用于将外科针附接到缝合线的可编程马达驱动的型锻压机的制作方法

背景技术：

本专利申请整体涉及将外科针附接到缝合线，并且更具体地涉及用于将外科针附接到缝合线的型锻压机。

相关技术的描述

通常利用手动、半自动化或全自动化规程制造装备的外科针(即，具有附接到其一个端部的缝合线的针)，其中将一定长度的缝合线材料插入外科针的缝合线接收开口中，并且将外科针型锻(即，压缩)以将该针附接到缝合线的端部。

外科针的型锻通常涉及将缝合线的自由端插入针筒的轴向孔中，并且在型锻模具撞击针筒的外表面时，将缝合线保持在轴向孔内，从而将孔的一部分压缩到缝合线上。轴向孔的所压缩部分通过机械干涉和表面摩擦抓紧缝合线。进行型锻过程，以在针筒和缝合线之间产生附接，该附接达到或超出“拉出”强度标准。

图1示出了利用单侧多压痕型锻方案将针n型锻到缝合线s上的现有技术方法。缝合线s被插入到针n的缝合线接收器sr中，并且模具的至少一个桩点被驱动到针n的一侧以使针的壁w变形并产生凹陷d1，该凹陷d1使壁w撞击缝合线s，在凹陷d1和针壁w的相对部分之间产生压力点p1。可以制造一个或多个额外的压痕d2以产生额外的压力点，例如p2。由于针壁w的一小部分在缝合线s的对应受限区域上的撞击，缝合线s被保持在针n中。

图2示出了利用双侧对准的型锻方案将针n型锻到缝合线s的另一现有技术方法。缝合线s被插入针n的缝合线接收器sr内，并利用两个相对的桩来产生对准的凹陷d3、d4，其在两个凹陷d3、d4之间形成压力点p3，用于抓住缝合线s。p3处集中的压力可产生可能导致缝合线s断裂的剪切应力，从而导致缝合线脱离。为了避免超过缝合线材料的剪切应力极限，控制缝合线接收器sr的尺寸、针n的壁w的厚度和变形性以及凹陷d3和d4的凹陷深度。

图3示出了现有技术的针型锻组件20，其中第一型锻模具22a和第二型锻模具22b会聚以保持用于型锻的针n。针n夹持在针保持器24a、24b之间，并且紧靠针止挡件26a、26b，其中缝合线接收器sr与缝合线凹槽28a、28b对准。针漏斗部分30a、30b有利于针n在针保持器24a、24b之间的插入。缝合线漏斗32有助于将缝合线s穿过缝合线凹槽28a、28b并进入针n的缝合线接收器sr中。型锻元件34a、34b在相应的狭槽36a、36b内自由滑动，使得其桩38a、38b能够撞击针n。在图3所示的实施方案中，桩38a相对于桩38b侧向偏移，使得当在型锻操作期间将型锻元件34a、34b推动到一起时，针n将被型锻以在缝合线接收器sr中形成螺线形配置。可利用更多或更少数量的桩38a、38b，范围从每个型锻元件34a、34b上一个桩38a、38b，到任何选定数量的桩38a、38b。可选择桩38a、38b的高度、间隔和形状，以及桩38a、38b在相对的型锻元件34a、34b上的相对侧向偏移，以调节型锻和缝合线附接强度。

一种提供良好的缝合线附接的方法使用了多次击打型锻过程，其中针经受受控深度的型锻，然而压缩分布在针筒的大面积上(例如，围绕针筒的圆周)。为了实现这种型锻，可以将针在多次型锻事件之间相对于型锻模具旋转。这样，执行多次成角度地偏移型锻事件，以将单根针附接到单根缝合线。虽然该方法提供了可靠的附接，但是对针筒的每次击打会在针筒和缝合线中产生应力。针和缝合线材料具有一定程度的可锻性，但是当达到可锻性极限时(例如，施加到针筒的位移或力过多)，该材料将失效，就针而言致使开裂和失去附接或破损。当使用包括诸如4310ss、镍-钛ss和420ss之类高级合金在内的较硬合金时，开裂是个特有的问题。此外，针材具有一些弹性，以至于残余应力的释放会导致针筒随时间推移而松弛，从而导致针孔和缝线之间失去附着。

现有的型锻压机基于气动或简单的机械连杆，该连杆被致动以进行受压机的机械设计限制的相对简单的运动。现有的型锻压机所表现出的一些缺点包括：1)难以进行设置调节，2)无法测量在型锻期间施加到缝合针的力并基于实时力反馈精确地控制型锻模具位移，3)无法测量型锻模具的位置(或位移)并提供有关该位置的实时反馈，4)无法在单个型锻行程期间施加多个击打，5)无法在针型锻期间在将循环继续到更高的力水平之前暂停和保持力，6)无法在检测到力或位移值超出预定范围时向操作者发送警报，向操作者发送警报对于在针不正确地放置在接收模具中时防止针筒开裂尤为重要，7)无法在型锻期间收集力-位移曲线并基于该力-位移曲线的分析向型锻操作者提供接受/拒绝信号，8)无法根据预编程的算法在型锻事件期间控制和改变模具位移或力累积的速率，以及9)无法自动配衡(tare)压力位移以确保简单且可重复的设置规程。

因此，仍然需要被设计成克服上述限制的型锻压机，以便提高与用于心血管外科手术中的细尺寸缝合线相关联的针拔离值。还需要利用伺服马达、负载传感器、传感器、程序和实时反馈方案以更高效、有效且可靠的方式制造装备的外科针的改进的型锻压机。此外，仍然需要使用细针和缝合线材料来制造用于精密外科规程的装备的外科针的改进的型锻压机。

