワーに送るためには、縫合糸材55をまず***56に介して、縫合糸材の太さの急激な変化を感知する糸玉検出器55(設置は自由)に送る。そして縫合糸に糸玉が検出されると、制御システム80が作動し、この箇所を含んで切断した縫合糸は次の工程で廃棄する。さらに、縫合糸は引張り(あるいはダンサー)アセンブリ59の中でニードルに通されるが、このダンサーアセンブリ59は、複数の垂直に離隔された円錐部23を有する。図4に示すように、この円錐部23はそれぞれ、縫合糸ストランド55の引張り力を増減するため、横向きに配置される。
【0024】
縫合糸材55は、糸玉検出器の後は、引き出しタワー20の底部にあるプーリ35aと35b、ならびに先端処理・切断キャリア100(図2の引き出しタワーの中央付近に位置する)の下部に取り付けられるプーリ112に掛けられる。下部糸通しプーリ35b、ガイドプール112、左グリッパ30および右グリッパ32はすべて、縫合糸材ストランドを、以下に説明するように、常に水平方向に切断するように働く。
【0025】
つぎに、右サーボモータ38は、制御システムのコンピュータ80による制御の下で作動し、図5(a)に示すように引き出しタワー20の先端にある装着アセンブリ400において多軸グリッパ155によって正確に方位づけされた外科用ニードルの縫合糸差し入れ口29の中に連続した縫合糸ストランド55の先端を位置させるため、これを昇降させるよう、リード(右)グリッパを右ロッド28に沿って所定の高さまで垂直に駆動する。このためには、リードグリッパ(グリッパ32)は、縫合糸材を、折り曲げ加工のため正確に位置付けした外科用ニードル(図示せず)の縫合糸貫通用開口の中に導入するため、先端処理した端部58よりわずかに下方の部分で把持する。これを実現するには、リードグリッパのサーボモータ(例えばサーボモータ38)は、リードグリッパを、所望の縫合糸長さによって12インチないし36インチ(好ましくは16.1インチ)となる長い行程距離だけ進める。行程距離を長くすると、グリッパ32は、先端処理・切断キャリア100の上方でかつカッターアセンブリ200の下方にあるスタート位置(ホームポジション)から、図2に示す、装着アセンブリ400よりわずかに下の位置まで移動する。
【0026】
長い行程の間にリードグリッパ32を位置させるのと同時に、他のサーボモータ(例えばサーボモータ36)は、他のグリッパ(例えば左グリッパ30)を左ロッド26に沿って、図2に示すように、好ましくは先端処理・切断アセンブリ100の上方かつカッターアセンブリ200より下方に位置させる。この左グリッパあるいは底部グリッパは開放位置においては縫合糸材を把持してはいないが、頂部グリッパあるいは右グリッパは、長い行程の間常に縫合糸材55を把持し続けていることは分るであろう。このように、本発明によれば、各サイクルにおいてグリッパを交互に使って退縫合糸55を進めるため、グリッパが下の位置に復帰するのにかかるリサイクル時間を省くことができる。このため、装置全体の操作速度が増し、生産性を上げることができる。
【0027】
縫合糸材の先端加工した端部58が、装着アセンブリ400において行われる縫合糸装着のため、正確に位置付けした外科用ニードルの縫合糸貫通用開口の中に導入されるためには、リードグリッパ32は、縫合糸の先端処理した端部58が、次の縫合糸装着のため外科用ニードルの縫合糸貫通用開口の中に正確に導入されるよう、再び縫合糸材55を約1.9インチの短い行程距離だけ進めなければならない。
【0028】
縫合糸材の先端加工した端部58が、ニードルへの縫合糸装着に先立って、短い行程の間進められると、先端処理アセンブリ300(以下に説明する)によって加熱された縫合糸材55の先端加工した端部78は、左グリッパ30よりわずかに上の、カッターアセンブリ200に隣接した位置まで進む。こうして、外科用ニードルへの自動的な縫合糸装着が引き出しタワー20の頂部において行われている間、左グリッパ30(下部グリッパ)は、縫合糸を先端部78、すなわち図10に示すように先端処理アセンブリ300によって加熱された縫合糸材の部分において把持するようアクチュエートされる。このグリッパの係合と同時に、リードグリッパ32は、縫合糸材の把持を開放するようアクチュエートされる。
【0029】
〔ヒータアセンブリ〕
上述のように、長い行程を進めた直後でかつ短い行程を進める前には、リードグリッパは、縫合糸材55の一部が加熱(先端処理)されるよう、一時的に停止される。縫合糸を引張りながら熱処理し次いで冷却すると、縫合糸は硬化して、先端部の位置合わせと続くニードルに囲まれた中での装着が容易になる。先端処理・切断キャリア100に取り付けられる先端処理アセンブリ300の作用を以下に説明する。
【0030】
図14に示すように、先端処理アセンブリ300は、実際上は、熱空間306において空気を加熱する熱交換器ユニット305を備えたオーブンである。すなわち、パルス状に流入してくる空気は熱交換器入口307に導かれ、ここで加熱された空気はパルスに移動して、図10と図14の平面図に示す垂直シリンダの空隙310に到る。そして、図10に示すように、加熱された空気は、水平なオリフィス315を通って所定の時間進み、引っ張って吊されている縫合糸55は、先の垂直シリンダの空隙310を通過する際に加熱される。制御システムのコンピュータ80は熱パルスの持続時間を制御し、縫合糸材が適度に加熱され、また切断処理の前に十分な冷却時間が得られるようにする。先端処理アセンブリ300は、好ましくは、もう一つのグリッパよりわずかに下の位置に位置合わせされる。すでに述べたように、これは、縫合糸材55が短い行程の間にニードルの縫合糸貫通用開口の中に進められるとき、加熱空気に曝されていた縫合糸の先端処理を完了した端部78がそれに対応する距離だけ進み、もう一つのグリッパ(例えば左グリッパ30)が今度は縫合糸材をその端部78で把持するようにするためである。したがって、左グリッパ30は、引き続き次の引き出し/切断サイクルのために新しく先端処理をした端部58を有するストランド55を把持することが保証される。
【0031】
縫合糸材の種類によって、他にも種々の「先端処理」技術を適用できることには留意すべきである。例えばVICRYL およびVICRYL に似た縫合糸材を用いる場合は、ストランドを引張りながら熱風に曝すと、ストランドの表面が溶けて、硬い端部を再形成することができる。またVICRYL の先端部の径の調整のため、ストランドを引張りながら、熱した溝付きのダイに導入することも行われる。しかし、先端部の径を調整するダイを使用する場合は、先端部が各サイクルにおいて常にダイの溝に収まるよう、ストランドの位置を周到に制御しなければならない。絹状のワックスに含浸した縫合糸材の場合は、ストランドは所定の箇所だけで引っ張るようにすると、この箇所で硬くなる。編んだ縫合糸材に対しては、この縫合糸材を引張りながら、溶媒含量の高いゼネラルエレクトリック社のVITELのような希釈した樹脂材料に適用し、その箇所を迅速に熱風で乾燥すると硬い先端部が得られる。
【0032】
〔カッターアセンブリ〕
図11ないし13は、図10に示すように先端処理・切断アセンブリ100に取り付けられるカッターアセンブリ200を詳細に示す。図12に示すように、カッターアセンブリはオーバーセンターリンケージ214を具備し、このオーバーセンターリンケージ214は、その端部に回動可能に連結されるリンクアーム217を有する。回動ロケーションアーム220は、リンクアーム217の第2の端部に、図12に示すようにこのリンクアームとほぼ直交しながら、固定して連結される。ロケーションアーム220の他の端部は、固定ガイド機構226に回動可能に連結される。ただし、ここでいうすべての回動リンケージは、複雑なカム、スロットおよびスライド機構を必要としない単なるピンリンケージで、これがアクチュエートされると、縫合糸を切断するモーメントが生まれる。
【0033】
