具有单旁路(‘启用’)功能的双列式棘轮锁定机构的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35usc§119(e)来要求2013年12月11日提交的美国申请第61/914,901号的权益，所述申请的公开内容被视为本申请的公开内容的一部分并且以引用的方式并入其中。

发明领域

本发明涉及机械锁定机构。详细而言，本发明涉及利用双列式棘轮的单向锁定机构。

背景

快速控制伤口部位的严重出血在伤口处理中是至关重要的，尤其对于创伤或手术的处理是至关重要的。在高应力严峻环境中的某些类型的伤口伤害(如战场上割裂的动脉)期间，必须迅速地闭合弹片或子弹的进入孔以避免失血过多。

黄金标准是由手术人员使用缝合线、卡钉、粘合剂、烧灼剂或纤维蛋白封闭剂来停止血液的流动并且闭合伤口。适用于医院环境，这些闭合方法在现场环境中(尤其是在火灾下的护理)的缺点在于它们需要花相当长的时间来实施并且需要由专业人员来执行。

到目前为止已使用了若干方法来闭合现场环境中的受伤伤口。最常见的方法是在刺破部位上提供手动压力以压缩损伤的血管直到血液凝固。这是非常困难的，不仅因为来自动脉的高血流，还因为可能存在许多层的组织或构造，这些组织或构造必须用手或者用布带压缩以制止血液从受伤的部位流出。手动压力被认为是被动的，因为不能引发或加速血液凝结。这种低效率增加了放血的风险，并且降低了病人继续参与行动和行走到较安全位置的能力，因为这可使凝结松动并且增加失血。

在闭合血管刺破部位的另一个方法中，将止血带附接到病人身上靠近受伤部位的肢体。止血带施加压力并且使受伤部位前的血管破裂，从而减少血液从开口流失。然而，病人仍然必须以及时的方式移除止血带或者冒组织坏死的风险，所述组织坏死可能造成肢体缺损或致命毒性。止血带止血是缓慢的而且难以围绕肢体调整和放置，并且需要精细的动作技巧。由于这些装置施加的不适当的力，还存在与止血带的使用相关联的问题，所述问题造成不希望的失血，因为高压动脉血可移动超过止血带(但是低压静脉血不能穿过)，从而实际上造成失血。

纱布、毡、海绵、衬垫和针织物(如与手动压力相结合的现场伤口包扎物或加压包扎物)的使用是十分常见的。虽然绷带和布带组件的使用已被现场护理广泛接受，但是这些装置存在许多缺点。带状组件的布带机构通常在结构上相对复杂并且难以围绕胸部和接合部(腋窝、腹股沟、颈部的底部)精确地应用。利用这个方法，可能需要花费很长时间来密封受伤的动脉或血管并且病人需要很长时间才能行走。

为了避免手动压力方法的前述缺点，已研制了具有凝结剂的浸渍绷带以便经过皮肤引入加快凝结的凝结因子。被称为quickclot^tm并且由z-medica出售的一种此类绷带装置将沸石引入受伤的血管，从而致使从血液吸收水分到沸石以便集中凝结因子并且加快凝结形成。然而，在抽出受伤的病人期间绷带装置仍易于移动，这可能使凝结松动并且造成穿过刺破部位的泄漏而增加失血。一般来说，认识到了止血剂的期望方面，但是需要控制失血的新的和改进的器件。

因此，提供将更加快速和有效地闭合皮肤上的开口(穿孔)以减少失血或用于伤口闭合的装置将是有利的。itclamp^tm便是此类装置，因为它会有利地避免前述施加手动压力到开口的时间、简化闭合开口需要的步骤，并且将闭合装置更有效地扣持在伤口上。另外，itclamp^tm装置增强病人继续参与活动并且行走到较安全位置的能力。然而，可通过提供允许更好地解决夹持控制的机械器件来改进itclamp^tm以及其他类似夹持装置。

