專(zhuān)利名稱(chēng)：彈性體氣囊的支承織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在各種外科手術(shù)中的氣囊導(dǎo)管，具體涉及彈性體氣囊的支承織物，該織物用來(lái)形成與氣囊導(dǎo)管一起使用的彈性體套子或者氣囊罩。本發(fā)明還涉及制造這種織物的方法。
背景技術(shù)：
在許多外科手術(shù)中，普通采用各種形式的氣囊導(dǎo)管。這些裝置包括細(xì)導(dǎo)管和可以擴(kuò)張的氣囊，前者可以導(dǎo)入病人的體內(nèi)管例如血管中，后者位于導(dǎo)管的遠(yuǎn)端。利用充滿流體的注射器或者類(lèi)似裝置可以使氣囊操作，注射器可以使氣囊充滿流體(例如水或者鹽水)，使氣囊膨脹，膨脹到要求的程度，然后將液體抽回到注射器，可使氣囊收縮。
在應(yīng)用時(shí)，醫(yī)生將氣囊導(dǎo)管導(dǎo)入到要求的位置，然后使氣囊膨脹，達(dá)到要求的結(jié)果(例如清除堵塞物，或者裝上和啟動(dòng)其它一些裝置)。一旦完成這一手術(shù)，便使氣囊放氣，然后從血管中抽出來(lái)。
導(dǎo)管氣囊裝置主要有兩種形式。血管成形術(shù)導(dǎo)管應(yīng)用強(qiáng)度相當(dāng)大的而一般沒(méi)有彈性的材料(例如聚酯材料)制作的氣囊，該氣囊可以皺縮成緊密的小直徑橫截面?？梢杂眠@些韌性相當(dāng)大的導(dǎo)管來(lái)壓實(shí)血管中的硬沉積物。由于需要強(qiáng)度和韌性，所以這些裝置屬于高壓裝置，根據(jù)額定直徑，壓力通?？梢愿叩?-12個(gè)大氣壓。這些裝置趨向于要自動(dòng)限制直徑，因?yàn)樗鼈兺ǔＥ蛎浀筋~定直徑，不顯著超過(guò)該直徑，直到由于壓力過(guò)大而破裂。盡管在壓實(shí)沉積物方面非彈性材料的氣囊一般是有效的，但是這種材料趨向于在收縮時(shí)產(chǎn)生不均勻的塌縮，留下扁平的皺縮袋，該袋的橫截面顯著大于開(kāi)始插入時(shí)氣囊的橫截面。因?yàn)檫@些裝置趨向于在膨脹和隨后的收縮時(shí)形成扁平的橫截面，所以這些裝置收縮的最大寬度近似等于額定直徑的一半乘以pi(π)的尺寸。這種變大的皺縮袋很難取出，特別是從小血管中取出。另外，因?yàn)檫@些氣囊用無(wú)彈性的材料制作，所以完成收縮的時(shí)間固有地小于彈性氣囊。
相反，栓塞切除手術(shù)導(dǎo)管應(yīng)用軟的彈性的材料(例如天然橡膠乳液)作氣囊?？梢詰?yīng)用這些導(dǎo)管來(lái)除去栓塞例如沉積血栓，其中軟的發(fā)粘的材料例如橡膠乳液可以形成有效的取出裝置。橡膠乳液和其它高彈性材料一般隨著內(nèi)壓力的增加將連續(xù)膨脹，直至材料破裂。結(jié)果，這些導(dǎo)管通常按體積(例如0.3cc)分類(lèi)，以便正確膨脹到要求的大小。這些導(dǎo)管雖然相當(dāng)不結(jié)實(shí)，但是這些導(dǎo)管確實(shí)具有在膨脹和隨后收縮后容易恢復(fù)到其初始大小和尺寸的優(yōu)點(diǎn)。
盡管廣泛應(yīng)用氣囊導(dǎo)管，但是現(xiàn)用的裝置有許多缺點(diǎn)。
首先，如上所述，用于形成氣囊的強(qiáng)度最大的材料一般沒(méi)有彈性。用無(wú)彈性材料作的導(dǎo)管氣囊在膨脹和隨后收縮時(shí)將變得扁平，這樣便使得收縮的導(dǎo)管不太容易取出和移行。相反，高彈性材料在膨脹時(shí)具有很好的恢復(fù)性，但是在膨脹時(shí)強(qiáng)度不很大，而且也不考慮壓力的增大而自動(dòng)限制到最大的額定直徑。這種缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了這種裝置所用的壓力。而且控制這種裝置的膨脹直徑也有一些困難。
第二，在用導(dǎo)管將其它一些裝置送入血管內(nèi)的情況下，特別重要的是，要使這些裝置和導(dǎo)管平滑地分開(kāi)，而不影響裝置的放置。上述說(shuō)明的兩種導(dǎo)管裝置中沒(méi)有一種可以理想地用于這些情況。不能完全收縮到原來(lái)尺寸的氣囊容易影響裝置，產(chǎn)生裝置放置的問(wèn)題，或者甚至損壞體內(nèi)管或者氣囊。同樣，使用用發(fā)粘材料作的氣囊將造成潛在的問(wèn)題以及裝置的可能錯(cuò)位。一般不采用橡膠乳液氣囊來(lái)放置裝置，因?yàn)檫@種氣囊不具有這種使用所需的強(qiáng)度。
Campbell等的美國(guó)專(zhuān)利No.5752934、5868704和6120477中說(shuō)明的發(fā)明用來(lái)解決這些限制，所有這些發(fā)明均作為參考文獻(xiàn)包含在本文中。在這些專(zhuān)利中公開(kāi)的發(fā)明，特別是“氣囊罩子”被認(rèn)為是有用的1.形成一種導(dǎo)管氣囊，這種氣囊小，在首次插入時(shí)是光滑的，在膨脹時(shí)強(qiáng)度大，而且可以恢復(fù)到其緊實(shí)的幾何形狀和尺寸，從而可以在收縮之后從血管中取出來(lái)或者再度移行；2.提供一種導(dǎo)管氣囊，這種氣囊即使在進(jìn)行重復(fù)膨脹和收縮數(shù)次之后，它也能保持接近于原來(lái)的膨脹前的緊縮尺寸；3.增強(qiáng)該彈性氣囊，從而使氣囊具有膨脹極限和具有潤(rùn)滑的外表面。
在Campbell等的專(zhuān)利中說(shuō)明的罩子其制造方法是，將若干層聚四氟乙烯薄膜螺旋包裹在其它聚四氟乙烯薄膜層上。在膨脹時(shí)，包裹膜相對(duì)于這些膜包裹的氣囊軸線的角度降低。為了恢復(fù)到膨脹前的直徑，需要在氣囊罩子上施加平行于縱軸線的張力，或者采用固化的彈性層，該彈性層貼到罩子腔表面上，以便于再收縮。
雖然在Campbell等專(zhuān)利中說(shuō)明的“氣囊罩子”棱角少，具有良好跟蹤性，而且能夠膨脹，能夠?qū)饽姨峁?yīng)力支承，但是它們?nèi)匀涣粝赂鞣N需要解決的問(wèn)題。具體是，它們似乎a)在沿周向方向膨脹時(shí)，在縱方向收縮，而在收縮時(shí)長(zhǎng)度增加，b)需要在外部施加機(jī)械作用(例如縱向拉長(zhǎng))，以便使氣囊在收縮或者塌縮，c)在罩子上應(yīng)用彈性層，以便于再收縮，因此增加了罩子的體積，d)限制了氣囊的柔性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的氣囊罩子包括由相互連接的紗線的彈性織物構(gòu)件，該構(gòu)件在周向方向具有高度的拉伸性和恢復(fù)性。該構(gòu)件最好在縱方向基本上不能拉伸，即使有也很小，而且在周向方向具有高度的拉伸性和恢復(fù)性。優(yōu)選的是，該縱向紗線的彈性不具有周向紗線的彈性，最好為相對(duì)不能伸長(zhǎng)的紗線。由于采用相對(duì)不能伸長(zhǎng)的縱向紗線和雙向彈性的周向紗線，所以得到的罩子在縱向是穩(wěn)定的(即在周向上膨脹和收縮時(shí)，縱向方向的尺寸變化很小或者完全不變化)，而在周向方向上則可以往返重復(fù)地膨脹和收縮。最好選擇彈性紗線，使得彈性套子(氣囊罩子)可以達(dá)到兩倍于收縮尺寸的膨脹尺寸，甚至大于2.5倍的膨脹尺寸。
套子的縱向紗線最好與氣囊軸線形成約0°角度，雙向彈性周向紗線與該軸線形成大角度φ，優(yōu)選為形成70°或者更大，特別是形成為85°或者更大，最好與縱向紗線形成約90°。由于采用彈性周向紗線，所以在膨脹和不膨脹狀態(tài)下，周向紗線角度φ的變化基本上不變化，即使有也很小。
該纖維構(gòu)件最好是三軸向編織的構(gòu)件，其中編織紗線(周向紗線)是雙向彈性紗線，而軸向紗線是相對(duì)不伸長(zhǎng)的。
