способ создания зазубрин на хирургической нити и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ вырезания зазубрин на нити с продольной осью, включающий следующие этапы:

обеспечение наличия нити, имеющей оси X-Y-Z,

обеспечение наличия режущего лезвия,

создание зазубрины на указанной нити путем смещении лезвия с учетом его режущего воздействия на нить в трех измерениях по осям X-Y-Z нити, обусловленного сочетанием геометрической формы лезвия и его смещения, причем лезвие смещают по меньшей мере вдоль оси X, и

использование средства для смещения лезвия, обеспечивающего указанное режущее воздействие для создания зазубрины.

2. Способ по п.1, в котором геометрическая форма лезвия обеспечивает режущее воздействие на нить вдоль осей Y и Z при смещении этого лезвия, обеспечивающем режущее воздействие вдоль оси X.

3. Способ по п.2, включающий дополнительный этап использования группы лезвий, каждое из которых создает на нити соответствующую зазубрину.

4. Способ по п.1, в котором геометрическая форма лезвия обеспечивает режущее воздействие на нить вдоль одной оси при смещении этого лезвия, обеспечивающем режущее воздействие вдоль оставшихся двух осей.

5. Способ по п.1, в котором ось Y является продольной осью нити, ось Х перпендикулярна продольной оси, а ось Z расположена под углом 90° к оси Х.

6. Способ по п.5, в котором геометрическая форма лезвия обеспечивает режущее воздействие вдоль оси Z при смещении этого лезвия, обеспечивающем режущее воздействие вдоль осей Х и Y.

7. Способ по п.6, включающий дополнительный этап использования группы лезвий, каждое из которых создает на нити соответствующую зазубрину.

8. Способ по п.1, включающий использование крепежных средств для крепления нити при резании.

9. Способ по п.1, включающий поворот нити вокруг ее продольной оси перед резанием или после него.

10. Способ по п.1, включающий шарнирный поворот указанного режущего лезвия.

11. Способ по п.1, включающий продвижение нити вдоль ее продольной оси перед резанием или после него.

12. Способ по п.1, включающий дополнительный этап вырезания зазубрин, имеющих различные размеры.

13. Способ по п.1, включающий дополнительный этап скручивания указанной нити по ее продольной оси перед резанием.

14. Способ по п.13, включающий дополнительный этап раскручивания указанной нити после резания.

15. Зазубренная нить с расположенными по спирали зазубринами, нарезанными при нахождении нити в скрученном состоянии, выполненная способом, включающим следующие этапы:

обеспечение наличия нити, имеющей продольную ось,

скручивание нити по ее продольной оси и

вырезание зазубрины на указанной нити при ее нахождении в скрученном состоянии.

16. Зазубренная нить по п.15, в которой при ее выполнении дополнительно имеется этап вырезания множества зазубрин на нити при ее нахождении в скрученном состоянии.

17. Зазубренная нить по п.15, в которой при ее выполнении дополнительно имеется этап продвижения нити вдоль ее продольной оси перед резанием или после него.

18. Зазубренная нить с расположенными по спирали зазубринами, нарезанными при нахождении нити в скрученном состоянии, имеющая продольную ось и выполненная способом, включающим следующие этапы:

обеспечение наличия нити,

обеспечение наличия режущего лезвия,

скручивание нити по ее продольной оси перед резанием,

создание зазубрины на указанной нити путем смещении лезвия с учетом его режущего воздействия на нить в трех измерениях по осям X-Y-Z нити и

использование средства для смещения лезвия, обеспечивающего указанное режущее воздействие для создания зазубрины, причем смещение лезвий обеспечивает режущее воздействие вдоль осей X-Y-Z.

19. Зазубренная нить по п.18, в которой при ее выполнении дополнительно имеется этап использования группы лезвий, каждое из которых создает на нити соответствующую зазубрину.

20. Зазубренная нить по п.18, в которой при ее выполнении дополнительно имеется этап раскручивания нити после резания.

Описание изобретения к патенту

Область применений изобретения

Изобретение относится к способу создания зазубрин на хирургических шовных нитях за счет изменения геометрии лезвия и/или его перемещения при надрезании нити, причем этот способ можно также применять для вырезания множества разнесенных друг от друга вдоль оси зазубрин на внешней поверхности хирургических нитей. Кроме того, изобретение относится к устройству для осуществления указанного способа.

Описание уровня техники

Из уровня техники хорошо известно, что хирургические и травматические раны обычно зашивают нитью, вводимой в ткань иглой, прикрепленной к одному ее концу. Закрытие раны и удержание тканей вместе способствует заживлению ткани и возобновлению ее роста. Для этой процедуры обычно используют то, что называется хирургической нитью.

