(57)【要約】  外科用縫合糸のような細長材料からなる溶融ループ及びそうした溶融ループの製造装置が提供される。細長材料の１つ以上のセグメント部分が超音波溶接プロセス下に溶融され、溶接連結部を形成する。溶融温度の夫々異なる複数の材料を使用して細長材料内の１つ以上のファイバを構成し得る。細長材料には、細長材料内のコアを保護するために使用し得るシースが含まれ得る。細長材料の１つ以上のその他の材料よりも溶融温度の低い材料が溶解することにより、溶融ループの溶融部分が形成され得る。関連する超音波溶接装置には、溶接プロセスを制御するための温度センサが含まれ得る。
2009536044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長材料の溶融ループであって、主軸に沿って伸延する１つ以上の材料セグメントを含み、該材料セグメントの一部が、細長材料の第１端部及び第２端部間を伸延する連結部位置で相互に連結してループを形成し、前記溶融ループが、
ｉ）第１端部から伸延する、細長材料の第１材料部分と、
ｉｉ）第２端部から伸延する、細長材料の第２材料部分と、
ｉｉｉ）連結部の前記第１端部及び第２端部間の複数の位置で前記第１材料部分及び第２材料部分を連結する、連結部の第１端部及び第２端部間の溶融部分にして、第１材料部分及び第２材料部分からの溶融材料部分を含む溶融部分と、
を含み、
前記細長材料が、前記連結された第１材料部分及び第２材料部分に沿った少なくとも２つの材料（Ｍ１及びＭ２）から構成され、
少なくとも材料（Ｍ１）が比較的低融点であり且つ前記第１材料部分及び第２材料部分の横断方向表面の一部を形成し、少なくとも材料（Ｍ２）が比較的高融点であり、前記溶融部分における溶融材料が前記材料（Ｍ２）のみから成る溶融ループ。
【請求項２】
細長材料が、主軸に沿って伸延する２つ以上のストランドから成る請求項１の溶融ループ。
【請求項３】
ストランドの少なくとも１つが材料（Ｍ１）から成り、ストランドの他の少なくとも１つが材料（Ｍ２）から成る請求項２の溶融ループ。
【請求項４】
材料（Ｍ１）から成るストランド及び材料（Ｍ２）から成るストランドが相互に編み組みされて編み組アセンブリを構成する請求項３の溶融ループ。
【請求項５】
編み組アセンブリがシース内に配置される請求項４の溶融ループ。
【請求項６】
シースが、複数のストランドの織ったアセンブリである請求項５の溶融ループ。
【請求項７】
シース内の各ストランドが材料（Ｍ１）から構成される請求項６の溶融ループ。
【請求項８】
シースの、材料（Ｍ１）から構成される各ストランドが第１サブセットを構成し、材料（Ｍ２）から構成される各ストランドが第２サブセットを構成する請求項６の溶融ループ。
【請求項９】
シースが、編まない構成を有する請求項５の溶融ループ。
【請求項１０】
材料（Ｍ１）から構成される各ストランド及び材料（Ｍ２）から構成される各ストランドが相互に巻き付けられて編み糸アセンブリを構成する請求項３の溶融ループ。
【請求項１１】
編み糸アセンブリがシース内に配置される請求項１０の溶融ループ。
【請求項１２】
シースが複数のストランドを追って構成したアセンブリを成す請求項１１の溶融ループ。
【請求項１３】
シースの各ストランドが材料（Ｍ１）から構成される請求項１２の溶融ループ。
【請求項１４】
シースの、材料（Ｍ１）から構成される各ストランドが第１サブセットを構成し、材料（Ｍ２）から構成される各ストランドが第２サブセットを構成する請求項１２の溶融ループ。
【請求項１５】
シースが、編まない構成を有する請求項１１の溶融ループ。
【請求項１６】
ストランドの少なくとも２つが、材料（Ｍ１）及び材料（Ｍ２）を含む二重材料構成を有し、材料（Ｍ１）の少なくとも一部分が前記少なくとも２つのストランドの各々における周囲部分に配置される請求項２の溶融ループ。
【請求項１７】
少なくとも２つのストランドにおける材料（Ｍ１）及び材料（Ｍ２）が、何れも同中心の状態で配置される請求項１６の溶融ループ。
【請求項１８】
少なくとも２つのストランドにおける材料（Ｍ１）及び材料（Ｍ２）が、何れも同中心以外の状態で配置される請求項１６の溶融ループ。
【請求項１９】
少なくとも２つのストランドの一方のストランドにおける材料（Ｍ１）及び材料（Ｍ２）が同中心状態で配置され、他方のストランドにおける材料（Ｍ１）及び材料（Ｍ２）が同中心以外の状態で配置される請求項１６の溶融ループ。
【請求項２０】
材料（Ｍ１）及び材料（Ｍ２）が相互に編み組みされて編み組アセンブリを構成する請求項１６の溶融ループ。
【請求項２１】
編み組アセンブリがシース内に配置される請求項２０の溶融ループ。
【請求項２２】
シースが複数のストランドから成る編んだアセンブリである請求項２１の溶融ループ。
【請求項２３】
シース内の各ストランドが材料（Ｍ１）から構成される請求項２２の溶融ループ。
【請求項２４】
シースにおける、材料（Ｍ１）から構成される各ストランドが第１サブセットを構成し、材料（Ｍ２）から構成される各ストランドが第２サブセットを構成する請求項２２の溶融ループ。
【請求項２５】
シースが、編まない構成を有する請求項２１の溶融ループ。
【請求項２６】
材料（Ｍ１）から構成される各ストランド及び材料（Ｍ２）から構成される各ストランドが相互に巻き付けられて編み糸アセンブリを構成する請求項１６の溶融ループ。
【請求項２７】
編み糸アセンブリがシース内に配置される請求項２６の溶融ループ。
【請求項２８】
シースが、複数のストランドから成る編んだアセンブリである請求項２７の溶融ループ。
【請求項２９】
シースにおける各ストランドが材料（Ｍ１）から構成される請求項２８の溶融ループ。
【請求項３０】
シースにおける、材料（Ｍ１）から構成される各ストランドが第１サブセットを構成し、材料（Ｍ２）から構成される各ストランドが第２サブセットを構成する請求項２８の溶融ループ。
【請求項３１】
シースが編まない構成を有する請求項２７の溶融ループ。
【請求項３２】
細長材料が単一のストランドから構成される請求項１〜３０の何れかに記載の溶融ループ。
【請求項３３】
材料（Ｍ１）及び材料（Ｍ２）が、何れも同中心の状態で配置される請求項３２の溶融ループ。
【請求項３４】
材料（Ｍ１）及び材料（Ｍ２）が、何れも同中心以外の状態で配置される請求項３２の溶融ループ。
【請求項３５】
細長材料が、シース内におけるコアを構成する１つのストランドを含む請求項１の溶融ループ。
【請求項３６】
コアを構成する１つのストランドが材料（Ｍ２）から構成される請求項３５の溶融ループ。
【請求項３７】
シースが、複数のストランドを編んだアセンブリを構成する請求項３６の溶融ループ。
【請求項３８】
シースにおける各ストランドが材料（Ｍ１）から構成される請求項３７の溶融ループ。
【請求項３９】
シースにおける、材料（Ｍ１）から構成される各ストランドが第１サブセットを構成し、材料（Ｍ２）から構成される各ストランドが第２サブセットを構成する請求項３７の溶融ループ。
【請求項４０】
コアを構成する１つのストランドが材料（Ｍ１）及び材料（Ｍ２）から構成される請求項３５の溶融ループ。
【請求項４１】
シースが、複数のストランドを編んだアセンブリを構成する請求項４０の溶融ループ。
【請求項４２】
シースにおける各ストランドが材料（Ｍ１）から構成される請求項４１の溶融ループ。
【請求項４３】
シースにおける、材料（Ｍ１）から構成される各ストランドが第１サブセットを構成し、材料（Ｍ２）から構成される各ストランドが第２サブセットを構成する請求項４１の溶融ループ。
【請求項４４】
材料（Ｍ１）及び材料（Ｍ２）が、何れも同中心の状態で配置される請求項４０の溶融ループ。
【請求項４５】
材料（Ｍ１）及び材料（Ｍ２）が、何れも同中心以外の状態で配置される請求項４０の溶融ループ。
【請求項４６】
主軸の方向における溶融材料の分子の方向性が比較的低く、連結部における第２材料の前記主軸の方向における分子の方向性が比較的高い請求項１の溶融ループ。
【請求項４７】
超音波溶接装置であって、
第１縫合糸接触面を有し且つ振動して超音波周波数での機械的エネルギーを伝達するように動作自在の第１部材と、