由于采用紗線來(lái)制造纖維構(gòu)件，所以可以得到這樣的彈性套子，這種套子的斷面或者厚度很小(小于0.25mm)，并且直徑很小(小于1.3mm)。在膨脹前和收縮狀態(tài)下，即使在重復(fù)膨脹和收縮后都可以得到極小的尺寸(直徑)，從而可以在各種手術(shù)中將氣囊插入小的彎曲的血管，這些應(yīng)用除了心血管方面之外還包括例如腦、肝或者腎等方面。
本發(fā)明的編織套可以用任何已知的方法(例如織造法、針織法、編織法或者粘接法)來(lái)制造，最好采用編織法制造，最好在圓形編織機(jī)上制造。氣囊罩子最好用織物制成，該織物采用一種新的編織操作裝置來(lái)編織，這種編織操作裝置可以使編織紗線和軸向紗線大致正交配置。這種新編織操作裝置涉及用最小數(shù)目的彈性體編織紗線進(jìn)行編織，以形成最大的編織角(接近90°)。在采用多根用于穩(wěn)定的軸向紗線(最好大于8根)和較少的編織紗線(最好小于4)時(shí)可以獲得很大角度φ(相對(duì)于軸線)。優(yōu)選實(shí)施例采用16根軸向紗線和2根編織紗線。雖然可以應(yīng)用較高數(shù)目的編織紗線進(jìn)行快速編織，但是編織套的角度φ將隨編織紗線的數(shù)目增加而減小。
優(yōu)選的織物套子(氣囊罩子)是管狀編織套，其用16根軸向紗線與僅僅2條編織紗線交織而成。該軸向紗線最好是相對(duì)不伸縮的紗線(例如聚酯紗線)，該紗線的取向平行于編織套的軸線，該編織紗線最好是可高度伸縮的紗線(例如氨綸)，其取向與編織套軸線形成接近90°的角度。
應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)彈性體紗線的編織張力，以達(dá)到下面兩個(gè)特征1.在氣囊收縮時(shí)，該彈性體套子(氣囊罩子)應(yīng)受到殘余應(yīng)力的作用，并在氣囊上施加壓力作用；2.當(dāng)氣囊膨脹到其最大的要求直徑時(shí)，該編織紗線應(yīng)當(dāng)接近于它的最大伸長(zhǎng)，在此時(shí)，這些紗線將具有顯著加大的阻力以便防止進(jìn)一步伸長(zhǎng)。在這些條件下，彈性織物套將收縮氣囊的尺寸減至最小。另外，該氣囊將形成具有雙隨動(dòng)響應(yīng)的結(jié)構(gòu)，在這種雙隨動(dòng)響應(yīng)中，氣囊在開(kāi)始以較低的模量進(jìn)行膨脹，而在氣囊達(dá)到最大要求直徑時(shí)，以較高的模量進(jìn)行膨脹。這種特性是特別有用的。這種特性可以確保容易膨脹、膨脹時(shí)的強(qiáng)度以及快速地機(jī)械方式輔助的收縮。這樣可以使外科醫(yī)生在擴(kuò)張期間最后決定支架(stent)的尺寸時(shí)有額外程度的敏感性。因此，在原本是單隨動(dòng)氣囊上加上了雙隨動(dòng)特性。
用在本發(fā)明中的編織紗線可以用一根或者多根單絲彈性體紗線和/或者復(fù)絲彈性體紗線制造。適用的彈性體紗線可以用高彈性纖維或者聚氨酯類(lèi)聚合物的纖維、硅酮彈性體、聚酯/聚醚嵌段共聚物(例如可從E.l.du Pont de Nemours and Company公司買(mǎi)到的Hytrel聚醚酯)、聚丙烯、氟彈性體、彈性體聚烯烴和其適當(dāng)?shù)幕旌衔锏睦w維制成。其它適用的纖維包括其楊氏模量類(lèi)似于上述彈性體纖維的那些纖維。該紗線最好由高彈性纖維(氨綸)制造，最好用從聚醚氨基甲酸乙酯尿素和/或者聚酯氨基甲酸乙酯尿素嵌段共聚物中選出的高彈性纖維中的鏈段聚氨酯的纖維制造。
彈性紗線可以用許多紡織工藝中的任一種紡織工藝?yán)缇砝p工藝或者噴氣纏繞工藝覆蓋一層硬紗線。得到的紗線將比裸紗線更有效地處理，并形成“硬止動(dòng)”以限制伸長(zhǎng)。采用包蓋彈性紗線的缺點(diǎn)是總的伸長(zhǎng)率較小，而且得到的套子厚度較大。
本發(fā)明所用的縱向紗線可以用下面的纖維制造，即聚酯類(lèi)纖維例如為聚對(duì)苯二甲酸乙酯(PET)纖維(包括可從E.l.du Pont de Nemours andCompany公司買(mǎi)到的Dacro纖維)、聚酰胺類(lèi)纖維、芳族聚酰氨纖維例如可從E.l.du Pont de Nemours and Company公司買(mǎi)到的Kevlar纖維、聚烯烴類(lèi)纖維例如為聚乙烯類(lèi)和聚丙烯類(lèi)纖維、聚乙醇酸類(lèi)纖維、聚乳酸類(lèi)纖維、氟聚合物類(lèi)纖維例如聚四氟乙烯纖維(PTFE；可從E.l.duPont de Nemours and Company公司買(mǎi)到的Teflon纖維)以及它們的適當(dāng)混合物的纖維。該纖維最好是聚酯纖維，或者在潤(rùn)滑性特別重要時(shí)是聚四氟乙烯纖維。
本發(fā)明的彈性體套子或者氣囊罩子可以滿足或者超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)氣囊罩子的所有優(yōu)點(diǎn)，并且另外還有a)在膨脹和收縮時(shí)可以保持縱向尺寸穩(wěn)定；b)在釋放內(nèi)部壓力時(shí)可以快速可逆收縮，而不需要在罩子上施加縱向張力或者加上額外的彈性體層；c)具有良好的彈性平衡，沒(méi)有增加體積；d)沒(méi)有顯著減小氣囊的柔性。特別容易控制一些特性例如套子的隨動(dòng)性，或者彈性模量和沿套子斷面的強(qiáng)度。本發(fā)明的罩子其應(yīng)用范圍與Campbell等的專(zhuān)利所用的范圍一樣大。
由本發(fā)明套子覆蓋的氣囊可以很快地收縮(小于500ms)，并在釋放內(nèi)部壓力時(shí)，可以對(duì)稱(chēng)地收縮到較小的外形尺寸(接近于膨脹前的開(kāi)始尺寸，具體可以收縮到比膨脹前尺寸大出10％的量小)。該套子提供將流體排出氣囊的力，從而可以平滑地、快速地完全收縮到較小的斷面。在血管成形手術(shù)后或者在支架擴(kuò)張之后，這種氣囊的快速對(duì)稱(chēng)收縮改進(jìn)了再穿行性。
由于這些套子采用相互連接的紗線(例如編織紗線)制作的織物而制成，所以這些套子可以提供一種“紋理”表面，這種表面可以更好地保持和輸送某種裝置例如支架裝置(防止移動(dòng)和進(jìn)行更準(zhǔn)確定位)。這些罩子提高了破裂強(qiáng)度(使氣囊不受膜應(yīng)變的影響)，而且在萬(wàn)一發(fā)生災(zāi)難性氣囊破裂時(shí)，還可以包住氣囊碎片，以便容易收縮，而不用進(jìn)行外科手術(shù)。這些罩子可以有效地消除氣囊容易變成扁平形狀的趨向。套在栓塞切除術(shù)所用氣囊上面的這些罩子限制了膨脹直徑，并提供足夠大的強(qiáng)度，從而允許將栓塞切除用的氣囊用于血管成形術(shù)和血管成形裝置的放置。這些彈性套子可以支承超過(guò)200磅/英寸2的充氣氣囊負(fù)載。在采用圓形編織機(jī)來(lái)編織套子時(shí)，可心特別通過(guò)改變套子的輪廓形狀增加在氣囊的遠(yuǎn)端和近端的罩子的強(qiáng)度。將附加的編織套配置在氣囊的遠(yuǎn)端和近端便可以達(dá)到這一點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)可以使氣囊先在中間部分膨脹然后再向兩端膨脹，這是設(shè)置支架所需要的。
可以用來(lái)制造帶有套子的氣囊組件的方法包括以下1.在一個(gè)可以取出的尺寸定為膨脹氣囊尺寸的心軸上編織彈性紗線。該心軸然后被取出來(lái)將氣囊插入，使套子圍繞氣囊的外周收縮。
2.在一個(gè)可取出的心軸上編織彈性紗線，該心軸上繞一層可取下的線圈，該線圈的直徑定為膨脹氣囊的直徑。然后抽出該心軸插入氣囊。接著，除去該線圈，使套子圍繞氣囊的外周收縮。
3.在一個(gè)可取出的心軸上編織彈性紗線，該心軸的尺寸定為收縮氣囊的尺寸，隨后除去心軸，插入氣囊。調(diào)節(jié)編織機(jī)張力，從而控制膨脹。
4.可以在導(dǎo)管上的膨脹氣囊上編織彈性絲，隨后使得到的套子將氣囊收縮和放氣以形成較小的輪廓。