図12に示すように、固定ガイド226は、吊された縫合糸材ストランド55の引き取り軸と垂直な平面内において、ストランドからロケーションアーム220の長さにほぼ等しい距離をおいて設置される。さらに、オーバーセンターリンケージ214、ロケーションアーム220およびカッターブレード230はすべて、縫合糸材ストランド55の引き取り軸と垂直な平面内にある。
【0034】
引き込み可能なボールスライド228は、固定ガイド226に取り付けられ、またオーバーセンターリンケージ214とカッターブレード230を固定ガイド226に沿って、図11に矢印Aで示した方向に、切断位置から、図12に示した引き込み位置まで移動させるため、オーバーセンターリンケージ214に連結される。ボールスライド228がオーバーセンターリンケージ214を引き込み位置まで移動させると、ロケーションアーム220は、ストランド55から離れる方へ回動し、カッターブレード230は引き込まれる。かくして、カッターアセンブリ200が、ストランドの切断前およびその直後に引き込み位置にあるときは、ブレード230とロケーションアーム220は、グリッパ30,32の引き出しタワー20に沿った引き込みに係る運動を妨害しない。また、ブレード230とロケーションアーム220は、吊られたストランド55とも接触しない。好ましい態様においては、圧搾空気シリンダ222は、図11に示すように、ボールスライド228の、固定ガイド226に沿った往復運動を可能にする。
【0035】
縫合糸材ストランド55を切断する際には、引き込み可能なボールスライド228は、オーバーセンターリンケージ214と、その結果としてカッターブレード230およびロケーションアーム230を図13の切断位置までもっていくため、図12に矢印Bで示すストランド55に向かう方向に移動する。オーバーセンターリンケージ214が切断位置に移動すると、リンクアーム214は、ボールスライド228の動きをロケーションアーム220の回動運動に変換する。ロケーションアーム220は、このアーム220が切断位置まで回動したとき、切断予定の縫合糸材ストランド55に係合するV字形の支持ノッチ223を備える。V字形ノッチ223はまた、ストランドが第3番目の側から水平方向に切断される間、ストランド55を二つの側で支持する役目も果たす。こうして、特に引張りながらはさみ装置で切断されたとき、あるいは適切に支持されないままスライスされたときに、ほつれを生じやすいマルチフィラメント縫合糸について、ほつれのないきれいな切断面が得られる。
【0036】
カッターアセンブリ200のカッターブレード230は、往復運動をするボールスライド228に対してわずかに角度をなしながら、ロケーションアーム220の面に平行な面内で取り付けられる。好ましい態様においては、圧搾空気シリンダ222による単一の動きは、ボールスライド228の固定ガイド226に沿った動きを可能にする。この結果、ロケーションアーム220はその引き込み位置(図12)から回動することが可能になり、ブレード230がストランドの引き出し軸を横断して、支持されているストランド55に向けて移動し、ストランドの第3の側がブレード230の切断縁を押圧している間、V字形ノッチ223は、ストランド55をその二つの側で支持する。こうして、ロケーションアーム220がブレード230の方向へ、図13に示す切断位置まで回動した後、ストランド55は、ロケーションアームのモーメントによって切断される。ブレード230は、図12と図13に示すように自身の往復運動の軸に対して一定の角度をなしているため、縫合糸材ストランドがロケーションアーム220によって静止して保持されている間に、ストランドを切り取る。ブレード230が往復運動の軸に対して約45°をなす好ましい態様においては、スライス比は1:1となり、ストランド55は、ブレード230が引き出し軸を横断する距離に等しい量だけ切り取られる。
【0037】
〔装着ダイアル/多軸グリッパ〕
図15に示したように、ニードル−縫合糸ステーションは、同時に操作が行われる4個の多軸グリッパステーション82a,82b,82c,82dを有する回転可能な装着ダイアルアセンブリ101を備える。装着ダイアルアセンブリ101は、制御システムのコンピュータ80の制御の下に回転するハブ99に取り付けられる装着ダイアル110を備える。好ましい態様においては装着ダイアルアセンブリ101の各ステーションには、往復運動をするキャリージが備えつけられる。例えば図15に示すように、装着ダイアルステーション82aは往復キャリージ150aを、装着ダイアルステーション82bは往復キャリージ150bを、装着ダイアルステーション82cは往復キャリージ150cを、装着ダイアルステーション82dは往復キャリージ150dを、それぞれ有する。各往復キャリージ150a,150b,150c,150dには、多軸グリッパ155が取り付けられる。図15には、そのうちの往復キャリージ150cに取り付けたものを示す。多軸グリッパ155は、図17(a)に示すように、外科用ニードル21を固定位置に保持するピン142,146および148を具備する。図16(a)に示すように多軸グリッパ155が引き込み位置にあるときは、装着ダイアルが回転すると、ニードル21は異なるステーションに送られる。一報、図16(b)に示すように多軸グリッパ155が飛び出し位置にあるときは、装着ダイアルが回転すると、ニードル21は、自動装着待ちとなっているステーションのような動いているステーションに送られる。多軸グリッパ155の好ましい態様については以下に説明する。
【0038】
図17(a)に示すように、多軸グリッパ155のピン142,146,148は、ニードル21の弧状部分27に係合し、ニードルを所定の方位に保持するよう、グリッパのグリッパピンアセンブリ152から垂直方向に延びる。図17(b)は、ニードル21の弧状部分の外側に沿って配置されるピン142を示す。一報ピン146は、ニードルの弧状部分の内側からピンを支える。ニードル21の樽状の部分は、図17(b)に示すように、グリッパ155のグリッパピンアセンブリ152にある、隣接する突出した止め具148にぴったりと合う。止め具148の位置は、異なるサイズの外科用ニードルを用いる場合は、調整することができる。好ましい態様においては、グリッパピンアセンブリ152は、異なるサイズの外科用ニードル用に調整された止め具148を有する他のグリッパピンアセンブリと交換することができる。多軸グリッパ上で非把持状態にあるニードルを支持するためには、図17(a)と(b)に示したピン144のような他のピンを設置してもよいことに留意されたい。
【0039】
図17(b)に示した三つのピンの配置により、装着プレート110が回転したり、多軸グリッパ155が引き込みないし飛び出しているときでも、ニードル21は、変位することはない。好ましい態様においては、ピン142は、ばねを使って装填され、ニードルの装着に先立ってニードルの把持を解除するよう、ガイド147の中に引き込むことができる。図17(c)は、トーションバー141の一方の脚に隣接するピン145を有するアクチュエータレバー143に連結したプランジャ149を示す。ピン142をガイド147の中に引き込むためには、プランジャ149は、レバー143を回転して、トーションバー141がピン142と係合するようにピン145に作用させるため、適当なレバーもしくはプッシュロッドによって引き戻される。ピン142は、図17(a)に示すように、トーションバー141を非係合位置に引き込める。装着後外科用ニードル21を係合させるときは、ピン142は、図17(b)に示すように、ニードル係合位置に押し戻される。図17(a)においては、ニードル21の樽状の部分は、多軸グリッパ155にあるグリッパピンアセンブリ152の下方まで延びていることに留意されたい。こうすると、ニードルを第1のステーションで拾い上げ、また以下に説明するように、ニードルの縫合糸差し入れ穴29を装着アセンブリの装着ダイに配置することができる。
【0040】