第２縫合糸接触面を有する第２部材と、
第１部材を第２部材に関して移動させるための移動手段にして、第１及び第２の前記縫合糸接触面間の間隙を、該第１及び第２の前記縫合糸接触面間の移動の関数として調節自在の移動手段と、
溶接作業中、被溶接材料の２つ以上の材料セグメントを、前記第１及び第２の前記縫合糸接触面間の間隙において所定の整列状態下に受け且つ維持するための固定手段と、
溶接作業における温度に相当する温度信号を発生するように動作自在の温度検出手段と、
を含む超音波溶接装置。
【請求項４８】
温度検出手段が、第１部材及び第２部材に連結したサーミスタを含む請求項４７の超音波溶接装置。
【請求項４９】
温度検出手段が、第１部材及び第２部材に連結した熱電対を含む請求項４７の超音波溶接装置。
【請求項５０】
温度検出手段が、第１部材及び第２部材に連結したファブリ・ペロー干渉計温度センサを含む請求項４７の超音波溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００５年３月２３日付で提出した米国特許出願番号第１１／０８７，９９５号に関わるものであり、該米国特許出願番号第１１／０８７，９９５号は、２００２年３月１８日付で提出した米国特許出願番号第１０／１００，２１３号の継続出願であり、該米国特許出願番号第１０／１００，２１３号は、２０００年１２月８日付で提出した米国特許出願番号第０９／４８６，７６０号の分割出願であり、該米国特許出願番号第０９／４８６，７６０号は特許番号第６，３５８，２７１号であり、該第６，３５８，２７１号は１９９８年８月２７日付で提出した国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９８／１７７７０号であり、該国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９８／１７７７０号は１９９８年７月１７日付で提出した米国特許出願番号第０９／１１８，３９５号の継続出願であり、該米国特許出願番号第０９／１１８，３９５号は特許番号第６，２８６，７４６号であり、該特許番号第６，２８６，７４６号は、１９９７年８月２８日付で提出した米国特許出願番号第０８／９１９，２９７号の分割出願であり、該米国特許出願番号第０８／９１９，２９７号は特許番号第５，８９３，８８０号である。
本発明は縫合糸及び縫合糸技術における改良に関し、詳しくは、外科処置において高強度の縫合糸溶融ループを作製するための材料及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外科処置では、組織の縁部同士を代表的には縫合糸を使用して縫合又は固着し且つ治癒が完了するまで各縁部を接近状態に維持する。一般に、縫合糸を組織の被縫合部を貫いて配向させて単一のループ又はスティッチとし、このループ又はスティッチを結紮し又はそうでなければ固定することで、傷口の各縁部を、治癒を生じさせる適宜の相互関係状態に維持する。これにより、組織中に張力が実質的に一様な一連のスティッチを作製できる。各スティッチは独立し且つ別個のものであるので、その１つを除去するために全部を除去する必要は無く、１つを除去しても残りのスティッチが緩むこともないが、傷口の周囲に固定させるために各スティッチを個別に結紮又は閉止する何らかの装置が必要になる。
【０００３】
例えば、デリケートな器官又は組織の、比較的小さい又は狭い部位を外科的に補修するような場合、縫合糸に結び目を作ったりループ閉止用装置を組み込んだりせずに傷口部分を閉じる必要があり、あるいはその方が望ましい場合がある。溶融縫合糸ループは、傷口の各縁部に適宜の張力を加えると共に、治癒が生じるに十分な時間、傷口の各縁部を十分接近した状態に維持する適宜の強度を提供するべきである。
ポリマー縫合糸は、様々な溶着又は連結処理、例えば、縫合糸のセクションの一部を部分溶融するに十分に加熱して相互溶着させる、溶接のような処置に特に適している。縫合部位では、縫合糸を直接熱すると周囲組織も加熱されてしまうので、縫合糸の被溶着部分又は被溶着セクションに非熱的エネルギーを加えて当該部分の縫合糸材料を部分加熱することが好ましい。詳しくは、縫合糸材料の被溶着セクションに超音波エネルギーを有効付加して摩擦熱を誘起させることにより、これらセクションを相互溶着又は溶接して連結することができる。
【０００４】
縫合糸は、典型的にはその主軸に沿って引張すると破断するが、縫合糸溶接部は、縫合糸材料同士が重なる部分の平面内の剪断力によって破断することがある。縫合糸連結部の破断強度は、少なくともこの縫合糸連結部から縫合糸材料が分離する時の破断強度と同程度のものであることが望ましい。
米国特許出願番号第５，４１７，７００号及び同３，５１５，８４８号には、縫合糸を超音波溶接する装置及び方法が開示される。これらの特許には、例えば、縫合糸材料の被連結セグメントに２つの異なる方向の何れかから機械的エネルギーを付加することが記載される。プラスチック製の縫合糸の場合は、被連結セグメントの軸に実質的に平行な方向から機械的エネルギーを加えて連結し、金属製縫合糸材料の場合は、縫合糸の被連結セグメントの軸に実質的に直交する方向から機械的エネルギーを加えて連結させる。これらの特許には、溶接用の球状先端部を使用して金属製縫合糸材料を連結することも記載される。
縫合糸の超音波溶接法は既知であるが、縫合糸溶接部の強度及び信頼性を、縫合糸結紮又はその他のループ閉止装置に代わる、又はそれらの強度を上回るに十分なものとするように縫合糸溶接プロセスを制御することは従来より困難又は不可能であった。
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願番号第１１／０８７，９９５号
【特許文献２】米国特許出願番号第１０／１００，２１３号
【特許文献３】米国特許出願番号第０９／４８６，７６０号
【特許文献４】米国特許第６，３５８，２７１号明細書
【特許文献５】国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９８／１７７７０号
【特許文献６】米国特許出願番号第０９／１１８，３９５号
【特許文献７】米国特許第６，２８６，７４６号明細書
【特許文献８】米国特許出願番号第０８／９１９，２９７号
【特許文献９】米国特許第５，８９３，８８０号明細書
【特許文献１０】米国特許出願番号第５，４１７，７００号
【特許文献１１】米国特許出願番号第３，５１５，８４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、解決しようとする課題は、従来の縫合糸ループ連結部及び連結プロセスにおける固有の欠点を解決する複数材料構成の溶融縫合糸及びその製造用装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、外科用縫合糸のような細長材料からなる溶着ループ及びそうしたループ作成用の装置が提供される。細長材料は、この材料中に個別の容積下に隔置した複数の構成材料であって、夫々融点が異なり得る異なる構成材料から構成され得、また、単一のフィラメント又はファイバからも構成され得る。あるいは細長材料は複数のフィラメントから構成され得、それらのフィラメントは単一材料から作製した、従って組成が一様な、又は、多数の材料を含み、従って組成が非一様なものであり得る。細長材料が複数のフィラメントを含む場合、各フィラメントの材料組成はフィラメント毎に異なるものであり得る。複数のフィラメントには、単一材料からなるフィラメント及び多数の材料からなるフィラメントのいずれもが含まれ得る。
【０００８】
本発明の１様相によれば、主軸に沿って延在する１つ以上の材料セグメントを含む細長材料からなる溶着ループが提供される。各材料セグメント部分は連結部で相互に連結され、第１端部と第２端部との間を伸延するループを形成する。連結部には、第１端部から伸延する第１材料部分と、第２端部から伸延する第２材料部分と、第１端部及び第２端部間にあって、連結部の第１端部及び第２端部間の複数の位置で第１材料部分と第２材料部分とを連結する溶融部分又は溶融層と、が含まれる。溶融部分には、比較的薄い層及び又は第１材料部分及び第２材料部分からなる溶融材料部分が含まれ得る。
