EP4440451A1 - Medizinischer clip, umformwerkzeug, umformmaschine und verfahren zum herstellen eines medizinischen clips - Google Patents

Medizinischer clip, umformwerkzeug, umformmaschine und verfahren zum herstellen eines medizinischen clips

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Publication number
EP4440451A1
EP4440451A1 EP22822946.4A EP22822946A EP4440451A1 EP 4440451 A1 EP4440451 A1 EP 4440451A1 EP 22822946 A EP22822946 A EP 22822946A EP 4440451 A1 EP4440451 A1 EP 4440451A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
forming
section
clip
area
curvature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22822946.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Beger
Alexander Happle
Mike Popp
Mike Lahl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aesculap AG
Original Assignee
Aesculap AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aesculap AG filed Critical Aesculap AG
Publication of EP4440451A1 publication Critical patent/EP4440451A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
    • A61B17/12—Surgical instruments, devices or methods for ligaturing or otherwise compressing tubular parts of the body, e.g. blood vessels or umbilical cord
    • A61B17/122—Clamps or clips, e.g. for the umbilical cord
    • A61B17/1227—Spring clips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F45/00—Wire-working in the manufacture of other particular articles
    • B21F45/008—Wire-working in the manufacture of other particular articles of medical instruments, e.g. stents or corneal rings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/02—Special design or construction
    • B21J7/14—Forging machines working with several hammers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
    • A61B2017/00477—Coupling
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
    • A61B2017/00526—Methods of manufacturing

Definitions

  • Medical clip forming tool, forming machine and method of making a medical clip
  • the present invention relates to a medical clip, in particular in the form of an aneurysm clip, having two interacting clamping arms and a prestressing element having two ends, each of the two clamping arms being connected to one end of the prestressing element via a connecting section, the two clamping arms being in a basic position of the clip are as close as possible to each other, in particular adjacent to each other, and can be moved away from each other from the basic position into an open position against the action of the prestressing element, the two connecting sections defining a first circular cross-section with a first diameter, the prestressing element having a second circular cross-section Defined cross-section with a second diameter, wherein the second diameter is smaller than the first diameter and wherein the connecting portions taper towards the biasing element, so that conical transition regions are formed that define a cone angle.
  • the present invention also relates to a forming tool, in particular a kneading tool, for forming wire-shaped blanks, in particular for forming medical clips, the forming tool having a base body which defines a longitudinal direction, on which base body at least one is inclined at an approach angle relative to the longitudinal direction running form element is formed.
  • the present invention also relates to a forming machine, in particular a rotary swaging machine.
  • the present invention relates to a method for producing a medical clip, in particular in the form of an aneurysm clip, comprising the reshaping, in particular by rotary kneading, of a wire-shaped clip having a first circular cross-section and a first diameter Blank, wherein an intermediate portion with a second circular cross-section and a second diameter is formed by the forming between two undeformed end portions of the blank, wherein at least one conical transition region is formed by the forming between an undeformed end portion and the intermediate portion.
  • Medical clips of the type described above are used in particular in the form of aneurysm clips for treating protrusions on hollow organs, for example on blood vessels.
  • Such strain hardening leads to an increase in the yield point in the metallic material from which the medical clip is formed.
  • an increase in the opening width can be achieved in a medical clip.
  • a rotary swaging process is used for forming.
  • Known rotary swaging methods and the forming tools and machines used to carry them out are known, for example, from DE 203 09 632 U1.
  • transition areas can only be formed with very small cone angles.
  • forming ratios ie ratios between the second diameter and the first diameter.
  • the size of the cone angle influences the size of the aneurysm clip. The larger the cone angle, the smaller the transition area between the prestressing element and the respective connecting section. The shorter this transition area, the closer the biasing element can be positioned relative to the clamp arms.
  • the shaped elements are designed with a contour that defines a section of a hollow-cylindrical surface.
  • the deformation ratio also referred to below as the reduction ratio
  • the greater the deformation ratio the greater the loss of quality, because the material from which the blank is formed can flow into gaps between adjacent forming tools when the forming tools pierce the blank for work-hardening, so that burrs are formed here.
  • the formation of burrs in the transition area is by no means desired. These may have to be removed in a further processing step, for example by machining or by smooth grinding. However, this in turn affects the quality and strength of the medical clips.
  • this object is achieved according to the invention in that the cone angle has a value of at least 10°.
  • cone angles cannot be formed with conventional forming tools.
  • a cone angle of at least 10° reduces the transition area by almost 50% compared to the cone angles that are known from the prior art - due to the symmetrical design of the shaped elements on known forming tools - and are a maximum of about 7° for medical clips.
  • the cone angle has a value of at least 15°. In particular, it can have a value of at least 20°.
  • the larger the cone angle the shorter the transition area between the connecting sections and the prestressing element.
  • the biasing element for example in the form of a helical spring, can thus move closer to the clamping arms. This is of great advantage in particular in the case of medical clips used in neurosurgery.
  • the ratio can be at most 0.5.
  • the ratio specified specifies the property of the prestressing element.