縫合糸挿入のため各多軸グリッパ155を飛び出させる工程を説明する。図16(a)と(b)に示すように、各カム従動節165a,165b,165c,165dは、往復キャリージ150a,150b,150c,150dの一端においてカムスライド164に取り付けられ、多軸グリッパ155は、往復キャリージ150a,150b,150c,150dの他端においてカムスライド164に取り付けられる。カムスライド164は、固定ガイド166,167上でスライドすることができ、またカム従動節165がアクチュエートされたときは、往復運動をする。図18(a)に示す好ましい態様においては、カム従動節165は、回転可能なカムダイアルアセンブリ120のカムトラックにぴったり収まるローラである。カムダイアルアセンブリ120は、図18(a)に示すように、装着ダイアルステーション82a,82b,82c,82dにそれぞれ対応する4個のカムトラック182a,182b,182c,182dを有するカムダイアルプレート125を備える。各カム従動節165は、各ステーションにおいて、それぞれ対応する各カムトラックの中に収められて運動する。例えば、図19に示すように、カム従動節165aはカムトラック182aに収められ、カム従動節165cはカムトラック182cに収められる。同じく図19に示すように、カムダイアルプレート125は、装着ダイアル110の上に位置して、これと同軸的に取り付けられる。カムダイアル125は、中央軸199の周りに回転することができ、装着ダイアルプレート110から個々に回転するように、回転送り伝動装置(図示せず)によって制御される。図18(a)は、カムトラック182aの第1の引き込み位置にあるカム従動節165aを示す。カム従動節165aがこの位置にあるときは、往復キャリージ、そして多軸グリッパ155は、上述の図16(a)に示したような引き込み位置にある。各ステーションの定位置にある多軸グリッパ155を飛び出させるためには、カムダイアルプレート125を、図18(a)の矢印で示す時計周りに、装着ダイアルプレート110から約45〜55°回転させ、カムトラック182aにあるカム従動節165aを、図18(b)に示すダイアルの周縁部に向けて移動させる。この結果、カムスライド164、往復キャリージ150aおよび多軸グリッパ155は、先の図16(b)に示す飛び出し位置に移動する。引き込み位置に戻すためには、カムダイアルプレート125を、装着ダイアルプレート110から反時計周りに45〜55°回転させ、対応するカムトラック182aにあるカム従動節165aをその引き込み位置に戻す(図16(a))。
【0041】
カムダイアルプレート125が装着ダイアルプレート110に対して回転するときは、各多軸グリッパ155は、その対応するカムトラックによって飛び出させられるかまたは引き込められることは理解できるであろう。かくして、本発明に係るシステムは、ニードルの拾い上げ、ニードルの装着あるいはニードルの引張り試験のため、多軸グリッパが飛び出し位置にあるときは、各ステーションで行われるすべての工程が同時に、そしてほぼ同じ持続時間で生じるように設計される。システム作動のタイミングは、制御システムによって調整される。この調整については、本出願人の米国特許出願第181,607号(事件番号8927)に記載してある。
【0042】
多軸グリッパ155が引き込められると、これに把持されているニードルは、さらなる処理のため他のステーションに移される。ニードルを他のステーションに進めるためには、装着ダイアルプレート110とカムダイアルプレート125は、多軸グリッパを次のステーションに配置するため、いっしょに約90°回転させられる。例えば図19において、カムダイアルプレート125と装着ダイアルプレート110が同時に反時計回りに90°するときは、ステーション182aにあるニードルを把持したグリッパ155は、縫合糸を装着するためのステーション182bに対応する位置に進められる。装着ダイアルプレート110が回転を停止すると、カムダイアルプレート125は、4個の多軸グリッパをカムによって飛び出し位置まで進めるため、さらに追加して回転させられる。同様に、装着の後は、ステーション182bにある縫合糸を装着したニードルが引張り試験のためのステーション182cに対応する位置に送られるよう、カムダイアルプレート12と装着ダイアルプレート110は、同時に反時計回りに回転させられる。好ましい態様においては、装着ダイアルについて各ステーションで同時に行われる操作は、引張り試験の完了した縫合糸装着ニードルに係る歩留りを毎秒60個程度にまで向上させる。
【0043】
〔装着アセンブリ〕
装着ステーションで行われる装着操作について次に説明する。図5(a)〜図9は、縫合糸挿入・ニードル装着過程の種々の工程における多軸ニードルグリッパ155と縫合糸整列・装着ダイを示す。この過程とダイの相互作用、ニードルおよび縫合糸の挿入によって、縫合糸の挿入・装着を最小の部品と簡単な動作によって行うことができる。
【0044】
ニードルを装着アセンブリ400に運んだ後、多軸グリッパ155は、図5(a)と一部透視図たる図5(b)に示すように、ニードル21の縫合糸差し入れ端29を、二つの装着ダイ240と430の端部に形成された漏斗状の空隙に位置させるため、上述の方式で、装着ダイアルから放射状に飛び出す。以下に詳述するように、装着ダイ420は固定され、他方装着ダイ430は、矢印で示すように、空隙に置かれたニードル縫合糸差し入れ端部の折り曲げを実行するため、固定装着ダイ420に向けて横方向に移動する。図7〜図9に示すように、二つの装着ダイ420,430が互いに隣接して配置されると、ニードルの縫合糸差し入れ端部の径よりわずかに大きい出口径を有する漏斗状ダイ間空隙432が形成される。図22(a)および(b)に示した好ましい態様においては、ニードルの折り曲げの結果生じる金属の変形が、ニードルの縫合糸差し入れ端部においてばりや金属のとげを生じないよう、各装着ダイ420,430の端部には、それぞれ凹部434と435が設けられる。装着に係るニードルと縫合糸の径により、装着ダイは異なるものに代える。
【0045】
ニードル21の縫合糸差し入れ端部29を、二つの装着ダイ420と430の端部に形成されるダイ間空隙に正確に位置させるためには、可動装着ダイ430を一時的に引き離す。図20に示す装着アセンブリ400においては、装着ダイ430は、装着ダイ操作レバー447をねじ449の回りに回動させて可動装着ダイ430を所定の距離だけ固定装着ダイ420から引っ張るため、シリンダロッド443を押圧する空気シリンダ445をアクチュエートすることにより、固定装着ダイ420から離れるように移動される。好ましい態様においては、空気シリンダ445から圧力が加えられなくなったとき、レバー447が、可動装着ダイ430がばね431の復元力によって固定装着ダイに向けて復帰するよう、ばね431によって押圧される。
【0046】
図6は、固定位置にあるダイ420と、多軸グリッパ155によって送られるニードル21を受け入れる前に、ダイ420から離隔した位置にある可動ダイ430を示す。縫合糸ガイドとなる漏斗の片割れ425bを含む縫合糸整列ダイ425は、ダイ420の下方に位置し、所定の範囲内で自由に横方向にスライドできる。整列ダイ425は、装着ダイ420に形成された空隙420aに突出する中子425aを有する。圧縮ばね420cは、漏斗状のダイ425が空隙の壁420bに止められるまで前方へスライドするよう、空隙420aの後壁と中子425aを押圧する。この位置においては、中子425aは、ニードルの縫合糸差し入れ側端部によって区画される中央軸より前方にあり、ニードル21の縫合糸差し入れ側端部29が確実に装着位置にあるよう補助する棚425cとして働く。装着サイクルのこの段階においては、各部品は、縫合糸挿入のための位置にはなく、縫合糸55とその硬化された先端を把持する縫合糸クランプ65aは、小休止状態にある。漏斗状空隙の半分427を含む縫合糸整列ダイ426は、以下に詳述する適当な締め付け手段によって装着ダイ430に締め付けられ、これとともに図示の解放位置へ移動する。