Зазубренная хирургическая нить является однонаправленной нитью, которую можно протягивать иглой через ткань в одном направлении и нельзя протягивать в обратном. Зазубренная нить по существу представляет собой удлиненное тело, имеющее заостренный ведущий конец и множество разнесенных друг от друга по оси и по окружности зазубрин на внешней поверхности этого удлиненного тела.

При зашивании раны зазубренной нитью эта нить проходит через ткань с каждой из противоположных сторон раны. Образуются пары нитей, в которых задние концы нитей располагаются по существу на одной линии на противоположных сторонах раны. При введении нити иглу проталкивают таким образом, чтобы она выходила из ткани в точке, которая удалена от края раны в поперечном направлении; затем иглу вытаскивают, подтягивая нить в требуемое положение, и затем отделяют нить от иглы (Заметим, что способы использования зазубренных нитей описаны в заявке № 09/896455, которая находится на рассмотрении в Патентном Ведомстве США одновременно с настоящей заявкой, подана 29 июня 2001 г., передана компании Quill Medical, Inc. и озаглавлена как "Suture Method". Описание указанной заявки включено в текст настоящего описания посредством ссылки). Преимущество использования зазубренных нитей заключается в возможности создания в ткани натяжения при меньшем проскальзывании нитей в ране. Количество пар нитей выбирают с учетом размеров раны и величины силы, необходимой для удерживания раны закрытой. Хотя фиксацию тканей легче осуществлять при очень острых зазубринах и относительно тонких кончиках, лучшие результаты по удержанию тканей достигаются при зазубринах с более толстыми кончиками.

В некоторых случаях для восстановления ткани предпочтительнее использовать случайную конфигурацию зазубрин на внешней поверхности нитей. Наилучшее удержание раны будет обеспечиваться при максимально возможном количестве угловых положений зазубрин. Однако в других случаях, когда требуется небольшое восстановление раны или ткани, предпочтительнее использовать небольшую нить. Небольшая нить требует уменьшенного количества зазубрин на внешней поверхности нити.

К настоящему времени известны разные способы вырезания зазубрин (см., например, патент США № 5931855). Однако эти способы по непонятным причинам не имеют коммерческого успеха.

Из вышесказанного следует, что существует потребность осуществлять вырезание зазубрин на внешней поверхности нитей посредством надежного, достаточно экономичного и как можно более простого способа, обуславливающего предпосылки для широкой коммерциализации этих нитей. Такой способ должен также обеспечивать возможность варьирования размеров зазубрин, их положения и глубины, чтобы изменять вследствие этого как сами зазубрины, так и возможности их применения. Способ должен также обеспечивать возможность вырезания множества зазубрин, расположение которых зависит от требуемого их количества. Кроме того, существует потребность в устройстве, посредством которого можно реализовать описанный выше способ и которое позволяет создавать множество аксиально разнесенных зазубрин либо случайной, либо схожей конфигурации, причем выбор конфигурации зависит, среди прочего, от типа подлежащей восстановлению ткани.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, основной целью данного изобретения является создание практического способа вырезания зазубрин в хирургической нити.

Другой целью изобретения является создание способа вырезания зазубрин различных размеров на внешней поверхности хирургической нити, обладающих более толстыми кончиками.

Еще одной целью изобретения является создание способа вырезания множества зазубрин на внешней поверхности хирургической нити, разнесенных вдоль ее оси.

Еще одной целью изобретения является создание способа вырезания множества зазубрин на внешней поверхности хирургической нити, разнесенных по ее окружности и вдоль оси.

Еще одной целью данного изобретения является создание способа вырезания на внешней поверхности нитей множества зазубрин схожей или случайной конфигурации, разнесенных вдоль ее оси.

Еще одной целью изобретения является создание устройства для осуществления указанного способа.

Для обеспечения указанных целей предложен способ резания, посредством которого можно создавать на нити зазубрины переменных размеров, определяемых геометрической формой используемого лезвия и/или движением этого лезвия при резании нити. Путем изменения геометрической формы лезвия и/или угла или траектории его движения можно создавать зазубрины различных размеров, предназначенные для различных хирургических применений. Например, при соединении толстых и относительно мягких тканей требуются зазубрины больших размеров, в то время как меньшие зазубрины более пригодны для тканей, богатых коллагеном. Кроме того, использование на одной нити комбинации больших и малых зазубрин обеспечит наилучшие показатели сшивания, поскольку каждому слою ткани будут соответствовать зазубрины подходящего размера.

Способ резания можно реализовать посредством описанного в данной заявке режущего устройства. Описанное устройство может создавать шесть групп зазубрин, расположенных в шахматном порядке по длине нити, так что три группы зазубрин будут находиться напротив трех других групп зазубрин. При взгляде на плоскость поперечного сечения нити группы зазубрин будут располагаться под углом 120 или 180 градусов по отношению друг к другу, в зависимости от способа резания. В продольном направлении каждая вырезанная зазубрина будет начинаться там, где оканчивается ближайшая другая.