  • the greater the deformation ratio da i.e. the ratio dA/Ao between the change dA in the cross-sectional area, i.e. the difference between the cross-sectional area Ai after forming and the cross-sectional area Ao before forming, and the cross-sectional area Ao, the greater the yield point raised, making the biasing element more elastic.
  • medical clips can only be formed with cross-sectional area ratios that are greater than 0.7. This corresponds to strain ratios ranging from -0.3 to 0.
  • the conical transition areas are preferably formed exclusively by forming, in particular by rotary swaging.
  • This has the advantage that the transition areas can be formed in a single work step during the manufacture of the medical clips, namely, for example, by rotary kneading. Post-processing by grinding off burrs is then not necessary. In the case of a medical clip, this can be demonstrated in a simple manner using geometric and microstructural properties. In particular, it can be clearly determined by microstructural analysis, whether the conical transition areas exclusively through Forming are formed or whether they were additionally changed by smooth grinding or machining after forming.
  • the prestressing element is advantageously formed exclusively by forming, in particular by rotary swaging.
  • Such a medical clip is of high quality.
  • This step defines the cross-sectional reduction of a blank to form the medical clip in the area of the pretensioning element, also referred to as the intermediate section between end sections of the blank.
  • This intermediate section can then be wound into a spring, for example.
  • no rotary swaging process is used here.
  • the conical transition areas are not ground.
  • Such a medical clip can be formed without burrs in the transition area, and also without the transition areas having to be ground. This is possible in particular with cone angles as specified above. In the case of known medical clips, such cone angles cannot be realized solely by forming, in particular rotary swaging. In addition, the formation of burrs in the transition area is practically unavoidable with conventional forming tools.
  • the biasing element is unpolished.
  • the prestressing element can thus be formed with a high quality without negatively altering the structure of the material by grinding or other machining.
  • Particularly stable medical clips can be formed, for example, if they are formed in one piece, in particular monolithically. Such a medical clip can then be formed from a blank, for example, by appropriately forming different sections of the blank to form the clamping arms, the connecting sections and the prestressing element.
  • the prestressing element is designed in the form of a helical spring with at least one complete turn is.
  • the pretensioning element can also comprise two, three or more complete turns.
  • a spring constant of the prestressing element can be specified via the number of turns.
  • clamping surfaces of the clamping arms define clamping surface planes and that the clamping surface planes are aligned parallel to one another in the basic position.
  • the object set at the outset is also achieved according to the invention in a forming tool of the type described at the outset in that the at least one shaped element is designed asymmetrically with respect to a central plane of the base body containing the longitudinal direction.
  • Designing a forming tool in this way makes it possible, in particular, to prevent or essentially prevent the burrs that form on hollow-cylindrical shaped surfaces during rotary swaging on the workpiece.
  • the asymmetrical configuration makes it possible, in particular, to directly deform burrs that usually occur when the workpiece and forming tool are twisted accordingly.
  • This is achieved in particular in that the at least one shaped element has a contour over only part of its shaped surface, like conventional shaped elements in known forming tools, which contour has an inner diameter which corresponds to the shape to be formed. corresponds to the workpiece.
  • a region of the mold element can also be designed in such a way that a radius or a shape of the mold element cannot nestle completely against the workpiece to be formed. With this area, material can then be successively deformed with a corresponding rotation of the forming tool and the workpiece to be machined relative to one another in such a way that no burrs form on the blank during its deformation.
  • Such a forming tool can be used in particular for plunge and/or rotary swaging and makes it possible in particular to realize larger cone angles than before in the transition areas, without the formation of burrs or other negative deformations affecting the quality of the workpiece.
  • the cone angle in the transition area on the workpiece is specified by the run-in angle on the forming tool.
  • the inlet angle has a value of at least 10°. In particular, it can have a value of at least 15°. More particularly, it can have a value of at least 20°.
  • workpieces can then be formed in the manner described, for example exclusively by rotary swaging, without burrs in the area of the blank with a reduced cross section and also not in the transition area.
  • a calibration area is formed on the base body, which extends parallel to the longitudinal direction or defines the longitudinal direction.
  • the calibration area is designed asymmetrically in relation to the center plane. In this way, the workpiece can be brought into its final desired shape through the calibration area.
  • the shaped element defines a curved cutting line with a first end and a second end in a cross-sectional plane perpendicular to the longitudinal direction, that the curvature of the cutting line has a maximum value at the first end and that the curvature of the cutting line at second end has a minimum value.
  • a maximum value of the curvature corresponds to a minimum radius of the cutting line in the area of the first end.
  • a cutting line in the form of an involute can thus be realized with a minimum radius in the area of the first end and a maximum radius in the area of the second end. The radius in the area of the first end is then never smaller than the radius of the finished workpiece.
  • the curvature of the cutting line, starting from the first end is constant over a bevel angle range defined in relation to the longitudinal direction.
  • a region of the shaped element can be realized which corresponds to conventional forming tools.
  • the difference to conventional forming tools lies then, however, in that the curvature is only constant in the osculation angle range and then changes, starting from the osculation angle range, towards the second end.