【0047】
装着ダイ420と430が互いに離れている間、多軸グリッパ155は、ニードル21の縫合糸差し入れ側端部を、図6と図20に示す開口432の中に位置させるように飛び出す。ニードル21の縫合糸差し入れ側端部29を装着ダイの開口432に装着させると、ばね431(図20)の弾性的なばね力により、装着ダイ430と縫合糸整列ダイ426は、ニードル21に向けて移動させられる。このばね431の力は、ダイ430が縫合糸差し入れ側端部29を把持して、縫合糸差し入れ側端部開口29の空隙を変形することなしに、固定装着ダイ420に対して正確に位置させるのに十分なものである。同時に、多軸グリッパ155にあるニードル保持ピン142は、上述のプランジャ149に加わる下方への外力によって飛び出し、ニードルの位置が装着ダイ420と430の把持によって定まるよう、ニードルを解放する。ダイ426と430の動きにより、縫合糸整列ダイ426の表面426aは、対応する縫合糸整列ダイ425の表面425cと接するようになる。この動きを引き起こす弾性的な力は、中子425aがもう空隙の壁425bと接触しないよう、ばね420cを圧縮して漏斗状ダイ425を左方へ移動させるのに十分なものである。ダイ430と426の大きさは、この動きが、ニードル21の縫合糸差し入れ側端部29と同軸で滑らかな円錐形を区画する二つの漏斗状ダイ425bと427を形成するようなものにする。図7は、縫合糸差し入れ側端部29が、縫合糸の装着に先立って、装着ダイ420と430によって把持されている様子を示している。漏斗状ダイの半分425bと427によって形成される円錐形漏斗状ガイドの出口径は、図8に示すように、縫合糸ストランドの先端部58がニードル21の縫合糸差し入れ穴に容易に挿入されるよう、好ましくはニードル21の縫合糸差し入れ側端部29の径と等しいか大きい。
【0048】
図8は、挿入位置まで垂直に移動する縫合糸グリッパ65aを示す。このグリッパ65aは、硬化した縫合糸の端部58を漏斗状ダイ425bと427に入れ、これと同軸に整列したニードルの縫合糸差し入れ穴29まで案内させる。ストランドがすでに述べたように、一旦ニードルの縫合糸差し入れ穴29に挿入されると(工程16)、縫合糸差し入れ側端部の自動装着が始まる。図20に示した装着アセンブリ400の好ましい態様においては、圧搾空気シリンダは、その空気圧を、シリンダロッド433をアクチュエートする装着用空気シリンダ450に供給する。このシリンダロッド433は、レバー447を押圧し、可動装着ダイ430と固定装着ダイの間に位置するニードルの縫合糸差し入れ側端部の装着を行うため、可動装着ダイ430を固定装着ダイに向けてスラスト移動する。空気圧は、制御システムのコンピュータ80の制御の下に、穴451と452を介して装着シリンダ450に供給される。
【0049】
図9は、装着行程の完了した状態を示す。装着ダイ430は、ニードル21の縫合糸差し入れ穴29を変形しない程度の力を与える装着シリンダによって固定地点まで駆動される。もし変形が起こると、縫合糸整列ダイ426は、さらに漏斗状ダイ425を変位させ、ばね420cを追加圧縮する。好ましい態様においては、可動装着ダイ430は、ここで説明する装着ダイ停止機構によって自動的に停止する。
【0050】
図21に示すように、可動装着ダイ430と縫合糸整列ダイ426は、肩部の付いたポスト471によって互いに符合しながら機械的に保持される。このポスト471の径が細い方は、軽く押すだけでダイ430の対応する穴にったりと嵌る。キャップねじ474は、ワッシャ476とともに、ポスト471をダイ430に保持する。ダイ430の下方では、右手側装着ダイと漏斗状ダイが装着サイクルの間一緒に横方向に移動できるよう連結するため、ポスト471の径は太くなり、軽く押すと、漏斗状ダイ426まで延びる。肩付きポスト471の下部は、漏斗状ダイ426を通って、装着アセンブリフレーム480に形成された溝479まで延びる。装着に係る行程が行われると、装着シリンダは、このダイアセンブリを、溝479の壁481を打ちつけながら、ポスト471の下部によってしっかりと止められるまで左へ駆動する。こうなると、可動装着ダイアセンブリの行程が、この機械のサイクルを繰り返す限りはいつも同じになるよう、空気シリンダ450は動かなくなる。
【0051】
もう一つの態様においては、両装着ダイ420と430を装着を行うため互いの方向に移動できるようにしてもよい。さらに、縫合糸差し入れ穴に加えられる装着圧力を制御するため、装着行程の距離を変えることのできる調整の可能な装着停止機構を設けてもよい。
【0052】
図20の平面図に示すように、ニードルの装着時にニードル21が傾いたり間違って整列されないよう、ニードルフェンスアセンブリ428が設けられる。このニードルフェンスアセンブリ428は、装着する外科用ニードルの大きさに応じて装着ダイの空隙432からの距離を調整できるニードルフェンスプレート429を備える。
【0053】
好ましい態様においては、ニードルに加えられる装着圧縮の程度と、その結果として生ずる縫合糸に対するニードルの把持の強度は、固定ダイ420の正確な位置付けによって調整される。図20に示すように、サーボモータ460は、装着調整ねじ475を回転させるタイミングベルト461を介して、プーリ462を駆動する。装着調整ねじ475のピッチは、スライドするくさび465を少し動かす程度のものにする。装着ダイ420は、スライドするくさび465の動きに比例する正確な距離だけ装着ダイ420を引き込めたり突出させたりするため、くさび465を押圧する反対側の端部でそれと同じ傾斜角423だけ傾いている。かくして装着調整ねじ475が回転し、くさび465がスライドすると、装着ダイ420が横方向に動いてその固定位置が微調整される。例えば、大きな縫合糸がニードルに装着されるときは、固定装着ダイ420の位置は、可動装着ダイ430が固定ダイに向けて停止点までスラスト移動されるときに加えられるニードルへの装着圧力が小さくなるように、縫合糸引き出し軸からさらに離れる方向へ移動される。図20に示す好ましい態様においては、制御システムのコンピュータ80は、本出願人の米国出願第181,601号(事件番号8923)に記載した自動引張り試験システムにより装着ステーションの下流側で測定されるニードル−縫合糸結合体の引張り試験の結果に応じて、装着調整ねじ475の位置、そして固定ダイ420の位置を調整するよう、自動的にサーボモータ460を指示する適切な信号を送る。特に、この引張り試験の蓄積された統計的な結果に応じて装着調整ねじ475の回転位置を調整するよう、自動的にサーボモータ460に指示すべく、適切な信号が送られる。縫合糸を装着したニードルの自動引張り試験は、ニードル−縫合糸結合体のはさみ切りにつながる過度の折り曲げ、あるいは縫合糸の抜けにつながる折り曲げ不足を防止するため、上流側にある装着ダイが最適な位置を取ることができるようにするものであることが好ましい。
【0054】
右もしくは頂部グリッパ32の短い行程のすぐ後、肥大Rグリッパ30は縫合糸ストランドを固定し、図1の工程17に示すように、縫合糸材55はカッターアセンブリ200によって上述の方式で切断される。図2に示すように、カッターアセンブリ200は、装着を終えたストランドを切断するとき、連続した縫合糸ストランド55が把持されるよう、左グリッパ30のわずか上方に位置する。こうして、左グリッパ30は、ここで縫合糸材55をその先端処理した端部において把持し、リードグリッパになる。
【0055】
