相關(guān)申請(qǐng)交叉引用

本申請(qǐng)要求2014年9月18日提交標(biāo)題為“methodsandapparatusesforformingfibroustubes”(用于形成纖維管的方法和裝置)的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)no.62/052,236的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其全部公開內(nèi)容全文通過引用結(jié)合到本文中。

發(fā)明背景

纖維支架，具體地講，用于組織工程應(yīng)用的那些支架，可從天然和生物材料得到，或者可從合成聚合物制造。支架也可包含金屬和/或礦物組份，尤其涉及硬組織的應(yīng)用，例如骨。支架提供適用于細(xì)胞連結(jié)、增殖和胞外基質(zhì)合成和沉積的支持結(jié)構(gòu)。

一些實(shí)施方案概述

本公開的示例性實(shí)施方案涉及形成用于組織工程的管狀支架的方法和系統(tǒng)。本文公開的方法和裝置也可應(yīng)用于其它應(yīng)用的纖維管狀結(jié)構(gòu)，包括但不限于常規(guī)醫(yī)療裝置、濾器、光學(xué)纖維、線纜包材、土工布、電池、燃料電池、裝甲和其它各種應(yīng)用。在一些實(shí)施方案中提供一種方法，該方法包括提供支架材料(例如，纖維材料)條，且該條包括一定長度、寬度、厚度及其相應(yīng)邊緣。支架材料的實(shí)例包括纖維材料，例如但不限于非織造氈、織造織物、針織物、電紡材料、和由合成或天然得到的熱塑性、熱固性或離聚物(例如，nafion)、可降解和基本不可降解聚合物、金屬(例如，nitinol)和玻璃(例如，二氧化硅基玻璃和其它光學(xué)纖維)制成的其它纖維或類纖維材料，包括但不限于聚酯，例如聚乙醇酸、聚-l-乳酸、乳酸-乙醇酸共聚物、聚甘油癸二酸酯、聚己內(nèi)酯、聚羥基丁酸酯和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯；聚酰胺、聚氨酯、聚酐和天然得到的聚合物，例如絲綢、膠原、彈性蛋白、脫乙酰殼多糖、纖維蛋白和其它天然得到的聚合物。

在一些實(shí)施方案中，方法包括使條的第一縱向邊緣緊鄰條的第二縱向邊緣對(duì)齊，以形成管狀結(jié)構(gòu)，其中兩個(gè)相鄰布置的縱向邊緣形成縱向邊界。在一些實(shí)施方案中，方法也包括用至少一根針接近并沿著邊界從邊界的至少一側(cè)切向穿刺管狀結(jié)構(gòu)，使得來自條的一根或多根纖維的一部分在至少一個(gè)縱向邊緣附近穿過邊界，并在另一個(gè)縱向邊緣附近與來自條的一根或多根纖維纏繞，從而形成接縫。在一些實(shí)施方案中，切向穿刺可從邊界的兩側(cè)進(jìn)行。

在一些實(shí)施方案中，支架材料具有一定范圍尺寸、形狀和密度。例如，用于支架應(yīng)用的支架材料條可具有約0.5cm至約15cm寬度，約1cm至約100cm長度，約0.25mm至約2mm厚度，約10mg/cc至約100mg/cc密度。在一些實(shí)施方案中，在支架材料條連結(jié)中使用的針可以為約32(即，約0.65mm)至約43(即，約0.38mm)的規(guī)格(gauge)，可具有每針不同倒鉤數(shù)(例如，1至20)，可在各針的倒鉤之間具有不同間距(例如，2mm至20mm)，可具有不同尺寸倒鉤，并且可具有不同刃形狀(例如，三角形、冠形、螺旋形、錐形等)。在一些實(shí)施方案中，針可具有正向或反向倒鉤，或者可在相同針上具有正向和反向倒鉤的組合。例如，在示例性實(shí)施方案中，可用42規(guī)格(即，約0.4mm)鍍鉻三角刃制氈針將生物可降解材料連結(jié)到生物不可降解材料上，或生物可降解材料的不同區(qū)段相互連結(jié)。

在一些實(shí)施方案中，在切向穿刺管狀結(jié)構(gòu)中，可用多根針穿刺。在一些實(shí)施方案中，切向穿刺管狀結(jié)構(gòu)可不用針進(jìn)行，例如，通過單個(gè)或多個(gè)高壓氣體或流體噴射(即，水力纏結(jié))，在其它實(shí)施方案中，切向結(jié)合纖維管狀結(jié)構(gòu)可通過單個(gè)或多個(gè)激光(例如，co2激光或能夠利用或不利用另外粘合劑熔融纖維的其它激光)進(jìn)行。在示例性實(shí)施方案中，例如，這些針可包括具有線性陣列布置的帶倒鉤三角刃的針，且多根針的帶倒鉤三角刃面取向基本相同。在一些實(shí)施方案中，多根針包括正向制氈針和反向制氈針。在一些實(shí)施方案中，多根針可以相對(duì)于管狀結(jié)構(gòu)長軸約0°至約90°角取向。在一些實(shí)施方案中，在線性陣列中，可布置針，以便針之間的尖端-尖端距離為約1mm至約10mm。在一些實(shí)施方案中，穿刺可機(jī)電和/或人工進(jìn)行，一個(gè)示例性實(shí)施方案包括推進(jìn)和收回針，以最終基本垂直穿透支架材料條的各縱向邊緣。在一些實(shí)施方案中，在例如通過推進(jìn)和收回至少一根針穿刺管狀結(jié)構(gòu)的情況之間，可沿著縱向邊界縱向移動(dòng)該至少一根針。