  • the curvature of the cutting line decreases towards the second end, starting from the bevel angle area. In particular, it can decrease continuously. However, it can also decrease in a step, so that the bevel angle area defines a first radius and the area between the bevel angle area up to the second end of the line of intersection defines a second radius, which is larger than the first radius, hence the curvature, which is smaller than the maximum curvature in the bevel angle range.
  • the curvature of the cutting line is constant, starting from the bevel angle area up to the second end.
  • the shaped element can thus be formed by combining a partial area which corresponds to a conventional forming tool with a partial area which is flat.
  • the bevel angle range extends over a circumferential angle in a range of approximately 5° to approximately 90° in relation to the longitudinal direction. Into the- in particular, it can range from about 10° to about 50°. Such bevel angle ranges enable optimal deformation of the workpiece.
  • the curvature at the first end of the line of intersection of the inlet area increases, in particular continuously, in the direction of the calibration area.
  • a workpiece can be gradually reduced in its cross section by repeatedly coming into contact with the forming tool and its forming element.
  • it can include 2, 3, 4 or even more forming tools. These are movable in particular in the direction of the longitudinal direction and can thus be moved towards the workpiece to deform it and moved away from the workpiece somewhat in the longitudinal direction to release the same and rotate the forming tools and the workpiece relative to one another.
  • the difference between the forming machine according to the invention and known forming machines consists in particular in the design of the forming tools, specifically in their asymmetrical design.
  • the object stated at the outset is also achieved according to the invention in a method of the type described at the outset in that the at least one conical transition region is formed with a cone angle of at least 10°.
  • a shortened transition region has the advantage that the prestressing element is closer to the clamping arms move closer and so a size of the medical clip can be reduced.
  • the intermediate section is wound to form a pretensioning element, forming at least one complete turn.
  • the winding can only take place when the clamping arms are deformed in the desired manner.
  • a first part of the two end sections is formed into clamping arms in such a way that the clamping arms extend from the free ends of the two end sections.
  • the clamping arms are formed before the prestressing element is wound, that is to say if the blank is still elongated after the intermediate section with the reduced cross section has been formed.
  • the clamping arms can be formed in particular by pressing tools.
  • each connecting section connects a clamping arm to one end of the prestressing element and that in a basic position of the clip the clamping arms are as close as possible to one another, in particular adjacent to one another. and are movable away from each other from the home position to an open position against the action of the biasing element.
  • the design of the connecting sections makes it possible, in particular, to adjust the medical clip in the desired way.
  • a prestressing force which the prestressing element exerts in the basic position, can also be set in this way. This can be specified in a desired manner by corresponding deformation of the connecting sections relative to the clamping arms and the prestressing elements.
  • the blank is preferably formed using at least one of the forming tools described above. This makes it possible, in particular, to deform the intermediate section and the transition area directly in such a way that no burrs are formed and therefore no post-processing of the transition area and the intermediate section is required. This is made possible in a simple manner due to the asymmetrical configuration of the forming tools, these forming tools enabling cone angles of more than 10° in the transition area.
  • the blank and the at least one forming tool are rotated relative to one another about a longitudinal direction defined by the blank during forming to form the intermediate section when they are disengaged. In this way, a blank can be deformed in the desired way by repeatedly opening and closing the forming tools, as is usual in the rotary swaging process.
  • a medical clip can be produced easily if it is formed with one of the forming machines described above.
  • the at least one conical transition area is preferably not ground.
  • the transition area is therefore only formed by rotary swaging.
  • the at least one conical transition area is preferably formed exclusively by forming, in particular exclusively by rotary swaging. In this way, further processing steps can be avoided, which simplifies the production of a medical clip and also helps to minimize production costs.
  • FIG. 1 a schematic perspective overall view of an exemplary embodiment of a medical clip
  • FIG. 2 a schematic representation of part of a forming machine with three forming tools and a blank before the forming tools first pierce the blank;
  • FIG. 3 a schematic view similar to FIG. 3, but with the forming tools of the forming machine being in contact with the workpiece;
  • Figure 4 is a sectional view taken along line 4-4;
  • Figure 5 is a sectional view taken along line 5-5 of Figure 3;
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a forming tool through its calibration area
  • FIG. 7 a view similar to FIG. 6 of a further exemplary embodiment of a forming tool.
  • FIG. 8 a view similar to FIG. 6 of a further exemplary embodiment of a forming tool.
  • FIG. 1 schematically shows an exemplary embodiment of a medical clip, which is denoted overall by the reference number 10 . It is designed in the form of an aneurysm clip 12 .
  • the clip 10 includes two cooperating clamp arms 14 and 16.
  • Clamping arms 14 and 16 have free distal ends 18 and 20, respectively.
  • Each clamping arm 14, 16 includes a clamping surface 22, 24, respectively, facing one another.
  • the clamping arms 14 and 16 In a diagram shown in Figure 1 In the basic position, the clamping arms 14 and 16 are as close as possible to one another. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, their clamping surfaces 22 and 24 rest against one another.
  • the clamping arms 14 and 16 each define clamping surface planes 26 and 28, respectively, which are aligned parallel to one another in the basic position. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, the clamping surface planes 26 and 28 coincide.
  • a connecting section 34 or 36 connects to the proximal ends 30 or 32 of the clamping arms 14 and 16, respectively.