技术实现要素：

在一个实施方案中，用于将外科针附接到缝合线的可编程型锻压机优选地包括底部型锻模具和顶部型锻模具，该顶部型锻模具与底部型锻模具相对并且能够沿着与底部型锻模具对准的型锻轴线上下移动。在一个实施方案中，在底部型锻模具上提供负载传感器以用于记录负载数据，并且伺服马达与顶部型锻模具耦接以用于记录对应于顶部型锻模具在型锻轴线上的位置的位置数据。在一个实施方案中，可编程型锻压机有利地包括控制系统，该控制系统具有与负载传感器和伺服马达通信的微处理器。在一个实施方案中，微处理器使用所记录的负载数据来确定在型锻事件期间施加的总负载，并且微处理器使用所记录的位置数据来计算在型锻事件期间的总位移。

在一个实施方案中，底部型锻模具包括铰接机构，该铰接机构具有底板和覆盖底板的顶板。在一个实施方案中，顶板和底板彼此枢转地连接，以使顶板能够相对于底板枢转。在一个实施方案中，负载传感器设置在顶板和底板之间，并且适于将所记录的负载数据发送到微处理器。

在一个实施方案中，可编程型锻压机有利地具有框架、固定到框架的导轨、以及与导轨耦接以用于在导轨的上端和下端之间移动的精密滑块，其中将顶部型锻模具安装在精密滑块上。在一个实施方案中，伺服马达与精密滑块耦接以用于控制精密滑块在导轨的上端和下端之间的上下移动，这继而控制顶部型锻模具沿着型锻轴线的上下移动。

在一个实施方案中，控制系统有利地具有存储在其中的用于形成装备的外科针的一个或多个型锻程序。在一个实施方案中，每个型锻程序具有用于在型锻事件期间使用的位移极限和负载极限。每个程序可与针和具有特定大小或特性的缝合线相关联。在一个实施方案中，可在开始型锻事件之前由操作者修改程序的位移、负载和击打极限。

在一个实施方案中，位移极限包括在型锻事件期间针的总位移的上限。在一个实施方案中，负载极限包括在型锻事件期间施加到针的总负载的上限。

在一个实施方案中，微处理器适于确定在型锻事件期间针的总位移以及是否已超过位移极限。在一个实施方案中，微处理器适于确定在型锻事件期间针所经受的总力以及是否已超过负载极限。

在一个实施方案中，如果已达到位移极限并且尚未超过负载极限，则微处理器生成如下消息或信号：在型锻事件期间形成的装备的外科针是好的。在一个实施方案中，如果尚未达到位移极限并且已超过负载极限，则微处理器生成如下消息或信号：装备的外科针是坏的。

在一个实施方案中，每个型锻程序可包括对应于在型锻事件期间针被型锻工具击打的次数的击打极限。

在一个实施方案中，伺服马达和负载传感器在型锻事件期间向微处理器提供实时反馈。实时反馈可用于修改型锻压机所生成的位移和负载，以增加被确定为令人满意的(即，满足所有规格要求)装备的外科针的数量。

在一个实施方案中，程序可具有用于在第二型锻事件期间使用的第二位移极限和第二负载极限，其中在第二型锻事件期间使用的第二位移极限不同于在第一型锻事件期间使用的第一位移极限，并且其中在第二型锻事件期间使用的第二负载极限不同于在第一型锻事件期间使用的第一负载极限。

在一个实施方案中，控制系统生成视觉信号或听觉信号以指示该装备的外科针是好的还是坏的。在一个实施方案中，如果测试的装备的外科针是好的，则控制系统优选地生成可见绿光和可听嘟嘟声，并且如果装备的外科针是坏的，则控制系统优选地生成可见红光和可听蜂鸣声。

在一个实施方案中，用于制造装备的外科针的可编程型锻压机有利地包括框架、以及与框架耦接的顶部型锻模具和底部型锻模具，其中顶部型锻模具与底部型锻模具相对并且能够沿着与底部型锻模具对准的型锻轴线上下移动。在一个实施方案中，可编程型锻压机有利地具有在底部型锻模具上的负载传感器，以用于记录在型锻事件期间底部型锻模具所经受的负载，以及伺服马达，该伺服马达与顶部型锻模具耦接，以用于控制和记录顶部型锻模具沿着型锻轴线的位置。在一个实施方案中，可编程型锻压机优选地包括控制系统，该控制系统具有与负载传感器和伺服马达通信的微处理器，其中微处理器使用所记录的负载来确定在型锻事件期间施加的总负载，并且使用所记录的位置来计算在型锻事件期间的总位移。

在一个实施方案中，底部型锻模具有利地具有铰接机构，该铰接机构包括与框架耦接的底板、以及覆盖底板的顶板，其中顶板和底板彼此枢转地连接，以使顶板能够相对于底板枢转，并且其中负载传感器设置在顶板和底板之间以用于记录负载。在一个实施方案中，型锻工具安装在顶板上并且沿着型锻轴线朝顶部型锻模具延伸。

在一个实施方案中，可编程型锻压机优选地包括控制系统，该控制系统具有微处理器并且具有存储在其中的用于形成装备的外科针的一个或多个型锻程序。在一个实施方案中，每个型锻程序包括用于在型锻事件期间使用的位移极限和负载极限。在一个实施方案中，位移极限具有在型锻事件期间针的总位移的上限，并且负载极限具有在型锻事件期间针可经受的总负载的上限。

在一个实施方案中，微处理器与伺服马达通信以用于确定在型锻事件期间针的总位移，并且微处理器与负载传感器通信以用于确定在型锻事件期间针所经受的总负载。

在一个实施方案中，如果已达到位移极限并且尚未超过负载极限，则微处理器生成如下消息：装备的外科针是好的，如果已超过负载极限，则微处理器生成如下消息：装备的外科针是坏的。

在一个实施方案中，每个型锻程序可包括在型锻事件期间的击打极限，其中击打极限为在型锻事件期间针被击打的总次数。

在一个实施方案中，存储在控制系统或微处理器中的每个程序可包括用于在第二型锻事件期间使用的第二位移极限和第二负载极限，其中第二位移极限不同于第一位移极限，并且第二负载极限不同于第一负载极限。