在本公開的一些實(shí)施方案中公開一種形成用于組織工程的管狀支架的示例性系統(tǒng)。這種示例性系統(tǒng)可包括具有外周邊的心軸，外周邊經(jīng)構(gòu)造，以容納在那里圍繞纏繞的支架材料條。在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)可包括構(gòu)造帶有至少一個(gè)第一凹槽的至少一個(gè)第一結(jié)構(gòu)，第一凹槽經(jīng)構(gòu)造，以容納具有纏繞支架材料的心軸的周邊的至少第一部分。在一些實(shí)施方案中，可沿著第一結(jié)構(gòu)的長度提供至少一個(gè)通道。系統(tǒng)也可包括構(gòu)造帶有至少一個(gè)第二凹槽的至少一個(gè)第二結(jié)構(gòu)，第二凹槽經(jīng)構(gòu)造，以容納具有纏繞支架材料的心軸的周邊的至少第二部分。在一些實(shí)施方案中，可有沿著第二結(jié)構(gòu)的長度提供并在第二凹槽的內(nèi)表面和第二結(jié)構(gòu)的外表面之間布置的至少一個(gè)通道，其中至少一個(gè)第一結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)第二結(jié)構(gòu)配合布置，使得在配合時(shí)，具有在那里圍繞纏繞的支架材料條的心軸的周邊基本由第一和第二凹槽包圍。另外，支架材料條可圍繞心軸的周邊(或其一部分)纏繞，使得條的第一縱向邊緣緊鄰條的第二縱向邊緣對(duì)齊，以形成管狀結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)相鄰布置的縱向邊緣形成縱向邊界，在此，縱向邊界可鄰近通道布置。

在一些實(shí)施方案中，至少一根針可鄰近通道布置，并且可構(gòu)造用于通過通道插入，以接近并沿著邊界從邊界的至少一側(cè)切向穿刺管狀結(jié)構(gòu)，使得來自條的一根或多根纖維的一部分在至少一個(gè)縱向邊緣附近穿過邊界，并在另一個(gè)縱向邊緣附近與來自條的一根或多根纖維纏繞，從而形成接縫。在一些實(shí)施方案中，可有多根針穿刺管狀結(jié)構(gòu)。這些針，包括帶倒鉤的三角刃，可以線性陣列布置。在一些實(shí)施方案中，多根針的帶倒鉤三角刃面可取向基本相同。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)可進(jìn)一步包括構(gòu)造成通過通道重復(fù)插入和收回至少一根針的機(jī)電、氣動(dòng)或其它機(jī)械化致動(dòng)器或電動(dòng)機(jī)(在一些實(shí)施方案中，也可稱為“針移動(dòng)裝置”)。在一些實(shí)施方案中，這種針移動(dòng)裝置也可構(gòu)造成沿著通道縱向移動(dòng)該至少一根針。在一些實(shí)施方案中，在切向穿刺管狀結(jié)構(gòu)之前，該裝置可使至少一根針布置于距管狀結(jié)構(gòu)約0.1cm至約5cm(例如)的預(yù)定距離。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)進(jìn)一步包括部分圓柱形第三結(jié)構(gòu)，該第三結(jié)構(gòu)具有基本等于具有在那里圍繞纏繞的支架材料條的心軸的外直徑。在一些實(shí)施方案中，第三結(jié)構(gòu)可具有不同于圓柱的形狀，例如，具有部分正方形、部分六角形或其它敞開或封閉形狀(例如，幾何形狀)的橫截面。第三結(jié)構(gòu)可構(gòu)造成在條的第一縱向邊緣和條的第二縱向邊緣之一上卷起(comb)，以使條的第一縱向邊緣和條的第二縱向邊緣相互緊鄰對(duì)齊，形成管狀結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施方案中提供構(gòu)造用于建立組織工程所用支架的纖維管，該管包括支架材料條。該條包括長度和寬度及其相應(yīng)邊緣。使條的第一縱向邊緣緊鄰條的第二縱向邊緣對(duì)齊，以形成管狀結(jié)構(gòu)，兩個(gè)相鄰布置的縱向邊緣形成縱向邊界?？v向邊界形成在縱向邊緣之間具有多個(gè)穿孔的接縫，其中穿孔經(jīng)構(gòu)造，其中來自至少一個(gè)縱向邊緣的一根或多根纖維穿過邊界，并與來自另一個(gè)縱向邊緣的一根或多根纖維纏繞。

另外，對(duì)這些纖維管實(shí)施方案，這些實(shí)施方案可進(jìn)一步包括一個(gè)和/或另一個(gè)以下特征/結(jié)構(gòu)/功能：

-支架材料包括纖維材料；

-支架材料選自非織造聚乙醇酸(pga)氈和非織造聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(pet)氈；

-支架材料條的寬度為約0.5cm至約15cm，支架材料條的長度為約1cm至約100cm，支架材料條的厚度為約0.25mm至約2mm；

-穿孔根據(jù)制氈針的規(guī)格形成一定大小，制氈針可以為約32(即，約0.65mm)至約43(即，約0.38mm)的規(guī)格；

-穿孔的中心-中心距離為約1mm至約10mm；并且

-從一個(gè)邊緣內(nèi)到另一個(gè)邊緣的穿孔的長度為約1cm。

本公開的其它實(shí)施方案涉及包含根據(jù)一些所公開實(shí)施方案之一和/或另一個(gè)構(gòu)造的纖維材料的生物相關(guān)和非生物相關(guān)產(chǎn)品，包括但不限于醫(yī)療裝置、濾器、光學(xué)纖維、線纜包材、土工布、電池、燃料電池和裝甲(例如)。