По сравнению со способом вырезания зазубрин при нескрученном состоянии, путем применения скрученной конфигурации можно добиться следующих преимуществ: упрощение производственного оборудования;

создание более прочной нити; уменьшение продолжительности производственного цикла по меньшей мере в три раза; простая адаптация к меньшим диаметрам, а также возможность создания зазубрин, проходящих по спирали, а не под углом 120 или 180 градусов.

Зазубрины можно создавать со случайной конфигурацией, и делать это путем изменений, небольших модификаций и/или комбинаций указанных способов резания, как со скручиванием, так и без скручивания нити. При заживлении ткани возможны случаи, когда для обеспечения наилучших показателей удержания раны идеальной является случайная конфигурация, обеспечивающая сшивание при максимально возможном количестве угловых положений зазубрин. Эти и другие цели и свойства данного изобретения становятся более понятными из дальнейшего описания, подробно изложенного ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Указанные цели и преимущества обеспечиваются посредством предложенного изобретения, описание которого следует рассматривать со ссылкой на сопроводительные чертежи, из которых:

Фиг.1A-F показывают режущее движение лезвия, обладающего одной степенью свободы по подвижности и двумя степенями свободы по геометрической форме.

Фиг.2А-С показывают режущее движение лезвия, обладающего двумя степенями свободы по подвижности и одной степенью свободы по геометрической форме.

Фиг.3А-С показывают режущее движение лезвия, обладающего тремя степенями свободы по подвижности и пространственно-плоскостной геометрией.

Фиг.4А-С показывают зигзагообразное (колебания назад и вперед и вниз) режущее движение лезвия, обладающего тремя степенями свободы по подвижности и пространственно-плоскостной геометрией.

Фиг.5А-С показывают режущее движение шарнирно сочлененного лезвия, обладающего тремя степенями свободы по подвижности.

Фиг.6 изображает собранное режущее устройство сверху.

Фиг.7 в аксонометрии изображает установку для резания.

Фиг.8 показывает вид с торца, вид сбоку и поперечное сечение удерживающей головки режущего устройства.

Фиг.9 показывает вид сверху и вид сбоку блока лезвий режущего устройства и вид сверху одного из вариантов лезвия для блока лезвий.

Фиг.10 показывает вид сверху и вид сбоку шаблонного блока для блока лезвий.

Фиг.11 показывает вид сверху и вид сбоку шаблона для резания, используемого с режущим устройством.

Фиг.12 показывает вид сверху и вид сбоку уплотнителя, используемого с режущим устройством.

Фиг.13 иллюстрирует крепление нити к удерживающей головке и размещение на распорном бруске.

Фиг.14 иллюстрирует размещение различных зажимных средств, используемых с зажимным приспособлением установки для резания.

Фиг.15 показывает расположение блока лезвий и движение вниз по отношению к шаблону для резания, причем остальная часть режущего устройства не изображена на чертеже для большей наглядности.

Фиг.16 показывает расположение блока лезвий и движение вверх по отношению к шаблону для резания.

Фиг.17 является видом спереди, показывающим размещение зазубрин в зажимном приспособлении установки для резания до и после резания, посредством способа резания с поворотом на 120 градусов.

Фиг.18 является видом спереди, показывающим размещение нити в зажимном приспособлении установки для резания перед ее резанием посредством способа резания со скручиванием.

Фиг.19 показывает различные состояния нити до и после применения способа резания со скручиванием.

Фиг.20 представляет вид сбоку, вид сверху и детальный вид зазубренной нити, полученной при использовании способа резания с поворотом на 120 градусов.

Фиг.21А-С в аксонометрии изображают линейный поворотный механизм с вращательным возвратно-поступательным блоком лезвий.

Фиг.22 в аксонометрии изображает поворотный механизм с вращательным возвратно-поступательным блоком лезвий.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Теперь обратимся к подробным чертежам, у которых соответствующие элементы на разных видах обозначены одинаковыми номерами позиций.

Цель данного изобретения заключается в разработке эффективного способа изготовления зазубренной хирургической нити. В связи с этим описано несколько различных типов способов, ориентированных на режущее воздействие лезвия на нить для создания зазубрин. Как описано ниже, предполагаемое режущее воздействие происходит с учетом движения лезвия и его геометрической формы.

По существу, резание нити лезвием происходит с учетом трех измерений X-Y-Z нити 6. Каждое измерение является важным, и к нему можно обратиться посредством соответствующего режущего движения лезвия и/или геометрии лезвия. В зависимости от геометрии лезвия, движение лезвия может иметь эффект в других измерениях.