【０００９】
ここで“溶融”とは、親材料を加熱して可塑状又は流体状とし、次いで冷却することで、方向性が比較的高いその分子構造を、連結部の溶融部分の特徴であるところの、方向性が比較的ランダムなものに変化させることを意味するものとする。ここで、“剪断部分”とは、連結部で連結する各材料セグメント間の且つこれらの材料セグメントと実質的に平行な部分を言うものとする。対照的に、各材料セグメント又は溶融部分の断面積とは、各材料セグメントの主軸を実質的に横断する平面内の部分を言うものとする。
【００１０】
連結部では第１材料部分及び第２材料部分は主軸方向における分子の配向性が比較的高いので主軸方向での強度は比較的高いが、連結部の溶融部分の各溶融材料は分子の配向性が比較的ランダムであることから、溶融材料の主軸方向での強度は比較的低い。細長材料セグメントの、連結部にあって且つ溶融部分よりも尚外側（つまり相互に接触していない）の第１端部位置の第１材料部分及び第２端部位置の第２材料部分の各断面積は、連結部の溶融部分で突き合わされた第１材料部分及び第２材料部分の各断面積よりも大きいものであり得る。
ある実施例では、細長材料セグメントの、連結部にあって且つ溶融部分よりも尚外側（つまり相互に接触していない）の第１端部位置の第１材料部分及び第２端部位置の第２材料部分の各断面積は、連結部の外側の細長材料セグメントにおける各断面積とほぼ等しい。
【００１１】
好ましい実施例では、連結部の溶融部分で突き合わされた第１材料部分及び第２材料部分の合計断面積は、溶融部分の略中間位置で最小となる。更に好ましい実施例では、溶融部分の中間位置における細長材料セグメントの第１材料部分及び第２材料部分の合計断面積は、連結部の第１端部及び第２端部位置にあって且つ溶融部分の外側の、又は溶融部分で突き合わされ又は突き合わされない第１材料部分及び第２材料部分の合計断面積のほぼ半分である。特に好ましい実施例では、細長材料セグメントの第１材料部分及び第２材料部分の単位長さ当たりの断面積変化量は、連結部の溶融部分の長さ全体に渡り実質的に一定である。
細長材料は好適な材料、例えば、ポリマーのような材料からなる単一のフィラメント又はファイバから構成され得、好ましい実施例では外科用縫合糸材料のような熱可塑性ポリマーとされる。
細長材料の各セグメントは連結部位置で溶接により連結されることが好ましい。溶接は色々のエネルギー、例えば、超音波、レーザー、アーク放電、熱エネルギーのようなエネルギーを用いて実施され得る。
【００１２】
細長材料は、その単一セグメントの連結部によってループ化され得、あるいは、例えば組紐状とした縫合糸材料のような多数の材料セグメントの連結部によってループ化され得る。
細長材料自体は、多数のファイバからなる単一の撚り線を含み得、又は多数の撚り線を含み得る。多数の撚り線を含むものである場合、各撚り線は相互に捻られ、編み組され、あるいはそうでなければシース及びコア形態におけるように相互連結され得る。
細長材料は、その形態を問わず、その連結部に主軸方向での張力が加わると連結部の第１材料部分及び第２材料部分が実質的に張力負荷を受け、連結部の溶融部分が実質的に剪断力負荷を受ける。好ましい実施例では以下の式が満たされる。
Ａｗτｆｗ＞Ａｕσｆｕ      式１
【００１３】
式１では、Ａｗは溶融部分の剪断面積であり、τｆｗは溶融部分を破壊する剪断応力であり、Ａｕは、連結部で且つ溶融部分の外側（突き合わされていない）の第１端部及び第２端部付近における第１材料部分及び第２材料部分の合計断面積であり、σｆｕは、第１端部及び第２端部付近で且つ溶融部分の外側（突き合わされていない）の第１材料部分及び第２材料部分を破壊する引張応力である。
【００１４】
本発明の他の様相によれば、第１縫合糸接触面を有する第１部材と、第２縫合糸接触面を有する第２部材と、第１部材を第２部材に関して移動させて第１及び第２の各縫合糸接触面間に間隙を画定させる間隙画定手段と、を含む超音波溶接装置が提供され得る。第１部材は、超音波周波数での機械的エネルギーを振動及び送達可能であり且つ第２部材に関して相対移動する。溶接作業の間、固定要素が、２つ以上の被溶接材料セグメント、例えば外科用縫合糸の細長材料の如きを、第１部材の第１縫合糸接触面と第２部材の第２縫合糸接触面との間の間隙内で所定の整列状況下に受け且つ維持するようになっている。少なくとも第１縫合糸接触面の輪郭が、被溶接材料セグメントの輪郭に実質的に合致され、かくして第１縫合糸接触面と、この第１縫合糸接触面の長さを超えるセグメント部分とが実質的に連続的に接触して溶接プロセスを促進させる。溶接装置には、溶接プロセスを監視する温度センサも含まれ得る。温度センサは動作すると温度信号を発生し、この信号を例えば制御ユニットで使用することで、溶接プロセス中に２つ以上の被溶接材料セグメントに加えるエネルギーを制限又は制御することができる。
【００１５】
ある実施例では、第１縫合糸接触面及び第２縫合糸接触面の一方が実質的に凹面化され、他方が実質的に凸面化される。別の実施例では第１縫合糸接触面及び第２縫合糸接触面の一方が実質的に凹面又は実質的に凸面化され、他方が実質的に平坦化される。更に他の実施例では、第１縫合糸接触面及び第２縫合糸接触面の何れも実質的に凹面化され、また別の実施例では何れも平坦化される。
凸面状の縫合糸接触面の曲率半径は凹面状の縫合糸接触面のそれよりも大きいことが好ましい。第１縫合糸接触面及び第２縫合糸接触面を共に凸面化した場合は、各表面の曲率半径は異なるか又は実質的に同一であり得る。
【００１６】
他の実施例では、第２部材は、溶接中に相互に連結して第２縫合糸接触面を形成し、溶接プロセス完了後は分離してループを釈放する複数の連結部を含む。
本発明の他の様相によれば、上述したような超音波溶接装置は、パターン化した第１縫合糸接触面及び第２縫合糸接触面を持つ第１部材及び第２部材を含み、パターン化された各第１縫合糸接触面及び第２縫合糸接触面は相補的又は非相補的なものであり得、また、第１及び第２の各部材における第１縫合糸接触面及び第２縫合糸接触面の各パターンは定期的又は不定期的に変更され得る。
【発明の効果】
【００１７】
従来の縫合糸ループ連結部及び連結プロセスにおける固有の欠点を解決する複数材料構成の溶融縫合糸及びその製造用装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明によれば、外科用縫合糸のような細長材料の溶融ループが提供される。溶融ループは、以下に詳しく説明するように、ループ連結部の溶融部分の特性上、結紮又はその他手段によって閉止したループ強度に少なくとも匹敵する強度を有する。
図１に示すように、本発明に従う溶融ループ１０は、熱その他形式のエネルギーを加えると接着又は溶融する、外科用縫合糸のような細長材料の１つ以上のセグメント１２を含む。細長材料として好適な材料には、これに限定しないが、ポリマー、特には熱可塑性材料、例えばナイロン（ポリアミド、ＰＡ）、ポリプロピレン、ダクロン（Dacron:商標登録）（ポリエステルの好適な形式のもの）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリグリコネート、ポリジオキサノン、が含まれる。細長材料は、単一のフィラメント又はファイバを含み得、又は複数のフィラメント（以下、マルチフィラメントとも称する）を含み得る。マルチフィラメント形態のものである場合、各フィラメントは例えば編み組みした縫合糸材料のように編んだものであることが好ましい。
【００１９】