應(yīng)了解，以下詳細(xì)討論的上文概念和附加概念的所有組合(其條件為這些概念不相互矛盾)預(yù)期作為本文公開發(fā)明主題的部分。具體地講，在本公開結(jié)束出現(xiàn)的要求保護(hù)主題的所有組合預(yù)期作為本文公開發(fā)明主題的部分。也應(yīng)了解，也可能在通過引用結(jié)合的任何公開中出現(xiàn)的本文明確使用術(shù)語應(yīng)符合最與本文公開具體概念一致的意義。

附圖簡(jiǎn)述

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，附圖主要為了說明目的，而不是要限制本文所述發(fā)明主題的范圍。附圖不一定按比例，在某些情況下，本文公開發(fā)明主題的不同方面在附圖中夸張或放大顯示，以幫助了解不同的特征。在附圖中，相似附圖標(biāo)記一般指示相似的特征(例如，功能相似和/或結(jié)構(gòu)相似元件)。

圖1顯示纖維材料一起連結(jié)成用于組織工程用途的支架的方法的實(shí)施方案。

圖2顯示組裝管狀結(jié)構(gòu)從支架形成和成形中所用裝置的示例性部件的方法的實(shí)施方案。

圖3顯示通過本文公開方法和裝置制造的管狀結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案，該管狀結(jié)構(gòu)包括(1)非織造pga和(2)在管狀結(jié)構(gòu)兩端上的非織造pet套箍。

一些本發(fā)明實(shí)施方案的詳述

組織工程支架一般特征為能夠適應(yīng)活生物細(xì)胞連結(jié)的三維、多孔、生物相容性和生物可降解的材料。通常，用于軟組織應(yīng)用的支架可從天然生物材料(例如，膠原、纖維蛋白膠等)得到，或者可從合成聚合物(例如，聚(乙醇酸)、聚(甘油癸二酸酯)等)制造，用于硬組織(例如，骨)應(yīng)用的支架也可包括金屬和/或礦物組件。支架的三維結(jié)構(gòu)，在自然組織大體解剖的宏觀尺度和細(xì)胞的微觀尺度兩個(gè)尺度上，可從前述天然來源或合成材料通過不斷增加的多種方法制造，包括傳統(tǒng)紡織方法(例如，織造或針織)和使用更新近的技術(shù)(例如，3-d印刷)。

支架的示例用途是提供適用于細(xì)胞連結(jié)、增殖和胞外基質(zhì)合成和沉積的臨時(shí)支持結(jié)構(gòu)?？稍O(shè)計(jì)支架模擬人和/或動(dòng)物解剖結(jié)構(gòu)(例如管，在血管結(jié)構(gòu)情況下)的形狀和尺寸。可認(rèn)為支架結(jié)構(gòu)材料的表面化學(xué)和降解性質(zhì)可用于保證含水流體介質(zhì)濕潤性、蛋白吸附、細(xì)胞連結(jié)、生存性和表型，并通過胞外基質(zhì)沉積和成熟速率與支架降解速率平衡保證在培養(yǎng)時(shí)間過程重新形成組織的結(jié)構(gòu)和機(jī)械性質(zhì)穩(wěn)定性?？讖胶涂谆ミB性也可用于保證在整個(gè)支架厚度細(xì)胞穿透和連結(jié)以及在支架遠(yuǎn)區(qū)之間足夠的組織互連性。另外，在特定長度尺度考慮時(shí)，支架結(jié)構(gòu)的均勻性可理想保證在其上面形成組織的性質(zhì)和功能的均勻性。

作為組織工程支架應(yīng)用的合成材料的實(shí)例為針刺非織造聚(乙醇酸)。非織造pga，一般也稱為pga氈或pga網(wǎng)，作為組織工程支架由freedle,vunjak-novakovicg,bironrj,eaglesdb,lesnoydc,barlowsk,langerr.(biodegradablepolymerscaffoldsfortissueengineering(用于組織工程的生物可降解聚合物支架),biotechnology(n.y.),1994jul;12(7):689-93)介紹。在那個(gè)研究中，在軟骨組織工程背景下試驗(yàn)非織造pga支架，表明軟骨細(xì)胞可結(jié)合到并合成這些支架多孔空間上和空間內(nèi)的胞外基質(zhì)。

其中在血管組織工程中應(yīng)用的非織造pga支架的研究是niklasonle,gaoj,abbottwm,hirschikk,housers,marinir,langerr.(functionalarteriesgrowninvitro(體外生長的功能動(dòng)脈),science,1999apr16;284(5413):489-93)的研究。在那個(gè)研究中，將牛血管得到的平滑肌細(xì)胞懸浮液用吸移管吸移到用氫氧化鈉溶液預(yù)處理的非織造pga支架上(以提高親水性、蛋白吸附和伴隨細(xì)胞連結(jié))。在生物反應(yīng)器中8星期培養(yǎng)期間，其中脈動(dòng)通過內(nèi)腔傳遞的循環(huán)徑向應(yīng)變流到工程組織結(jié)構(gòu)，平滑肌細(xì)胞分泌膠原和其它胞外基質(zhì)蛋白。隨后，將內(nèi)皮細(xì)胞接種到結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔上，并培養(yǎng)另外3天，隨后，建立基本匯合內(nèi)皮，最終得到自體組織工程血管，該血管能夠以類似于自身血管的方式響應(yīng)血管活性分子，并且能夠在尤卡坦小型豬右隱動(dòng)脈中經(jīng)至少4星期植入和保持有效。