В этой связи, фиг.1А иллюстрирует последовательное режущее движение поперек нити 6 лезвия 8, обладающего одной степенью свободы по подвижности и двумя степенями свободы по геоментрии. Одна степень свободы по подвижности подразумевает движение в одном направлении в трехмерной "X-Y-Z" схеме. На фиг.1А направление (2) соответствует поперечной оси X, проходящей через надрез в нити 6, причем по направлению (2) происходит движение лезвия 8 до завершения резания. Кромка 10 лезвия 8 имеет угол (12) в геометрии лезвия 8, образованный между краями его сторон 14, 16, а также угол в геометрии лезвия 8, образованный между его верхней и нижней плоскостями (не показан). Такая геометрическая форма обеспечивает действие лезвия в измерениях Y и Z (т.е. по длине и глубине зазубрины) только за счет его смещения 8 в направлении X.

Как показано на фиг.1В, указанные углы обеспечивают выполнение надреза в нити 6 в направлениях Y и Z во время движения в направлении (2). Это движение врезания показано как результирующее направление (18). Фиг.1C показывает завершенный надрез нити 6, выполненный посредством непрерывного движения в направлении (2) в сторону от нити 6.

Подобно фиг.1А, фиг.ID показывает режущее движение поперек нити 6 лезвия 8, обладающего одной степенью свободы по подвижности и двумя степенями свободы по геометрии. Показанное на фиг.1D лезвие 8 является заточенным лезвием с выемкой, у которого кромка 10 имеет угол в геометрии лезвия, образованный межу краями сторон 14, 16, кроме того, между верхней и нижней плоскостями лезвия 8 имеется вогнутая или искривленная внутрь поверхность. Такая геометрическая форма обеспечивает эффект в измерениях Y и Z (т.е. по длине и глубине зазубрины) только за счет перемещения лезвия 8 в направлении X.

Как показано на фиг.1Е и 1F, эта геометрическая форма лезвия позволяет выполнять разрез в нити 6 в направлениях Y и Z во время смещения лезвия 8 в направлении (2). Сравнение фиг.1Е с фиг.IF показывает, как движение лезвия 8 в направлении (2) увеличивает длину и глубину зазубрины.

На фиг.2А-С показано последовательное режущее движение лезвия с двумя степенями свободы по подвижности и одной степенью свободы по геометрии. Две степени свободы по подвижности подразумевают движение в двух направлениях Х и Y. Для фиг.2А направление (2) соответствует поперечной оси X, а направление (22) соответствует направленной вперед оси Y при надрезе нити 6. В связи с этим для выполнения надреза можно использовать движение лезвия 8 одновременно в двух направлениях (2) и (22). Что касается одной степени свободы по геометрии лезвия, то кромка 10 лезвия 8 расположена под углом не более 90°, образованным между краями сторон 14, 16 лезвия 8 и обозначенным как (24).

Как показано на фиг.2В, движение вперед в направлении (22) и вдоль поперечного направления (2) позволяет сделать более длинный разрез в нити 6 по сравнению с фиг.1, поскольку в случае фиг.1 длина зазубрины определяется геометрической формой лезвия и его движением вдоль оси X, в то время как в случае фиг.2 длина зазубрины определяется геометрической формой лезвия и его движением вдоль обеих осей Y и X. Это более длинное режущее действие происходит в направлении Y. Фиг.2С показывает завершенный надрез нити 6 выполненный за счет непрерывного движения в направлении (2) в сторону от нити.

Фиг.3А показывает последовательное режущее движение еще одного лезвия, обладающего тремя степенями свободы по подвижности и имеющего кромку 10 с углом не более 90°. Три степени свободы по подвижности подразумевают движение в трех направлениях трехмерной "X-Y-Z" схемы. Для фиг.3А направление (2) соответствует поперечной оси X, направление (22) соответствует направленной вперед оси Y, а направление (32) соответствует направленной вниз оси Z. Для осуществления вырезания зазубрины в нити 6 можно использовать движение лезвия 8 во всех трех направлениях (2), (22) и (32).

Комбинация движения в поперечном направлении (2), направлении (22) вперед и направлении (32) вниз позволяет изменять длину и глубину надреза для создания зазубрин. При большем врезании в направлении (32) можно сделать более глубокую зазубрину и/или при большем врезании в направлении (22) - более длинную зазубрину. При одновременном движении лезвия 8 в поперечном направлении (2), направлении (22) вперед и направлении (32) вниз образуется траектория, которую можно изменять, создавая таким образом зазубрины с различными характеристиками, например с различными соотношениями геометрических размеров. Фиг.3С изображает завершенный разрез нити 6, выполненный за счет непрерывного движения лезвия в направлениях (2), (22) и (32) в сторону от нити 6.