本発明の溶融ループは、被溶接材料セグメントにエネルギーを付加する溶接プロセスを使用し、各材料セグメントを部分加熱することにより相互に溶融させて形成することが好ましい。色々なタイプの溶接連結部を、例えば、超音波、熱、レーザー、アーク放電、あるいはその他によるエネルギーを被溶接材料セグメント、例えばオーバーラップさせた連結部に付加することにより形成することができる。ある構成例では超音波エネルギーを付加して各被溶接材料セグメントを溶接する。この場合、接触状態で並置した２つ以上の材料セグメントにエネルギーを付加すると各材料セグメントは振動を生じて相対移動し、各材料セグメントが相互に接触していることから摩擦熱が発生する。摩擦熱によって各材料セグメント（又は、各材料セグメントの１つの材料）温度がその溶融温度以上になると、各材料セグメントは溶けて相互に連結する。以下に詳しく説明するように、適宜の温度センサ及び制御フィードバックを使用して、超音波エネルギー付与を制限することができる。
【００２０】
図２Ａは図１に示す溶融ループを軸方向に沿った状況を示すようにした斜視図であり、細長材料の材料セグメント１２が、材料の湾曲又は直線状の主軸Ｘに沿って伸延している。代表的には、１つ以上の材料セグメント１２を、例えば図１及び図２Ａに示すようにその各端部１２Ａ、１２Ｂをオーバーラップ部分させてループ化して連結部１４を形成する。あるいは、図２Ｂに示すように、材料セグメントの端部及び非端部の両方をオーバーラップさせることで、一カ所の連結部１４で連結されて成る幾つかの溶融ループを形成し得る。
各材料セグメントは溶接を使用して溶融させる準備段階で予め結紮され得、又は単にオーバーラップされ得る。
【００２１】
細長材料は、この細長材料内の別個の容積部分内に隔置した、夫々融点の異なる複数の材料を含み得る。隔置された各材料は１つ以上のその他の材料特性、例えば密度、弾性、等においても相異するものであり得る。細長材料は、単一又は複数のフィラメントから構成され得る。フィラメント自体は、単一材料から作製され、従って組成が一様なものであり得、あるいは複数の材料から作製した非一様組成のものであり得る。細長材料が内部に複数のフィラメントを含むものである場合、フィラメントの材料組成はフィラメント毎に変化し得、また、各フィラメントは単一材料のフィラメント及び複数材料からなるフィラメントの何れをも含むものであり得る。複数のフィラメントから成るストランドを使用し得、そうしたストランドを図２Ｃに示すように相互に捻り、編み組みし、あるいはそうでなければ相互に連結して、例えば、図２６Ｂ、２６Ｄ、２６Ｆに示すようなシースアンドコア形態のものとすることができる。
【００２２】
連結部１４は第１端部１４Ａ及び第２端部１４Ｂ間を伸延し、第１端部１４Ａから伸延する第１材料部分１６と、第２端部１４Ｂから伸延する第２材料部分１８とを含む。連結部１４は、厚さが実質的に一様で且つ連結部の第１材料部分１６と第２材料部分１８との間に配置された溶融部分２０にして、第１材料部分１６及び第２材料部分１８の、相互に溶融した材料部分からなる溶融部分２０を更に含む。好ましい実施例では溶融した材料は全てが溶融層又は溶融部分２０の内部に配置されるが、溶解し且つ溶融した材料の幾分かは、溶接プロセス中に第１材料部分１６及び第２材料部分１８の両方に加えられる圧縮力により溶融部分２０から押し出される。
【００２３】
先に述べたように、外科用縫合糸として使用するタイプの細長材料は単一フィラメント又は実質的にモノフィラメント性のものであり得、好ましくは高分子性のものである。モノフィラメント性材料は材料の主軸に沿った分子構造の方向性が高く、主軸に沿った方向における材料強度が比較的高い。連結部１４の外側のループセグメントのみならず第１材料部分１６及び第２材料部分１８における細長材料は、材料の主軸Ｘ方向における分子の方向性が比較的高いことが特徴であり、そのため、連結部の外側のループセグメント及び第１材料部分１６及び第２材料部分１８は主軸Ｘ方向の強度も比較的高い。
【００２４】
他方、連結部１４の溶融部分２０を構成する材料の場合、この連結部１４を構成する第１材料部分１６及び第２材料部分１８が、超音波エネルギーのようなエネルギーを受けて部分的に可塑状態とされるため、その分子の方向性は比較的ランダムであることが特徴である。そのため、連結部の溶融部分２０の主軸方向での材料強度は比較的低い。
【００２５】
溶融部分２０は、図４に示すように、溶融部分２０の長さＬ及び幅Ｗの積にほぼ等しい剪断面積を有する点が特徴であると言える。以下にもっと詳しく説明するように、連結部の強度を最大化するためには連結部の溶融部分２０の剪断面積を比較的大きくすることが望ましい。図６には、連結部の外側の細長材料の代表的セグメントの断面積が示される。細長材料は断面が実質的に円形のストランド又はフィラメントであり得るが、本発明における断面ジオメトリはそれらに限定されることはなく、偏心断面その他の、例えば、“Ｙ”字形又は十字状の複数ローブ（突出部）形状又は長円あるいは矩形断面の比較的平坦なリボンあるいはその他好適な断面形状が含まれ得る。図５には溶融部分２０の外側における連結部の端部位置での細長材料の断面部分が示される。図３、図７、図８に示されるように、第１材料部分１６と、第２材料部分１８とにおける、連結部分１４の溶融部分２０と接する部分の合計断面積は、それら第１材料部分１６及び第２材料部分１８の、溶融部分２０の外側で且つ溶融部分２０には接していない部分の合計断面積よりも幾分小さい。図２Ａ及び図３に明瞭に示されるように、溶接プロセス中に、溶融部分２０の連結部における第１材料部分１６及び第２材料部分１８の幾分かは、細長く且つ比較的方向性の高い材料から、溶融された、方向性が比較的ランダムな材料へと変化する。溶接プロセス中に第１材料部分１６及び第２材料部分１８を制御下に圧縮することで、溶融部分２０の剪断面積が比較的大きくなり且つ厚さが比較的薄くなることが保証される。
【００２６】
連結部における第１材料部分１６及び第２材料部分１８の断面積の変化は、溶融部分２０の長さ全体に渡り比較的一様且つ漸次的なものであることが好ましい。図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂには、異なる形式の溶接連結部に関する、連結部１４での細長材料の重複部分での溶融部分２０の長さ全体に渡る断面積の変化の様子が例示される。連結部の、溶融部分２０の外側又は溶融部分を越える部分での、各端部位置１４Ａ及び１４Ｂ部分の断面積は、第１材料部分１６及び第２材料部分１８は可塑的変形を受けていないことから最大値となっている。図７Ｂに示す、連結部１４の各斜線部分２１ａ〜２１ｅによって表されるように、第１材料部分１６及び第２材料部分１８の重複部分の各断面積は、溶融部分２０の各端部位置で最大値となり、溶融部分の中間点位置又はその付近に向けて漸減して最小値となる。溶融部分２０の中間点位置での第１材料部分１６及び第２材料部分１８の、溶融部分を形成しない部分の合計断面積は、連結部と、溶融部分２０を越える又は溶融部分の外側の部分とにおける第１端部１４Ａ及び第２端部１４Ｂ位置でのこれら第１材料部分１６及び第２材料部分１８の合計断面積の略半分であることが好ましい。
【００２７】
図８Ａに示す重ね溶接された連結部は、溶融部分２０での第１材料部分１６及び第２材料部分１８の断面積が連続的に変化する事により特徴付けられる。図８Ｂに示すように、第１材料部分１６における各斜線部分２１ａ〜２１ｅの各断面積は、第２端部１４Ｂ位置での最大値から、第１端部１４Ａ位置における最小値へと漸減し、他方、第２材料部分１８の断面積は第２端部１４Ｂ位置における最小値から第１端部１４Ａ位置における最大値へと漸増する。溶融部分２０の略中間点位置では、第１材料部分１６及び第２材料部分１８の各断面積は相互に略等しく且つ、連結部の第１端部１４Ａ及び第２端部１４Ｂ位置と、溶融部分２０を越える部分とにおける、これら第１材料部分１６及び第２材料部分１８の合計断面積の約半分に等しいことが好ましい。
第１材料部分１６及び第２材料部分１８の、連結部１４における連結セグメントの断面積変化が一様であるその他の断面ジオメトリも本発明の範囲内のものとする。
【００２８】
本発明の好ましい実施例では、連結部の溶融部分２０における剪断面積は、連結部が破断しないことを保証するに十分、即ち、親材料である細長材料が破断しないことを保証するに十分に大きいことが好ましい。連結部の破断強度は親材料である細長材料の破断強度と少なくとも同程度のものであることが好ましく、その剪断破断強度は、親材料である細長材料の引張破断強度よりも大きい又は同じであることが最も好ましい。