為了解決與自體細(xì)胞相關(guān)的問題，dahlsl,kohj,prabhakarv,niklasonle.(decellularizednativeandengineeredarterialscaffoldsfortransplantation(用于移植的脫細(xì)胞天然和工程動(dòng)脈支架),celltransplant,2003;12(6):659-66)證明，可通過酶促和基于清潔劑的處理的組合給予基于非織造pga支架和平滑肌細(xì)胞的前述組織工程血管非細(xì)胞性。

由dahl等介紹的這種基本新方法進(jìn)一步由humacyte公司發(fā)展，在dahlsl,kypsonap,lawsonjh,blumjl,straderjt,liy,mansonrj,tentewe,dibernardol,hensleymt,carterr,williamstp,prichardhl,deyms,begelmankg,niklasonle.的臨床前報(bào)告中達(dá)到頂點(diǎn)(readilyavailabletissue-engineeredvasculargrafts(易得組織工程血管移植),scitranslmed.2011feb2;3(68):68ra9)。在這些臨床前首要研究中，非織造pga支架通過人工纏結(jié)法從長方形條形成6mm內(nèi)徑圓筒形管，其中用單一鉤針將纖維從圍繞心軸包纏的pga條的兩個(gè)邊緣之間產(chǎn)生的界面的一側(cè)拉到另一側(cè)，dahletal.wo2012/094611,“tissueengineeredconstructs”(組織工程結(jié)構(gòu)),2012年1月6日提交。

形成非織造pga管的前述人工方法可得到能夠產(chǎn)生均勻組織工程構(gòu)造的支架結(jié)構(gòu)。然而，可存在關(guān)于例如形成管的人工特性的挑戰(zhàn)。例如，通過人工纏結(jié)在非織造pga管中形成均勻接縫線，(a)可內(nèi)在受制于與具體技術(shù)人員個(gè)體技術(shù)和訓(xùn)練相關(guān)的接縫線密度的可變性(在一些實(shí)施方案中，密度可在45至75mg/cc可接受密度范圍內(nèi))；(b)可能耗時(shí)，例如，需要長達(dá)1小時(shí)形成單一約42cm長的管；(c)可能經(jīng)常產(chǎn)生可能難以從周圍非織造pga區(qū)分的接縫線，使得在管裝入生物反應(yīng)器時(shí)使接縫線以直線可靠取向有挑戰(zhàn)；并且(d)可內(nèi)在受制于與具體技術(shù)人員個(gè)體技術(shù)和訓(xùn)練相關(guān)的接縫線拉伸機(jī)械性質(zhì)的可變性(例如，硬挺度、強(qiáng)度、斷裂應(yīng)變)。在一些實(shí)施方案中，形成支架管(例如，非織造pga管)的自動(dòng)和/或機(jī)械方法可能合乎需要。

參考圖1，將纖維支架材料條1(其實(shí)例為由聚(乙醇酸)(pga)制成的可降解非織造氈)送入“套箍連結(jié)裝置”的下狹槽，使得條的一部分長度布置于包含多個(gè)孔2的套箍連結(jié)裝置基底部分的頂上。根據(jù)要制造支架的所需用途，條可具有任意尺寸。示例性尺寸為約0.5cm至約15cm寬度，1cm至100cm長度，和約0.25mm至約2mm厚度。例如，用于制造管狀支架的條可以為2.4cm寬，42cm長，和1mm厚。布置于套箍連結(jié)裝置基底部分頂上的條的那部分長度可以為0.1cm至100cm長，在一些實(shí)施方案中，可以為1.2cm。孔可具有任何所需形狀、尺寸及其符合條尺寸的組合。例如，孔可具有圓形、正方形、長方形等形狀。在一些實(shí)施方案中，孔可基本為長方形，且其長軸垂直于纖維條的長軸。在一些實(shí)施方案中，孔可具有圓形形狀，并且可以規(guī)則方式布置。例如，孔的布置包括3×7陣列21個(gè)圓孔，各具有1.5mm直徑，在兩個(gè)維度以中心-中心測(cè)量，均勻間隔3mm。

將第二纖維材料條3(其實(shí)例為由聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(pet)制成的非織造氈，要用作第一條1的套箍或延伸部分)送入套箍連結(jié)裝置的上通道，使得條3的一部分(0.1cm至100cm，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，1.2cm)布置在位于于包含多個(gè)孔的套箍連結(jié)裝置部分頂上的條1部分的頂上。第二條可具有符合第一條尺寸的任意尺寸。例如，第二條可以為0.5cm至15cm寬，1cm至100cm長，和0.25mm至2mm厚。例如，要用作以上討論第一條的實(shí)施方案的套箍，該條可以為2.4cm寬，1.2cm長(例如，見圖1中的放大2)，和1mm厚。布置在位于套箍連結(jié)裝置部分頂上的條部分頂上的條3的示例性部分尺寸可在0.1cm至100cm之間，例如1.2cm。應(yīng)了解，可交換條1和條3，即，可布置條1覆蓋條3，或者可布置條3覆蓋條1(根據(jù)一些實(shí)施方案)。