5.在導(dǎo)管的收縮氣囊上編織彈性紗線，調(diào)節(jié)編織紗線的張力，以便控制膨脹。
可以選擇性地使彈性紗線與非彈性紗線進(jìn)行織造，而不用編織法。見(jiàn)例子2。
如上所述，可以采用直接將紗線相互交織成管子形狀的方法來(lái)制造織物，盡管最好采用這種織物來(lái)形成氣囊罩子的構(gòu)件，但是也可以先織出平的織物，然后將織物的邊緣縫合起來(lái)，使得在得到的管狀構(gòu)件中彈性紗線位于周向方向。


圖1A、1B和1C示出由彈性套子套著的氣囊，分別示出氣囊中沒(méi)有加壓、氣囊中加高壓和釋放壓力后的氣囊。這些圖示出，在可逆周向膨脹/收縮時(shí)，其縱向尺寸(L)基本上完全不變化。
圖2A和2B示出用相對(duì)不伸長(zhǎng)的軸向紗線與彈性編織紗線進(jìn)行交織得到的三軸向編織套子的微結(jié)構(gòu)。圖2A示出編織紗線與軸向(縱向)紗線形成大角度(φ)。圖2B示出去掉軸向紗線的編織紗線。
圖3是用于將套子編織在管狀心軸上的圓形編織機(jī)示意圖，該圓形編織機(jī)具有多個(gè)穿過(guò)軸向紗線的管和兩個(gè)攜線器，該攜線器沿蛇形路徑運(yùn)動(dòng)，該彈性編織紗線由該攜線供給。
圖4A示出“螺旋絲”式的心軸，而圖4B示出“游蛇”式的心軸，這些心軸可以代替圖3所示的管狀心軸。
圖5示出用于將套子直接編織在膨脹氣囊導(dǎo)管上的圓形編織機(jī)示意圖，該膨脹氣囊導(dǎo)管可以代替圖3所示的管狀心軸。
圖6示出用于將套子直接編織在收縮氣囊導(dǎo)管上的圓形編織機(jī)的示意圖，該收縮氣囊導(dǎo)管可以代替圖3所示的管狀心軸。
圖7A、7B和7C示出將氣囊插入膨脹彈性套子中的方法，該彈性套子支承在管狀心軸上。圖7C示出在除去心軸后該套子收縮在氣囊上。
圖8示出插入到張緊在“螺旋絲”式心軸上的套子內(nèi)。圖中示出該心軸局部抽出，從而使套子可以收縮在氣囊上。
圖9A和9B示出將氣囊插入“游蛇”式心軸的方法。圖9A示出氣囊開(kāi)始插入的狀態(tài)。圖9B示出氣囊已幾乎完全插入的狀態(tài)。
圖10示出彈性套子套著的氣囊其直徑隨膨脹壓力變化的曲線，示出用本發(fā)明彈性套子得到的雙隨動(dòng)性。
圖11是曲線圖，示出獲得圖10中數(shù)據(jù)的同一彈性套套著的氣囊的膨脹動(dòng)力學(xué)。圖中示出直徑和膨脹壓力隨時(shí)間變化的曲線。
圖12是曲線圖，示出得到圖10數(shù)據(jù)的同一彈性套套著的氣囊的收縮動(dòng)力學(xué)。圖中示出直徑和膨脹壓力隨時(shí)間的變化曲線。
具體實(shí)施例方式
導(dǎo)管氣囊本發(fā)明所用的導(dǎo)管氣囊包括這種技術(shù)中已知的任何氣囊導(dǎo)管裝置。具體是，本發(fā)明所用的氣囊導(dǎo)管可以是血管成形術(shù)用的氣囊導(dǎo)管或者栓塞切除術(shù)用的氣囊導(dǎo)管，前者用強(qiáng)度相當(dāng)大的但一般無(wú)彈性的材料例如聚酯材料制作，后者用軟的彈性大的材料例如天然橡膠乳液制作。
彈性套子(氣囊罩子)本發(fā)明的氣囊罩子是管狀的，包括上述周向紗線和縱向紗線相互連接的彈性織物構(gòu)件。對(duì)于相互連接，這意味著該紗線或者纖維線可以被織造、經(jīng)線或者緯線針織、被粘接或者被編織，最好進(jìn)行三軸向編織?？椢飿?gòu)件最好是三軸向編織構(gòu)件，其中編織紗線(周向紗線)是雙向彈性紗線，而軸向紗線是相對(duì)不伸長(zhǎng)的?？梢酝ㄟ^(guò)將縱向和周向紗線直接編織在、織造在、經(jīng)線和緯線針織在或者粘接(制造非織造織物)在管狀件上而形成氣囊罩子的管狀形狀。這種管狀形狀也可以通過(guò)如下方法形成，即首先編織、織造、經(jīng)線和緯線針織或者粘接(制造非織造織物)縱向紗線和形成管狀時(shí)用作周向紗線的紗線，制造平的織物，然后再將織物的兩個(gè)邊緣沿縱向方向縫合起來(lái)，從而形成管狀結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的氣囊罩子在周向方向具有高度的拉伸性和復(fù)原性，而在周向尺寸的整個(gè)變化范圍內(nèi)，縱方向尺寸最好基本上不變化，即使有變化也很小。彈性罩子在周向方向的伸長(zhǎng)大于兩倍，更好大于2.50倍，最好大于3.5倍。彈性罩子在其使用壽命期間，最好保持其彈性和可以基本上恢復(fù)任何強(qiáng)制的拉伸量。比較好的是，當(dāng)氣囊罩子直徑改變“X”倍時(shí)，它的長(zhǎng)度改變小于0.25X，最好小于是0.1X。
該罩子最好由多個(gè)軸向紗線(較好為8根或者更多，更好為16或者更多)和雙向彈性周向紗線(數(shù)量最好為小的偶數(shù)，最好為2、4或者6)構(gòu)成，前者最基本上平行于套子軸線，與氣囊軸線形成約0°的角度，而后者與該軸線形成為大角度φ，形成為70°或者更大，具體為85°或者更大比較好，最好與軸向紗線形成約90°角。減小軸向紗線的數(shù)目將減小氣囊的強(qiáng)度和幾何形狀的穩(wěn)定性。太多的軸向紗線特別在沿周向方向收縮期間將造成特別擁擠的編織紗線，在那種情況下，編織紗線將在織物的表面上形成皺折，并大大增加壁的厚度。應(yīng)用較高數(shù)目的周向紗線將相對(duì)于軸線造成較小的編織角φ。這樣便在膨脹期間降低了周向方向的強(qiáng)度和增加了軸向收縮作用。
本發(fā)明的罩子主要通過(guò)周向紗線的彈性進(jìn)行膨脹和收縮。大部分(如果不是全部)周向膨脹/收縮最好是基于纖維的伸長(zhǎng)，而不是由于在膨脹和非膨脹狀態(tài)下周向紗線角度φ的變化。在周向方向變化的整個(gè)范圍內(nèi)，角φ基本上不變化。
可以應(yīng)用編織紗線擠緊系數(shù)(定義為圖2B所示的編織紗線寬度(Wy)與編織紗線間隔(B)的比)來(lái)確定要求的結(jié)構(gòu)。對(duì)于每一圈紗線間隔應(yīng)該基本上是同樣的，該編織紗線擠緊系數(shù)最好是1)小于約0.8，以避免編織紗線過(guò)分擁擠。2)大于0.3以確保機(jī)械穩(wěn)定性。該彈性織物的壁厚最好約為0.1-0.3mm。
在另一實(shí)施例中，該氣囊套子在對(duì)應(yīng)于支架擴(kuò)張用氣囊的近端和遠(yuǎn)端的位置可以具有額外的緯紗線，從而達(dá)到要求的支架的“兩端最后”展開(kāi)(氣囊和支架的膨脹首先在中部發(fā)生，然后移到兩端)。
在另一實(shí)施例中，氣囊罩子成形為圓筒或者鐘罩形。采用常規(guī)的編織工藝在異形的心軸上進(jìn)行編織即可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
在另一實(shí)施例中，氣囊罩子是雙隨動(dòng)性的，即這些罩子對(duì)于適度的膨脹具有較高的隨動(dòng)性(最好為0.02-0.06mm/atm)，而在有罩子的氣囊達(dá)到幾乎最大膨脹時(shí)具有較低的隨動(dòng)性(最好小于0.02mm/atm)。這種特性是特別有用的。它形成一些好的特性，例如容易充氣，在充氣后強(qiáng)度大，并且在釋放氣囊內(nèi)部壓力時(shí)收縮快。因此，本發(fā)明的氣囊罩子在原本單隨動(dòng)性的氣囊上提供了雙隨動(dòng)性的特性。
由本發(fā)明氣囊罩子織物著的氣囊在釋放內(nèi)部壓力時(shí)可以快速收縮(小于500ms)，并對(duì)稱(chēng)地收縮到較小的外形尺寸(收縮到近乎膨脹前的開(kāi)始尺寸，具體是收縮到比膨脹前尺寸大出10％的量小，最好小于5％)，而基本上不需要彈性膜外層上施加縱向張力。這種罩子提供了將流體壓出氣囊的作用力，從而可以平滑地，快速地和完全地收縮到較小的外形尺寸。氣囊在血管成形術(shù)或者支承膜型擴(kuò)張手術(shù)之后快速對(duì)稱(chēng)再收縮可以改進(jìn)再穿行性。