发明概述

本发明涉及一种单向机构，所述单向机构可被用作产品(如用于伤口闭合的夹持装置)的一部分。所述机构是棘轮机构，其包括啮合斜齿的两个同心圆盘，所述斜齿允许所述两个圆盘仅在单个方向上进行相对旋转。所述圆盘中的一个包括棘轮齿的两个同心圆，所述棘轮齿间隔为所述机构的期望最终旋转节距(p)的两倍并且相对于彼此错开最终节距(p)的一倍。这使得器件具有较大的合适尺寸特征件(齿)来满足针对给定最终节距(p)的制造限制。凸轮特征件允许实施所述机构的单次旁路操作(“启用”)，所述单次旁路操作是通过圆盘相对于彼此的两个角形位置来设定。

利用所述棘轮机构的伤口夹持装置通过啮合皮肤而迅速地再次贴近皮肤边缘来密封伤口。所述装置被配置成在蛤壳配置中打开和闭合，并且可被配置为单手操作的。在一个实施方案中，所述装置包括：针，当所述装置闭合时所述针刺破皮肤边缘；以及压力杆，其施加实质上垂直于伤口的长轴的压力。在一个实施方案中，压力杆包括末端闭合构件，所述末端闭合构件被设置成实质上垂直于压力杆。最初通过闭合所述装置而将压力手动地施加到伤口周围的皮肤上。所述装置可由偏置器件、本发明的棘轮机构保持在闭合位置中。

因此，在一个方面中，本发明提供一种棘轮机构。所述机构可包括：(a)第一相对圆盘和第二相对圆盘，所述第一相对圆盘和所述第二相对圆盘可围绕纵向轴线旋转啮合，并且可在打开位置与闭合位置之间围绕所述轴线旋转移动，每个圆盘具有多个啮合构件，所述多个啮合构件设置在每个圆盘的相对表面上，从而使得所述机构从打开位置到闭合位置的移动会致使每个圆盘相对于彼此进行相对旋转移动，其中，当棘轮从打开位置移动到闭合位置时，啮合构件将相对圆盘保持在闭合位置中；(b)轴杆，其具有第一末端和第二末端，所述轴杆沿着纵向轴线从第二圆盘朝向第一圆盘而从第一末端延伸到第二末端；以及(c)弹性构件，其沿着纵向轴线而布置在第一圆盘与轴杆的第二末端之间，其中沿着纵向轴线对轴杆的第一末端施加力会分开所述多个啮合部件，从而允许圆盘从闭合位置到打开位置进行相对旋转移动。在一个实施方案中，所述多个啮合构件被布置成围绕第一圆盘和第二圆盘的每个相对表面径向设置的齿，并且第一圆盘或第二圆盘中的一个的啮合构件被布置成同心外部圆和内部圆，每个圆径向地偏向另一个。

在另一方面中，本发明提供一种伤口闭合装置，其包括本发明的棘轮机构。所述伤口闭合装置包括：(a)第一相对构件和第二相对构件，所述第一相对构件和所述第二相对构件围绕纵向轴线啮合，每个相对构件可相对于彼此而在闭合位置与打开位置之间围绕所述轴线枢转移动，所述相对构件中的每一个具有邻近纵向轴线的近端边缘和远端边缘以及外部面和内部面；(b)本发明的至少一个棘轮机构，其中第一圆盘处于第一构件上，并且第二圆盘处于第二构件上；以及(c)多个针，其设置在第一构件和第二构件的远端边缘上。

在又一方面中，本发明提供一种包括本发明的棘轮机构的伤口闭合装置，所述伤口闭合装置包括：(a)第一相对构件和第二相对构件，所述第一相对构件和所述第二相对构件围绕纵向轴线啮合，每个相对构件可相对于彼此而在闭合位置与打开位置之间围绕所述轴线枢转移动，所述相对构件中的每一个具有邻近纵向轴线的近端边缘和远端边缘；(b)皮肤穿透器件，其用于锚定所述装置；(c)压力杆，其沿着每个远端边缘；以及(d)本发明的至少一个棘轮机构。

在另一方面中，本发明提供一种使用伤口闭合装置来在某个对象上执行医疗程序的方法。所述方法包括：(a)将本发明的伤口闭合装置部署到所述对象的伤口上；以及(b)致动伤口夹持装置以便实现皮肤组织的贴近和伤口闭合装置的闭合。