套箍連結(jié)裝置的可移動(dòng)件4，包括在頂上的手柄5并在底上提供多個(gè)針6(例如，制氈針)，布置于套箍連結(jié)裝置基底部分的頂上。在一個(gè)實(shí)施方案中，可移動(dòng)件用電動(dòng)機(jī)和導(dǎo)螺桿機(jī)電致動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，可移動(dòng)件通過手柄人工致動(dòng)，并且可構(gòu)造成上下移動(dòng)，其中可移動(dòng)件的側(cè)部或突出部分7裝載在使可移動(dòng)件移動(dòng)限于垂直平面的套箍連結(jié)裝置頂部的垂直狹槽8中。在另一個(gè)實(shí)施方案中，提供制氈針的可移動(dòng)件體基本窄于通道的寬度和/或基本短于狹槽的長度(在一些實(shí)施方案中，基本小于相當(dāng)于小于狹槽長度的一半)，使移動(dòng)在垂直、橫向和/或縱向不受限，從而允許上下、側(cè)-側(cè)和前后移動(dòng)，或其組合。在一些實(shí)施方案中，可用背擋9或其它工具幫助對(duì)齊纖維材料。

在一些實(shí)施方案中，可移動(dòng)件構(gòu)造成在垂直、橫向和縱向至少之一(在一些實(shí)施方案中多個(gè)，在一些實(shí)施方案中全部)移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，在推下可移動(dòng)件時(shí)，多個(gè)制氈針刺穿可重疊的兩層纖維材料。制氈針的倒鉤在材料1和3之間推和/或拉纖維，在上下重復(fù)帶回可移動(dòng)件多次，約1至約20次時(shí)，使兩個(gè)材料逐漸纏結(jié)在一起。在一個(gè)實(shí)施方案中，制氈針有足夠大規(guī)格，從而具有足夠高纖維傳送能力(例如，規(guī)格32(即，約0.65mm)針)，使得只需要一次上下移動(dòng)就能纏結(jié)兩種材料。在一些實(shí)施方案中，可利用三角刃42規(guī)格(即，約0.4mm)鍍鉻制氈針，并且可用任何次數(shù)的上下移動(dòng)(例如，從1至約20的任何次數(shù))纏結(jié)兩種材料。在一些實(shí)施方案中，在套箍連結(jié)裝置基底的孔可以為長方形，并且可移動(dòng)件能夠上下和側(cè)-側(cè)移動(dòng)，上下推動(dòng)可移動(dòng)件，然后在再次推下之前移動(dòng)任意橫向距離(在通道尺寸限制內(nèi))，從而給予使針穿透位在橫向交錯(cuò)的能力。

套箍連結(jié)裝置的頂部可通過從定位銷向上拉而去除，從而允許從裝置去除連結(jié)的材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，連結(jié)材料只從一側(cè)纏結(jié)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，3×7陣列21根制氈針包括推進(jìn)纖維和順利收回的標(biāo)準(zhǔn)(正向)制氈針和順利插入和拉出纖維的倒置(反向)制氈針的交替組合，從而有效從兩側(cè)纏結(jié)材料。在一些實(shí)施方案中，在纏結(jié)，上下翻轉(zhuǎn)，然后從相反側(cè)纏結(jié)(即，制氈針從第一條1穿入第二條3)后，去除連結(jié)的材料。完成時(shí)，可修剪任何過量材料(例如，超出纏結(jié)在一起的部分的材料)。在一個(gè)實(shí)施方案中，條沿著其整個(gè)長度纏結(jié)在一起，沒有過量材料。

參考圖2a和圖2b，條9(例如，如上所述制造)，包括可降解纖維材料以及在兩端上連結(jié)的不可降解套箍材料，可布置于固體載體10頂上，固體載體10具有上面11，其寬度基本等于條的寬度(例如，2.4cm寬)，其上面長度基本長于條的長度(例如，在42cm長條的情況下，50cm長)，并包括位于上面中間中部并平行于載體長軸的半圓形溝槽12，半圓形溝槽12具有等于要制造的管的外直徑。在一些實(shí)施方案中，管的外徑可具有8mm直徑。條的長邊緣與載體上面的長邊緣平行對(duì)齊。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，在一些實(shí)施方案中，材料條(例如9，參考圖2a和2b)可包括可降解纖維材料，沒有不可降解套箍材料。

具有小于或等于要制造的管的預(yù)期內(nèi)徑的直徑的心軸13(例如，6mm直徑，并包括在內(nèi)不銹鋼心軸頂上同心滑動(dòng)的薄壁聚硅氧烷管)在條頂上居中，并向下壓，從而在條和心軸壓入半圓柱形溝槽時(shí)使條圍繞心軸在寬度方向彎曲。條的長邊緣現(xiàn)在從心軸的任一側(cè)從半圓柱形溝槽基本垂直伸出。

固定件14，具有斜角引入端15通向沿長度延伸的單一基本長方形狹槽16，固定件14從條的一側(cè)布置到合適位置。該固定件橫向壓向條的長邊緣之一，使得在固定件盡可能橫向壓向固體載體時(shí)，固定件的面17基本與條的長邊緣齊平。

第二固定件18，具有或不具有斜角引入端通向沿長度延伸的單一基本長方形孔，第二固定件18從條的相反側(cè)布置到合適位置。在一個(gè)實(shí)施方案中，在第二固定件盡可能橫向壓向固體載體之前，條的這一相反側(cè)的長邊緣略微塞入相對(duì)支架的狹槽16(例如，使用約1mm至2mm厚度的薄金屬或塑料片)。在此實(shí)施方案中，第二長邊緣向相對(duì)的長邊緣卷起，使得這些長邊緣在界面相交，基本不重疊。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第二固定件18以一定角度布置到合適位置，使得第二長邊緣朝向相對(duì)固定件卷起，并相對(duì)于心軸向下成杯狀，從而在基本非重疊界面與第一長邊緣相交。在一些實(shí)施方案中，使用薄壁(約0.5至約2mm厚)、基本剛性、基本平滑表面、部分圓柱形的“臨時(shí)固定件”，以使第二長邊緣朝向第一固定件正向卷起，然后使此長邊緣相對(duì)于心軸成杯狀，所述臨時(shí)固定件具有基本等于要制造的管的預(yù)期外徑的直徑(例如，8mm)，和長于固體載體和固定件長度的長度。