【００２９】
細長材料の主軸Ｘ方向において連結部１４に引張力を付加すると、連結部の第１材料部分１６及び第２材料部分１８は実質的な引張力負荷を受け、連結部の溶融部分２０は実質的な剪断力負荷を受ける。この状況は以下の式１を実質的に満たすものである。
Ａｗτｆｗ＞Ａｕσｆｕ      式１
ここで、Ａｗは溶融部分２０の剪断面積（即ち、第１材料部分１６及び第２材料部分１８の間の溶融層であって且つこの溶融層の断面積ではない面積）であり、τｆｗは溶融部分を破壊する剪断応力であり、Ａｕは、連結部１４で且つ溶融部分の外側（突き合わされていない）の第１端部及び第２端部付近における第１材料部分１６及び第２材料部分１８の合計断面積であり、σｆｕは、第１端部及び第２端部付近で且つ溶融部分の外側（突き合わされていない）の第１材料部分及び第２材料部分を破壊する引張応力である。
【００３０】
式１が満たされない唯一の場合は、溶融部分２０の破断強度が親材料である細長材料の破断強度と略等しく且つ恐らくはそれ未満の場合であり得る。溶融部分２０の破断強度は親材料の未溶融部分のそれと少なくとも同程度のものであることが好ましいことは言うまでもないが、仮に親材料のそれよりも高強度であると、図９Ａ及び図９Ｂに矢印Ｆで示すような引張力負荷を受けた場合、材料のループは、溶融部分の外側位置で且つ恐らくは図９Ａに示すような連結部の外側位置で引張モード下に破断する。もし溶融部分２０が親材料よりも強度が弱いと、連結部の溶融材料は剪断モード下に破断してループは図９Ｂに示すように溶融部分位置で分離する。
【００３１】
図１０Ａ〜図１４Ｂには超音波溶接、詳しくは、第１部材３０及び第２部材３２を含む超音波溶接チップにおける振動部材及び静止部材に関する様々なジオメトリが例示される。超音波溶接装置には、温度センサ４０、例えば、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１５Ａに示すような１つ以上の温度センサが含まれ得る。任意の好適な温度センサ、例えば、熱電対、サーミスタ、ファブリ・ペロー干渉計温度センサ、その他の如きを使用できる。第１部材３０は、斯界に既知の如く、振動して超音波周波数での機械的エネルギーを伝達可能であり、また、第２部材３２に関する相対位置を移動及び調整することで、第１部材及び第２部材間に所望の間隙又は空間を画定することができる。そうした間隙は、第１材料部分１６及び第２材料部分１８の、相互に連結する１つ以上の材料セグメントを収受するに十分な大きさのものである。超音波溶接装置には、溶接プロセスに先立ち且つプロセス中に第１材料部分１６及び第２材料部分１８を所定の整列及び配向状況下に整列及び維持させるための固定要素を含む。
【００３２】
第１部材３０及び第２部材３２は、第１部材３０と、第１材料部分１６における被連結材料との間における音響的カップリングを促進し、また、少なくとも縫合糸接触面３０Ａと、被溶接セグメントの少なくとも一方とを実質的に連続的に接触させる輪郭を有する縫合糸接触面３０Ａ、３２Ａを夫々有している。溶融部分２０の剪断面積、従って、連結部の強度は、これらの縫合糸接触面３０Ａ、３２Ａの長さ及び幅と、第１材料部分１６及び第２材料部分１８間の、特に縫合糸接触面３０Ａと第１材料部分１６との間の接触の程度と、溶接中に矢印３５の方向で第１部材３０によって材料セグメントに行使される圧力と、によって決まる。
【００３３】
温度センサ４０は溶接中の温度測定用に、また、閉ループ制御プロセスの一部としても使用できる。そうした制御プロセスは、細長材料中におけるその他の材料以外の１つ以上の所望の材料における溶解、又は可塑状態への温度誘起性変化を保証させるべく使用することができる。温度センサ４０は溶接プロセス中のエネルギー付加を制御するために使用する好適な制御ユニットに接続され得る。例えば、好適な温度センサ、例えば熱電対を溶接装置の第１部材に接続して溶接プロセスの温度を表示する温度信号４２を生じさせ得る。溶接中に付加されたエネルギーによって、特定成分、例えばナイロン６６（Ｔm〜２２０℃）の温度が、溶解するに十分な温度に上昇すると、温度信号４２は溶接プロセスを停止すべきであることを表示し得る。このようにして、細長材料中に含まれる溶解温度の高い各成分、例えば、ポリエステル（Ｔm〜２５０℃）が溶解するのが防止され、結局、溶融又は溶接された細長材料における一体性が維持され得る。
【００３４】
第１部材及び第２部材の各縫合糸接触面のジオメトリに加え、被連結材料のジオメトリを考慮すべきである。第１部材の第１縫合糸接触面３０Ａ及び第２部材の第２縫合糸接触面３２Ａを、これらの接触面と第１材料部分１６及び第２材料部分１８との接触面積が最大となることが保証されるよう、細長材料の各被連結セグメントの輪郭に相当する輪郭を持つように形態付けることにより、溶融部分の剪断面積及び連結強度を最大化させ得る。例えば、もし材料が実質的に円形断面のフィラメントである場合は、縫合糸接触面の少なくとも一方が、このフィラメントの輪郭と一致する丸み付けされた輪郭を有すべきであることが好ましく、材料が実質的に平坦なリボンである場合は、縫合糸接触面の少なくとも一方が材料セグメントと最大面積において接触することが保証されるように実質的に平坦であるべきことが好ましい。仮に、材料が多角形又は長円形の断面を有する場合、縫合糸接触面の少なくとも一方は、溝状、またはチャンネル状、あるいはそうでなければ、材料の特定の輪郭にできるだけ一致するような形状とすべきであることが好ましい。
【００３５】
一般的には、超音波溶接チップである第１部材３０及び第２部材３２を、これら部材の第１縫合糸接触面３０Ａ及び第２縫合糸接触面３２Ａが、溶融部分２０における剪断面積を最大化するように第１材料部分１６及び第２材料部分１８と係合するように形態付けすることが好ましい。第１縫合糸接触面３０Ａ及び第２縫合糸接触面３２Ａの色々のジオメトリが図１０Ａ〜図１４Ｂに示される。
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、第１部材３０の第１縫合糸接触面３０Ａはｚ軸及びｘ軸の周囲で凹状とされ、第２部材３２の第２縫合糸接触面３２Ａはｚ軸の周囲で凸状とされている。例示した縫合糸の第１材料部分１６及び第２材料部分１８は円形断面を有しているが、そうした特定ジオメトリに限定される必要はない。第１縫合糸接触面の輪郭により、少なくとも第１縫合糸接触面３０Ａと第１材料部分１６との間における、第１縫合糸接触面３０Ａの全長さ及び幅に渡る接触は実質的に連続したものとなる。溶融部分２０の剪断面積は比較的大きいので、溶融部分の強度は比較的高くなると思われる。
【００３６】
第２縫合糸接触面３２Ａに凸状湾曲部を取り入れることにより、細長材料の主軸方向での連結部１４の長さが短縮され、その結果、縫合糸材料の溶融ループ部分の直径が小さくなる利益が得られる。
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、第２縫合糸接触面３２Ａの凸状湾曲部の半径は、第１縫合糸接触面３０Ａの凹状湾曲部の半径と等しいあるいはそれ未満であることが好ましい。図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、その何れもが凸状湾曲部を有する縫合糸接触面を備える溶接ホーン及びアンビルを有する装置では、それら凸状湾曲部の表面の各半径は溶融部分の所望の面積に依存して、相互に異なるかまたは実質的に同じであり得る。
【００３７】
図１４Ａ及び図１４Ｂに例示した実施例の第１縫合糸接触面３０Ａ及び第２縫合糸接触面３２Ａの相互関係は、図１０Ａ及び図１０Ｂの実施例におけるそれらと同じである。形成される溶融部分２０は比較的大きく、強度も比較的高い。