Еще один способ вырезания зазубрин показан на фиг.4А-С. Согласно этому способу зазубрины вырезают путем смещения лезвия, обладающего тремя степенями свободы по подвижности и пространственно-плоскостной геометрией, назад и вперед или зигзагом (колебания по оси Х комбинируются с движением по оси Z и/или У), подобно режущему движению пилы. Три степени свободы по подвижности подразумевают движение в трехмерной "X-Y-Z" схеме. На фиг.4А направление (2) соответствует поперечной оси X, направление (22) соответствует направленной вперед оси Y, направление (32) соответствует направленной вниз оси Z, и направление 42 соответствует поперечной оси X, только в направлении, противоположном направлению (2). Фиг.4А изображает движение, которое можно использовать для выполнения разреза лезвием 8 в направлениях (22) и (32) с чередованием движения между направлениями (2) и (42). Кромка 10 лезвия 8 проходит под прямым углом между краями его сторон 14, 16.

Комбинация возвратно-поступательного движения в поперечных направлениях (2) и (42), постоянного движения в направлении (22) вперед и постоянного движения в направлении (32) вниз позволяет изменять глубину надреза. Результирующее зигзагообразное режущее движение показано на фиг.4В в виде меняющегося направления (44). Фиг.4С изображает завершенный надрез нити 6.

Еще один способ вырезания зазубрин показан на фиг.5А-С, согласно этому способу для изменения глубины зазубрины можно использовать шарнирно сочлененное на оси 9 лезвие 8 и при этом комбинировать любые режущие движения, описанные со ссылкой на вышеуказанные фиг.1-4. На фиг.5А направление (2) соответствует поперечной оси Х (в плоскость чертежа), направление (22) соответствует направленной вперед оси Y и направление (32) соответствует направленной вниз оси Z. Фиг.5В показывает движение лезвия, которое можно использовать для выполнения разреза лезвием 8 в направлениях (2) и (22), подобно тому, как показано на фиг.2В. Движение вперед в направлении (22) и в поперечном направлении (2) обуславливает появление зазубрины, основанной на двух степенях свободы по подвижности лезвия. Согласно фиг.5С лезвие 8 выполнено также с возможностью шарнирного поворота вокруг оси 9 и имеет вследствие этого дополнительную степень свободы по подвижности, которую можно использовать для придания зазубрине дополнительной глубины в направлении (32) по оси Z. Это шарнирное движение лезвия 8 можно использовать в комбинации с любой из его геометрических форм и/или с любым из описанных ранее движений лезвия. Шарнирное сочленение лезвия 9 можно также использовать для поднятия вырезанной зазубрины вверх и в сторону от поверхности нити 6, обуславливающего более полный или более резко выраженный вид зазубрины.

Проиллюстрированным на фиг.1-5 движением лезвия можно обеспечить резание нити, выполненной из полиглюколида, полидиоксинона, полипропилена, других рассасывающихся или нерассасывающихся материалов, Gore-Tex®, бикомпонентных материалов или нити, выполненной из других материалов, подходящих для этой цели.

Хотя в вышеприведенных примерах показано только одно лезвие, понятно, что можно использовать и группу лезвий. Они могут располагаться последовательно или на поворотном механизме, или на любом другом механическом устройстве, осуществляющем описанное движение. Кроме того, несмотря на то, что нить показана в нескрученном состоянии, ее можно нарезать и при скрученном состоянии, как описано далее.

Примеры механических устройств для выполнения вышеизложенного изображены на фиг.6-19 и 21-22. Однако следует иметь в виду, что возможные варианты не исчерпываются лишь этими устройствами, и для осуществления указанных целей можно использовать устройства других типов.

В частности, на фиг.6 показано режущее устройство 50, которое позволяет оператору вырезать многочисленные зазубрины на внешней поверхности нити 6, используя ранее описанные способы. Режущее устройство 50 содержит удерживающие головки 52, 54 для удерживания нити 6 в зажимном приспособлении 63 во время резания. Удерживающие головки 52, 54 содержат держатели 61, 62 головок. Винты 58, 60 зажимного приспособления установки для резания предназначены для осуществления смыкания и размыкания этого зажимного приспособления 63, в которое нить 6 помещают во время резания.

Шаблон 64 для резания направляет режущее движение блока 66 лезвий, содержащего группу расположенных поперек нити 6 лезвий. При работе режущего устройства используются два дополнительных шаблона для резания, но они смещены, чтобы обеспечить различное осевое положение этих лезвий по отношению к нити 6. Указанные шаблоны для резания имеют такую же конфигурацию, как и шаблон 64, и располагаются подобным образом на нескольких видах. Кроме того, несмотря на то, что показанные шаблоны предназначены для реализации только одного способа вырезания зазубрин, специалисту в данной области техники понятно, что эти шаблоны можно легко модифицировать, обеспечивая таким образом возможность выполнения данной процедуры другими способами, включая ранее описанные.

Зажимное приспособление 63 установки для резания способствует выравниванию шаблонов для резания. В верхней части блока 68 зажимного приспособления 63 установки для резания имеются два выступа. Эти выступы представляют собой центровочные пальцы 70, 72, которые используются для установки шаблонов для резания и уплотнителя 101.