圖1A、1B和1C示出插入到本發(fā)明氣囊罩子或者彈性套子(1)內(nèi)氣囊(2)的三種膨脹狀態(tài)。氣囊罩子(1)圖中表示為具有與軸向紗線(4)形成約90°的周向紗線(3)。圖1A示出膨脹前的套有彈性套子的氣囊。圖1B示出膨脹的套有彈性套子的氣囊(充氣到至少2-3.5倍或更多)，這種膨脹是將高壓加到氣囊內(nèi)部造成的。圖1C示出在收縮狀態(tài)下收縮的套著彈性套子的氣囊(其直徑基本上與圖1A所示充氣前的套著彈性套子的氣囊直徑相同)，這種狀態(tài)可以在釋放氣囊內(nèi)部的壓力后很快達(dá)到。在圖1A、1B和1C示出的各種狀態(tài)下，氣囊罩子(1)的縱向長(zhǎng)度L基本上不變化。
圖2示出本發(fā)明編織的彈性套子/氣囊罩子的微結(jié)構(gòu)。多根軸向紗線(4)沿套子的縱向長(zhǎng)度延伸。該軸向紗線(4)基本上沒(méi)有隨動(dòng)性，或者是不能伸長(zhǎng)的。周向紗線(3)在形成大編織角度φ(未按比例示出)的狀態(tài)下，與軸向紗線進(jìn)行三軸向編織，由此形成織物。周向紗線(3)也稱(chēng)作編織紗線，它是具有很高隨動(dòng)性的彈性紗線，并與相對(duì)無(wú)隨動(dòng)性的不伸長(zhǎng)的軸向紗線(4)交織。圖2B示出采用兩根周向編織紗線的效果。該周向紗線每編織一圈時(shí)，相交兩次。在圖2B中示出繞三圈的交叉點(diǎn)，圖中僅示出一側(cè)的交叉點(diǎn)，在每一圈中的另一交叉點(diǎn)(在圖中看不到)與示出的交叉點(diǎn)相差約180°。
周向紗線選擇周向紗線(在編織織物中的編織紗線)，使得氣囊罩子織物構(gòu)件可以在周向方向拉伸和恢復(fù)。用在本發(fā)明的周向紗線可以是任何彈性紗線，該紗線可以從很大的拉伸形變基本上恢復(fù)，按照ASTM(D13)標(biāo)準(zhǔn)拉伸測(cè)試方法的測(cè)量，該彈性紗線的斷裂拉伸率大于300％。最好從一些紗線中選擇周向紗線，這些紗線在張力作用下，能夠拉伸(形變)至少250％，隨后在松開(kāi)拉伸張力之后的1秒鐘內(nèi)可以恢復(fù)至少上述形變的1/2(恢復(fù)上述形變的90％比較好，最好恢復(fù)約100％)。
本發(fā)明所用的周向紗線可以用一根和多根單絲彈性紗線和/或者復(fù)絲彈性紗線制作。適用的彈性紗線可以用下列纖維制作，即高彈性的人造纖維或者聚氨酯類(lèi)聚合物的纖維、硅橡膠的纖維、聚酯/聚醚嵌段共聚物的纖維例如E.l.du Pont de Nemours and Company公司出售的Hytrel聚醚酯纖維、聚丙烯纖維、氟橡膠類(lèi)纖維、聚烯烴橡膠纖維以及其適當(dāng)?shù)幕旌衔锏睦w維。其它適用的纖維包括楊氏模量相當(dāng)于上述彈性纖維的那些纖維。該紗線最好用高彈性的人造纖維形成，最好用從聚醚氨基甲酸乙酯尿素和/或者聚酯氨基甲酸乙酯尿素嵌段共聚物中選出的高彈性纖維中的鏈段聚氨酯的那些纖維。
該彈性紗線可以使用許多紡織工藝中任何一種工藝?yán)缋p繞或者噴氣繞卷的方法覆蓋一層硬紗線。由此得到的紗線可以比裸紗線更有效地起作用。并將形成“硬止動(dòng)區(qū)域”，以限制伸長(zhǎng)。采用包套的彈性紗線的缺點(diǎn)是總的拉伸率較低，套子厚度較大。
這些紗線的但尼爾最好小于100?？梢杂幂^大但尼爾的紗線，但是這樣便犧牲了套子的外形輪廓(得到的罩子變厚，體積大)，而且得到的織物的開(kāi)孔變得過(guò)大。但尼爾較低的紗線又有制作問(wèn)題。技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明選擇優(yōu)選的但尼爾來(lái)達(dá)到要求的特性平衡。
該織物強(qiáng)度必須夠大，以便完全承受內(nèi)部壓應(yīng)力，而不需要?dú)饽也牧系膸椭?。?duì)于薄壁圓筒，最大壓應(yīng)力表現(xiàn)為等于壓力乘上周向方向的最大半徑(力/長(zhǎng)度)和壓力乘上縱向方向的最大半徑的1/2(力/長(zhǎng)度)。該織物應(yīng)設(shè)計(jì)成能夠支承這些應(yīng)力，方法是只需確保，在每一個(gè)方向上，紗線強(qiáng)度乘每英寸的紗線數(shù)目的值超過(guò)強(qiáng)加的應(yīng)力。這意味著，在每個(gè)方向上，對(duì)于任何給定的紗線，每英寸至少必須有計(jì)算數(shù)目的紗線。
另外，各個(gè)選出的紗線其寬度取決于它但尼爾、強(qiáng)度和形狀。
紗線寬度和每英寸要求的紗線可以彼此不相容。為了試驗(yàn)這一點(diǎn)，擠緊系數(shù)被定為等于紗線寬度(英寸)乘以每英寸紗線數(shù)，當(dāng)此系數(shù)等于1時(shí)，這些紗線剛好接觸。當(dāng)系數(shù)大于1時(shí)這些紗線彼此覆蓋。而當(dāng)系數(shù)遠(yuǎn)小于1時(shí)，這些紗線之間的間隙很大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，擠緊系數(shù)估計(jì)的允許范圍，對(duì)于編織紗線為0.3-0.8，而對(duì)于軸向紗線為0.1-0.5。
合格織物的設(shè)計(jì)過(guò)程包括以下步驟1.設(shè)定要求的內(nèi)部壓力和最大的氣囊直徑；2.選擇編織紗線和軸向紗線的類(lèi)型、特性和但尼爾；3.計(jì)算紗線寬度、每英寸要求的紗線數(shù)以及擠緊系數(shù)；4.迭代選擇紗線，以便形成一種擠緊系數(shù)合格的具有最小實(shí)用尺寸紗線的織物。
在選擇紗線和制造本發(fā)明織物時(shí)，下面的表是有用的。表I示出編織紗線和軸向紗線需要考慮的變量。對(duì)于任何給定的紗線(編織紗線或者軸向紗線)，紗線具有特征纖維強(qiáng)度、紗線重量/長(zhǎng)度和纖維強(qiáng)度。當(dāng)用在織物上時(shí)，與織物上紗線相關(guān)的特性包括纖維有效強(qiáng)度(fabricstrength efficience)、紗線緊實(shí)程度以及紗線寬度/厚度。選擇要用的紗線和要求的紗線/織物特性，然后應(yīng)用表I中特定紗線的輸入值來(lái)計(jì)算表II中的數(shù)值，用表II中公式進(jìn)行計(jì)算(為便于例示插入這些值)。根據(jù)迭代計(jì)算可以產(chǎn)生表3的數(shù)據(jù)可以選出適當(dāng)?shù)募喚€。
表I織物設(shè)計(jì)輸入值變量單位 數(shù)值 變量名稱(chēng)編織紗線(周向方向)纖維強(qiáng)度g/但尼爾 .72gpd紗線有效強(qiáng)度 .9 eff紗線重量/長(zhǎng)度 但尼爾90 denY纖維密度g/cc 1.2rho紗線緊實(shí)度數(shù) 1.0phi紗線寬度/厚度 1.0a紗線伸長(zhǎng)率(在最大直徑) ％380* e軸向紗線(縱方向)紗線長(zhǎng)度g/但尼爾 4.5gpd_w織物有效強(qiáng)度 .9 eff_w紗線重量/長(zhǎng)度 但尼爾40 denY_w織物密度g/cc 1.38 rho_w紗線緊實(shí)度.9 phi_w紗線寬度/厚度 3.0a_w加載的負(fù)載/幾何尺寸充氣氣囊的壓力 psi 300* p要求套子的最大直徑 mm3.8* d*取自例1