在一个实施方案中，用于将外科针附接到缝合线的可编程型锻压机有利地具有框架、安装在框架上的底部型锻模具、以及安装在框架上并且能够沿着与底部型锻模具对准的型锻轴线上下移动的顶部型锻模具。在一个实施方案中，底部型锻模具优选地具有铰接机构，该铰接机构包括与框架耦接的底板；覆盖底板的顶板，其中顶板和底板彼此枢转地连接，以使顶板能够相对于底板枢转；安装在顶板上的型锻工具，该型锻工具沿着型锻轴线朝顶部型锻模具延伸；以及负载传感器，该负载传感器设置在顶板和底板之间以用于记录底部型锻模具所经受的负载。在一个实施方案中，可编程型锻压机优选地包括控制系统，该控制系统具有伺服马达和微处理器，该伺服马达与顶部型锻模具耦接以用于记录与顶部型锻模具沿着型锻轴线的位置相关的位置数据，该微处理器与负载传感器通信以用于接收所记录的负载并检测所记录的负载的变化并且与伺服马达通信以用于确定顶部型锻模具沿着型锻轴线的位置。

在一个实施方案中，组合的针型锻和测试系统优选地包括具有模具的型锻压机，该模具可用于型锻针(即，将针附接到缝合线的端部)，以及对装备的外科针进行牵拉测试以评估针和缝合线附接。

在一个实施方案中，组合的针型锻和测试系统有利地包括控制系统，该控制系统在测试期间向型锻压机的操作者生成视觉提示和听觉提示，以确保针和缝合线附接不严重地过分拉伸或长时间保持在高力下，这会导致针和缝合线附接发生未检测到的损坏。

在一个实施方案中，型锻压机优选地包括具有中央处理单元的系统控制器，该中央处理单元用于自动控制型锻压机的顶部模具和底部模具的操作。在一个实施方案中，中央处理单元有利地包含用于制造具有不同大小的外科针和不同大小的缝合线的装备的外科针的不同程序。在一个实施方案中，操作者可与中央处理单元交互以用于改变程序的参数和限制。

在一个实施方案中，型锻压机优选地包括上压机和下压机，该上压机和下压机具有用于型锻过程的相应的顶部模具和底部模具。在一个实施方案中，顶部模具沿着型锻轴线上下平移，并且底部模具保持静止。在一个实施方案中，顶部模具和底部模具均能够沿着型锻轴线上下平移。在一个实施方案中，底部模具优选地包括设置在下压机内的铰链机构，该铰链机构水平放置在下压机中并且正交于型锻的方向。铰链机构优选地具有固定在底部模具上的底板，该底板继而安装在型锻系统的框架上。铰链机构优选地包括顶板，该顶板被设计成并且被配置成接收型锻工具。底板和顶板优选地在一侧与精密地杆连接以形成铰链，并且底板的另一侧有利地包含被配置成容纳负载传感器的凹陷部。在一个实施方案中，在型锻事件期间，铰链机构将底板保持在适当位置，然而，在型锻事件之后，其用于测量施加到针和缝合线附接的牵拉力，如本文所述。

在一个实施方案中，马达驱动的可编程型锻压机优选地包括步进器或伺服马达。如本文所用，术语伺服马达意指能够精确控制角度或线性位置、速度和加速度的致动器，诸如旋转或线性致动器。在一个实施方案中，伺服马达可包括耦接到传感器的马达以用于提供反馈数据，诸如位置和负载反馈数据。在一个实施方案中，伺服马达可与中央控制器和/或微处理器通信，该中央控制器和/或微处理器被设计成从伺服马达接收信息并使用该信息来操作型锻压机。在一个实施方案中，伺服马达可由微处理器直接控制以便以预编程的速率移动到预编程的位置，并且伺服马达可不向微处理器报告其位置。

在一个实施方案中，马达驱动的型锻压机可包括微处理器，以实时分析数据信号(例如，压力、位移和马达信号)，负载或力测量装置(例如，负载传感器)，以及系统控制反馈信号，以控制型锻压机和/或向操作者提供信息(例如，警报通知)。

在一个实施方案中，伺服马达或步进马达优选地通过使用精密铣削滚珠螺杆或滚子螺杆连接到顶部型锻模具。在一个实施方案中，可利用acme螺钉、齿条、带或其他方法在伺服马达和型锻模具之间建立连接。

在一个实施方案中，顶部型锻模具优选地安装在平台上，其继而安装在允许沿着型锻轴线进行精确的一维运动的精密滑块上。

在一个实施方案中，底部或下部型锻模具优选地包括铰接组件，该铰接组件包含能够监测通过型锻压机施加到针的负载的负载传感器。

在一个实施方案中，型锻压机可包括用于确定模具的底部的力或负载仪以用于计算模具的正确支架或“配衡”。

在一个实施方案中，顶部型锻模具和底部型锻模具可为电绝缘的和/或使用电容触摸方法来确定模具的底部。

在一个实施方案中，通过顶部型锻模具和底部型锻模具的导电可用于生成指示顶部型锻模具和底部型锻模具已到达其底部位置(例如，起始位置)的数据和/或信号。

在一个实施方案中，在型锻事件期间生成的位移数据可被记录在硬盘、拇指驱动器上和/或通过网络记录。在一个实施方案中，数据可经由wi-fi发射器从微处理器发送。

在一个实施方案中，连接到铰接机构的顶板的型锻工具有利地具有大于缝合线直径但小于针直径的额外的“测试”凹口。因此，在将针型锻到缝合线之后，可将缝合线和附接的针远离型锻凹口的位置移动非常小的距离(例如，1mm或更小)以嵌套在测试凹口中，然后牵拉该缝合线直到针的近侧端部捕获在相对较小的宽度测试凹口中。由于顶板和底板通过铰链连接，因此当牵拉缝合线时，通过负载传感器平移的铰接机构的顶板的重量减轻。这种递减的力(即，从负载传感器移除重量)以每秒几千次的速率通过微处理器监测，该微处理器接收来自负载传感器的负载信号。

