沿备料的长度形成多个切口以形成产品的系统和方法
【专利说明】沿备料的长度形成多个切口以形成产品的系统和方法
[0001 ] 本申请是申请日为2009年12月8日，国际申请号为PCT/US2009/067217，中国申请号为200980149278.2，发明名称为“用于在产品中形成切口的微切割机”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明揭示用于在导管、导线和类似产品中形成切口的微切割机，包括可直接控制切割成产品的所得材料束的尺寸的双刀片微切割机，其可俘获每一切口的图像以供进行反馈控制和准确性校验，且其一般可切割任何材料(例如塑料)，而与所述材料的导电性无关。
[0003]相关申请案的交叉参考
[0004]本非临时申请案主张2008年12月8日申请的第61/120,703号和2009年4月3日申请的第61/166,480号临时申请案的优先权。这两个临时申请案都以全文引用的方式并入本文中。
[0005]有关依据联邦政府资助的研究或开发作出的发明的权利的声明
[0006]不适用
[0007]对列于附录中以压缩光盘提交的“序列列表”、表或计算机程序的参考
[0008]不适用
【背景技术】
[0009]医学领域利用高柔性且可扭转的导管和导线在人体内部深处执行精密程序。血管内程序通常从腹股沟处开始，将导管和导线插入腹股沟的股动脉中，并向上导航到心脏、脑，或必要时其它解剖结构。一旦就位，就取出导线，由此可使用导管来传递治疗多种病症的药物、支架(stent)、栓塞装置，或者其它装置或药剂。导管可为球囊导管，其本身直接用于治疗，或利用其上预先装载的球囊可扩张支架进行治疗。常常将不透射线的染料注射到导管中，以致可在过程内或在诊断程序的情况下观察血管，所述染料可以是经由导管传递的主要试剂或唯一试剂。
[0010]根据定义，血管内程序在精密解剖结构中且对精密解剖结构起作用，所述精密解剖结构即血管本身，其也常常受疾病损害。避免血管损伤特别关键。如果血管中的血液发生“渗漏”，就会对正常毛细管通路外部接触血液的任何组织造成直接损伤，和/或可能引起放血或“渗血”等致命问题。当治疗动脉瘤时，导管尖端的控制尤为重要。动脉瘤具有极其脆弱的气球状血管壁，如果不精确控制导线或导管，就容易刺穿血管壁。
[0011]利用当前技术机器(如公开的专利中所描述)制造的导线和导管的功能有限。此类微切割机的实例揭示于2000年1月18日颁予雅各布森(Jacobsen)等人的第6，014，919号美国专利中。由于现有的这些机器具有单刀片设计和其它平面形状，使得这些机器缺乏可靠地控制小(小于0.0 0 2 〃)特征必需的精确度。其也缺乏精确控制和校验较大特征的能力，这样可能影响这些装置的安全性和/或性能。这些机器也只能够对导电的备料起作用，因为这些机器依赖于备料的导电性来确定备料相对于切割刀片的位置。刀片在备料中制造的每一切口都基于电磁感测的备料表面的位置以及预先编程的所需切口的深度。一旦制造出切口，就将备料件旋转180度，再次感测所述表面，且实行另一预先编程的切割以达到所需深度。当切割机不能确定所切割的备料的精确直径(在切割位置处)时，就根据预先编程的深度来实行每次切割而不考虑所述直径。此问题的原因在于，备料并不总是具有均匀形状和直径——沿备料的长度常常会存在缺陷，这些缺陷可能影响备料的圆度和备料任何特定位置处的直径两者。
[0012]当按当前切割机所实行的方式切割备料时，连续反向切割形成一小束具有不同厚度的剩余材料。这一材料束称为所得材料束(resu 1 tant beam)。如果备料切口位置处的直径比预期的厚，那么所得材料束将比较厚，且因此柔性不如预期的柔性。如果备料切口位置处的直径比预期的薄，那么所得材料束将比较薄，且因此不如预期的牢固。因此，决定强度(安全性)和柔性(性能)的关键尺寸是所得材料束的宽度，在当前的微切割机中，这一尺寸不是直接控制的，而是由两个不精确测量值得到的结果一一第一次切割时刀片与备料之间相对距离的测量值以及第二次切割时刀片与备料之间相对距离的测量值。备料表面的任何缺陷，或此类材料直径的不一致性，都直接转移到所得材料束。这样会对最终产品(不管是导线、导管还是其它装置)带来安全性和性能两个方面的问题。这在相对于较大尺寸的备料形成尺寸较小的所得材料束时尤为重要，因为与所得材料束的较小尺寸相比较，与备料的较大直径有关的可接受的公差可能大得不可接受。现有技术也不能切割任一种非导电性材料，例如塑料。现有切割机依赖于导电性来感测所切割的材料的表面，且接着实行切割。