  • the connecting sections 34 and 36 are designed to penetrate one another.
  • the connecting section 36 comprises a male closing element 38 which passes through a female closing element 40 of the connecting section 34 to form a push-through closure 42 .
  • Connecting portions 34 and 36 taper toward ends 48 and 50 of a biasing member 52 to form conical transition regions 44 and 46, respectively. Consequently, the two clamping arms 14 and 16 are connected via the connecting sections 34 and 36 to one of the ends 48, 50 of the prestressing element 52, respectively.
  • the biasing element 52 is in the form of a coil spring 54 and has at least one complete turn.
  • the helical spring 54 has approximately 1.5 turns.
  • the clip 10 is formed in one piece overall, namely monolithically, specifically from a metal, wire-shaped blank 56. The manufacture of the clip 10 is explained in detail below.
  • the connecting portions 34 and 36 define a first circular cross-section 64 having a first diameter 58.
  • the biasing member 52 has a second circular cross-section having a second diameter 60. The second diameter 60 is smaller than the first diameter 58.
  • the conical transition regions 44 and 46 define a cone angle 62 which has a value of at least 10°. In exemplary embodiments that are not shown, the cone angle 62 is at least 15° or at least 20°.
  • the first circular cross-section 64 which defines the first diameter 58, defines a first cross-sectional area due to its circular shape.
  • the second circular cross-section defined by the second diameter 60 thus defines a second cross-sectional area.
  • a ratio of the second cross-sectional area and the first cross-sectional area is at most 0.7.
  • the ratio of the second cross-sectional area and the first cross-sectional area is at most 0.5.
  • the conical transition areas 44 of the clip 10 are formed exclusively by forming, namely by rotary swaging.
  • the prestressing element 52 is also formed exclusively by forming, namely by rotary swaging.
  • Both the tapered transition areas 44 and the biasing element 52 are unground.
  • the medical clip 10 is formed from the blank 56 by forming, namely by rotary swaging. Known piercing and feed swaging processes can be used for this.
  • the blank 56 is wire-shaped, i.e. in the form of an elongated piece of wire, and defines the first circular cross-section 64 with the first diameter 58.
  • the shaping of the blank 56 forms two undeformed end sections 66 and an intermediate section 68 extending between the end sections 66, which defines the second cross section with the second diameter 60 .
  • a conical transition area 44 is formed between the non-deformed end sections 66 and the intermediate section 68 by rotary swaging.
  • the cone angle 62 defined by the conical transition area is at least 10°.
  • part of the end sections 66 is formed into one of the clamping arms 14 and 16 in such a way that the clamping arms 14, 16 extend from the free ends of the two end sections 66. Consequently, the free ends 18 and 20 thus form the free ends of the two end sections 66.
  • the intermediate section 68 is wound to form the prestressing element 52, namely to form the coil spring 54, with the formation of at least one complete turn.
  • a next step those parts of the two end sections 66 that were not formed into the clamping arms 14, 16 are formed into a connecting section 34 or 36, in such a way that each connecting section 34, 36 connects one of the clamping arms 14 or 16 with a of the ends 48, 50 of the prestressing element 52 and that in the basic position of the clip 10 the clamping arms 14, 16 are as close as possible to one another and can be moved away from one another against the action of the prestressing element 52 from the basic position into an open position.
  • the exemplary in Figure 1 provided in the illustrated embodiment through-hole 42 are formed.
  • blank 56 is formed using one or more forming tools 70 to form intermediate section 68, or using a forming machine 72, which is shown schematically in Figures 2 to 5, specifically with the three forming tools 70 it includes.
  • the forming machine 72 can also include 2, 4 or 5, in particular identical, forming tools 70 .
  • both the conical transition area 44 and the intermediate section 68 can be formed exclusively by forming, namely exclusively by rotary swaging.
  • the forming tools 70 are rotated relative to the blank 56 about a longitudinal direction 74 defined by the blank 56 during forming to form the intermediate section 68 when they are out of position Are engaged, so are not in contact with each other.
  • the direction of rotation assuming that the blank 56 is stationary, is shown schematically by the arrows 76 in FIGS.
  • the blank 56 is formed from a biocompatible metal, such as instrument steel or titanium.
  • the forming tools 70 which are in the form of kneading tools 78, are used. With them, the wire-shaped blanks 56 can be shaped in a first step, as described, in order to then form a medical clip 10 with this already machined workpiece in further steps.
  • a first embodiment of a forming tool 70 is shown schematically. It comprises a base body 80 which defines a longitudinal direction 82 which runs parallel to the longitudinal direction 74 or also coincides with it.
  • two forming elements 84 are formed on the base body 80 and are inclined by an entry angle 86 in relation to the longitudinal direction 82 .
  • the angle of entry 86 is at least 10° in the exemplary embodiment illustrated in FIGS. In further exemplary embodiments, it can be at least 15° or even at least 20°.
  • a calibration area 90 is also formed on the base body 80 and extends parallel to the longitudinal direction 82 or defines the longitudinal direction.
  • the calibration area 90 is designed asymmetrically in relation to the center plane 88 .