在一个实施方案中，微处理器的输出销连接到发光元件，诸如可以直接通过型锻操作者使用的立体镜观察的红绿蓝(rgb)发光二极管，从而防止操作者移动他或她的头部并把目光从手头的工作上移开，从而使操作者的疲劳最小化并优化输出。在一个实施方案中，其他微处理器输出销可连接到蜂鸣器或钟鸣器以向操作者提供听觉信号。在一个实施方案中，操作者将在型锻事件期间接收视觉信号和听觉信号两者，这些信号有助于操作者确定已形成的装备的外科针是可接受的还是不可接受的。

在一个实施方案中，本文所公开的可编程型锻压机将人的能力与高速处理器的能力相结合，以大大改善形成的装备的外科针的控制、效率和可靠性。

在一个实施方案中，顶板覆盖负载传感器。在一个实施方案中，负载传感器覆盖顶板。

在一个实施方案中，型锻压机可具有脚踏开关，以在压下踏板时中断对负载传感器的电力并在型锻后的预定时间段(例如，500毫秒)之后恢复电力。

在一个实施方案中，型锻压机可包括听觉指示器和/或视觉指示器。在一个实施方案中，当负载的变化(如由负载传感器所测量的)超过力极限和/或如果所记录的总位移超过位移极限时，指示器被启用。

在一个实施方案中，视觉指示器和听觉指示器基于装备的外科针是可接受的还是不可接受的而表现出不同的指示(例如，颜色、声音、振动等)。

在一个实施方案中，系统可包括反馈机构，该反馈机构被设计成如果在先前测试期间针-缝合线附接失败，则在下一个型锻事件期间增大施加的力或负载。

在一个实施方案中，可编程型锻压机可为部分或完全自动化的。

在一个实施方案中，型锻工具有利地包括上端，该上端具有顶部表面，该顶部表面具有用于将针型锻到缝合线以形成装备的外科针的型锻凹口，以及邻近型锻凹口的用于对装备的外科针进行牵拉测试的测试凹口。在一个实施方案中，型锻凹口和测试凹口可沿着与型锻轴线正交的相应纵向轴线延伸。在一个实施方案中，型锻凹口和测试凹口优选沿着与顶板的顶部表面平行并垂直于型锻轴线的相应纵向轴线延伸。

在一个实施方案中，型锻凹口有利地具有第一宽度，并且测试凹口具有小于第一宽度的第二宽度。在一个实施方案中，装备的外科针的针组件的直径小于或等于型锻凹口的第一宽度并且大于测试凹口的第二宽度，并且装备的外科针的缝合线组件的直径小于型锻凹口的第一宽度和测试凹口的第二宽度。在一个实施方案中，型锻凹口的第一宽度为约8密耳，测试凹口的第二宽度为约4密耳，针的直径为约7.5密耳至7.8密耳，并且缝合线的直径为约3.5密耳。

在一个实施方案中，控制系统有利地包括存储在其中的用于对装备的外科针进行牵拉测试的一个或多个牵拉测试程序。每个牵拉测试程序有利地具有可接受的负载范围和可接受的时间范围，该负载范围具有预定的负载下限和负载上限，该时间范围对于负载测试的长度具有预定的时间下限和时间上限。

在一个实施方案中，牵拉测试程序在微处理器检测到负载变化时开始和/或启用牵拉测试检查。在一个实施方案中，缝合线的牵拉是由人用他或她的手指抓紧缝合线进行的。在一个实施方案中，牵拉测试可包括自动检查，其中缝合线的端部与被设计成以预定的力和持续预定的时间牵拉缝合线的设备连接。在一个实施方案中，牵拉测试程序指示如果检测到的负载变化在预定的负载下限和负载上限之间并且检测到的时间在预定的时间下限和时间上限之间，则测试的装备的外科针是可接受的。在一个实施方案中，牵拉测试程序指示如果检测到的负载变化高于预定的负载上限，则测试的装备的外科针是不可接受的。在一个实施方案中，牵拉测试程序指示如果检测到的负载变化在预定的负载下限和负载上限之间并且检测到的时间高于预定的时间上限，则测试的装备的外科针是不可接受的。

在一个实施方案中，在对装备的外科针进行牵拉测试检查期间，控制系统优选地生成视觉或听觉信号，该信号指示测试的装备的外科针是可接受的还是不可接受的。在一个实施方案中，如果测试的装备的外科针为可接受的，则控制系统生成可见绿光和可听嘟嘟声，并且如果测试的装备的外科针是不可接受的，则控制系统生成可见红光和可听蜂鸣声。

在一个实施方案中，立体镜安装在框架上，用于在型锻工具的顶部表面上观察型锻凹口和检查凹口。在一个实施方案中，立体镜有利地具有至少一个发光二极管以用于生成可见光，诸如可见绿光和可见红光，以提供测试状态指示器。