図１５Ａ、図１６、図１７Ａに示すように、第１部材３０の第１縫合糸接触面３０Ａは、この第１縫合糸接触面３０Ａと第１材料部分１６との間の接触面積を増大させるチャンネル又は溝を設けたジオメトリを有し得る。図１５Ｂ、図１６、図１７Ｂにも示すように、第２部材３２は、溶接プロセス中に縫合糸の第１材料部分１６及び第２材料部分１８を整列させたままで拘束する複数の部材を含み得る。第２部材の連結部分は溶接プロセス後に分離し、かくして、縫合糸ループを移動あるいはそうでなければ操作することなく、連結部材を溶接装置による拘束状態から釈放する。図１５Ａ、図１５Ｂ、図１６Ａには、連結部位置で連結された材料の各セグメントの下方で第２部材３２を相互に連結させた構成の超音波溶接装置が例示される。連結部材は溶接プロセス中は図１５Ａ及び１６Ａに示すように係合状態に維持され、溶接プロセス後はヒンジ又はピボット動作して分離することにより図１５Ｂに示すように縫合糸ループを釈放する。
【００３８】
図１７Ａ及び図１７Ｂには、第２部材３２の複数の部材を相互に摺動離間させて連結部材を釈放する他の形式の本発明が例示される。溶接プロセスの完了後に縫合糸ループを釈放可能とするその他の第２部材３２の構成も本発明の範囲内のものとする。
図１８、図１９Ａ及び図１９Ｂには、縫合糸の被溶接部分である第１材料部分１６及び第２材料部分１８を第２部材３２の壁内で相対的に拘束し、整列させ又は方向付ける更に他の構成を有する溶接装置が例示される。本実施例の装置では、水平方向ではなくむしろ垂直方向の溶融部分２０を有する溶接連結部を創出させる。この装置では、第１部材３０は、第１部材の各側部から垂直方向に伸延する第２部材３２の２つのセクションと相補形状を成し且つこれらセクションと嵌合する。第１部材の第１縫合糸接触面３０Ａ及び第２部材の第２縫合糸接触面３２Ａは先に議論したように実質的に平坦であるが、キャンバ角を設けあるいは輪郭を変更しても良い。図１９Ａに示すように、材料の第１セグメント１２において重複する第１材料部分１６と第２材料部分１８とは、第２部材３２の複数の部材の内部で斜行整列状態で相互に連結される。溶接プロセス中、電源から送られる超音波エネルギーが機械的エネルギーに変換され、かくして第１材料部分１６と第２材料部分１８との間に局部的な摩擦が生じる。摩擦熱により可塑状態となった時点で第１材料部分１６及び第２材料部分１８を加圧し、これらの部分を流動及び溶融させて垂直方向の溶融部分２０を形成する。各材料セグメントを加熱して可塑状態にするに際し、矢印３５の方向から各材料セグメントに圧力が行使され、かくして、これらの材料セグメントは垂直方向の溶融部分２０の内部で流動及び溶融する。
【００３９】
第１部分３０及び第２部分３２が、重複された各材料セグメントを溶接プロセス中に整列下に拘束及び維持する構成を有することから、連結部１４と溶融部分２０とは比較的稠密且つコンパクトであり、溶融部分２０からはみ出す溶融材料は、例えあっても僅かである。溶融部分２０からはみ出る溶融材料は、縫合糸ループの連結部の強度を最大化し且つ周囲組織への干渉又はそれら組織の炎症を回避するために最小化されることが望ましい。
先に示した各実施例におけるように、第２部材３２の複数の部材は、縫合糸ループを釈放するべく溶接プロセス後は分離され得る。
【００４０】
図２０〜図２５には本発明の更に他の実施例が例示される。図２０及び図２１には縫合糸ループの溶融部分２０が示され、相当するテクスチャ又はワッフル模様付きの、第１部分３０であるホーンの第１縫合糸接触面と、第２部分３２であるアンビルの第２縫合糸接触面とから、縫合糸の連結部の各材料セグメントに付与されたテクスチャ又はワッフル模様付きの表面を有している。ホーン及びアンビルの各縫合糸接触面のワッフル模様付き表面は、溶接プロセス中にこれらのホーン及びアンビルが縫合糸の各材料セグメントを押圧する際にそれらのセグメント上に付与される。ワッフル模様は、連結部における縫合糸の各材料セクションの表面積を増大させ、かくして、特に縫合糸ループの引張時の溶接強度が改善され得る。
【００４１】
ホーン及びアンビルの表面模様は、図２３に示すように本来相補的又は非相補的なものであり得るが、何れにせよ、それらはホーン及びアンビルの構成材料に食刻、機械加工又は鋳造され、また、連結部における縫合糸の各材料セクション上に所望のテクスチャ模様が提供されるよう定期又は不定期的に変化させることもできる。縫合糸の材料セクションの溶融部分に識別用の印が入るよう、ホーンやアンビルの縫合糸接触面に、例えば、会社のロゴ、シリアル番号その他の識別用の記号又はコードをエンボス加工したい場合があるのである。
【００４２】
連結部における縫合糸の各材料セクションに図２４及び図２５に示すようなワッフルその他のテクスチャ模様を形成することにより、引張時の溶融縫合糸ループの伸張性が向上され得、かくして、蛇腹様式で拡大又は縮小する連結部が創出される。図２４には、溶融縫合糸ループが比較的弛緩された状態にあり且つ連結部が有意の引張下に無い状態の、そうした連結部を有する溶融縫合糸ループが例示される。この溶融縫合糸ループに図２５に示す矢印３８の方向で引張負荷を加えると、ループは連結部がその主軸方向に拡大するに従い伸張する。この設計形状によれば、引張下における溶融縫合糸ループの可撓性が改善されることでその強度が向上され得る他に、固有の伸張量を持つことで、公称ループ径を越えて伸張した場合でも、破壊するのではなく必要に応じて拡大するので、その使用上の融通性は高くなる。
【００４３】
一般に、本発明に従う溶融縫合糸ループは、縫合糸の２つの縁部が、相互に溶融した横断方向表面部分を有している。また、一般に、縫合糸材料は、比較的低融点で、少なくともその一部が材料の横断方向表面上にあることが特徴の第１材料Ｍ１と、比較的高融点であることが特徴の第２材料Ｍ２とから構成される。縫合糸材料のこれらの材料部分は超音波エネルギーが付加されると相互に溶融してループを形成する。超音波エネルギーは、被連結部間に相対移動を生じさせ、その摩擦熱で材料の隣接部分は第１材料Ｍ１及び第２材料Ｍ２の各融点間の中間の温度に上昇する。摩擦熱による上昇温度は第１材料Ｍ１及び第２材料Ｍ２の各融点間の中間温度であることから、第２材料Ｍ２は、溶融プロセス中に第１材料Ｍ１が溶けて第２材料Ｍ２の周囲を流動する際に“ループ”１０を安定化させる。第１材料Ｍ１が溶融すると超音波エネルギーの付加が停止され、かくして、溶融した材料は冷却されて“溶接部”を構成する。溶解した、又は溶融した部分の材料は細長材料の主軸方向における分子の方向性が比較的低く、他方、溶融部分以外の縫合糸材料部分の前記方向性は比較的高いという特徴を持つことが好ましい。液晶ポリマーのような材料の場合、縫合糸の溶解又は溶融部分はその主軸に沿った分子方向性は比較的高いままに維持される。好適な液晶ポリマー縫合糸材料には、例えば、Honeywell社がSPECTRAの商標名で、またDSM社がDYNEEMAの商標名で夫々製造するものがある。
【００４４】
図２６Ａ〜図２６Ｆには、本発明に従う溶融縫合糸ループ１０を形成するために使用できる細長材料１００の１形態が例示される。図２６Ａに示すような細長材料１００は複数のストランド、例えば１０Ａ〜１０Ｂから形成される。ストランドは、編み組みしたアセンブリ又は、編み糸のような巻き合わせ形態、又は、所望容積（鎖線で示す箱１）内に位置付けた任意のその他の閉じたストランド形態のものであり得る。編み組みアセンブリ又は編み糸アセンブリは、細長材料（又は縫合糸材料）のみを形成し得、あるいは、図２６Ｂに例示するような、シース１０Ｃ内に配置した細長材料１００を形成し得る。シース１０Ｃは、例えば押し出し形態の、織った又は織らないものであり得る。編み組み又は編み糸アセンブリにおける各ストランド１０Ａ〜１０Ｂ、またシース１０Ｃは、単一部材型（例えばＭ１又はＭ２）の、あるいは、複数部材型（Ｍ１を最外部に配置した同中心形態Ｍ１／Ｍ２の、又は、Ｍ１を、その一部を横断方向表面に位置付ける状態で最外部に配置した非同中心形態の）材料から、又はそれらの合成形態の材料から構成され得る。
【００４５】
図２６Ｃには、編み組み又は編み糸アセンブリから成り、その少なくとも２つのストランドが複数材料（例えば、Ｍ１及びＭ２から成り、Ｍ１の少なくとも一部分をＭ２の横断方向面上に配置したようなもの）であるアセンブリ例が示される。複数材料は同中心又は非同中心的な構成を有し得る。図２６Ｄには、図２６Ｂに関連して先に説明した形態を有し得るシース内に配置した、図２６Ｃの構成が例示される。