附图简述

在附图中，相同的元件配有相同的参考数字。附图未必按比例绘制，而是将重点放在本发明的原理上。另外，描绘的实施方案中的每一个只是利用本发明基本概念的许多可能布置中的一个。附图简要描述如下：

图1是棘轮机构的一个实施方案中的圆盘10的等距视图。

图2是棘轮机构的一个实施方案中的圆盘10的顶视图。

图3是棘轮机构的一个实施方案中的圆盘20的等距视图。

图4是棘轮机构的一个实施方案中的圆盘20的顶视图。

图5是示出棘轮机构的一个实施方案中的圆盘10和圆盘20的相互作用的等距视图。

图6是本发明的一个实施方案中的棘轮机构的侧视图。

图7是本发明的一个实施方案中的棘轮机构的侧视图。

图8是本发明的一个实施方案中的棘轮机构的侧视图，所述棘轮机构在施加外力a之后处于单旁路初始配置中。

图9是本发明的一个实施方案中的棘轮机构的等距视图，所述棘轮机构处于圆盘10被移除的单旁路初始配置中。

图10是本发明的一个实施方案中的棘轮机构的等距视图，所述棘轮机构处于圆盘10被移除的单旁路最终配置中。

图11是本发明的一个实施方案中的棘轮机构的侧视图，所述棘轮机构处于单旁路最终配置中。

图12是本发明的一个实施方案中的、具有双棘轮机构的伤口夹持装置的等距视图。

图13是本发明的一个实施方案中的、具有双棘轮机构的伤口夹持装置的等距视图，其中切去棘轮机构中的一个。

图14是本发明的一个实施方案中的、处于打开位置的、图12和图13的伤口夹持装置的前端视图。

图15是本发明的一个实施方案中的、处于打开位置的、图12和图13的伤口夹持装置的等距视图。

图16是本发明的一个实施方案中的、处于打开位置的、图12和图13的伤口夹持装置的侧视图。

图17是本发明的一个实施方案中的、处于打开位置的、图12和图13的伤口夹持装置的展开示意图。

图18是本发明的一个实施方案中的、处于闭合位置的、图12和图13的伤口夹持装置的前端视图。

图19是本发明的一个实施方案中的、处于闭合位置的、图12和图13的伤口夹持装置的展开示意图。

图20是本发明的一个实施方案中的、图12和图13的伤口夹持装置的圆盘10的等距视图。

图21是本发明的一个实施方案中的、图12和图13的伤口夹持装置的圆盘10的侧视图。

图22是本发明的一个实施方案中的、图12和图13的伤口夹持装置的圆盘10的前视图。

图23是本发明的一个实施方案中的、图12和图13的伤口夹持装置的圆盘10的横截面图。

图24是本发明的一个实施方案中的、图12和图13的伤口夹持装置的圆盘20的等距视图。

图25是本发明的一个实施方案中的、图12和图13的伤口夹持装置的圆盘20的前视图。

详细描述

本发明涉及一种机械锁定机构，具体地说，涉及一种利用双列式棘轮的单向锁定机构。当描述本发明时，本文中所有未定义的术语都具有它们在本领域通常认可的含义。就以下描述作为本发明的具体实施方案或特定使用来说，其仅意在是说明性的，而且并不限制所要求保护的本发明。以下描述意在涵盖包括在如所附权利要求中所限定的本发明精神和范围中的全部替代方案、修改和等效物。

一般意义上来说，本公开描述一种启用和锁定机构，其允许更好地解决夹持装置的控制。本文描述了一种步进式棘轮机构，其允许伤口闭合夹持件的臂相对于具有枢轴点的轴线进行增量闭合和锁定。所述步进式棘轮机构由处于一个面上的单个棘轮以及处于相对面上的双棘轮组成，以便使步进数量增加两倍，从而提高闭合的解决效率。通过对臂施加压力来致动所述步进式棘轮机构。这允许在闭合方向上沿着闭合弧进行较小的增量移动，因为利用手动指压来挤压关闭所述装置，从而致使棘轮圆盘围绕纵向轴线而相对于彼此旋转。臂从更加打开的位置移动到更加闭合的位置，棘轮基于棘轮齿的方位不松弛地旋转到原始位置。当利用指压挤压时装置臂闭合，直到皮肤提供足够的阻力来限制进一步的臂闭合移动。棘轮在最终位置保持闭合并锁定，而不会进一步牵涉，从而将臂固定在闭合位置并且保持压力杆形成皮肤的不透流体或不透气体的密封。可通过棘轮将臂保持在所述位置，直到棘轮面一个相对于另一个分离、旋转，而且臂随后可单独移动，并且可能进入伤口。