図2に示した好ましい態様においては、真空吸引される空気の流れは、縫合糸ストランドをカッターの切断領域により正確に位置させるため、縫合糸材ストランド55をナイロン製スクリーン251に向けて引っ張るように付勢される。連続した縫合糸材55を切断した後、ニードルに装着された縫合糸材の最後尾58は、図2に示す真空ホース280によって真空アセンブリ(図示せず)に連結された大きな真空パイプ275に吸引される。真空パイプ275に形成される真空は、縫合糸ストランドの最後尾がからまったり機械に引き込まれないよう、縫合糸ストランドをゆるやかに引っ張る。しかし、その引張り力は、ニードル−縫合糸結合体がさらなる下流側の処理に送られるとき、ストランドをパイプ275から引き出す程度の力である。
【0056】
ニードルの装着が終わると、可動ダイ430は、空気シリンダ445によって再び引き込まれ、多軸グリッパ155のピン142は、上述のニードル−縫合糸結合体に係合するよう、アクチュエートされる。その結果、多軸グリッパ155は、引張り試験ステーション等さらなる処理(工程19)のための次のステーションへの移動のため、装着ダイアル101に沿ってその位置に引き込む(工程18)。
【0057】
装着ステーションでのサイクルは、次に切断するストランドを外科用ニードルへ挿入できるよう位置させるため、いまや頂部グリッパとなって縫合糸材55を引き出しタワー20の高さ方向へ垂直に引き上げる左グリッパを使って継続される。上述のように、本発明では、各サイクルにおいて交互にグリッパを代えて縫合糸材55を進めるため、グリッパを下の位置に戻す時間を省くことができる。
【0058】
以上、本発明を好ましい態様の観点から説明してきたが、当業者ならば、これまで述べた変形例やそれ以外の変更例も、特許請求の範囲に記載した本発明の趣旨の範囲内で行えることは理解できるであろう。
【0059】
本発明の具体的な実施態様は以下の通りである。
1)前記第1の装着ダイは所定の位置に固定されて装着ダイ間の空隙の一部を区画する端部を有し、また前記第2の装着ダイは可動性で、装着ダイ間の空隙の他の一部を区画する端部を有し、この第2の装着ダイは前記第1の装着ダイに隣に位置して前記ニードルを受け取るための前記装着ダイ間の空隙を形成する請求項2記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
2)前記装着ステーションはさらに、前記ニードルの装着ダイ間空隙への配置に先立って前記第2の装着ダイ手段を横方向に前記第1の装着ダイから引き離すように移動する手段を備える上記実施態様1)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
3)前記第2の装着ダイの移動手段は、ニードルを第1および第2の装着ダイの間に把持するよう、第2の可動装着ダイを第1の固定装着ダイに向けて移動する上記実施態様2)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
4)前記第2の装着ダイの移動手段は、前記装着ダイ間空隙に配置されたニード向の縫合糸差し入れ穴を変形させることなく、2の装着ダイを第1の装着ダイに向けて移動するのに十分な力を与えるばねによる押圧手段を具備する上記実施態様3)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
5)前記第2の装着ダイの移動手段は、前記第1および第2の装着ダイの間に把持されるニードルの装着を達成するため第2の可動装着ダイを第1の固定装着ダイに向けて移動するのに適当な力を与える空気シリンダを備える上記実施態様4)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
6)前記第2の可動装着ダイは、前記ニードルの装着を達成するため所定の装着行程だけ、前記第1の固定装着ダイに向けて移動される上記実施態様5)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
7)前記第2の装着ダイの移動手段は、前記装着行程の間に第2の装着ダイ手段の動きを止める停止手段を有する上記実施態様6)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
【0060】
8)前記漏斗ガイド手段は、前記縫合糸の径と等しいかまたはこれより大きく、かつ前記ニードルの縫合糸差し入れ穴よりも小さい縫合糸出口径をもつテーパ付きの開口を有する請求項1記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
9)前記漏斗ガイド手段は、前記漏斗ガイド手段のテーパ付き開口の一部を区画する端部を有する第1の固定縫合糸整列ダイと、漏斗ガイド手段のテーパ付き開口の他の一部を区画する端部を有する第2の可動縫合糸整列ダイを含み、この第2の可動縫合糸整列ダイは、前記漏斗ガイドのテーパ付き開口を形成するため、前記第1の固定縫合糸整列ダイの隣に位置する上記実施態様8)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
10)前記漏斗ガイド手段は、前記第2の可動縫合糸整列ガイドを前記第2の可動装着ダイ手段と一体的に動かすため、第2の可動縫合糸整列ガイドを第2の可動装着ダイ手段に係合させる昇降手段を具備する上記実施態様9)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
【0061】
11)前記送り手段は、係合状態にある前記ニードルを把持し、またこのニードルを解放する手段を備える上記実施態様1)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
12)前記ニードルのグリッパ手段は、前記ニードルを装着ダイ間空隙の中に位置させる前は第1の引き込み位置にあり、ニードルを装着ダイ間空隙の中に位置させるときは第2の飛び出し位置まで移動することができる上記実施態様11)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
13)前記ニードルのグリッパ手段は、ニードルを所定の位置に併合させる複数のピン手段を備え、これら複数のピン手段のうちの一つは、ニードルを正確な方向に向けて係合させる第1の係合位置と、このニードルを把持から解放する第2の非係合位置の間で引き込むことができる上記実施態様12)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
14)前記ニードルのグリッパ手段は、前記複数のピン手段のうちの一つを、前記第1の係合位置と第2の非係合位置の間で引き込む手段を有する上記実施態様13)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
15)前記装着手段は、前記ニードルの装着の間、このニードルを前記装着ダイ間空隙の中にとどめるフェンス手段を含む上記実施態様2)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
【0062】
16)前記ステーションはさらに、前記縫合糸ストランドが引張り状態にある間この縫合糸ストランドの一部を、前記第1の位置に隣接した硬化領域において硬化させる手段を具備する請求項1記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
17)前記ステーションはさらに、前記縫合糸軸に沿って、前記切断領域の下方にある前記第1の位置から前記挿入領域まで往復できる第2のグリッパ手段を具備し、前記所定長さの縫合糸ストランドは、切断後挿入領域において前記第1のグリッパ手段によってその自由端が支持され、他方連続した縫合糸ストランドは、前記硬化領域の下方で前記第2のグリッパ手段によって把持される上記実施態様16)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
【0063】
18)前記グリッパ手段の少なくとも一つを前進させる手段は、制御システムのコンピュータ手段による制御の下に作動するサーボモータである上記実施態様2)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