表II織物設(shè)計(jì)計(jì)算值變量 單位 數(shù)值 變量名稱(chēng)公式最小套子直徑 mm1.0Dmin＝d*100/e周向應(yīng)力 磅/英寸 22.4 Sh ＝(p*d/2)/25.4縱向應(yīng)力 磅/英寸 11.2 Sa ＝Sh/2周向強(qiáng)度/紗線 磅.128 Syh ＝gpd*denY*eff/454縱向強(qiáng)度/紗線 磅.357 Sya ＝gpd_w*denY_w*eff_w/454最小紗線/英寸-周向(最大1/英寸175Yh ＝Sh/Syh直徑處)最小紗線/英寸-縱向(最大1/英寸31 Ya ＝Sa/Sya直徑處)編織套上最小數(shù)目的軸向 15 Na ＝Y(jié)a*d*pi(π)/25.4紗線編織紗線(周向方向)紗線直徑(等效實(shí)心桿) 英寸 .0041 Dys ＝.000468*SQRT(denY/rho)紗線直徑(等效圓) 英寸 .0041 Dy ＝Dys/SQRT(phi)紗線厚度 英寸 .0041 Ty ＝Dy/SQRT(a)紗線寬度 英寸 .0041 Wy ＝SQRT(a)*Dy軸向紗線(縱方向)紗線直徑(等效實(shí)心桿) 英寸 .0025 Dys_w ＝.000468*SQRT(denY_w/rho_w)紗線直徑(等效圓) 英寸 .0027 Dy_w＝Dys_w/SQRT(phi_w)紗線厚度 英寸 .0016 Ty_w＝Dy_w/SQRT(a_w)紗線寬度 英寸 .0047 Wy_w＝SQRT(a_w)*Dy_w織物幾何尺寸膨脹前織物厚度 英寸 .0072 Tbraid ＝Ty+2*Ty_w最大編織紗線/英寸(并列)1/英寸247MaxY＝1/Wy最大軸向紗線/英寸(并列)1/英寸211MaxY_w ＝1/Wy_w編織紗線的擠緊系數(shù) .71WpS ＝Wy/(1/Yh)軸向紗線的擠緊系數(shù) .15WpS_w ＝Wy_w/(1/Ya)
改變選出的具有表I輸入變量的紗線和應(yīng)用表II的公式，可以算出給定軸向紗線時(shí)彈性編織紗線的但尼爾的范圍值。將各種紗線但尼爾的強(qiáng)度為0.7g/但尼爾，密度為1.2g/cc的高彈性纖維編織紗線配用選出的但尼爾為40的聚酯軸向紗線(強(qiáng)度為4.5g/但尼爾，在最大直徑時(shí)最小有31根紗線/英寸，而在編織套中最小軸向紗線為15)，制造支承壓力為為300磅/英寸2的直徑可從1mm膨脹到3.8mm的套子，表III示出對(duì)此的數(shù)值。表I和表II示出這些紗線的值。
應(yīng)注意到，這些紗線中的各種紗線可以支承要求的壓應(yīng)力，但是每英寸具有不同數(shù)目的紗線。制造織物的紗線最低但尼爾是50但尼爾，此時(shí)紗線不重疊。雖然這些紗線可以制造最薄的織物，但是最好采用更重的紗線例如90但尼爾紗線，以便減小每英寸所需要的紗線數(shù)。
表III-紗線選擇編制紗線但尼最小紗線/ 編織套壁厚 編織線擠緊系 意見(jiàn)爾 英寸(英寸) 數(shù)(重量/長(zhǎng)度)10 1572.0045 2.12 不能編織20 786 .0051 1.50 不能編織50 314 .0062 .95 邊界100 157 .0074 .67 可以200 79 .0092 .47 編織套太疏，壁太厚500 31 .0127 .30 編織套太疏，壁太厚90 175 .0072 .71 所選的結(jié)構(gòu)(例1)縱向紗線最好選擇縱向紗線，使其比周向紗線更抗拉伸，使得編織在氣囊罩子中時(shí)，這些縱向紗線在氣囊膨脹/收縮的整個(gè)范圍內(nèi)可以限制氣囊罩子在縱方向的長(zhǎng)度變化。該縱向紗線的正割模量最好比周向紗線的正割模量至少大5倍，該縱向紗線的正割模量是在零應(yīng)力和最大軸向應(yīng)力(對(duì)應(yīng)于氣囊最大膨脹壓力)之間測(cè)量的，而周向紗線的正割模量是在零應(yīng)力和最大周向應(yīng)力(對(duì)應(yīng)于氣囊的最大膨脹壓力)之間測(cè)量的。該縱向紗線具有相當(dāng)剛性(抗拉伸)，使得包含這些紗線的氣囊罩子在縱向是穩(wěn)定的，即在周向方向膨脹和收縮的整個(gè)范圍內(nèi)，該氣囊套子在縱方向的尺寸變化很小，或者基本上不變化。
本發(fā)明所用的縱向紗線可以用下列纖維制造，即聚酯類(lèi)纖維例如聚對(duì)苯二甲酸乙酯(PET)(包括可以從E.l.du Pont de Nemours and Company公司買(mǎi)到的Dacron纖維)、聚酰胺類(lèi)纖維、芳族聚酰胺類(lèi)纖維例如可從E.l.du Pont de Nemours and Company公司買(mǎi)到的Kevlar纖維、聚烯烴類(lèi)纖維例如聚乙烯類(lèi)纖維和聚丙烯類(lèi)纖維、聚乙醇酸類(lèi)纖維、聚乳酸類(lèi)纖維、氟聚合物類(lèi)纖維例如聚四氟乙烯纖維(PTFE；E.l.du Pontde Nemours and Company公司的Teflon纖維)以及它們適當(dāng)混合物的纖維。纖維最好是聚酯纖維。
可以采用類(lèi)似于上面已詳細(xì)說(shuō)明的選擇編織紗線的方法選擇軸向紗線?？椢飶?qiáng)度必須大到可以完全承受內(nèi)部壓應(yīng)力，而不借助于氣囊材料來(lái)承受。對(duì)于薄壁圓筒而言，最大壓應(yīng)力可以表示為等于壓力乘最大周向半徑(力/長(zhǎng)度)和壓力乘縱向最大半徑/2(力/長(zhǎng)度)。只要確保紗線強(qiáng)度乘每平方英寸的紗線數(shù)的值在各個(gè)方向超過(guò)被強(qiáng)加的應(yīng)力，便可以設(shè)計(jì)出能夠支承這些應(yīng)力的織物。這就意味著，在每一個(gè)方向，對(duì)于給定的紗線一定存在至少一個(gè)計(jì)算的紗線數(shù)/英寸。另外，選出的每一種紗線具有取決于其但尼爾、密度和形狀的寬度。
例如，采用上述方法，對(duì)于強(qiáng)度為4.5g/但尼爾和密度為1.38g/cc的聚酯軸向紗線的最大直徑為3.8mm最大壓力為300psi的氣囊，已經(jīng)顯示出，但尼爾為40的紗線具有在合格范圍內(nèi)的擠緊系數(shù)。這種紗線要求在每英寸內(nèi)至少具有31根紗線，這相當(dāng)于總的紗線為15根。
對(duì)于其它尺寸和壓力的氣囊，要求的軸向紗線是不同的。在大范圍可用制品中，優(yōu)選的纖維是聚酯纖維。
制造套子(和插入氣囊)的方法本發(fā)明的織物可以用任何已知的方法(例如織造法、針織法、編織法或者粘接法)制造，但是最好用編織法制造，最好在圓形編織機(jī)上織造。制造管狀氣囊罩子的方法是，將縱向和周向紗線直接編織成、織造成、緯線或經(jīng)線針織成，或者粘接成(制造非織造織物)管形形狀。這種管狀套子也可以采用下列方法形成，首先編織、織造、經(jīng)線或緯線針織，或者粘接(制造非織造織物)縱向紗線和形成管狀套子時(shí)作為周向紗線的紗線，形成平的織物，然后將織物在縱方向的兩個(gè)邊緣縫合起來(lái)，形成管狀結(jié)構(gòu)。
氣囊罩子最好由新編織操作裝置編織的織物構(gòu)成，這種裝置可以使編織的周向紗線和軸向紗線幾乎垂直配置。這種新操作裝置包括用最小數(shù)目的彈性編織紗線進(jìn)行編織，以便形成最大的編織角(大于70°，接近90°)。當(dāng)采用多個(gè)用于穩(wěn)定的軸向紗線(最好大于8根)和相當(dāng)少的編織紗線(最好小于4根)時(shí)可以獲得很高的角度φ(相對(duì)于軸線)。一般說(shuō)來(lái)，編織紗線的數(shù)目應(yīng)當(dāng)顯著小于軸向紗線的數(shù)目，最好小到1/8倍。這與常規(guī)的編織法形成鮮明對(duì)比，在常規(guī)編織法中，編織紗線通常是軸向紗線的2倍。優(yōu)選的實(shí)施例采用16根軸向紗線和2根編織線。盡管可以采用更多數(shù)目的編織紗線來(lái)提高編織速度，但是隨著編織紗線數(shù)目的增加，編織角φ將減小。