在一些實(shí)施方案中，臨時(shí)固定件結(jié)構(gòu)可具有不同于圓柱的形狀，例如，具有部分正方形、部分六角形或其它敞開或封閉幾何形狀的橫截面。然后，可如上所述使第二固定件布置到合適位置。在一些實(shí)施方案中，然后，在第二固定件盡可能橫向壓向固體載體前，可使用超出載體和固定件延伸的臨時(shí)固定件的部分作為柄，從兩個(gè)固定件之間縱向拉出臨時(shí)固定件，從而引導(dǎo)第二長邊緣在基本非重疊界面與第一長邊緣相交。

然后將在兩個(gè)固定件每個(gè)的頂上和兩端上固定的閂鎖、夾具和/或定位銷19(未顯示)閉合，使兩個(gè)固定件相互緊靠。在一些實(shí)施方案中，閂鎖可以為任何功能上相當(dāng)于鎖作用類型夾具的閂鎖/夾緊機(jī)械，其實(shí)例包括c型夾具、彈簧夾、帶等。在其它實(shí)施方案中，定位銷(未顯示)可從第一和第二固定件的兩側(cè)縱向插入第一和第二固定件二者，用于將固定件夾在一起，同時(shí)保持其定位。

另外，在一些實(shí)施方案中，將包括單一或多個(gè)帶倒鉤制氈針20的線性陣列推入固定件的斜角引入端，并部分推入單一、基本長方形狹槽，使得針尖仍不接觸第一條的長邊緣。在一個(gè)實(shí)施方案中，各制氈針的無倒鉤桿固定到陣列中，使得它們相互直接鄰接，提供約1mm尖端-尖端距離。在此和相關(guān)實(shí)施方案中，根據(jù)要制造的管的長度，包括該陣列的制氈針數(shù)為1至250。在另一個(gè)實(shí)施方案中，制氈針可在標(biāo)準(zhǔn)(正向)制氈針和倒置(反向)制氈針之間交替。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，陣列包括30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(正向)42規(guī)格鍍鉻三角刃制氈針(例如，購自grozbeckert)的線性布置。在這些優(yōu)選的實(shí)施方案中，針之間的尖端-尖端距離為4mm。設(shè)計(jì)針陣列，使得針能夠通過針陣列靠著背擋夾緊在相關(guān)孔中剛性固定在適當(dāng)位置，對(duì)針桿末端上的l形曲柄施加壓力。另外，在此實(shí)施方案中，各針的l形曲柄相對(duì)于針陣列以相同取向固定，從而保證各三角刃針的三個(gè)倒鉤面取向基本相同。在此實(shí)施方案中，針陣列用計(jì)算機(jī)控制線性致動(dòng)器(例如，digitactuator(數(shù)字致動(dòng)器),ultramotion,cutchogue,ny;si2035steppermotorcontroller(步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制器),appliedmotionproducts,watsonville,ca)機(jī)電推入斜角引入端。在其它實(shí)施方案中，可人工推進(jìn)針陣列，例如，通過斷開線性致動(dòng)器的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，并轉(zhuǎn)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)后面的人工調(diào)節(jié)把手。

在一些實(shí)施方案的方法的下一步驟，針陣列20可程序化，以重復(fù)推入和推出單一長方形狹槽，從而沿著固定件和條的長度縱向移動(dòng)，且垂直于條完成各進(jìn)出移動(dòng)。隨著各個(gè)移動(dòng)，針垂直穿過并穿透條的第一長邊緣和第二長邊緣二者，接近并基本切向于條的厚度21的中心穿透(即，切向于7mm直徑的圓，在想要為6mm內(nèi)徑和8mm外徑的管的情況下)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，針的帶倒鉤部分每一程跨過初始接縫線穿透約1cm。同樣在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在垂直于條進(jìn)行每個(gè)進(jìn)出移動(dòng)后，針陣列沿著條的長度縱向移動(dòng)約1.33mm，且針向回穿入相同孔位置平均6次(例如)。在其它實(shí)施方案中，針可向回穿入相同孔位置不同次數(shù)(例如，約1至約20)。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，針陣列20收回到其初始位置，閂鎖、夾具和/或定位銷打開，移開固定件，從而允許從裝置移出管狀材料(圖2a和2b中的22，圖3)。在一些實(shí)施方案中，如上所述形成的管狀材料可重新放入半圓柱形溝槽12，封閉在固定件14和第二固定件18內(nèi)，并經(jīng)過另外的針刺(即，另外的針穿透)。另外，在一些實(shí)施方案中，在重新放入半圓柱形溝槽12之前或之后，在第一針刺期間形成的管狀材料可圍繞其一個(gè)或多個(gè)軸旋轉(zhuǎn)?？衫孟嗤虿煌様?shù)、相同或不同規(guī)格或形狀、相同或不同針穿透數(shù)和/或相同或不同針刺式樣的任何組合進(jìn)行另外的針刺。如上所示，在一些實(shí)施方案中，管包括兩個(gè)或更多個(gè)纖維部分(例如，圖3中的1和2)。