Специалисту в данной области техники очевидно, что конфигурацию зажимного приспособления 63 установки для резания можно изменять. Если нить поворачивают (например, на 120° или 180°) для осуществления вырезания зазубрин по ее окружности, то зажимное приспособление установки для резания может иметь конфигурацию, показанную на фиг.6. Если нить до надрезания скручивают, как показано далее, то зажимное приспособление 63 установки для резания в предпочтительном случае имеет конфигурацию с трапецеидальными сторонами, как показано на фиг.7. Поскольку материал нити является достаточно податливым, эта конструкция обеспечивает прекрасное закрепление в зажимном приспособлении с параллельными сторонами. Заметим, что показанное на фиг.7 зажимное приспособление можно также использовать с повернутой нитью, поскольку в нем имеется место для размещения вырезанной зазубрины. В этой связи показанные на фиг.7 блоки 68, 74, начиная от вершин своих внутренних сторон, сужаются к внешней стороне к поверхности 76, при этом указанные блоки при взгляде на них с торца имеют трапецеидальный профиль. От сужающейся части блока 68 отходит трапецеидальный или выполненный виде наковальни зажим 78 для нити, который используется для закрепления нити 6 во время смыкания зажимного приспособления 63 установки для резания. Зажим 78 для нити имеет форму клина, он располагается на поверхности 76 и заканчивается немного ниже верхней стороны 80.

Помимо того, что удерживающие головки 52, 54 используются для крепления нити 6, их можно поворачивать, определяя таким образом различные способы нарезания нити, а также снабжать цифровой индикацией, предназначенной для осуществления прецизионного движения. На фиг.8 показано, что удерживающая головка 52 представляет собой сплошное удлиненное тело. Удерживающая головка 52 содержит цилиндр 82, который имеет захватную зону 84, выполненную за одно целое с треугольным выступом 86. Треугольный выступ 86 может опираться на установку 56 для резания или распорный брусок 100, показанный на фиг.13. Нить 6 крепится к удерживающей головке посредством анкерного болта 90. Треугольный выступ имеет числовые метки, ориентирующие оператора при позиционировании удерживающей головки во время различных этапов способа резания; однако, треугольный выступ может быть снабжен и другими указателями. Одна сторона треугольного выступа имеет нанесенный номер "1", на другую сторону нанесен номер "2", и на третью сторону номер "3". Удерживающая головка 54 имеет те же характеристики, что и удерживающая головка 52.

Для одновременной нарезки множества зазубренных нитей используют блок со множеством лезвий. Как показано на фиг.9, блок 66 лезвий содержит группу лезвий 8, закрепленных в удерживающем блоке 92. На фиг.8 показаны тринадцать лезвий, хотя очевидно, что количество используемых лезвий может быть разным. Кромка 10 каждого из лезвий, используемых в блоке 66 лезвий, проходит через показанный на фиг.10 блок 94 шаблона и выдается на расстояние, соответствующее требуемой глубине зазубрины.

Показанный на фиг.9 удерживающий блок 92 состоит из двух прямоугольных блоков, которые удерживают блок 66 лезвий за счет сжимающего действия. Блок 66 лезвий согласовано прилегает к вырезанной части удерживающего блока, а лезвия 8 вставлены под требуемым углом, который в данном случае составляет 148 градусов. Лезвия закреплены в удерживающем блоке 92 с прикрепленным к нему блоком 94 шаблона. Блок 94 шаблона действует в качестве направляющей для блока лезвий в границах шаблонов для резания.

Как показано на фиг.11, шаблон 64 для резания обеспечивает траекторию 97 резания для блока 66 лезвий. Траектория 97 резания показана как контур параллелограмма. Заметим, однако, что траектория 97 резания может иметь форму прямоугольного контура, чтобы удовлетворять движениям, описанным в способе резания со ссылкой на фиг.1, или другие формы, чтобы допускать дополнительные степени свободы по подвижности лезвия, как описано со ссылкой на фиг.2-5. Также можно использовать и дополнительные шаблоны для резания, которые выполнены подобным образом и предназначены для сдвига режущего лезвия в осевом направлении. Шаблон 64 для резания должен быть идентифицируемым, чтобы подсказывать пользователю о том, что это за шаблон и на какой стадии резания его необходимо использовать. На противоположных сторонах режущего шаблона 64 имеется канал 99, размеры которого позволяют вместить в него другие участки нити 6, не подвергающиеся резанию блоком 66 лезвий.

Как следует из фиг.12А, для того чтобы обеспечить равномерную посадку нити 6 на наковальню 78, предусмотрен уплотнитель 101. На уплотнителе 101 сделаны отверстия 102, 104, обеспечивающие сцепление с центровочными пальцами 70, 72. Для удерживания нити 6 во время калибровки используется канал 105. Глубина канала 105 равна толщине нити 6 над верхней стороной 80 зажимного приспособления.