圖3示出的圓形編織機(jī)可以用來(lái)說(shuō)明新的編織工藝。圖中示出管狀心軸(5)，該心軸居中穿過(guò)圓形編織板(7)的開(kāi)孔，圖中示出已在心軸上編織出部分編織套子(1)。拉伸率低的軸向紗線(4)穿過(guò)多個(gè)軸向管子(9)，并沿心軸(5)的長(zhǎng)度配置，在心軸(5)移過(guò)編織機(jī)時(shí)，該軸向紗線與心軸和套子(1)的軸向(縱向)方向基本上形成零度角。當(dāng)心軸前移穿過(guò)編織機(jī)時(shí)，拉伸率高的編織紗線從小數(shù)目(在所示的工藝中有兩個(gè))的編織繞線架(6)上退出，編織在心軸上。這兩個(gè)編織繞線架(6)沿蛇形繞線架路徑(10)在相反方向運(yùn)動(dòng)，該路徑形成在編織板(7)上，使得編織紗線(8)可以與軸向紗線(4)交織，并且在編織繞線架(6)路徑交叉的點(diǎn)彼此相互交織。心軸(5)可以前移通過(guò)編織機(jī)，前移速率可以調(diào)節(jié)到編織繞線架(6)沿蛇形繞線架路徑(10)的運(yùn)動(dòng)速度，從而確保要求的罩子。心軸相對(duì)于編織繞線架轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)的前移速率應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)到在每英寸上達(dá)到要求的編織紗線數(shù)。
應(yīng)當(dāng)注意到，心軸可取若干形式。圖中示出其直徑約為膨脹氣囊導(dǎo)管直徑的心軸。當(dāng)使用這種大直徑心軸時(shí)，彈性編織紗線應(yīng)在張力作用于下進(jìn)行編織。應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)這種張力，使其近似等于在套著彈性套子的氣囊處于膨脹狀態(tài)時(shí)，周向紗線受到的張力。這樣調(diào)節(jié)張力，使得該紗線與軸向紗線(4)交織時(shí)被拉長(zhǎng)。通過(guò)調(diào)節(jié)繞線架上的彈簧可以控制其張力。如果張力太大，則限制了最大的氣囊直徑，而且編織也發(fā)生困難，如果張力太小，則套子可能不會(huì)在縱縮的氣囊上進(jìn)行均勻收縮。在心軸是大直徑尺寸時(shí)，優(yōu)選的張力對(duì)于但尼爾為90的高彈性纖維編織紗線約為15g。
應(yīng)當(dāng)注意到，心軸可以取各種形式。圖3示出管子形狀的心軸。其它形式的范例示于圖4A、4B、5和6。心軸的實(shí)際形狀不是重要的，只要?dú)饽夷軌蛲耆迦氲阶骱玫奶鬃觾?nèi)。
應(yīng)當(dāng)注意到，心軸不一定是圓筒形的。如果需要，可以在異型的心軸上進(jìn)行編織，而形成非圓筒形的套子。
應(yīng)當(dāng)注意到，通過(guò)改變相對(duì)于機(jī)器轉(zhuǎn)速的編織速度，可以改變沿導(dǎo)管罩子的長(zhǎng)度的編織紗線的間隔，因而可調(diào)節(jié)所得到的織物模數(shù)。
圖4A示出“螺旋絲”式或者線圈式心軸。絲(12)輕輕繞在一束單絲(11)上，從而形成心軸部件。絲(12)的一端(14)最好沿該束單絲(11)的長(zhǎng)度延伸，延伸到一點(diǎn)，該絲彎曲，開(kāi)始沿外周繞在該束單絲(11)上，向著起始端回繞該絲，如圖4A所示。
圖4B示出繞在增壓圓環(huán)面(“游蛇”式)心軸(13)上的彈性套子(1)，可以用該心軸代替圖13所示的管狀心軸。這種“游蛇”式心軸由兩個(gè)增壓充氣袋構(gòu)成，該心軸形為拉長(zhǎng)的圓環(huán)面，具有最小尺寸的孔。
圖5示出和圖3所示裝置相同的圓形編織機(jī)裝置，只是心軸(4)是充氣的氣囊導(dǎo)管(2)。該編織機(jī)的操作方式與對(duì)圖3編織機(jī)說(shuō)明的方式相同。和圖3大直徑心軸的情況一樣，必須調(diào)節(jié)編織紗線(8)的張力，調(diào)節(jié)到膨脹氣囊所需的張力。
圖6示出與圖3和圖5所示裝置相同的圓形編織機(jī)裝置，只是該心軸是收縮的或者是塌縮的氣囊導(dǎo)管(2)。該編織機(jī)的操作方式與對(duì)圖3說(shuō)明的操作方式相同。然而在心軸是收縮的或者皺縮的氣囊(2)時(shí)，編織紗線(8)的張力必須足夠小，使得編織紗線(8)在松馳狀態(tài)下與軸向紗線(4)進(jìn)行編織，使得套子中的氣囊在隨后充氣時(shí)，張力是膨脹氣囊所要求的張力。
用表I和表II的參數(shù)，按照表III的條件編織從表III選出的紗線。
表IV-編織機(jī)裝置單位數(shù)值 變量名稱(chēng)輸入變量編織機(jī)上繞線架數(shù)目 32Nc所用繞線架數(shù)目(編織 2 Nb紗線數(shù)目)編織紗線寬度英寸.0041 Wy編織角(紗線和軸線之度 85Theta間的角度)機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)速率轉(zhuǎn)/分 5 Mr擠緊系數(shù).71 WpS計(jì)算值編織套移行速度 英寸/分 .06 Vb**Vb＝Nb·(Wy/WpS)·Mr/sin(Theta·pi)/180圖7示出將氣囊插入彈性套子的一種方法。在這種情況下，圖7A示出彈性套子(1)套在管狀的可拆開(kāi)的心軸(5)上，定位固定于導(dǎo)管上的收縮的或者皺縮的氣囊(2)，以便插入該管中。圖7B示出氣囊(2)已插入到管狀心軸支承的套子中。管狀心軸(5)例如可以用可分開(kāi)的部分(未示出)構(gòu)成，一旦氣囊就位，便可以將這些部分抽出來(lái)，使得彈性套子(1)收縮(釋放編織套子時(shí)施加的張力)在氣囊(2)上，如圖7C所示。
圖8示出將收縮的或者皺縮的氣囊(2)插入彈性套子(1)的另一種方法。在這種情況下，彈性套子(1)張緊(在張力作用下)在如圖4所形成的支承絲(12)的線圈上。在形成支承絲(12)的線圈以后，將收縮的或者皺縮的氣囊(2)插入到取出單絲件(見(jiàn)圖4)后留下的空間中。在插入氣囊(2)后，將位于支承絲(12)線圈部分下面的絲端部(14)拉向氣囊的近端部，這樣，彈性套子(1)將從氣囊的遠(yuǎn)端開(kāi)始收縮在該氣囊上。
圖9A和9B示出將收縮的或者塌縮的氣囊插入彈性套子(1)中的另一個(gè)方法。在這種情況下，彈性套子(1)受到膨脹狀態(tài)下張力作用而套在增壓的周向面(“游蛇”式)心軸(13)上。圖9A示出氣囊插入“游蛇”式心軸(13)中心的狀態(tài)。當(dāng)氣囊(2)前移通過(guò)“游蛇”式心軸(13)時(shí)，如圖9B所示，構(gòu)成“游蛇”的膜將帶著彈性套子(1)一起游動(dòng)，使得在氣囊(2)完全插入“游蛇”式心軸時(shí)，該套子便收縮在氣囊(2)上。
以下范例子詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明氣囊罩子和導(dǎo)管和氣囊各種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。另外還與常規(guī)血管成形術(shù)和栓塞切除術(shù)用的氣囊相比，評(píng)價(jià)了本發(fā)明的這些氣囊。
舉例例1編織的彈性織物織物說(shuō)明此例中，織物中的紗線被編織成管形幾何形狀，16根軸向紗線取向?yàn)檠刂v向方向，它們與兩根編織紗線交織。編織紗線位于相反的螺旋路徑上，該編織紗線幾乎垂直于縱向軸線。每英寸管長(zhǎng)上約有254圈編織紗線。編織套的直徑取決于內(nèi)壓，在1-4mm之間變化，編織套的長(zhǎng)度基本上保持不變。
紗線材料軸向紗線用由聚酯紗線(40但尼爾，27根絲)構(gòu)成，這些紗線一般是不伸長(zhǎng)的，其斷裂拉伸率為27％。另一方面，編織紗線用由高彈性纖維構(gòu)成，其斷裂拉伸率為600％。
高彈性纖維紗線(90但尼爾)具有從任何強(qiáng)制應(yīng)變恢復(fù)的高度恢復(fù)性。高彈性纖維紗線可以使編織管顯著改變直徑。在收縮狀態(tài)下，編織套直徑為1mm，在膨脹狀態(tài)下該直徑可增大到3.8mm。