下文将更详细地描述本发明的这些和其它优选实施方案。

附图说明

图1示出了将针型锻到缝合线的常规方法。

图2示出了将缝合线型锻到针的第二常规方法。

图3示出了具有会聚以将针附接到缝合线的第一型锻模具和第二型锻模具的现有技术的针型锻压机组件。

图4示出了根据本专利申请的一个实施方案的包括针和缝合线的装备的外科针。

图5a-5c示出了根据本专利申请的一个实施方案的用于将外科针附接到缝合线的可编程型锻压机，其包括顶部型锻模具和底部型锻模具。

图6a示出了根据本专利申请的一个实施方案的图5a-5c中所示的底部型锻模具的铰接组件的透视图。

图6b示出了图6a中所示的底部型锻模具的铰接组件的侧正视图。

图7示出了根据本专利申请的一个实施方案的图6a和图6b中所示的铰接组件的局部剖视图，其包括型锻工具和设置在铰接组件的顶板和底板之间的负载传感器。

图8示出了根据本专利申请的一个实施方案的底部型锻模具的铰接组件。

图9是根据本专利申请的一个实施方案的用于可编程马达驱动的型锻压机的控制系统的示意图。

图10示出了根据本专利申请的一个实施方案的用于操作型锻压机并记录总位移和总负载的程序的流程图。

具体实施方式

参见图4，在一个实施方案中，装备的外科针100优选地包括固定到缝合线104的端部的外科针102。在一个实施方案中，针102由多种坚固材料制成，包括金属合金，诸如不锈钢、4310ss、镍钛(niti)ss和420ss，或高级合金，诸如钨铼(w-re)合金或类似的耐火合金。在一个实施方案中，针102由钨铼合金制成，该钨铼合金由新泽西州萨默维尔市的ethicon公司(ethicon,inc.ofsomerville,newjersey)以商标销售。

在一个实施方案中，缝合线材料可由常规的生物相容的可吸收的材料、不可吸收的材料、以及可吸收和不可吸收材料的组合制成。优选的不可吸收材料包括聚丙烯、聚偏二氟乙烯和聚偏二氟乙烯-六氟丙烯的聚合物共混物、聚乙烯、聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、二醇-改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、含氟聚合物、尼龙等、以及类似物或它们的组合的共聚物。优选的可吸收聚合物材料包括聚二氧六环酮、羟基乳酸聚合物、聚乙醇酸、乙交酯和丙交酯的共聚物、聚氧杂酯和聚卡普隆。在某些优选的实施方案中，缝合线材料可包括可吸收和不可吸收材料的组合。此外，金属可适用于某些应用，诸如需要特定强度、电导率或耐腐蚀性的实例。在一个优选的实施方案中，缝合线材料优选地包括聚偏二氟乙烯和聚偏二氟乙烯-六氟丙烯材料的聚合物共混物。此外，这些材料中任一种可具有常规的表面改性，常规的表面改性包括涂覆、等离子体处理、治疗剂以及类似物。在一个实施方案中，针102涂覆有硅涂层。在一个实施方案中，缝合线104是由新泽西州萨默维尔市的ethicon公司(ethicon,inc.ofsomerville,newjersey)以商标销售的聚丙烯缝合线。

参见图5a至图5c，在一个实施方案中，用于制造装备的外科针的型锻压机120优选地包括框架122，该框架122具有底部模具保持器块124，其上安装有底部型锻模具125，以及顶部模具块保持器128，其具有顶部型锻模具129，该顶部型锻模具129适于沿着与底部型锻模具125对准的型锻轴线a1上下移动。在一个实施方案中，顶部型锻模具129安装在精密滑块135上，该精密滑块被配置成在框架122上上下滑动。型锻压机120有利地包括伺服马达130，该伺服马达130被启动用于使精密滑块135、顶部模具块保持器128和顶部型锻模具129相对于底部型锻模具125沿着旋转轴线a1上下移动。型锻压机系统120优选地包括用于伺服马达130的电源连接132。电源连接132可容纳为顶部型锻模具129提供位置反馈信息的编码器。

在一个实施方案中，可编程型锻压机120优选地包括连接到框架122和/或定位在其附近的人机界面(hmi)134。在一个实施方案中，hmi134有利地具有lcd显示器136(例如，触摸屏监视器)，该lcd显示器使操作者能够与hmi134进行交互，以用于选择特定的型锻程序和/或监测型锻操作。在一个实施方案中，hmi134优选地容纳控制系统，该控制系统具有用于操作型锻系统120的一个或多个微处理器、存储器设备和程序。在一个实施方案中，hmi134有利地具有加载在其中的多个程序和/或子例程，该多个程序和/或子例程可由操作者选择，使得可利用型锻系统120来制备具有不同大小范围的针和具有不同大小范围的缝合线材料的广泛范围的装备的外科针。

在一个实施方案中，可编程型锻压机120有利地包括安装到框架122的立体镜138。立体镜138优选地对准底部模具125，以便在型锻操作期间使用，如将在本文中更详细地描述的。立体镜138有利地包括在型锻操作期间提供针、缝合线材料和相对的模具的放大视图的光学器件。在一个实施方案中，立体镜138可包括调节旋钮140，以用于收紧立体镜保持器以保持立体镜的位置。

在一个实施方案中，立体镜138可包括一个或多个光生成元件，诸如红绿蓝(rgb)发光二极管，该发光二极管可直接通过型锻操作者使用的立体镜观察以用于附接检查的目的，因此不需要操作者移动他或她的头部并把目光从手头的工作上移开。在一个实施方案中，发光二极管(例如，rgb二极管)可安装在底部模具保持器块124上(图5c)。在立体镜或底部模具保持器块上提供发光二极管的有益效果与最小化操作者疲劳和优化输出有关。在一个实施方案中，微处理器输出销连接到听觉信号发生器(诸如呼叫器(beeper)或蜂鸣器(buzzer))，以向型锻系统的操作者提供听觉信号或声音。因此，操作者可在型锻操作或事件期间接收视觉信号和听觉信号两者，这些信号有助于操作者确保施加适当规定的位移和负载。

在一个实施方案中，立体镜138内的红绿蓝发光二极管与hmi134(图5c)内的控制系统200(图9)通信。

参考图6a和图6b，在一个实施方案中，型锻系统优选地包括与底部型锻模具125(图5b和图5c)耦接的铰接机构150。在一个实施方案中，铰接机构150有利地水平放置在底部模具中并且正交于型锻轴线a1的方向(图5b、图5c和图6b)。在一个实施方案中，铰接机构150有利地包括安装到底部模具的底板152和覆盖底板152的顶板154。铰接机构150优选地包括铰链156，该铰链156使顶板154能够相对于底板152围绕铰链156枢转。在一个实施方案中，铰接机构150可包括与铰链156接触的轴承或衬套，以便当顶板154相对于底板152枢转和移动时最小化摩擦。