Для управления режущим устройством 50 нить 6 сначала прикрепляют к анкерным болтам 90 на одной из удерживающих головок 52, 54, как показано на фиг.13. Удерживающую головку 52 размещают на уступе распорного бруска 100 вместе с протянутой через него нитью 6, при этом вторую удерживающую головку 54 размещают на противоположном уступе. При закреплении нити на второй удерживающей головке посредством анкерного болта 90 ее не следует чрезмерно натягивать. После подгонки длины нить 6 помещают на установку 56 для резания и удерживают посредством зажимного приспособления 63. Удерживающие головки 52 и 54 устанавливают в первое положение. Далее поясняется, что при осуществлении второго и третьего надрезания нити, имеющей отстоящие друг от друга на 120 градусов зазубрины, удерживающие головки 52 и 54 поворачивают, соответственно, во второе и третье положения.

Из фиг.14 следует, что уплотнитель 101 помещают на установку 56 для резания, устанавливая нить 6 в зажимное приспособление 63, которое затягивают и затем удаляют уплотнитель. Затем на установку 56 для резания помещают шаблон 64 для резания.

Согласно способу резания нити 6 на установку 56 для резания помещают блок 66 лезвий. Блок лезвий прижимают по мере того как он скользит по траектории 97 (показана на фиг.15) от верхней стороны шаблона для резания к его нижней стороне. Глубину лезвия устанавливают таким образом, чтобы создать требуемую глубину зазубрины. После того, как блок 66 лезвий останавливается на нижней стороне шаблона 64 для резания, этот блок лезвий удаляют.

Для того, чтобы создавать зазубрины в направлении, противоположном первоначально нарезанным зазубринам, блок 66 лезвий можно повернуть на 180 градусов и поместить на установку для резания, как показано на фиг.16. Левая и верхняя стороны блока лезвий соприкасаются с правой и нижней сторонами шаблона для резания вдоль траектории 97. Блок лезвий прижимают по мере того, как он скользит от верхней стороны к нижней стороне. После того, как блок 66 лезвий останавливается на верхней стороне шаблона 64 для резания, блок лезвий и шаблон удаляют.

По мере протекания данного процесса нить 6 можно поворачивать, например, на 120 градусов, 180 градусов и т.д., и повторять процесс резания, как показано на фиг.15-16. Нить необходимо надежно устанавливать в отверстии зажимного приспособления 63 установки для резания, причем ранее нарезанные зазубрины не должны выступать над верхней стороной 80, затем процесс повторяется. Для создания трех совокупностей зазубрин на окружности нити эту нить поворачивают три раза, для создания двух совокупностей - два раза и т.д.

Фиг.17A-F показывает положение зазубрин в зажимном приспособлении 63 перед резанием нити и после него для случая нити, зазубрины которой отстоят друг от друга на 120 градусов. На фиг.17А зажимное приспособление показано разомкнутым, нить 6 не надрезана, выемки 120, 122 зажимного приспособления не используются. На фиг.17В зажимное приспособление показано сомкнутым и блок 66 лезвий готов надрезать нить 6. На фиг.17С зажимное приспособление показано разомкнутым после того, как первая совокупность зазубрин была вырезана и помещена в выемку 122. На фиг.170 зажимное приспособление показано сомкнутым перед тем, как блок 66 лезвий входит во взаимодействие с нитью 6 для вырезания второй совокупности зазубрин. На фиг.17Е зажимное приспособление показано разомкнутым с двумя совокупностями зазубрин, помещенных в выемки 120, 122. На фиг.17F зажимное приспособление показано сомкнутым перед тем, как блок 66 лезвий входит во взаимодействие с элементом нити 6 для ее надрезания. После надрезания нить 6 снимают и исследуют. Специалисту в данной области техники очевидно, что для предохранения зазубрин во время последующих этапов резания можно предусмотреть дополнительное или меньшее число выемок.

Согласно способу вырезания зазубрин со скручиванием нить 6 устанавливают, как описано ранее, и скручивают вдоль ее оси. Количество требуемых скруток зависит от числа зазубрин, материала нити и ее диаметра. Например, было установлено, что в случае размера 0 и материала PDS-2, требующего 2-^l /₂" зазубрин, для достижения приемлемого результата потребуется 39 скруток. Конечно, очень большое число скручиваний может оказаться чрезмерным для материала нити и привести к нежелательным результатам, включая его разрушение. Однако закрепление скрученной нити 6 на установке 56 для резания происходит несколько иначе. В этой связи фиг.18A и В иллюстрируют установку нити 6 в зажиме 76 перед и во время резания. Фиг.18А показывает помещенную в зажимное приспособление нить 6 до осуществления ее зажимания, а фиг.18В показывает нить после ее зажимания. Слегка зажатая нить 6 приобретает эллиптическую форму и готова к резанию. Способ резания нити 6 совпадает с описанным ранее, однако не требует поворота нити.