在一个实施方案中，所述机构包括：(a)第一相对圆盘和第二相对圆盘，所述第一相对圆盘和第二相对圆盘可围绕纵向轴线旋转啮合，并且可在打开位置与闭合位置之间围绕所述轴线旋转移动，每个圆盘具有多个啮合构件，所述多个啮合构件设置在每个圆盘的相对表面上，从而使得所述机构从打开位置到闭合位置的移动会致使每个圆盘相对于彼此进行相对旋转移动，其中，当棘轮从打开位置移动到闭合位置时，啮合构件将相对圆盘保持在闭合位置；(b)轴杆，其具有第一末端和第二末端，所述轴杆沿着纵向轴线从第二圆盘朝向第一圆盘而从第一末端延伸到第二末端；以及(c)弹性构件，其沿着纵向轴线而布置在第一圆盘与轴杆的第二末端之间，其中沿着纵向轴线对轴杆的第一末端施加力会分开所述多个啮合部件，从而允许圆盘从闭合位置到打开位置进行相对旋转移动。在一个实施方案中，所述多个啮合构件被布置成围绕第一圆盘和第二圆盘的每个相对表面径向设置的齿，并且第一圆盘或第二圆盘中的一个的啮合构件被布置成同心外部圆和内部圆，每个圆径向地偏向彼此。

参考图1至图5，所述棘轮机构包括两个相对圆盘(10、20)，所述两个相对圆盘(10、20)在相对表面上具有啮合构件(30)，如斜齿，当啮合构件啮合时，所述斜齿允许所述两个圆盘仅在单个方向上进行相对旋转。第一圆盘10包括啮合构件(30)即棘轮齿的两个同心圆(40、50)，所述棘轮齿间隔为所述机构的期望最终旋转节距(p)的两倍并且相对于彼此错开最终节距(p)的一倍。第二圆盘20包括啮合构件(30)即棘轮齿的单个圆(30)，所述棘轮齿间隔为所述机构的期望最终旋转节距(p)的两倍。在一个实施方案中，圆盘20的啮合构件的最大半径和最小半径分别是圆盘10的啮合构件的最外部圆(50)的最大半径和圆盘10的啮合构件的最内部圆(40)的最小半径(图3和图4)。

虽然附图将啮合构件(30)描绘为斜齿，但是本领域的人员将理解，啮合构件可具有其他等效几何形状。圆盘10和圆盘20的斜齿(30)啮合，从而使得当在期望的运动方向上旋转时，圆盘10上的齿的一个圆被定位成沿着圆盘20的齿斜坡向上滑动。另一个圆被定位成抵靠圆盘20的平坦部，从而抵制不期望旋转方向上的运动。随着棘轮机构在期望方向上旋转，圆盘10上的齿(40、50)的圆在沿着圆盘20的斜坡向上行进与抵制相对于圆盘20的平坦部的运动之间交替。所得到的机构可具有最终节距p(图5)。有利地，并入有允许两个圆盘(10、20)上的齿之间的节距为期望最终节距(p)两倍的双列式棘轮配置的棘轮机构，会提供一种器件，所述器件具有较大的合适尺寸特征件(齿)以便满足针对给定最终节距(p)的制造限制。

参考图6和图7，将轴杆(60)附加到圆盘中的一个并且将弹簧(80)附加到所述机构会提供一种器件，用以控制所述两个圆盘(10、20)之间的法向力并且在提供外部力时绕过所述机制。