上述實(shí)施方案可以很多方式實(shí)施。例如，設(shè)計(jì)和制造本文公開支架結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案可用硬件、軟件或其組合實(shí)施。在軟件中實(shí)施時(shí)，軟件代碼可在任何適合處理器或處理器集上執(zhí)行，無論是在單一計(jì)算機(jī)中提供，還是在多個(gè)計(jì)算機(jī)之間分布。

另外，應(yīng)了解，計(jì)算機(jī)可以任何多種形式體現(xiàn)，例如機(jī)架式計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)或平板計(jì)算機(jī)(即，處理機(jī))。另外，計(jì)算機(jī)可嵌入一般不認(rèn)作為計(jì)算機(jī)但具有適合處理能力的裝置中，包括個(gè)人數(shù)字助理(pda)、智能手機(jī)或任何其它適合便攜式或固定電子裝置。計(jì)算機(jī)也可具有一個(gè)或多個(gè)輸入和輸出裝置。尤其可用這些裝置提供用戶界面?？捎糜谔峁┯脩艚缑娴妮敵鲅b置的實(shí)例包括用于視覺表示輸出的打印機(jī)或顯示屏和用于聽覺表示輸出的揚(yáng)聲器或其它發(fā)聲裝置?？捎糜谟脩艚缑娴妮斎胙b置的實(shí)例包括鍵盤和指針裝置，例如鼠標(biāo)、觸板和數(shù)字化板。作為另一個(gè)實(shí)例，計(jì)算機(jī)可通過語音識(shí)別或以其它聽覺格式接收輸入信息。

此類計(jì)算機(jī)可通過一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)以任何適合形式互連，包括局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，例如企業(yè)網(wǎng)和智能網(wǎng)(in)或互聯(lián)網(wǎng)。這些網(wǎng)絡(luò)可基于任何適合技術(shù)，并且可根據(jù)任何適合協(xié)議運(yùn)行，可包括無線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)或光纖網(wǎng)絡(luò)。

本文描繪的任何方法或過程(例如，設(shè)計(jì)、制造和操作偶合結(jié)構(gòu)(和以上公開的衍射光學(xué)元件))可作為在利用多種操作系統(tǒng)或平臺(tái)任何之一的一個(gè)或多個(gè)處理器上可執(zhí)行的軟件編碼。另外，該軟件可用任何一些適合編程語言和/或編程或腳本工具書寫，也可作為在框架或虛擬機(jī)上執(zhí)行的可執(zhí)行機(jī)器語言代碼或中間代碼編譯。

在此方面，不同發(fā)明概念可體現(xiàn)為用一個(gè)或多個(gè)程序編碼的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)(或多計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì))(例如，計(jì)算機(jī)內(nèi)存、一個(gè)或多個(gè)軟盤、壓縮盤、光盤、磁帶、閃存、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列或其它半導(dǎo)體裝置中的電路配置或其它非臨時(shí)介質(zhì)或有形計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì))，在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或其它處理器上執(zhí)行時(shí)，這些程序進(jìn)行實(shí)施本公開不同實(shí)施方案的方法。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可傳輸，使得在上面儲(chǔ)存的程序可裝載在一個(gè)或多個(gè)不同計(jì)算機(jī)或其它處理器上，以實(shí)施本公開的不同方面。

本文所用術(shù)語“程序”或“軟件”以一般意義使用，指可用于為計(jì)算機(jī)或其它處理器編程以實(shí)施以上討論實(shí)施方案的不同方面的任何類型計(jì)算機(jī)代碼或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令集。另外，應(yīng)了解，根據(jù)一個(gè)方面，一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序在執(zhí)行時(shí)進(jìn)行本公開的一些實(shí)施方案的方法，且不必停留在單一計(jì)算機(jī)或處理器，而是以模塊方式在一些不同計(jì)算機(jī)或處理器之間分布，以實(shí)施本公開的不同方面。

計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令可采用很多形式，例如由一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或其它裝置執(zhí)行的程序模塊。通常，程序模塊包括進(jìn)行特定工作或?qū)嵤┨囟ǔ橄髷?shù)據(jù)類型的例程、程序、對(duì)象、成分、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。一般程序模塊的功能性可根據(jù)需要在不同實(shí)施方案中組合或分布。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也可以任何適合形式儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。為了說明簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可顯示有通過在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的位置相關(guān)的區(qū)域。利用在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中傳達(dá)區(qū)域之間關(guān)系的位置為區(qū)域分配存儲(chǔ)，可同樣實(shí)現(xiàn)這些關(guān)系。然而，可用任何適合機(jī)制在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)區(qū)域中的信息之間建立關(guān)系，包括通過使用指針、標(biāo)簽或在數(shù)據(jù)元素之間建立關(guān)系的其它機(jī)制。

不同發(fā)明概念也可體現(xiàn)為一種或多種方法，其實(shí)例已提供。作為方法的部分進(jìn)行的行動(dòng)可以任何適合方式排序。因此，可構(gòu)建多個(gè)實(shí)施方案，其中行動(dòng)以不同于所說明的次序進(jìn)行，可包括同時(shí)進(jìn)行一些行動(dòng)，盡管在說明性實(shí)施方案顯示為依次行動(dòng)。

在本申請(qǐng)中任何地方提供的對(duì)出版物或其它文獻(xiàn)的任何和所有引用，包括但不限于專利、專利申請(qǐng)、文章、網(wǎng)頁、書籍等，全文通過引用結(jié)合到本文中。

雖然以上詳細(xì)描述了幾個(gè)變化，但其它修改也是可能的。例如，在附圖中描繪和/或在本文中描述的邏輯流程不需要所示具體次序或依次順序達(dá)到理想結(jié)果。其它實(shí)施方案可在以下代表性權(quán)利要求的至少一些的范圍內(nèi)。