  • the forming element 84 in particular serves to characterize the forming tool 70. In a cross-sectional plane perpendicular to the longitudinal direction 82, this has a curved cutting line 92, also referred to as a boundary line, which is shown schematically in FIG.
  • the cut line 92 has a first end 94 and a second end 96 .
  • the shaped element 84 is concavely curved in the direction of the blank 56 .
  • the line of intersection 92 is concavely curved.
  • the curvature of the cutting line 92 has its maximum value at the first end 94 . This means that a radius 98 of the shaped element 84 has the smallest value at the first end 94 . In contrast, the curvature of the cutting line 92 at the second end 96 has a minimum value. Consequently, a radius in the area of the second end 96 is at its maximum.
  • the curvature of the cutting line 92 decreases starting from the first end 94, but not completely continuously. Rather, the curvature of the cutting line 92 starting from the first end 94 is constant over a bevel angle range 100 defined in relation to the longitudinal direction 82 .
  • the bevel angle range 100 extends over a circumferential angle 102 in relation to the longitudinal direction 82, which is in a range from approximately 5° to approximately 90°. In the exemplary embodiment in FIGS. 2 to 5, the circumferential angle 102 of the bevel angle area 100 is approximately 50°.
  • the curvature of the cutting line 92 is constant, starting from the bevel angle region 100 up to the second end 96. Consequently, a radius 98 in this section is larger than the radius 98 in the bevel angle range 100.
  • the radius 98 in the area between the bevel angle area 100 to the second end 96 can also be infinitely large. Consequently, in this case, the curvature in the section between the bevel angle area 100 and the second end is zero. This means that a flat section 104 of the Form element 84 is formed.
  • Such a reshaping tool 70 is shown schematically in FIG.
  • FIG. 6 schematically shows a forming tool 70 which, in terms of its basic structure, corresponds to the forming tools 70 of FIGS. 2 to 5.
  • a bevel angle area 100 is formed by a hollow-cylindrical wall surface in the calibration area 90 with a radius 98, which corresponds to half the second diameter of the intermediate section 68, and an opening area 106, which extends between the bevel angle area 100 and the second end 96.
  • the two radii 98 differ.
  • the bevel angle area 100 and the opening area 106 merge into one another without kinks.
  • FIG. 1 Another exemplary embodiment of a forming tool 70 is shown schematically in FIG.
  • the curvature of the cutting line 92 decreases continuously starting from the first end 94 to the second end 96 . Consequently, the line of intersection 92 can be described as an involute.
  • the forming tools 70 are also designed in such a way that the curvature at the first end 94 of the cutting line 92 in the entry area 112 increases in the direction of the calibration area 90 .
  • the inlet area 112 is the area in which the shaped element 84 encloses the inlet angle 86 with the longitudinal direction 82 .
  • This configuration of the inlet area 112 on both sides of the forming tool 70 allows the wire-shaped blank 56 to be easily formed between the end sections 66 to form the intermediate section in the manner described.
  • the disadvantages known from the prior art can be avoided with the described novel design of the forming tools 70 .
  • Such a disadvantage is, in particular, that the shaped elements, also referred to as engravings, which are designed symmetrically in cross-section, very severely limit the achievable radial infeed of the forming tools 70 and the inlet angle that can be predetermined in this way.
  • the special asymmetrically designed contour of the shaped element 84 whose line of intersection 92 perpendicular to the longitudinal direction 82 has no symmetry whatsoever between the ends 94 and 96, prevents the formation of burrs both on the intermediate section and on the conical transition areas 44.
  • the design of the forming tools 70 takes into account the relative rotational movement between the blank 56 and the forming tools 70 during the swaging process. Due to the special shape of the forming element 84, in the area of the material running into the opening area 106 as a result of the described rotational movement between blank 56 and the forming tool 70, the forming element 70 is freed in such a way that a tool edge of the forming tool 70, namely the edge through the second end 96 the tool edge defined by the cutting line 92, into which the blank 56 is prevented with increasing deformation ratios, ie with an increasing amount of the same.
  • the osculation angle range with a constant radius which has a high degree of osculation, ie a radius, serves to specify the radius of the finished, kneaded workpiece.
  • the proposed asymmetrical geometry of the forming tools 70 enables larger deformation ratios and larger entry angles 86 in comparison to the prior art. Furthermore, the asymmetrical shape of the shaped elements 84 prevents the formation of wings or polygons caused by forming tools that are known from the prior art, so that osculation occurs with a value close to 1 is allowed. This means that radii of the workpiece, ie in particular of the intermediate section 68, and the cutting line 92 in the bevel angle area 100 or near the first end 94 are identical.
  • Workpieces kneaded with the asymmetrical forming tools 70 can be recognized by their geometric and microstructural properties. Workpieces produced in this way have a deformation ratio or a reduction ratio and an entry angle that lie outside the limits known from the prior art.
  • a blank 56 can be kneaded in a first step to form two end sections 66 and an intermediate section 68 arranged between them High quality surface without burrs and formed polygons.