将凸轮特征件(70)附加到没有轴杆(60)的圆盘并且附加到相对圆盘上的轴杆(60)会提供一种器件，从而绕过所述机构(即，使所述机构在相对方向上旋转)以便达成一次旋转的设定角度(图8、图9、图10和图11)。图9中所示的轴杆(60)上的凸轮特征件(70)旋转，直到它们与图10中所示的另一个圆盘()上的凸轮特征件(70)对齐。当对齐时，凸轮特征件(70)互锁，从而将所述两个圆盘(10、20)结合在一起，进而啮合齿(30)(“启用”所述装置)。所述机构随后啮合并且仅可在一个方向上旋转。同样地，凸轮特征件(70)的并入允许实施双列式棘轮机构的单次旁路操作(“启用”)，所述单次旁路操作是通过圆盘相对于彼此的两个角形位置来设定。

可在任何数量的夹持类装置中利用本发明的棘轮机构。在一个实施方案中，所述棘轮机构被利用于如美国专利申请第14/103,641号中描述的伤口夹持装置，所述专利申请的全部公开内容以引用方式并入本文。一般意义上来说，所述伤口闭合装置包括：针，当所述装置闭合时，所述针刺破皮肤边缘；以及压力杆，其施加实质上垂直于伤口的长轴的压力。本发明体现为末端闭合构件，其通过棘轮机构来将压力杆保持在闭合位置。

图12和图13示出本发明的伤口夹持装置，所述伤口夹持装置并入有如本文所述的棘轮机构。伤口闭合装置(100)包括本发明的棘轮机构，所述伤口闭合装置包括：(a)第一相对构件(110)和第二相对构件(120)，所述第一相对构件(110)和第二相对构件(120)围绕纵向轴线啮合，每个相对构件可相对于彼此而在闭合位置与打开位置之间围绕所述轴线枢转移动，所述相对构件中的每一个具有邻近纵向轴线的近端边缘(130、140)和远端边缘；(b)皮肤穿透器件，其用于锚定所述装置；(c)压力杆，其沿着每个远端边缘(150、160)；以及(d)本发明的至少一个棘轮机构(200)。

一般意义上来说，所述伤口闭合装置的一个实施方案配置有第一相对构件(110)和第二相对构件(120)，所述第一相对构件(110)和第二相对构件(120)围绕棘轮机构(200)枢转地附接到彼此，所述棘轮机构(200)限定旋转的纵向轴线。相对构件中的每一个具有外部面和内部面以及两个末端。在一个实施方案中，每个相对构件具有近端边缘(130、140)和远端边缘(150、160)。纵向枢转轴线邻近于近端边缘。当第一构件和第二构件枢转到打开位置时，所述两个远端边缘便伸展开。

虽然第一相对构件和第二相对构件(110、120)在本文中示出为具有特定几何形状，但是它们可以由互连的弯曲臂或另一个等效配置来近似表示。

在不受理论限制的情况下，申请人相信，通过在两个相对构件之间和末端闭合构件之间紧紧地闭合伤口，可最小化来自伤口的血液流失，即使在皮肤的表面下方、在身体的可压缩区带存在严重的伤口。然后可将患者运送到手术设施上，同时最小化出血的风险。

在一个实施方案中，相对构件(110、120)具有针(170)以用于刺穿伤口的相对侧上的皮肤。所述针具有两个主要的功能。第一个功能是当所述装置在适当位置闭合时将所述装置锚定到适当位置中以便密封伤口。如果所述装置仅仅依靠与皮肤的摩擦啮合，那么它可能轻易地掉落。第二个功能是致使皮肤和下层组织在相对构件之间聚成一团。在一个实施方案中，所述针是足够地长以便穿透真皮层(d)并且延伸进入下层组织。这个作用增强所述装置的密封作用。

在一个实施方案中，所述针(170)沿着相对构件的长度交替地放置，从而使得所述针是交错的。在一个实施方案中，所述针是弯曲的，从而使得皮肤的刺穿与所述装置的闭合将伤口的相对边缘向上带入到所述装置中。结果，促进了沿着伤口长度的真皮与真皮接触，这会增强所述装置形成的密封。本领域的技术人员将了解，所述针可具有与第一构件和第二构件的曲率半径类似的曲率半径。

在一个实施方案中，相对构件(110、120)中的每一个具有沿着每个构件的远端边缘(150、160)的压力杆。一旦所述装置在伤口上闭合，压力杆(150、160)便沿着伤口的长度施加相对均匀的压力以便闭合伤口。压力杆可包括摩擦元件来帮助夹紧皮肤，如平行于远端边缘而延伸的凸脊。