制造方法在常規(guī)的圓形編織機(jī)(New England Butt裝置，具有32個(gè)繞線架和16個(gè)軸向紗線位置)上編織管子。該機(jī)器僅用兩個(gè)繞線架和整個(gè)16根軸向紗線位置運(yùn)行，該繞線架攜帶編織線，并在相反方向運(yùn)行。該編織線是高彈性纖維，而軸向紗線是聚酯線，如上所述。
為確定膨脹狀態(tài)的尺寸，在一個(gè)可取出的相當(dāng)于最大直徑的心軸上編織該編織套?？梢圆捎糜啥鄠€(gè)單絲構(gòu)成的心軸，以方便在編織后取出該心軸。該心軸由14根聚丙烯單絲作成的圓柱構(gòu)成。每個(gè)單絲的直徑為0.030英寸。在編織后可以抽出該心軸，每次抽若干單絲。
該編織線在受到適度張力(約15g)作用下進(jìn)行編織。這樣便使形成在心軸上的織物具有剩余的應(yīng)力。當(dāng)取出心軸時(shí)，該紗線只收縮到較短的長(zhǎng)度，而編織套的直徑從3.8mm減小到1mm。
為了達(dá)到每英寸有254圈高彈性纖維紗線，相對(duì)于機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)速度的移送速率設(shè)定為約為0.13英寸/分。運(yùn)轉(zhuǎn)速度設(shè)定為5rpm。
織物的壁厚約為0.2mm。
例子2織造的彈性織物織物說(shuō)明在這種織物中的紗線被織造成管狀幾何形狀。60根經(jīng)紗(縱向紗線)沿經(jīng)向方向配置，這些經(jīng)紗與垂直的緯紗線交織。在每英寸管長(zhǎng)度上約有90根緯線(緯紗線)。管子直徑根據(jù)內(nèi)壓力在1.3-4.5mm之間變化，而管子的長(zhǎng)度基本上保持不變。
紗線材料縱向經(jīng)紗用由聚酯紗線(40但尼爾，27根絲)構(gòu)成。這些紗線一般是不能拉伸的，其斷裂拉伸率為27％。另一方面，該緯紗線用由高彈性纖維構(gòu)成，其斷裂拉伸為600％。
該高彈性纖維紗線具有從任何強(qiáng)制應(yīng)變恢復(fù)的高恢復(fù)性。高彈性纖維紗線可以使織造管顯著改變直徑。在收縮狀態(tài)下，織造套直徑為1.3mm，在膨脹狀態(tài)下該直徑可增大到4.5mm。
制造方法用系留梭帶織機(jī)(captive shuttle tape loom)用60根經(jīng)紗線織造該管子。緯紗線為90根緯線/英寸。緯紗線是高彈性纖維紗線，而經(jīng)紗線是聚酯紗線，如上所述。
為了以后處理方便，該管子編織在可取下的心軸上。該心軸由120根聚丙烯單絲構(gòu)成，每根絲直徑為0.2mm，該絲通過(guò)單獨(dú)裝具上的單一鋼絲綜被織造成管。這些單絲在織造管芯部自動(dòng)構(gòu)成一個(gè)圓筒形心軸。在織造后，可以容易取下該心軸，每次取下若干單絲。在除去心軸時(shí)，緯線收縮到較短長(zhǎng)度，管子直徑從約2mm減小到約1.3mm，在隨后側(cè)向拉伸時(shí)，該管子直徑可反向增加到約4.5mm，而長(zhǎng)度沒(méi)有顯著變化。
織造管的壁厚約為0.2mm。
例3將彈性織物直接編織在膨脹氣囊導(dǎo)管上的方法織物說(shuō)明在這種織物中的紗線編織成管狀的幾何形狀。16根軸向紗線沿縱向配置，這些紗線與2根編織紗線交織。編織紗線位于相反方向的螺旋路徑上，該編織紗線幾乎垂直于縱向軸線。每英寸管長(zhǎng)具有約254條編織紗線。編織套的直徑取決于內(nèi)部壓力，在約1-4mm之間變化，而編織套的長(zhǎng)度基本上保持不變。
紗線材料軸向紗線由聚酯纖維(40但尼爾，27根絲)構(gòu)成。這些紗線一般是不能伸長(zhǎng)的，其斷裂拉伸率為27％。另一方面，編織紗線由高彈性纖維構(gòu)成，其斷裂拉伸率600％。
高彈性纖維紗線具有從任何強(qiáng)制形變恢復(fù)的高恢復(fù)性。高彈性纖維紗線可以使編織管的直徑顯著變化。在收縮狀，編織套的直徑為1.3mm，而在膨脹狀態(tài)下，該直徑可以增加到3.5mm。
編織方法用常規(guī)的圓形編織機(jī)(New England Butt裝置，具有32個(gè)繞線架和16個(gè)軸向紗線位置)編織該管子。該機(jī)器僅用2個(gè)繞線架和16個(gè)紗線位置運(yùn)行，該繞線架攜帶編織紗線，并在相反方向運(yùn)行。該編織紗線是高彈性纖維紗線，而軸向紗線是聚酯紗線，如上所述。
將作為例1心軸的膨脹氣囊導(dǎo)管(3.5mm直徑5個(gè)大氣壓)送入到編織機(jī)中心部分。該導(dǎo)管具有非隨動(dòng)性的聚合物氣囊，該氣囊可以用手持泵(AVE Corp Model 9Co 3E14)增壓。所用的導(dǎo)管是AVE Model 9Co3E14導(dǎo)管，裝有直徑為3.5mm，長(zhǎng)度為1 6mm的氣囊。
在適度張力(約15g)作用下的膨脹導(dǎo)管上編織該編織紗線。這樣便使形成在膨脹氣囊上的編織帶具有剩余應(yīng)力。當(dāng)釋放壓力時(shí)，紗線收縮到較短長(zhǎng)度，而氣囊從原來(lái)的3.5mm收縮到1.3mm。
試驗(yàn)結(jié)果自動(dòng)皺縮重要的是要注意到，在釋放壓力時(shí)套子便迫使氣囊收縮和自動(dòng)皺縮成小的均勻圓筒體。在隨后膨脹時(shí)，該氣囊可以自由膨脹。這就暗示，可以應(yīng)用本發(fā)明的套在外面的彈性套子來(lái)皺縮氣囊，避免現(xiàn)在使用的氣囊皺縮方式。
操作負(fù)載有套子的氣囊導(dǎo)管可以在0和75psi之間重復(fù)地膨脹和收縮。在整個(gè)操作期間，該套子保持固定在氣囊上，而不會(huì)有任何移動(dòng)。
雙隨動(dòng)性采用使氣囊充氣到不同的壓力的方法，試驗(yàn)套子機(jī)械性能。在每個(gè)壓力下測(cè)定外直徑。結(jié)果示于圖10。圖中曲線清楚地顯示，套著套子的氣囊開(kāi)始容易膨脹(隨著壓力的增加直徑增加)。這種直徑增加主要是由于氣囊膨脹。在一個(gè)特定的直徑時(shí)，當(dāng)壓力增加時(shí)，該系統(tǒng)變硬，直徑只有少量增加。這種“雙隨動(dòng)”特性被認(rèn)為是需要的。
膨脹動(dòng)力學(xué)圖10中畫(huà)出隨時(shí)間順序的數(shù)據(jù)。圖11示出測(cè)量的強(qiáng)制增壓的壓力-時(shí)間函數(shù)，以及直徑-時(shí)間函數(shù)。
收縮動(dòng)力學(xué)圖12示出有套氣囊的快速皺縮。該曲線表明，在釋放壓力時(shí)完成皺縮的時(shí)間小于約0.4s。應(yīng)當(dāng)注意到，由于在此試驗(yàn)中使用的是空氣而不是鹽水，所以在壓力釋放和直徑皺縮之間存在時(shí)間延遲。
權(quán)利要求
1.一種氣囊導(dǎo)管罩子，其包括由周向紗線和縱向紗線相互連接的管狀彈性織物結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)沿周向方向具有高度的拉伸性和恢復(fù)性。
2.如權(quán)利要求1所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，沿周向方向上的整個(gè)拉伸和恢復(fù)范圍內(nèi)，沿縱向的長(zhǎng)度基本上沒(méi)有變化。
3.如權(quán)利要求2所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，該周向紗線的斷裂拉伸率大于300％。
4.如權(quán)利要求3所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，該縱向紗線的斷裂拉伸率小于30％。
5.如權(quán)利要求1所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，沿周向方向的拉伸度超過(guò)2倍。