図２６Ｅには、Ｍ１の一部をＭ２の横断方向面上に配置して成る、Ｍ１及びＭ２からなる単一のストランド構成が例示される。この実施例でもストランドは同中心又は非同中心的な構成を有し得る。
【００４６】
図２６Ｆには、シース１０Ｃ内に配置したコア１０Ａが例示される。シース１０Ｃは、図２６Ｂに関連して先に説明したような形態を有し得、例えば、材料Ｍ１及びＭ２からなる、編み組みしたファイバを含む織ったシースであり得る。コア１０Ａは、例えば、モノフィラメント（例えば、単一の材料Ｍ２から作製した）又は、第１材料Ｍ１が第２材料Ｍ２を包囲して成る、図２６Ｅに関連して先に説明した形態のものであり得る。
図２７Ａ〜図２７Ｅには、本発明に従う、複数材料構成のフィラメント又はファイバから成る別の実施例での各断面１３が例示される。先に説明したように、細長材料からなるループには、１つ以上の複数材料構成のファイバが含まれ得る。異なる材料であるＭ１及びＭ２は夫々溶融温度が異なり得、また、所望に応じてファイバの個別の容積部分中に隔置され得る。そうした個別の容積部分は、所望に応じて、例えば、ある程度平行な軸線に沿った構成のものとすることができる。例えば、低融点の材料Ｍ１を、比較的高融点の材料Ｍ２の周囲に配置し得る。この場合、溶接プロセスの周囲温度を検出及び制限することで、高融点の材料の溶融が防止されると共に、細長材料の一体性が維持され得る。
【００４７】
図２７Ａには、第１材料Ｍ１から作製した外側部分１３Ａで第２材料Ｍ２から作製した内側コア１３Ｂを包囲させた構成における断面１３が示される。図２７Ｂには、内側コア１３Ｂを外側部分１３Ａの主軸からオフセットさせた類似構成が示される。また、図２７Ｂには、外側部分１３Ａに接触する別の位置にあるコア１３Ｂ’も示される。図２７Ｃには、材料Ｍ２（又は複数材料）から構成した複数のコア１３Ｂが、断面１３内で別の材料Ｍ１のマトリクス１３Ａの内部に一様に又はほぼ一様に分散させた実施例が示される。
【００４８】
図２７Ｄには、同軸配列した３つの異なる材料Ｍ１〜Ｍ３を有する複数材料構成のファイバの断面１３が示される。各材料は必ずしも同軸に整列しなくても良い。図２７Ｅには、円弧セクタとして交互に配置した複数の材料Ｍ１〜Ｍ２から作製したファイバ構成が示される。図２７Ｅには４つの円弧セクタ及び２つの材料Ｍ１及びＭ２のみが示されるが、任意数の円弧セクタ及び２つ以上の材料を使用することが可能である。図示された複数材料構成のファイバは例示目的上のものであり、その他の構成も本発明の範囲内に含まれるものとする。
【００４９】
図２８Ａ〜図２８Ｃには、本発明の他の実施例に従う別の複数材料構成のフィラメントにおける各断面１５が示される。図２８Ａには、第１材料Ｍ１のシース１５Ａが第２材料Ｍ２のコア１５Ｂを包囲するシースアンドコア構成例が示される。シース１５Ａは、相互に編まれ又は編み組みしてコア１５Ｂの保護カバーとなる複数のファイバを含み得る。シース１５Ａを使用することにより、典構的な外科処置に際して生じ得る傷や摩耗による破断に対する細長材料の抵抗性が増大され得る。なぜなら、そうした傷の影響を受ける縫合糸部分は僅かである一方、縫合糸の本来の強度は変わらないからである。シース１５Ａのファイバは単一材料ファイバ又は複数材料構成のファイバ、例えば、二重構成要素であり、あるいはそれらの混成体であり得る。コア１５Ｂは同様に単一材料又は複数材料から構成され得る。図２８Ｂには、単一ストランドとして相互に構成した８つの二重構成要素又は二重材料構成のファイバを含む実施例が示される。各ファイバ内の異なる材料Ｍ１及びＭ２は、全体に平行軸に沿って配置される。図２８Ｃには、２つの異なる構成材料Ｍ１及びＭ２を相互に編み組して成る二重構成材料のモノフィラメント又はファイバの別の実施例が示される。ある実施例では２つのファイバ材料としてナイロン６及びナイロン６６が使用され得る。好適な材料には、これに限定しないが、ポリエステル（ＰＥＴ）、コポリマーポリエステル（ｃｏ−ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）が含まれ得るが、その他好適な材料を使用し得ることは言うまでもない。
【００５０】
かくして、本発明の種々の様相及び実施例によれば、従来装置のそれを上回る利益が提供される。例えば、細長材料中の個別の容積中に隔置した複数の材料を含む細長材料を使用することにより、溶融部分及び連結強度の各特性が最適化され得る。溶融温度の異なる材料を含む１つ以上の複数材料からなる構成とした場合の細長材料の一体性が維持され又は最適化され得る。例えば、細長材料を複数のファイバを使用する構成とした場合、強度及び耐性が改善され得る。その他の実施例には、外科処置中に、例えば、外科用メス又は骨片との接触によって生じ得るような傷に対する抵抗性が増長され得る。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】細長材料の溶融ループの斜視図である。
【図２Ａ】図１の溶融ループの連結部を示す側面図である。
【図２Ｂ】細長材料の複数のセグメントを相互に連結して形成した幾つかの溶融ループの軸方向端面図である。
【図２Ｃ】細長材料の複数のセグメントを束ねた状態を略示した斜視図である。
【図３】図２Ａの溶融ループの連結部を線Ａ−Ａに沿って切断した断面図である。
【図４】図２Ａの溶融ループの連結部を線Ｂ−Ｂに沿って切断した断面図である。
【図５】図２Ａの溶融ループの連結部を線Ｃ−Ｃに沿って切断した断面図である。
【図６】図２Ａの溶融ループの連結部を線Ｄ−Ｄに沿って切断した断面図である。
【図７Ａ】超音波溶接して作製して溶融ループの連結部の側面図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示す溶融ループの連結部の一部の断面図である。
【図８Ａ】レーザー溶接又は制御カップリング下の超音波溶接によって作製した溶融ループの連結部の側面図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す溶融ループの連結部の一部の断面図である。
【図９Ａ】溶融ループの、連結部における強度が細長材料の引張破断強度を上回る場合に引張負荷下を受けた場合の状況を示す斜視図である。
【図９Ｂ】溶融ループの、連結部における強度が細長材料の引張破断強度を下回る場合に引張負荷下を受けた場合の状況を示す斜視図である。
【図１０Ａ】様々なジオメトリを有する超音波溶接部材及び、各超音波溶接部材間の間隙に位置付けた被溶接細長材料セグメントの分解斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに相当する被溶接細長材料セグメントの分解側面図である。
【図１１Ａ】様々なジオメトリを有する超音波溶接部材及び、各超音波溶接部材間の間隙に位置付けた被溶接細長材料セグメントの分解斜視図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに相当する被溶接細長材料セグメントの分解側面図である。
【図１２Ａ】様々なジオメトリを有する超音波溶接部材及び、各超音波溶接部材間の間隙に位置付けた被溶接細長材料セグメントの分解斜視図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに相当する被溶接細長材料セグメントの分解側面図である。
【図１３Ａ】様々なジオメトリを有する超音波溶接部材及び、各超音波溶接部材間の間隙に位置付けた被溶接細長材料セグメントの分解斜視図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに相当する被溶接細長材料セグメントの分解側面図である。
【図１４Ａ】様々なジオメトリを有する超音波溶接部材及び、各超音波溶接部材間の間隙に位置付けた被溶接細長材料セグメントの分解斜視図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに相当する被溶接細長材料セグメントの分解側面図である。