如本文別處提到，這些實(shí)施方案只為了說明目的描述，不是限制性的。其它實(shí)施方案是可能的，并由公開內(nèi)容覆蓋，這從本文中包含的教導(dǎo)顯而易見。因此，本公開的寬度和范圍不應(yīng)受任何上述實(shí)施方案限制，而應(yīng)只根據(jù)本公開支持的權(quán)利要求及其等同范圍限定。另外，本公開的實(shí)施方案可包括方法、系統(tǒng)和設(shè)備/裝置，這些可進(jìn)一步包括來自任何其它公開方法、系統(tǒng)和裝置的任何和所有元素，包括相應(yīng)于結(jié)合最終決定性系統(tǒng)、裝置和方法的任何和所有元素。換句話講，來自一個(gè)或另一個(gè)公開實(shí)施方案的元素可與來自其它公開實(shí)施方案的元素互換。另外，所公開實(shí)施方案的一個(gè)或多個(gè)特征/元素可去除，且仍得到可專利主題(因此，得到更多本公開的實(shí)施方案)。另外，一些實(shí)施方案對(duì)應(yīng)于這樣的系統(tǒng)、裝置和方法，該系統(tǒng)、裝置和方法與現(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)相比，明確缺少一個(gè)和/或另一個(gè)元素、結(jié)構(gòu)和/或步驟(按適用情況)，因此，代表可專利主題，并可與其區(qū)分(即，涉及這些實(shí)施方案的權(quán)利要求可包含提到缺少現(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)特征的負(fù)面限制)。

應(yīng)了解，本文中定義和使用的所有定義支配詞典定義、通過引用結(jié)合的文獻(xiàn)中的定義和/或定義術(shù)語的一般含義。

應(yīng)了解，除非清楚地指明相反，本文說明書和權(quán)利要求中所用不定冠詞“一個(gè)”指“至少一個(gè)”。

應(yīng)了解，本文說明書和權(quán)利要求中所用短語“和/或”指如此結(jié)合的元素“任一或二者”，即，共同存在于一些情況下和分離存在于其它情況的元素。用“和/或”列出的多個(gè)元素應(yīng)以相同方式解釋，即，“一個(gè)或多個(gè)”如此結(jié)合的元素。可任選存在不同于明確由“和/或”從句所確定元素的其它元素，無論與明確確定的那些元素相關(guān)還是無關(guān)。因此，作為非限制實(shí)例，在與開放式語言結(jié)合使用時(shí)，例如“包括”，對(duì)“a和/或b”的提述在一個(gè)實(shí)施方案中可只指a(任選包括b以外的其它元素)，在另一個(gè)實(shí)施方案中，可只指b(任選包括a以外的其它元素)，在另一個(gè)實(shí)施方案中，可指a和b二者(任選包括其它元素)，等等。

應(yīng)了解，本文說明書和權(quán)利要求中所用“或”具有與以上限定“和/或”相同的含義。例如，在列舉中各詞語分開時(shí)，“或”或“和/或”應(yīng)解釋為包含性，即，包含一些或一列元素的至少一個(gè)也包含多于一個(gè)和任選另外的未列舉項(xiàng)目。僅有清楚指明相反的詞語，例如“僅一個(gè)”或“恰好一個(gè)”，或在權(quán)利要求中使用時(shí)，“由…組成”，指包含一些或一列元素的恰好一個(gè)元素。通常，在前有排它性詞語時(shí)，例如“任一”、“之一”、“僅之一”或“恰好之一”，本文所用詞語“或”應(yīng)只解釋為指示排它性選擇(即，“一個(gè)或其它但非二者”)。在權(quán)利要求中使用時(shí)，“基本由…組成”應(yīng)具有專利法范圍中所用的一般含義。

應(yīng)了解，與一列的一個(gè)或多個(gè)元素相關(guān)，本文說明書和權(quán)利要求中所用短語“至少一個(gè)”指選自該列元素中任何一個(gè)或多個(gè)元素的至少一個(gè)元素，而不必包括該列元素內(nèi)明確列舉的各個(gè)和每個(gè)元素的至少一個(gè)，且不排除該列元素內(nèi)的任何元素組合。該限定也允許可任選存在不同于明確在短語“至少一個(gè)”所指元素列內(nèi)確定的元素的其它元素，無論與明確確定的那些元素相關(guān)還是無關(guān)。因此，作為非限制實(shí)例，在一個(gè)實(shí)施方案中，“a和b至少之一”(或等同地，“a或b至少之一”，或等同地，“a和/或b至少之一”)可以指沒有b存在下至少一個(gè)a，任選包括多于一個(gè)a(任選包括b以外的其它元素)；在另一個(gè)實(shí)施方案中，指沒有a存在下至少一個(gè)b，任選包括多于一個(gè)b(任選包括a以外的其它元素)；在另一個(gè)實(shí)施方案中，指至少一個(gè)a(任選包括多于一個(gè)a)和至少一個(gè)b(任選包括多于一個(gè)b)(任選包括其它元素)，等等。

應(yīng)了解，在權(quán)利要求和以上說明書中，所有過渡詞，例如“包含”、“包括”、“帶有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“構(gòu)成”等為開放式，即，意味包括但不限于。只有過渡詞“由…組成”和“基本由…組成”應(yīng)分別為封閉或半封閉式過渡詞，如unitedstatespatentofficemanualofpatentexaminingprocedures(美國專利局專利審查程序手冊(cè)),2111.03部分中所述。