  • Kneading tool Base body Longitudinal direction Form element Inlet angle Center plane Calibration range

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Abstract

Um einen medizinischen Clip, insbesondere in Form eines Aneurysmenclips, mit zwei zusammenwirkenden Klemmarmen und einem zwei Enden aufweisenden vorspannenden Element, wobei jeder der zwei Klemmarme über einen Verbindungsabschnitt mit einem Ende des vorspannenden Elements verbunden ist, wobei die zwei Klemmarme in einer Grundstellung des Clips einander maximal angenähert sind, insbesondere aneinander anliegend, und entgegen der Wirkung des vorspannenden Elements von der Grundstellung in eine Öffnungsstellung voneinander weg bewegbar sind, wobei die zwei Verbindungsabschnitte einen ersten kreisförmigen Querschnitt mit einem ersten Durchmesser definieren, wobei das vorspannende Element einen zweiten kreisförmigen Querschnitt mit einem zweiten Durchmesser definiert, wobei der zweite Durchmesser kleiner ist als der erste Durchmesser und wobei sich die Verbindungsabschnitte in Richtung auf das vorspannende Element hin verjüngen, sodass konische Übergangsbereiche gebildet werden, die einen Konuswinkel definieren, so zu verbessern, dass insbesondere kompakte medizinische Clips hoher Qualität ausgebildet werden können, wird vorgeschlagen, dass der Konuswinkel einen Wert von mindestens 10° aufweist. Ferner werden ein verbessertes Umformwerkzeug, eine verbesserte Umformmaschine sowie ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines medizinisehen Clips vorgeschlagen.

Description

Medizinischer Clip, Umformwerkzeug, Umformmaschine und Verfahren zum Herstellen eines medizinischen Clips
Die vorliegende Erfindung betrifft einen medizinischen Clip, insbesondere in Form eines Aneurysmenclips, mit zwei zusammenwirkenden Klemmarmen und einem zwei Enden aufweisenden vorspannenden Element, wobei jeder der zwei Klemmarme über einen Verbindungsabschnitt mit einem Ende des vorspannenden Elements verbunden ist, wobei die zwei Klemmarme in einer Grundstellung des Clips einander maximal angenähert sind, insbesondere aneinander anliegend, und entgegen der Wirkung des vorspannenden Elements von der Grundstellung in eine Öffnungsstellung voneinander weg bewegbar sind, wobei die zwei Verbindungsabschnitte einen ersten kreisförmigen Querschnitt mit einem ersten Durchmesser definieren, wobei das vorspannende Element einen zweiten kreisförmigen Querschnitt mit einem zweiten Durchmesser definiert, wobei der zweite Durchmesser kleiner ist als der erste Durchmesser und wobei sich die Verbindungsabschnitte in Richtung auf das vorspannende Element hin verjüngen, sodass konische Übergangsbereiche gebildet werden, die einen Konuswinkel definieren.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Umformwerkzeug, insbesondere Knetwerkzeug, zum Umformen von drahtförmigen Rohlingen, insbesondere zur Ausbildung medizinischer Clips, wobei das Umformwerkzeug einen Grundkörper aufweist, welcher eine Längsrichtung definiert, an welchem Grundkörper mindestens ein unter einem bezogen auf die Längsrichtung um einen Einlaufwinkel geneigt verlaufendes Formelement ausgebildet ist.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Umformmaschine, insbesondere eine Rundknetmaschine.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines medizinischen Clips, insbesondere in Form eines Aneurysmenclips, umfassend das Umformen, insbesondere durch Rundkneten, eines drahtförmigen, einen ersten kreisförmigen Querschnitt und einen ersten Durchmesser aufweisenden Rohlings, wobei durch das Umformen zwischen zwei unverformten Endabschnitten des Rohlings ein Zwischenabschnitt mit einem zweiten kreisförmigen Querschnitt und einem zweiten Durchmesser ausgebildet wird, wobei durch das Umformen mindestens ein konischer Übergangsbereich zwischen einem unverformten Endabschnitt und dem Zwischenabschnitt ausgebildet wird.
Medizinische Clips der eingangs beschriebenen Art werden insbesondere in Form von Aneurysmenclips zur Behandlung von Aussackungen an Hohlorganen, beispielsweise an Blutgefäßen, eingesetzt. Um bei derartigen medizinischen Clips einen größeren elastischen Bereich des vorspannenden Elements zu erreichen, ist es bekannt, den das vorspannende Element des medizinischen Clips bildenden Teil durch Umformen in seiner Struktur zu verändern. Durch eine solche Kaltverfestigung kommt es zu einer Anhebung der Streckgrenze im metallischen Werkstoff, aus dem der medizinische Clip ausgebildet wird. Im Ergebnis kann so eine Erhöhung der Öffnungsweite bei einem medizinischen Clip erreicht werden. Zum Umformen wird insbesondere ein Rundknetverfahren eingesetzt.