[0013]因此，宜创造一种用于加工导管、导线和其它装置的微切割机，其利用双刀片同时切割两侧，能够直接控制所得材料束的宽度且能够微切割非导电性材料，例如塑料。此类机器将比当前的微切割机更快、更可预测且更通用。
【发明内容】
[0014]一种用于沿备料的长度形成多个切口以形成产品的系统，所述系统包含:备料控制器，其固持备料并沿X轴馈送备料;切割设备，其包括第一切割部件、第二切割部件和第一马达，所述第一马达实质上平行于Z轴移动所述第一切割部件和所述第二切割部件以形成所述多个切口中的每一对切口，所述切割设备包括一个或多个第二马达，所述第二马达控制沿Y轴在第一切割部件的第一切割点与第二切割部件的第二切割点之间的相对间隙距离，每一对切口基于所述相对间隙距离在备料中留下所得材料束；以及电子控制器，其以通信方式耦合到备料控制器，控制所述备料控制器的操作以在已经形成每一对切口后沿X轴馈送备料，且其以通信方式耦合到切割设备，控制第一马达的操作以形成每一对切口且控制所述一个或多个第二马达的操作以控制所述相对间隙距离。
[0015]一种用于沿备料的长度形成多个切口以形成产品的系统，所述系统包含:备料控制器，其固持备料且沿X轴馈送备料;切割设备，其包括第一切割刀片和第二切割刀片，所述切割设备包括驱动第一切割刀片的第一主轴马达和驱动第二切割刀片的第二主轴马达，所述切割设备包括沿Y轴移动第一切割刀片的第一步进马达和沿Y轴移动第二切割刀片的第二步进马达，由此沿Y轴在第一切割刀片与第二切割刀片之间产生相对间隙距离，所述切割设备包括第一马达，所述第一马达实质上平行于Z轴移动第一切割部件和第二切割部件以形成所述多个切口中的每一对切口，每一对切口在备料中基于相对间隙距离留下所得材料束；以及电子控制器，其以通信方式耦合到备料控制器，控制备料控制器的操作以在已经形成每一对切口后沿X轴馈送备料，且其以通信方式耦合到切割设备，控制第一马达的操作以形成每一对切口，并控制第一步进马达和第二步进马达的操作，由此控制相对间隙距离。
[0016]一种沿备料的长度切割多个切口以形成产品的方法，其包含以下步骤:(a)将备料沿X轴移到第一位置；(b)将第一切割部件移到第一Y轴位置并将第二切割部件移到第二Y轴位置，以在第一切割部件与第二切割部件之间产生一个或多个相对间隙距离；(C)沿Z轴同时移动第一切割部件和第二切割部件，同时保持所述一个或多个相对间隙距离，以切割备料形成所述多个切口中的每一对切口以及具有大致等于所述一个或多个相对间隙距离的一个或多个宽度的所得材料束；(d)将备料移到后续X轴位置；以及(e)重复步骤(b)到(d)，直到每一对切口都已经形成。
【附图说明】
[0017]图1说明一个实施例中的微切割机的总体概述；
[0018]图2A说明一个实施例中的图1的微切割机的切割组合件的部分剖开的平面图；
[0019]图2B说明在一个实施例中处于图2A的切割组合件的馈料槽内的一件圆柱形备料的横截面图；
[0020]图3说明由图1的成像系统和CPU产生的桌面图像，其描绘一旦用切割组合件切割的备料；
[0021 ]图4说明图1的切割组合件的成像系统；
[0022]图5A、5B和5C说明根据一个实施例切割的产品的不同视图；以及
[0023]图6A和6B说明根据一个实施例切割形成不同产品的数件圆柱形备料的横截面图。
【具体实施方式】
[0024]本文中揭示的微切割机利用一对微切割刀片或其它切割部件来精确切割圆柱形备料的相对侧。通过两侧同时切割，同时紧密控制各刀片或切割部件之间的距离，所揭示的微切割机能够制造出用于介入医疗程序的高性能导管、导线和相关产品，以及用于多种其它用途的其它装置。尽管一个实施例主要设计用于将备料切割成具柔性且可扭转的医疗用导线和导管，但所揭示的微切割机无疑也可用于其它应用，并且可适于精确地微切割多种圆柱形材料或可能甚至可具有非圆形横截面形状的其它挤压备料。微切割机主要将关于切割导线和导管来进行描述，但所属领域的技术人员应认识到所述实施例的更广适用性。
[0025]图1说明根据一个实施例的微切割机的总体布局。微切割机101包括切割组合件140，其一般具有至少一对刀片或切割部件，以及两个或更多个备料控制器，所述备料控制器包括馈料马达和旋转马达，用于在切割圆柱形备料时精确地推进和控制