在一个实施方案中，铰接机构150优选地包括防护件158，该防护件158在底板的与铰链156相对的一侧上固定到底板152的端部或者与底板152的端部一体形成。在一个实施方案中，防护件158具有上端160，该上端160突出到顶板154的顶部表面162上方，以防止操作者无意中撞入和/或接触上半部154，从而将错误信号从负载传感器174发送到微处理器。

在一个实施方案中，铰接机构150优选地包括从顶板154的顶部表面162向上突出的型锻工具164。在一个实施方案中，型锻工具164有利地具有上端166，该上端166适于接收针102和缝合线104以用于将针附接到缝合线。在一个实施方案中，型锻工具164的上端166具有用于将针102型锻到缝合线104的第一凹口(即，型锻凹口)，以及用于检查针102到缝合线104的附接的与第一凹口相邻的第二凹口(即检查凹口)。

参考图6a，在一个实施方案中，铰接机构124的顶板154有利地包括开口168a至168c，其用于将型锻工具支撑板固定在顶板154的顶部表面162上以用于为从顶板的顶部表面突出的型锻工具164的基座提供支撑。在一个实施方案中，顶板154还优选地包括形成在顶板的顶部表面162中的固定螺钉开口170，其提供对设置在底板152内的负载传感器上的固定螺钉的通路，如将在下文中更详细描述的。

在一个实施方案中，防护件158有利地具有形成于其中的开口172，该开口172使导电元件、导电导管和/或导电引线能够穿过其中，以将铰接机构的负载传感器与微处理器和/或系统控制器互连。

参考图7，在一个实施方案中，铰接机构150优选地包括设置在铰接机构的底板152中的负载传感器174，该负载传感器174继而安装到底部模具保持器块124(图5c)。负载传感器174优选地与导电引线176耦接，导电引线176穿过防护件158的开口172(图6a)。导电引线176有利地与微处理器和/或系统控制器互连以用于与负载传感器174通信。在一个实施方案中，负载传感器174优选地具有与在顶板154的顶部表面162处可触及的固定螺钉开口170(图6a)对准的可调节式固定螺钉178。

在一个实施方案中，负载传感器174是用于产生电信号的换能器，电信号的量值与被测量的力或负载成正比。负载传感器可为压电式负载传感器、应变仪负载传感器以及它们的组合。

在型锻过程期间，铰接机构150将型锻工具164保持在适当位置。负载传感器174记录在型锻事件期间施加到针的负载。

在一个实施方案中，铰接机构被配置成在型锻之后立即测量施加在装备的外科针上的牵拉力。在一个实施方案中，除了型锻凹口之外，型锻工具164的上端166还具有邻近型锻凹口的测试凹口，该测试凹口大于缝合线104的直径但小于针102的直径。这样，在型锻之后，缝合线104可远离型锻凹口位置移动非常小的距离(例如，1毫米或更小)至测试凹口位置。

为了测试该装备的外科针，缝合线104在图7中指定为a2的方向上被牵拉，直到针102的近侧端部抓住测试凹口。轴a1示出了运动的型锻方向和重力方向。轴a2示出了当缝合线(附接到针102)定位在测试凹口内并且针102的近侧端部接合相对较小直径的测试凹口的端部时缝合线104被牵拉的方向。由于顶板154经由铰链156连接到铰接机构150，因此当缝合线104在指定为a2的方向上被牵拉时，通过负载传感器174平移的顶板154的重量减轻。通过控制系统中的微处理器以每秒数千次的速率来监测这种减小的负载(即从负载传感器174中去除重量)，该微处理器接收来自负载传感器的信号。

参考图8，在一个实施方案中，铰接机构150有利地包括定位在顶板154的顶部表面162上的型锻工具支撑板或模具保持器186。在一个实施方案中，型锻工具支撑板可包括插入到型锻工具支撑板开口168a至168c中的突出部(图6a)。在一个实施方案中，型锻工具支撑板186包括开口188，该开口188使型锻工具164能够穿过其中，其中型锻工具164的上端166突出到型锻工具支撑板186上方，以易于进行型锻和测试操作。型锻工具支撑板186优选地在型锻操作期间支撑和维持型锻工具164的完整性。

参考图5c和图9，在一个实施方案中，hmi134优选地包含一个或多个存储在其中的型锻程序。在一个实施方案中，可使用型锻压机来型锻具有不同尺寸、大小、特性和/或配置的针和缝合线。在一个实施方案中，操作者可从预先加载到微处理器中的不同程序的菜单中选择型锻程序。在一个实施方案中，操作者能够修改程序的参数，诸如在单个型锻事件期间改变总位移极限、总负载极限和/或对针的击打次数。在一个实施方案中，操作者优选地与hmi上的lcd触摸屏交互，以选择用于使用的特定程序。所使用的程序可根据用于形成装备的外科针的针和缝合线的大小或将使用装备的外科针执行的特定外科功能而改变。

参见图9，在一个实施方案中，用于可编程马达驱动的型锻压机的控制系统200优选地包括微处理器或可编程逻辑控制器202，该微处理器或可编程逻辑控制器202与用于发起单个型锻事件的脚踏开关204通信。如本文所用，术语“单个型锻事件”意指启动型锻压机以将模具从打开位置移动到闭合位置以压缩针的外壁并将负载施加到针的外壁，然后返回到打开位置。在一个实施方案中，单个型锻事件可包括在型锻工具保持靠近外壁并且在模具返回到初始打开位置之前，型锻工具击打和/或轻击针的外壁多次。