在一个实施方案中，压力杆(150、160)被配置成与相对构件的针相互作用或将其隐藏，从而防止在闭合位置操控所述装置时暴露针。在一个实施方案中，压力杆可与围封针尖端的弹性材料(如氯丁橡胶或另一种橡胶材料)对齐。弹性材料也可有助于将压力施加到伤口。

在一个实施方案中，相对构件(110、120)中的每一个在外部面上具有夹紧部。在一个实施方案中，夹紧部是放置在枢转轴线附近的凸起凹形表面。

在一个实施方案中，所述装置可由第一弹簧朝向其打开位置来偏置，但是由设置在第一构件和第二构件上的配合棘轮(200)保持在闭合位置。如图7中的箭头所示，通过沿着纵向轴线施加力来分开棘轮(200)，从而允许打开所述装置。

如上文所论述的，多个啮合棘轮齿允许用户来控制闭合位置。在完全闭合位置中，相对构件的远端边缘彼此相邻并且相对针会重叠。可通过迫使所述两个相对构件闭合来将处于打开位置中的装置闭合在伤口上，从而致使棘轮机构的齿彼此啮合。

本公开的范围包括替代机械配置，所述替代机械配置允许所述两个相对构件旋转并且允许所述装置可释放地锁定或闩锁到闭合位置中。

虽然图12和图13中所示的伤口闭合装置利用2个棘轮机构，但是应设想的是，装置可仅利用一个机构。或者，装置可利用3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或更多个棘轮机构。另外，在棘轮机构中所利用的相对圆盘的直径可以改变，只要啮合构件以本文中所述的方式设置在相对圆盘上。同样地，本发明的棘轮机构的尺寸可针对不同应用进行增减。

在实施方案中，多个伤口闭合装置可被应用来闭合伤口。例如，2个、3个、4个、5个、6个、7个或更多个伤口闭合装置可应用于伤口。在一个实施方案中，所述装置可沿着伤口的长度并排对齐。

在实施方案中，所述伤口闭合装置可配置有辅助部件，所述辅助部件适于直接或间接地将所述装置固定或锚定到另一个医疗器械。所述伤口闭合装置经由压力杆和皮肤穿透器件而锚定到皮肤。辅助部件允许附件迅速地附接到所述伤口闭合装置，并且借助将所述伤口闭合装置锚定到皮肤中以便固定或锚定另一个医疗器械，如管子。

将辅助器械附接到所述伤口闭合装置会允许针对所述装置的使用而存在各种额外指示。例如，辅助插口可被用作一种器件，所述器件将装置插入到伤口中以用于输送治疗药物，如止血剂、感染控制剂、减少凝块溶解的药剂等。另外，辅助插口可被用作一种器件，所述器件将装置插入到伤口中来移除物料(如真空管/包扎物)，从而借助抽吸装置或针解压装置来形成负压以便从胸部伤口中移除空气。

在一个实施方案中，所述伤口闭合装置被提供为套件，所述套件包括处于消毒封装件中的伤口闭合装置，所述伤口闭合装置可用一只手打开。因此，可以看出，用户可拿起消毒封装件、打开消毒封装件并移除存放在闭合位置的装置，用一只手打开所述装置，将所述装置放置在伤口上，并且将其闭合，所有这些都只用一只手并且仅需极短的时间。

提供以下示例来进一步说明本发明的优点和特征，但并不意在限制本发明的范围。虽然它们是可以使用的示例中的典型示例，但可替代地使用本领域技术人员已知的其他程序、方法或技术。

示例1

具有棘轮机构的伤口闭合装置的评估

伤口闭合装置被构造成具有如图12和图13所示的本发明的棘轮机构。使用所述装置执行了若干测试以便评估关于利用本发明棘轮机构的装置的功能的各种参数。所执行的各种测试以及测试结果汇总在下文的表1中。

表1：测试概述

尽管已参考上述示例描述了本发明，但应理解，修改和变型涵盖在本发明的精神和范围内。因此，本发明仅受限于所附权利要求书。