6.如權(quán)利要求1所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，該拉伸度大于3倍。
7.如權(quán)利要求1所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，縱向紗線與氣囊軸線定位成約0°角，而周向紗線與該軸線定位成至少70°的角度φ。
8.如權(quán)利要求7所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，該角度φ大于85°。
9.如權(quán)利要求8所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，該角度φ約為90°。
10.如權(quán)利要求1所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，該織物結(jié)構(gòu)是三軸向編織物，其中周向紗線是彈性體編織紗線，而縱向紗線是相對(duì)剛性的軸向紗線。
11.如權(quán)利要求1所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，該織物結(jié)構(gòu)是織造織物，其中周向紗線是緯線，而縱向紗線是經(jīng)線。
12.如權(quán)利要求1所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，該管狀結(jié)構(gòu)是由一種從一組織物中選出的織物制成的，該織物包括非織造織物以及用緯線針織和經(jīng)線針織制成的織物。
13.如權(quán)利要求12所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，該管狀結(jié)構(gòu)通過(guò)將平的織物的邊緣縫合在一起而制成，以便形成一具有縱向和周向尺寸的管子，這些邊緣沿縱向尺寸方向被縫合在一起。
14.如權(quán)利要求1所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，該彈性體紗線選自一組紗線，這組紗線包括高彈性纖維、聚氨酯聚合物的纖維、硅酮彈性體的纖維、聚酯/聚醚嵌段聚合物類(lèi)的纖維、聚丙烯纖維、含氟彈性體的纖維、彈性體聚烯烴的纖維以及它們混合物的纖維。
15.如權(quán)利要求14所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，彈性紗線是高彈性纖維，其中該高彈性纖維的鏈段聚氨酯選自一組材料，該組材料由聚醚氨基甲酸乙酯尿素嵌段共聚物和聚酯氨基甲酸乙酯尿素嵌段共聚物或者它們的混合物組成。
16.如權(quán)利要求15所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，該高彈性纖維覆蓋硬紗線。
17.如權(quán)利要求1所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，縱向紗線選自用下列纖維制成的紗線，即聚酯類(lèi)纖維、聚酰氨類(lèi)纖維、芳族酰氨類(lèi)纖維、聚烯烴類(lèi)纖維、聚乙醇酸類(lèi)纖維、聚乳酸類(lèi)纖維、氟聚合物類(lèi)纖維以及它們的混合物纖維。
18.一種用于制造具有縱向尺寸和周向尺寸的管狀結(jié)構(gòu)的方法，該管狀結(jié)構(gòu)可以用作氣囊導(dǎo)管的罩子，其中，多根縱向紗線沿縱向方向從固定紗線源中引出以便設(shè)置在一芯子上，使該縱向紗線不相互纏繞，而來(lái)自活動(dòng)的紗線源的多根周向紗線沿周向尺寸方向與縱向紗線相互編織，并且周向紗線本身也互相編織。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，該芯子是氣囊導(dǎo)管。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，該芯子是可取下的心軸。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，該可取下的心軸是成束的單絲線。
22.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，利用扁平的或者圓形織造使周向紗線與縱向紗線以及周向紗線本身相互編織。
23.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，利用三軸向編織法使周向紗線與縱向紗線以及周向紗線本身互相編織。
24.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，用針織法使周向紗線與縱向紗絲以及周向紗線本身互相編織。
25.一種制造氣囊導(dǎo)管罩子的編織方法，其包括使2根、4根或者6根彈性體編織紗線與多根軸向紗線進(jìn)行三軸向編織。
26.一種三軸向編織方法，其特征在于，編織紗線的數(shù)目小于軸向紗線數(shù)目的一半。
27.如權(quán)利要求26所述的三軸向編織方法，其特征在于，編織紗線的數(shù)目小于或者等于軸向紗線數(shù)目的1/8。
28.如權(quán)利要求25所述的編織方法，其特征在于，編織紗線和軸向紗線之間的編織角大于70°。
29.一種制造氣囊導(dǎo)管罩子的方法，其中，該氣囊導(dǎo)管罩子直接形成在氣囊導(dǎo)管上。
30.一種制造氣囊導(dǎo)管罩子的方法，其中，該氣囊導(dǎo)管罩子形成在可取下的心軸上，然后將該罩子設(shè)置在導(dǎo)管氣囊上。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，可取出的心軸是螺旋形彈簧，通過(guò)從內(nèi)部退卷彈簧的線圈便可以取出，從而使導(dǎo)管套子收縮到氣囊導(dǎo)管上。
32.如權(quán)利要求1所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，其特性可沿套子的長(zhǎng)度變化。
33.如權(quán)利要求32所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，通過(guò)改變紗線的間隔可以改變特性。
34.如權(quán)利要求1所述的氣囊導(dǎo)管罩子，其特征在于，該形狀不是圓筒形的。
35.一種制造如權(quán)利要求33所述氣囊導(dǎo)管罩子的方法，其特征在于，采用成型心軸可以得到非圓筒形的形狀。
全文摘要
氣囊導(dǎo)管罩子是由相互連接的紗線制成的彈性織物結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)沿周向方向具有高度的拉伸性和恢復(fù)性，而在縱方向上，在多次增壓操作期間在氣囊導(dǎo)管膨脹和收縮的整個(gè)范圍內(nèi)，基本上沒(méi)有變化。該罩子具有縱向紗線和雙向拉伸的周向紗線，前者與氣囊軸線形成約0°角，而后者與該軸線形成較大的角度φ。用于制造氣囊導(dǎo)管罩子的方法可以使周向紗線和縱向紗線幾乎垂直配置，這種方法包括使最小數(shù)目的彈性編織紗線與多條縱向紗線進(jìn)行三軸向編織，從而形成最大的會(huì)聚角(接近90°)。
文檔編號(hào)A61F2/82GK1494441SQ02805628
公開(kāi)日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2002年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月27日
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