在一个实施方案中，微处理器202有利地与响应于脚踏开关204的启用而打开和闭合顶部模具和底部模具的型锻压机(图5a-5c)双向通信。控制系统优选地包括伺服马达206，该伺服马达206与精密滑块耦接，该精密滑块连续地监测顶部模具和底部模具沿着型锻轴线相对于彼此的确切位置。伺服马达与微处理器通信以将模具的位置数据连续地报告给微处理器。伺服马达和微处理器进行交互以提供顶部模具和底部模具的上下运动和配衡控制。在一个实施方案中，配衡控制功能用于为型锻压机的顶部模具和底部模具寻找零点和/或起始位置。在一个实施方案中，模具初始移动到完全闭合位置以放置在起始位置，其中微处理器能够校准系统并确认顶部模具和底部模具相对于彼此的确切位置。在一个实施方案中，模具可移动至完全打开位置以用于初始校准和/或确认顶部模具和底部模具相对于彼此的确切位置。

在一个实施方案中，系统控制器200有利地包括速度控制器208，该速度控制器208可由操作者和/或微处理器202调节以用于控制型锻压机模具打开和闭合的速度和加速度。

在一个实施方案中，型锻压机的底部模具优选地包括负载传感器174(图7)，当顶部模具和底部模具处于闭合构型以用于将针型锻到缝合线时，负载传感器174记录施加到底部模具的负载。

在一个实施方案中，系统控制器200有利地包括限位开关210，该限位开关210可由操作者接合以用于调节程序，以限定最大第一型锻事件位移、最大第一型锻事件力安全极限、以及在单个型锻事件内应需要的多次击打、锤击(jackhammer)过程的循环次数。限位开关有利地使操作者能够选择、控制和/或调节针的外壁的总位移、施加到针的外壁的总力或负载以及型锻工具击打针的外壁的次数的限值。在一个实施方案中，控制系统还使操作者能够针对第一型锻事件使用第一组限值，并且针对第二型锻事件使用第二组限值。在一个实施方案中，将针型锻到缝合线可包括在单个针上的多个型锻事件，其中位移、力和击打极限对于型锻事件中的两个或更多个型锻事件是不同的。在一个实施方案中，针可在每个型锻事件之间略微旋转，使得型锻工具接触针的壁的外表面上的不同区域。

图10示出了根据本发明的至少一个实施方案的用于操作可编程型锻压机的程序。该程序可被加载到系统控制器和/或一个或多个微处理器中。在一个实施方案中，型锻压机可预加载有用于型锻具有不同大小和功能的针和缝合线的多个不同的程序。

在一个实施方案中，该程序有利地包括第一阶段300，其中顶部模具和底部模具被插入到型锻压机中并且沿着型锻轴线彼此对准。在一个实施方案中，操作者通过接合致动器(例如，按下按钮开关)或通过接合hmi134(图5c)来发起配衡事件，从而使伺服马达驱动压机，直到遇到并绊倒限位开关，从而建立限定型锻模具彼此位移的确切已知位置。

在一个实施方案中，在指定为302的阶段，通过将顶部模具和底部模具移动至完全闭合位置，然后移动到预编程的起始位置来配衡型锻压机。在一个实施方案中，在开启型锻压机之后，模具被移动到完全打开位置，以便定向系统控制器并确认顶部模具和底部模具的起始位置。一旦起始位置已被系统控制器定位和确认，顶部模具和底部模具就通常朝彼此移动回至初始预编程的起始位置以开始型锻事件。

在一个实施方案中，在阶段304，操作者可调节程序限制和/或选择用于操作型锻压机的预编程的操作协议。优选地调节和/或预编程控制系统以限定多个变量，包括最大第一型锻事件位移、最大第一型锻事件力安全极限、以及型锻工具在单个型锻事件中应击打针的外壁的次数。换句话讲，在压下脚踏开关之后，多次击打过程可导致针在模具闭合之后被轻击多次。在一个实施方案中，可选择程序，其中型锻工具在第一型锻事件期间击打针的外壁三次，并且在第二型锻事件期间击打针的外壁四次。

在一个实施方案中，在阶段304，每次发生型锻事件(例如，通过压下踏板来启用)，操作者可控制和/或修改位移极限、力极限和击打次数。在一个实施方案中，在第二型锻事件期间的位移量可大于第一型锻事件。在一个实施方案中，力极限可从第二型锻事件至第一型锻事件变化。在一个实施方案中，在指定为304的阶段期间，可发生三个或更多个型锻事件。针可在每个型锻事件之间旋转。

在一个实施方案中，在阶段306，操作者通过按压脚踏开关来发起型锻事件。在压下脚踏开关之后，在阶段308，微处理器向伺服马达发送信号以开始将顶部模具和底部模具朝闭合位置移动，以用于使针的壁移位，在针的壁上施加力和/或负载，并且轻击针的壁一次或多次。在一个实施方案中，伺服马达与微处理器连续通信，以用于报告顶部模具和底部模具的位置。位置信息可用于计算位于模具之间的针的总位移。在一个实施方案中，伺服马达可在不到一秒钟内向微处理器发送1000个读数。

在一个实施方案中，在阶段310，底部模具上的负载传感器优选地获得指示施加到针的壁的力的量的负载读数。在一个实施方案中，负载传感器可在不到一秒钟内获得数千或数万个负载读数，并且将负载读数信息传输到微处理器，以用于监测和计算在单个型锻事件期间施加的总负载。控制系统和微处理器连续地接收位移和负载数据，以确定装备的外科针是好的(即，尚未超过位移极限和负载极限)还是坏的(即，已超过位移极限或负载极限)。