【図１５Ａ】第１及び第２の、一対の被溶接細長材料セグメントの周囲に係合する種々のジオメトリを有する超音波溶接部材の側面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａの第２溶接部材を開いて溶接装置から溶接ループを釈放する状況を略示した側面図である。
【図１６】第１及び第２の、一対の被溶接細長材料セグメントの周囲に係合する種々のジオメトリを有する超音波溶接部材の側面図である。
【図１７Ａ】第１及び第２の、一対の被溶接細長材料セグメントの周囲に係合する種々のジオメトリを有する超音波溶接部材の側面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａの第２溶接部材を開いて溶接装置から溶接ループを釈放する状況を略示した側面図である。
【図１８】制御下の重ね合わせ鍛接を生じさせるように設計された超音波溶接装置内に端部を揃えて配置した細長材料セグメントを示す斜視図である。
【図１９Ａ】図１８の超音波溶接装置内の細長材料セグメントの、溶接プロセス以前における断面図である。
【図１９Ｂ】図１８の超音波溶接装置内の細長材料セグメントの、溶接プロセス直後で且つ溶接ループ釈放以前における断面図である。
【図２０】溶接ホーンによる、縫合糸接触面におけるテクスチャ又はワッフル効果を示す溶融ループの溶融縫合糸セクションの拡大斜視図である。
【図２１】図２０の溶融部分の断面図である。
【図２２】溶接ホーン及びアンビルの縫合糸接触面上の相補的なワッフル状パターン特徴を有する溶融部分を持つ溶融ループの側面図である。
【図２３】相補的なワッフル状又はテクスチャ状のパターン特徴を有する縫合糸接触面を備える溶接ホーン及びアンビルの側面図である。
【図２４】ループ及び溶融部分が比較的弛緩された状態にあり且つループが公称径を有する溶融ループ部分における溶融部分の側面図である。
【図２５】ループ及び溶融部分が引張下にあり且つ、ループが、ワッフル状の連結部が拡張された結果としての拡大された直径を有する溶融部分の側面図である。
【図２６Ａ】本発明に従う溶融縫合糸ループ形成に使用する細長材料の形態例の１セクションの斜視図である。
【図２６Ｂ】本発明に従う溶融縫合糸ループ形成に使用する細長材料の形態例の１セクションの斜視図である。
【図２６Ｃ】本発明に従う溶融縫合糸ループ形成に使用する細長材料の形態例の１セクションの斜視図である。
【図２６Ｄ】本発明に従う溶融縫合糸ループ形成に使用する細長材料の形態例の１セクションの斜視図である。
【図２６Ｅ】本発明に従う溶融縫合糸ループ形成に使用する細長材料の形態例の１セクションの斜視図である。
【図２６Ｆ】本発明に従う溶融縫合糸ループ形成に使用する細長材料の形態例の１セクションの斜視図である。
【図２７Ａ】本発明の好ましい実施例に従う複数材料構成のフィラメントの断面図である。
【図２７Ｂ】本発明の好ましい実施例に従う複数材料構成のフィラメントの断面図である。
【図２７Ｃ】本発明の好ましい実施例に従う複数材料構成のフィラメントの断面図である。
【図２７Ｄ】本発明の好ましい実施例に従う複数材料構成のフィラメントの断面図である。
【図２７Ｅ】本発明の好ましい実施例に従う複数材料構成のフィラメントの断面図である。
【図２８Ａ】本発明の好ましい実施例に従う、複数材料構成のフィラメント及び複数構成材料を含むループセグメントの断面図である。
【図２８Ｂ】本発明の好ましい実施例に従う、複数材料構成のフィラメント及び複数構成材料を含むループセグメントの断面図である。
【図２８Ｃ】本発明の好ましい実施例に従う、複数材料構成のフィラメント及び複数構成材料を含むループセグメントの断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０Ａ、１０Ｂ  コア
１０Ｃ  シース
１２Ａ、１２Ｂ  端部
１２  材料セグメント
１３Ａ  マトリクス
１３  断面
１４Ａ  第１端部
１４Ｂ  第２端部
１４  連結部
１５Ａ  シース
１５Ｂ  コア
１６  第１材料部分
１８  第２材料部分
２０  溶融部分
３０Ａ  第１縫合糸接触面
３０  第１部材
３２Ａ  第２縫合糸接触面
３２  第２部材
４０  温度センサ
４２  温度信号
１００  細長材料
【図１】
2009536044.tif 000003
【図２Ａ】
2009536044.tif 000004
【図２Ｂ】
2009536044.tif 000005
【図２Ｃ】
2009536044.tif 000006
【図３】
2009536044.tif 000007
【図４】
2009536044.tif 000008
【図５】
2009536044.tif 000009
【図６】
2009536044.tif 000010
【図７Ａ】
2009536044.tif 000011
【図７Ｂ】
2009536044.tif 000012
【図８Ａ】
2009536044.tif 000013
【図８Ｂ】
2009536044.tif 000014
【図９Ａ】
2009536044.tif 000015
【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
2009536044.tif 000017
【図１０Ｂ】
2009536044.tif 000018
【図１１Ａ】
2009536044.tif 000019
【図１１Ｂ】
2009536044.tif 000020
【図１２Ａ】
2009536044.tif 000021
【図１２Ｂ】
2009536044.tif 000022
【図１３Ａ】
2009536044.tif 000023
【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
2009536044.tif 000027
【図１５Ｂ】
2009536044.tif 000028
【図１６】
2009536044.tif 000029
【図１７Ａ】
2009536044.tif 000030
【図１７Ｂ】
2009536044.tif 000031
【図１８】
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【図１９Ａ】
2009536044.tif 000033
【図１９Ｂ】
2009536044.tif 000034
【図２０】
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【図２１】
2009536044.tif 000036
【図２２】
2009536044.tif 000037
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2009536044.tif 000040
【図２６Ａ】
2009536044.tif 000041
【図２６Ｂ】
2009536044.tif 000042
【図２６Ｃ】
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【図２６Ｄ】
2009536044.tif 000044
【図２６Ｅ】
2009536044.tif 000045
【図２６Ｆ】
2009536044.tif 000046
【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
2009536044.tif 000048
【図２７Ｃ】
2009536044.tif 000049
【図２７Ｄ】
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【図２７Ｅ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【国際調査報告】
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2009536044.tif 000056
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