19)前記装着手段はさらに、ニードルの装着の間縫合糸差し入れ穴に生じる変形量を変化させるため前記第1の固定装着ダイ手段の位置を調整する手段を備える上記実施態様18)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
20)前記第1の固定装着ダイ手段は、その端部にくさび型従動節を備え、また前記第1の固定装着ダイ手段の位置を調整する手段は、前記くさび型従動節と第1の固定装着ダイ手段を横方向に移動するため、くさび型従動節に対して横断方向に移動よう配置されたくさび型アセンブリを備える上記実施態様19)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
21)前記くさび型アセンブリの横方向の動きは、所定のピッチを有する装着調整ねじを回転させるためのサーボモータ手段によって制御することができ、前記装着調整ねじの回転は、前記くさび型アセンブリの直線状の運動に変換される上記実施態様20)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
22)前記制御システムのコンピュータ手段は、前記ニードルの装着に係る折り曲げの不足ないし過度の折り曲げを防止するため、前記第1の固定装着ダイ手段の最適な位置設定を決定・制御する上記実施態様21)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
23)前記制御システムのコンピュータ手段は、前記ニードル−縫合糸装着ステーションの顆粒側で測定される前記ニードル−縫合糸アセンブリの引き出し力の値に応じて、前記第1の固定装着ダイ手段の最適な位置設定を決定・維持する上記実施態様22)記載のニードル−縫合糸装着ステーション。
【0064】
B)外科用ニードルの縫合糸差し入れ口をに自動的に縫合糸を通して装着する方法であって、
(a)縫合糸軸に沿って縫合糸切断位置から縫合糸挿入位置まで往復する第1のグリッパ手段によって、引張りながら連続した長さで供給される縫合糸ストランドの自由端を把持する工程と、
(b)前記第1のグリッパ手段とこのグリッパ手段により把持された縫合糸ストランドを、前記縫合糸軸に沿って前記切断位置から前記挿入位置まで前進させる工程と、
(c)前記ニードルを、その縫合糸差し入れ口を前記縫合糸軸と整列させた状態で、第1および第2の装着ダイの間に形成される装着ダイの空隙に位置させる工程と、
(d)前記縫合糸ストランドの自由端を、縫合糸ストランドの自由端と前記ニードルの縫合糸差し入れ口の間にある挿入領域に位置する整列ガイド手段に沿って、前記第1のグリッパ手段を前記縫合糸軸に沿って前進させ、縫合糸ストランドの自由端をニードルの縫合糸差し入れ口に挿入する工程と、
(e)縫合糸軸に沿って縫合糸切断位置から縫合糸挿入位置まで往復する第2のグリッパ手段によって、前記縫合糸ストランドを、前記切断領域もしくはこのわずかに下方で把持する工程と、
(f)前記外科用ニードルを縫合糸の周りで装着してニードル−縫合糸アセンブリを形成するため、前記第1および第2の装着ダイの少なくとも一方を前進させる工程と、
(g)前記第1のグリッパ手段で把持されたニードル−縫合糸アセンブリと前記第2のグリッパ手段で把持された連続した縫合糸ストランドを得るため、前記縫合糸ストランドを、前記切断位置で切断する工程を備える方法。
24)前記ニードルを第1と第2のダイの間に位置させる工程はさらに、
(a)前記ニードル前記第1と第2の装着ダイの間の空隙に位置させる前に、第1と第2の装着ダイのうちの一つをばねで引き込み位置に押圧された状態で移動する工程と、
(b)縫合糸ストランドの挿入に用いるニードルの縫合糸差し込み側を前記装着ダイ間の空隙に位置させるのに十分な力で、かつこの縫合糸差し込み穴を変形させるまでには到らない力で、前記引き込み位置にあった装着ダイをもう一方のダイに隣接する位置に復帰させて、前記ニードルを第1および第2の装着ダイの間に締め付ける工程を含む実施態様B)記載の方法。
25)前記方法はさらに、
(a)グリッパアームの対を把持位置から非把持位置へ引き込めて、前記所定長さの縫合糸ストランドの前記第1のグリッパ手段による把持を解除する工程と、
(b)、前記ニードル−縫合糸アセンブリを前記挿入領域から把持してこのニードル−縫合糸アセンブリをさらなる処理位置へ移送する工程と、
(c)次の外科用ニードルを、その縫合糸差し入れ穴が前記縫合糸軸と整列した状態で、第1および第2の装着ダイの間に位置させる工程と、
(d)前記第1のグリッパ手段を非把持位置においた状態で、前記挿入領域から前記切断領域へ移動する工程と、
(e)前記第2のグリッパ手段とこのグリッパ手段に把持された連続した縫合糸ストランドを、このストランドの自由端を前記整列ガイドを通して案内させるため、前記縫合糸軸に沿って前進させる工程を含み、
ここで前記(c)、(d)、(e)の三工程は(b)工程と同時に実行され、これらの工程によって縫合糸ストランドの自由端をニードルの縫合糸差し入れ穴に挿入する前記実施態様24)記載の方法。
26)前記(e)のグリッパ手段と縫合糸ストランドを前進させる工程はさらに、前記装着ダイの少なくとも一方を他方の装着ダイに向けて、ニードルを縫合糸の周りで装着するための一定の装着行程分だけ進める装着シリンダ手段に、空気圧を与える工程を含む上記実施態様25)記載の方法。
【0065】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、外科用ニードルに縫合糸を装着するため、連続した縫合糸材ストランドを自動的に引き出し、切断し、そして外科用ニードルの縫合糸差し入れ口に挿入する引き出しタワーを備えるニードル−縫合糸装着ステーションが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のニードル−縫合糸装着システムにおける処理の流れを示すブロック図。
【図2】先端処理・切断アセンブリ100に取り付けられるカッターアセンブリ200とヒータアセンブリ300を示すサーボタワー20の詳細説明図。
【図3】図2のカッターアセンブリの2’−2’線の側からみた、本発明の先端処理・切断アセンブリ100を移動させるためのプーリアセンブリを示す側面図。
【図4】縫合糸ストランドの引張り強度を望みの通り増減させるテンショナーアセンブリ59の詳細説明図。
図5】縫合糸の挿入からニードルへの装着に到る一連の過程の種々の段階における多軸ニードルグリッパ155と装着・縫合糸整列ダイを示す図。
図6】縫合糸の挿入からニードルへの装着に到る一連の過程の種々の段階における多軸ニードルグリッパ155と装着・縫合糸整列ダイを示す図。
図7】縫合糸の挿入からニードルへの装着に到る一連の過程の種々の段階における多軸ニードルグリッパ155と装着・縫合糸整列ダイを示す図。
図8】縫合糸の挿入からニードルへの装着に到る一連の過程の種々の段階における多軸ニードルグリッパ155と装着・縫合糸整列ダイを示す図。
図9】縫合糸の挿入からニードルへの装着に到る一連の過程の種々の段階における多軸ニードルグリッパ155と装着・縫合糸整列ダイを示す図。
図10】閉位置(縫合糸把持位置)および開位置にあるグリッパアームを示すグリッパアセンブリの拡大図。
図11】本発明による可撓性縫合糸材を切断するカッターアセンブリ200の詳細平面図。
図12】引き込み位置に完全に引っ込んだカッターアセンブリ200の詳細平面図。
図13】一杯に延び出た位置(切断位置)にあるカッターアセンブリ200の詳細平面図。
図14】縫合糸材の一部を加熱する先端処理アセンブリ300の詳細平面図。
図15】4台の多軸グリッパステーションを備える装着ダイアルアセンブリ101の平面図。
図16】(a)は引き込み位置にある多軸グリッパ155を示す4台のステーションを備える装着ダイアルアセンブリ101の断面図、(b)は飛び出し位置にある多軸グリッパ155を示す4台のステーションを備える装着ダイアルアセンブリ101の断面図。