Bekannte Rundknetverfahren und zur Durchführung derselben eingesetzte Umformwerkzeuge und -Maschinen sind beispielsweise aus der DE 203 09 632 Ul bekannt. Mit derartigen Umformwerkzeugen, insbesondere Knetwerkzeugen, lassen sich Übergangsbereiche nur mit sehr kleinen Konuswinkeln ausbilden. Beim Einstech- und/oder Vorschubrundkneten mit bekannten Umformwerkzeugen lassen sich somit nur begrenzte Umformverhältnisse, also Verhältnisse zwischen dem zweiten Durchmesser und dem ersten Durchmesser, erhalten. Ferner hat die Größe des Konuswinkels einen Einfluss auf die Baugröße des Aneurysmenclips. Je größer der Konuswinkel ist, umso kleiner der Übergangsbereich zwischen dem vorspannenden Element und dem jeweiligen Verbindungsabschnitt. Je kürzer dieser Übergangsbereich ist, umso näher kann das vorspannende Element bezogen auf die Klemmarme positioniert werden. Bei den bekannten Umformwerkzeugen sind die Formelemente mit einer Kontur ausgebildet, die einen Ausschnitt aus einer hohlzylindrischen Fläche definiert. Eine derartige Ausgestaltung des Umformwerkzeugs begrenzt die Möglichkeiten des Umformens beim Rundkneten, insbesondere wird so das Formänderungsverhältnis, nachfolgend auch als Reduktionsverhältnis bezeichnet, vorgegeben. Je größer das Formänderungsverhältnis ist, umso größer sind jedoch Qualitätseinbußen, denn das Material, aus dem der Rohling ausgebildet ist, kann beim Einstechen der Umformwerkzeuge in den Rohling zum Kaltverfestigen desselben in Spalte zwischen benachbarten Umformwerkzeugen fließen, sodass hier Grate ausgebildet werden. Insbesondere bei medizinischen Clips ist jedoch eine Gratbildung im Übergangsbereich keinesfalls gewünscht. Diese müssen gegebenenfalls in einem weiteren Bearbeitungsschritt entfernt werden, beispielsweise durch spanende Bearbeitung oder durch Glattschleifen. Dies hat jedoch wiederum Auswirkungen auf die Qualität und Festigkeit der medizinischen Clips.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen medizinischen Clip, ein Umformwerkzeug, eine Umformmaschine und ein Verfahren zur Herstellung eines medizinischen Clips so zu verbessern, dass insbesondere kompakte medizinische Clips hoher Qualität ausgebildet werden können.
Diese Aufgabe wird bei einem medizinischen Clip der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Konuswinkel einen Wert von mindestens 10° aufweist.
Mit herkömmlichen Umformwerkzeugen lassen sich keine derartigen Konuswinkel ausbilden. Ein Konuswinkel von mindestens 10° reduziert im Vergleich zu Konuswinkeln, die aus dem Stand der Technik - bedingt durch die symmetrische Ausbildung der Formelemente an bekannten Umformwerkzeugen - bekannt sind und bei medizinischen Clips maximal etwa 7° betragen, den Übergangsbereich um nahezu 50 %. Dadurch lassen sich kompaktere medizinische Clips ausbilden. Vorteilhaft ist es, wenn der Konuswinkel einen Wert von mindestens 15° aufweist. Insbesondere kann er einen Wert von mindestens 20° aufweisen. Je größer der Konuswinkel ist, umso kürzer wird der Übergangsbereich zwischen den Verbindungsabschnitten und dem vorspannenden Element. Das vorspannende Element, beispielsweise in Form einer Schraubenfeder, kann so näher an die Klemmarme heranrücken. Dies ist insbesondere bei medizinischen Clips, die in der Neurochirurgie eingesetzt werden, von großem Vorteil.
Günstig ist es, wenn der erste kreisförmige Querschnitt eine erste Querschnittsfläche definiert, wenn der zweite kreisförmige Querschnitt eine zweite Querschnittsfläche definiert und wenn ein Verhältnis der zweiten Querschnittsfläche und der ersten Querschnittsfläche höchstens 0,7 beträgt. Insbesondere kann das Verhältnis höchstens 0,5 betragen. Das angegebene Verhältnis gibt insbesondere die Eigenschaft des vorspannenden Elements vor. Je größer das Formänderungsverhältnis da, also das Verhältnis dA/Ao zwischen einerseits der Änderung dA der Querschnittsfläche, also der Differenz zwischen der Querschnittsfläche Ai nach der Umformung und der Querschnittsfläche Ao vor der Umformung, und andererseits der Querschnittsfläche Ao ist, umso stärker wird die Streckgrenze angehoben, wodurch das vorspannende Element elastischer wird. Mit den bekannten Umformwerkzeugen lassen sich medizinische Clips lediglich mit Querschnittsflächenverhältnissen ausbilden, die größer als 0,7 sind. Dies entspricht Formänderungsverhältnissen, die im Bereich zwischen -0,3 und 0 liegen.
Vorzugsweise sind die konischen Übergangsbereiche ausschließlich durch Umformen, insbesondere durch Rundkneten ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass bei der Herstellung der medizinischen Clips die Übergangsbereiche in einem einzigen Arbeitsschritt gebildet werden können, nämlich beispielsweise durch Rundkneten. Eine Nachbearbeitung durch Abschleifen von Graten ist dann nicht erforderlich. Dies kann bei einem medizinischen Clip auf einfache Weise anhand geometrischer sowie mikrostruktureller Eigenschaften nachgewiesen werden. Insbesondere kann durch Mikrostrukturanalysen eindeutig festgestellt werden, ob die konischen Übergangsbereiche ausschließlich durch Umformen ausgebildet sind oder ob diese nach dem Umformen zusätzlich durch Glattschleifen oder spanende Bearbeitung verändert wurden.