在一个实施方案中，控制系统程序有利地包括指定为#1、#2和#3的至少三个不同的方案。在方案#1中，在步骤312处，伺服马达向微处理器传输指示模具尚未达到最大位移极限的信息，并且负载传感器向微处理器传输施加到针的力保持低于预定的力极限的信息。由于尚未达到位移极限和力极限，因此系统控制器继续闭合模具并向针施加更多的力，直到系统确定已达到位移极限和力极限为止。控制系统重复该步骤，直到在单个型锻事件内已获得预定的位移极限、预定的力极限和优选的对针的击打次数。

在方案#2，设计为314的阶段中，微处理器从伺服马达获得指示尚未达到位移极限的读数，并且微处理器从负载传感器获得施加到针的总负载高于优选的负载极限的读数。在该方案中，微处理器将确定已对针施加过多的负载，并且将发出该装备的外科针有缺陷/坏的命令。在检测到装备的外科针是坏的时，微处理器将启用光和/或可听声音，以通知操作者该装备的外科针有缺陷并应当丢弃。在一个实施方案中，控制系统在立体镜处生成红光和/或可听蜂鸣声，以通知型锻压机操作者该装备的外科针有缺陷并应当丢弃。在阶段316，在微处理器已识别到已形成有缺陷的产品之后，系统控制器将使型锻压机返回到顶部模具和底部模具的预编程的起始位置，以开始后续的型锻事件。

在方案#3中，在指定为318的阶段，伺服马达向微处理器发送已经获得预设位移极限的信号，并且负载传感器向微处理器发送施加到针的总力低于力/负载极限的信号。在接收到信息后，微处理器将确定该装备的外科针是好的，并且微处理器将生成视觉信号和/或听觉信号，这些信号通知操作者在型锻事件期间产生的装备的外科针是好的。在一个实施方案中，微处理器和/或控制系统可在立体镜处生成绿光和正的可听信号，以通知型锻压机操作者产品是好的。在一个实施方案中，在发送该好的信号之后，控制系统可将型锻压机返回至其初始起始位置以准备好进行下一个型锻事件。

在一个实施方案中，用于型锻压机的立体镜可包括能够生成各种颜色(包括绿光、黄光和红光)的一个或多个发光二极管。在一个实施方案中，当已形成可接受的产品时生成绿光。在一个实施方案中，当已形成有缺陷的产品生成红光以指示该产品应当丢弃。在一个实施方案中，生成黄光以指示尚未达到位移极限、力极限和/或针的所需击打/轻击的总次数。

在一个实施方案中，微处理器能够在0.5秒的时间内从负载传感器获得一千个读数，并且在0.5秒内从伺服马达获得1000个读数。因此，在单个型锻事件期间，微处理器连续地监测位移极限、力极限和施加到针上的击打次数的状态。

在一个实施方案中，针可在第一型锻事件和第二型锻事件之间旋转(例如，180度)。在一个实施方案中，针可在第一型锻事件和第二型锻事件之间旋转90度，在第二型锻事件和第三型锻事件之间再旋转90度，并且在第三型锻事件和第四型锻事件之间再旋转90度。位移极限、力极限和击打次数极限可在型锻事件之间变化，并且该变化可被预编程到控制系统和/或微处理器中。在其他实施方案中，为了制造装备的外科针，对于不同的型锻事件，可将单个针在一至十二次或更多次之间旋转。

在一个实施方案中，精密滑块和/或顶部模具和底部模具可包括结合移动线圈技术(也称为音圈致动器技术)的精确的可编程电致动器。在一个实施方案中，精密滑块和/或顶部模具和底部模具可结合移动线圈技术，该移动线圈技术类似于由加利福尼亚州的卡尔斯巴德的smac公司(smaccorporationofcarlsbad,california)销售的移动线圈技术。参见www.smac-mca.com/technical-resources/moving-coil-technology。

结合动圈技术的可编程电致动器提供多于常规电缸致动器的多个益处，该多个益处包括1)使得力、位置和速度完全可编程，2)以极高的速度或超低的速度执行，3)用亚微米准确度和可重复性执行，以及4)提供产品位置和/或尺寸的极其准确的感测。

结合动圈技术的可编程电致动器优先用于高循环定位、测量、检查和拾取以及放置应用的宽泛的范围。期望增加生产时间、简化设置且便于在生产运行期间对型锻压机作出“即时(onthefly)”调节的制造商可通过使用结合动圈技术的可编程电致动器大幅度提高性能。

在一个实施方案中，音圈安置在强磁场中，并且电流可穿过线圈，以用于在任一方向上生成力。动圈装置生成的力的量由以下公式决定：

f∝nib其中：

f为所生成的力；

n为绕组的线匝数(常数)；

i为流过绕组的电流；以及

b为磁通量(常数)。

因而，通过控制电流，可准确地控制力输出。

结合动圈技术的可编程电致动器提供随时在操作-力、位置和速度模式之间进行切换的能力；为快速转换提供“动态”可调节移动；提供恒定的力监测和控制；并且可被编程以平稳和快速地减速，使得完全消除机械砰击。

结合动圈技术的可编程电致动器可在力、加速度和速度上进行编程，从而提供使用控制系统、控制器或中央处理单元(cpu)用快速转换来运行各种产品的能力。可在控制系统中存储和预设多种多样的不同的运动轨迹和程序。在一个实施方案中，结合移动线圈技术的可编程电致动器可在不同模式下操作：1)力模式。2)速度模式：速度模式允许顶部模具和底部模具以给定的速度、加速度、力和方向移动。3)位置模式：位置模式将允许顶部模具和底部模具使用加速度、速度和力沿着型锻轴线移动到各个位置。在一个实施方案中，可能执行绝对、相对和“学习位置”移动。

虽然上述涉及本发明的实施方案，但是在不脱离本发明的基本范围的情况下可设计本发明的其他和更多实施方案，这仅受下述权利要求范围的限制。例如，本发明设想本文所述的任何实施方案中所示或以引用方式并入本文的任何特征可与本文所述的任何其它实施方案中所示或以引用方式并入本文的任何特征结合，并且仍然落在本发明的范围内。