Фиг.19А-В показывают различные состояния нити 6 при использовании способа резания со скручиванием. На фиг.19А изображена неизмененная нить 6 с воображаемой линией 150, обозначающей ее продольную ось. Фиг.19В показывает нить 6, скрученную в направлении (152) при подготовке к надрезанию. Фиг.19С показывает зазубрины, вырезанные при скрученном состоянии, причем зазубрины вырезаны вдоль одной стороны нити. После надрезания нити 6 и ее возврата в раскрученное состояние получаются показанные на фиг.190 зазубрины, которые расположены по спирали, проходящей по периферической поверхности нити.

Разница между способом со скручиванием и способом без скручивания, относящаяся к месту появления зазубрин, видна при сравнении фиг.190 с фиг.20. На фиг.20 нить 6, подверженная резанию в нескрученном состоянии, показана с зазубринами, отстоящими на 120° по окружности нити 6. Показанную на фиг.190 нить 6 подвергали резанию в скрученном состоянии, и после раскручивания последовательность зазубрин приобретает спиральную конфигурацию вдоль длины нити 6.

Не принимая во внимание вид режущих движений, можно заметить, что при надрезании нити 6 как в скрученном, так и нескрученном ее состоянии, зазубринам можно придавать случайную конфигурацию на внешней поверхности нити. Кроме того, при надрезании нити как в скрученном, так и в нескрученном состоянии, можно создавать другие типы случайных конфигураций зазубрин.

Альтернативные варианты вырезания зазубрин согласно настоящему изобретению проиллюстрированы на фиг.21-22. Фиг.21А-С показывают линейный поворотный механизм для продвижения нити 6 вдоль зажимного приспособления 63 установки для резания в направлении (22), в то время как возвратно-поступательный блок 250 лезвий вырезает зазубрины вдоль оси нити 6. Нить 6 можно продвигать вдоль зажимного приспособления 63 указанной установки в скрученном состоянии (чтобы создавать показанные на фиг.21А и В спирально вырезанные зазубрины), в нескрученном состоянии, или поворачивая ее во время указанного продвижения вокруг ее оси с приращениями (например, 120 градусов, 180 градусов и т.д.), как это показано на фиг.21С. Возвратно-поступательный блок 250 лезвий содержит лезвие 8, присоединенное через манипулятор 225 к линейному возвратно-поступательному соленоиду 220, который совершает возвратно-поступательное движение в направлениях (2) и (42), соответствующих оси X, и к вращательному соленоиду 230, который может вращаться вокруг своей оси, как показано на фиг.21А и В. Зажимное приспособление 63 установки для резания синхронизировано с возвратно-поступательным блоком 250 лезвий и с поворотным механизмом так, что зажимное приспособление смыкается, чтобы удерживать нить неподвижной 6 во время резания, и размыкается, чтобы обеспечить возможность продвижения нити 6 посредством поворотного механизма в следующее положение для резания.

Линейный соленоид 220 и поворотный соленоид 230 можно регулировать, чтобы управлять линейным ходом и углом наклона держателя 225 лезвия указанного возвратно-поступательного блока 250, обеспечивая таким образом возможность изменения глубины зазубрин, вырезаемых по осям Х и Y. Кроме того, вращение поворотного соленоида 230 позволяет вырезать зазубрины в противоположном направлении вдоль оси нити 6, как показано на фиг.21В. Угол лезвия и длину хода также можно регулировать для того, чтобы осуществлять перерезание нити 6 в виде отрезков любой требуемой длины.

Фиг.22 показывает поворотный механизм для продвижения нити 6. На фиг.22 нить 6 показана проходящей вокруг вращающегося барабана 210, в то время как возвратно-поступательный блок 250 лезвия вырезает зазубрины вдоль оси нити 6. Нить 6 подают на барабан 210 и в канал 215 резания посредством катушки 300 для подачи нити. Зазубренную нить сматывают с барабана 210 на приемную катушку 310. Катушки 300 и 310 могут подавать и принимать нить 6 в нескрученном состоянии, или, в альтернативном случае, одна или обе катушки могут поворачиваться таким образом, чтобы скручивать и раскручивать нить 6, обеспечивая возможность создания вышеописанных спирально нарезанных зазубрин.

Данное изобретение описано на примере его наиболее рационального и предпочтительного варианта выполнения, однако, следует иметь ввиду, что оно не ограничивается только описанным вариантом, а, напротив, охватывает различные модификации и эквивалентные устройства, которые представлены в формуле изобретения, отражающей его суть и объем патентных притязаний.