図17】(a)は多軸グリッパ155とゆるく係合した状態にある外科用ニードル21と引き込み位置にあるピン147を示す多軸グリッパ155の正面図、(b)は多軸グリッパ155において係合状態にある外科用ニードル21を示す多軸グリッパ155の正面図、(c)は多軸グリッパにおけるニードルの把持を解除するアクチュエータ機構の背面図。
図18】(a)はカムトラック182aの中で引き込み位置にあるカム従動節165aを示すカムダイアルプレート110の一部切欠平面図、(b)はカムトラック182aの中で飛び出し位置にあるカム従動節165aを示すカムダイアルプレート110の一部切欠平面図。
図19】カムトラック182aと182cの中で引き込み位置にあるカム従動節165aと165cを示す装着ダイアル110と同軸に取り付けられ、これと共働で回転運動をするカムダイアル125の断面図。
図20】本発明に係る装着アセンブリ400の平面図。
図21】装着アセンブリ400の装着停止機構の詳細説明図。
図22】(a)は装着ダイ420と430に挟まれた装着ダイの空隙432に形成される凹部434,435を示す装着アセンブリの装着ダイ420,430の詳細平面図、(b)は(a)で丸で囲んだ装着ダイ空隙箇所の拡大図。
【符号の説明】
20 サーボタワー
21 ニードル
59 引張りアセンブリ
100 先端処理・切断キャリア
101 装着ダイアルアセンブリ
110 装着ダイアル
125 カムダイアル
147 ピン
155 多軸ニードルグリッパ
165a,c カムの従動節
182a,c カムトラック
200 カッターアセンブリ
300 先端処理アセンブリ
400 装着アセンブリ
420,430 装着ダイ
432 装着ダイの空隙
434,435 凹部

Claims (25)

  1. 縫合糸差し入れ口を有する外科用ニードルに自動的に縫合糸を通して装着するニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    (a)続した長さで供給される縫合糸ストランドを把持する先導グリッパ手段であって、共通の縫合糸軸に沿って、第1の位置から縫合糸挿入領域である第2の位置へ往復可能に配置された先導グリッパ手段と、
    (b)前記先導グリッパ手段によって把持された所定長さの縫合糸ストランドと連続した長さの縫合糸ストランドを形成するため、前記縫合糸ストランドを前記第1の位置で切断する手段と、
    (c)前記ニードルを、その縫合糸差し入れ口が前記縫合糸軸と整列するよう、第1および第2の装着ダイの間に位置させる送り手段と、
    (d)前記所定長さの縫合糸ストランドの自由端と前記ニードルの縫合糸差し入れ口の間前記第2の位置に位置する漏斗ガイド手段と、
    (e)前記先導グリッパ手段を前記縫合糸軸に沿って前記第1の位置から前記第2の位置まで前進させ、前記縫合糸ストランドの自由端を、前記漏斗ガイド手段を通して前記ニードルの縫合糸差し入れ口まで導く先導グリッパ移動手段と、
    (f)前記所定長さの縫合糸ストランドの周り前記ニードルをかしめ、ニードル−縫合糸アセンブリを形成するため、前記第1および第2の装着ダイの少なくとも一方を他方の装着ダイに向けて前進させるかしめ手段と、を備えるステーション。
  2. 請求項1記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記第1の装着ダイは所定の位置に固定されて装着ダイ間の空隙の一部の境界を規定する端部を有し、前記第2の装着ダイは可動性で、装着ダイ間の空隙の他の一部の境界を規定する端部を有し、この第2の装着ダイは前記第1の装着ダイに隣に配置されて前記ニードルを受け取るための前記装着ダイ間の空隙を形成する、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  3. 請求項2記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記装着手段はさらに、前記ニードルの装着ダイ間空隙への配置に先立って前記第2の装着ダイを横方向に前記第1の装着ダイから引き離すように移動させる手段を備える、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  4. 請求項3記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記移動させる手段は、第1および第2の装着ダイの間に配置された前記ニードルを把持するように、前記第2の装着ダイを前記第1の装着ダイに向けて移動させる、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  5. 請求項4記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記移動させる手段は、前記装着ダイ間空隙に配置された前記ニードルの前記縫合糸差し入れ口を変形させることなく、前記第2の装着ダイを前記第1の装着ダイに向けて移動させるのに十分な力を与えるばねによる押圧手段を具備する、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  6. 請求項5記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記移動させる手段は、前記第1および第2の装着ダイの間に把持されるニードルのかしめを達成するために、前記第2の装着ダイを前記第1の装着ダイに向けて移動するのに適当な力を与える空気シリンダを備える、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  7. 請求項6記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記第2の装着ダイは、前記ニードルのかしめを達成するため所定のかしめ行程だけ、前記第1の装着ダイに向けて移動される、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  8. 請求項7記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記移動させる手段は、前記かしめ行程の間に第2の装着ダイの動きを止める停止手段を備える、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  9. 請求項3記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記かしめ手段は、前記ニードルのかしめの間、このニードルを前記装着ダイ間空隙の 中にとどめるフェンス手段を備える、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  10. 請求項3記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記先導グリッパ移動手段は、制御システムのコンピュータ手段による制御の下に作動するサーボモータである、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  11. 請求項10記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記かしめ手段は、ニードルのかしめの間に前記縫合糸差し入れ口に生じる変形量を変化させるために、前記第1の装着ダイの位置を調整する手段をさらに備える、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  12. 請求項11記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記第1の装着ダイ手段は、その端部にくさび型従動節を備え、また前記第1の装着ダイ手段の位置を調整する手段は、前記くさび型従動節と第1の装着ダイ手段を横方向に移動させるため、前記くさび型従動節に対して横断方向に移動するように配置されたくさび型アセンブリを備える、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  13. 請求項12記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記くさび型アセンブリの前記横断方向の動きは、所定のピッチを有するかしめ調整ねじを回転させるためのサーボモータ手段によって制御することができ、前記かしめ調整ねじの前記回転は、前記くさび型アセンブリの直線状の運動に変換される、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  14. 請求項13記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記制御システムのコンピュータ手段は、前記ニードルのかしめ過剰およびかしめ不足を防止するため、前記第1の装着ダイの最適な位置設定を決定・制御する、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  15. 請求項14記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記制御システムのコンピュータ手段は、当該ニードル−縫合糸装着ステーションの下流側で測定される前記ニードル−縫合糸アセンブリの引き出し力の値に応じて、前記第1の装着ダイ手段の最適な位置設定を決定・維持する、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  16. 請求項2記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記送り手段は、係合状態にある前記ニードルを把持し、またこのニードルを解放するニードル把持手段を備える、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  17. 請求項16記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記ニードル把持手段は、前記ニードルを装着ダイ間空隙の中に位置させる前における第1の引き込み位置と、ニードルを装着ダイ間空隙の中に位置させるための第2の飛び出し位置との間を移動することができる、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  18. 請求項17記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記ニードル把持手段は、前記ニードルを所定の位置に係合させる複数のピン手段を備え、
    これら複数のピン手段のうちの一つは、前記ニードルを正確な方向に向けて係合させる第1の係合位置と、このニードルを把持から解放する第2の非係合位置との間で引き込み移動することができる、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  19. 請求項18記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記ニードル把持手段は、前記複数のピン手段のうちの一つを、前記第1の係合位置と第2の非係合位置の間で引き込み移動させる手段を備える、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  20. 請求項1記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記漏斗ガイド手段は、前記縫合糸ストランドの径と等しいかまたはこれより大きく、かつ前記ニードルの縫合糸差し入れ口よりも小さい縫合糸出口径をもつテーパ付きの開口を備える、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  21. 請求項20記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記漏斗ガイド手段は、前記漏斗ガイド手段の前記テーパ付き開口の一部の境界を規定 する端部を持つ第1の固定縫合糸整列ダイと、前記漏斗ガイド手段の前記テーパ付き開口の他の一部の境界を規定する端部を持つ第2の可動縫合糸整列ダイとを備え、この第2の可動縫合糸整列ダイは前記第1の固定縫合糸整列ダイの隣に位置されて、前記漏斗ガイドの前記テーパ付き開口を形成する、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  22. 請求項21記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記漏斗ガイド手段は、前記第2の可動縫合糸整列ガイドを前記第2の装着ダイ手段と一体的に動かすため、前記第2の可動縫合糸整列ガイドを前記第2の装着ダイ手段に係合させる手段を具備する、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  23. 請求項1記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記縫合糸ストランドが引張り状態にある間この縫合糸ストランドの一部を、前記第1の位置に隣接した硬化領域において硬化させる手段をさらに備える、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  24. 請求項23記載のニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    前記縫合糸軸に沿って、前記第1の位置から前記挿入領域まで往復できる後続グリッパ手段をさらに備え、
    前記所定長さの縫合糸ストランドは、切断後に前記挿入領域において前記先導グリッパ手段によって前記自由端が支持され、前記連続した縫合糸ストランドは、前記硬化領域と前記切断する手段との間で前記後続グリッパ手段によって把持される、ニードル−縫合糸装着ステーション。
  25. 縫合糸差し入れ口を有する外科用ニードルに自動的に縫合糸を通して装着するニードル−縫合糸装着ステーションであって、
    (a)張力をもって連続した長さで供給される縫合糸ストランドを把持して進める第1および第2のグリッパ手段であって、共通の縫合糸軸に沿って硬化領域から挿入領域へ往復する第1および第2のグリッパ手段と、
    (b)前記第1のグリッパ手段によって支持された所定長さの縫合糸と前記第2のグリッパ手段によって支持され連続した縫合糸を形成するため、前記縫合糸ストランドを前記硬化領域で切断する手段と、
    (c)前記ニードルを、その縫合糸差し入れ口が前記縫合糸軸と整列するよう、第1および第2の装着ダイの間に位置させる送り手段と、
    (d)前記所定長さの縫合糸の自由端と前記ニードルの間前記挿入領域に位置する漏斗ガイド手段であって、前記装着ダイの少なくとも一つと整列させる整列手段を有する漏斗ガイド手段と、
    (e)前記所定長さの縫合糸の自由端を、前記漏斗ガイド手段を通して前記ニードルの縫合糸差し入れ口まで導くため、前記第1のグリッパ手段を前記縫合糸軸に沿って前進させる第1グリッパ移動手段と、
    (f)前記縫合糸の周り前記ニードルをかしめるため、前記 1 および第2の装着ダイの少なくとも一方を前進させるかしめ手段と、を備えるステーション。
JP02109995A 1994-01-13 1995-01-13 ニードル−縫合糸装着ステーション Expired - Lifetime JP3633983B2 (ja)

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