Günstigerweise ist das vorspannende Element ausschließlich durch Umformen, insbesondere durch Rundkneten, ausgebildet. Ein solcher medizinischer Clip weist eine hohe Qualität auf. Zudem ist er einfach herzustellen, da das vorspannende Element ausschließlich durch Umformen ausgebildet werden kann. Dieser Arbeitsschritt definiert die Querschnittsreduktion eines Rohlings zur Ausbildung des medizinischen Clips im Bereich des vorspannenden Elements, auch als Zwischenabschnitt zwischen Endabschnitten des Rohlings bezeichnet. Dieser Zwischenabschnitt kann dann beispielsweise noch zu einer Feder gewickelt werden. Dabei wird jedoch kein Rundknetverfahren eingesetzt.
Vorteilhaft ist es, wenn die konischen Übergangsbereiche ungeschliffen sind. Ein solcher medizinischer Clip kann ohne Grate im Übergangsbereich ausgebildet werden, und zwar auch ohne, dass die Übergangsbereiche geschliffen werden müssen. Dies ist insbesondere möglich bei Konuswinkeln, wie sie oben angegeben wurden. Bei bekannten medizinischen Clips lassen sich derartige Ko- nuswinkel allein durch Umformen, insbesondere Rundkneten, nicht realisieren. Zudem ist mit herkömmlichen Umformwerkzeugen die Ausbildung von Graten im Übergangsbereich praktisch unvermeidbar.
Günstigerweise ist das vorspannende Element ungeschliffen. Das vorspannende Element kann so mit einer hohen Qualität ausgebildet werden, ohne die Struktur des Materials durch Abschleifen oder eine andere spanende Bearbeitung negativ zu verändern.
Besonders stabile medizinische Clips können beispielsweise ausgebildet werden, wenn diese einstückig, insbesondere monolithisch, ausgebildet sind. Ein solcher medizinischer Clip kann dann beispielsweise aus einem Rohling ausgebildet werden durch entsprechendes Umformen unterschiedlicher Abschnitte des Rohlings zur Ausbildung der Klemmarme, der Verbindungsabschnitte und des vorspannenden Elements. Um die Klemmarme in definierter Weise von der Grundstellung in die Öff- nungsstellung zu bewegen und durch das vorspannende Element wieder von der Öffn ungsstel lung in die Grundstellung zurück, ist es vorteilhaft, wenn das vorspannende Element in Form einer Schraubenfeder mit mindestens einer vollständigen Windung ausgebildet ist. Das vorspannende Element kann insbesondere auch zwei, drei oder mehr vollständige Windungen umfassen. Über die Zahl der Windungen kann insbesondere eine Federkonstante des vorspannenden Elements vorgegeben werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass Klemmflächen der Klemmarme Klemmflächenebenen definieren und dass die Klemmflächenebenen in der Grundstellung parallel zueinander ausgerichtet sind. Eine derartige Ausgestaltung des Clips ermöglicht es insbesondere, den Clip sicher zu platzieren, beispielsweise an Aussackungen von Hohlorganen in einem menschlichen oder tierischen Körper, insbesondere bekannt als sogenannte Aneurysmen.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einem Umformwerkzeug der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das mindestens eine Formelement bezogen auf eine die Längsrichtung enthaltende Mittelebene des Grundkörpers asymmetrisch ausgebildet ist.
Ein Umformwerkzeug in dieser Weise auszubilden ermöglicht es insbesondere, die bei hohlzylindrischen Formflächen sich ausbildenden Grate beim Rundkne- ten am Werkstück zu verhindern oder im Wesentlichen zu verhindern. Die asymmetrische Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, bei entsprechender Verdrehung von Werkstück und Umformwerkzeug üblicherweise entstehende Grate direkt zu verformen. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass das mindestens eine Formelement nur über einen Teil seiner Formfläche eine Kontur wie herkömmliche Formelemente bei bekannten Umformwerkzeugen aufweist, welche Kontur einen Innendurchmesser aufweist, der dem auszubilden- den Werkstück entspricht. Durch die asymmetrische Ausgestaltung des Formwerkzeugs kann jedoch auch ein Bereich des Formelements so gestaltet werden, dass ein Radius beziehungsweise eine Form des Formelements sich nicht vollständig an das auszubildende Werkstück anschmiegen kann. Mit diesem Bereich lässt sich dann bei entsprechender Drehung von Umformwerkzeug und zu bearbeitendem Werkstück relativ zueinander Material sukzessive so verformen, dass es zu keiner Gratbildung am Rohling bei dessen Verformung kommt. Ein solches Umformwerkzeug kann insbesondere zum Einstech- und/oder Rundkneten eingesetzt werden und ermöglicht es insbesondere, größere Konuswinkel als bislang in Übergangsbereichen zu realisieren, und zwar ohne Ausbildung von Graten oder anderen negativen, die Qualität des Werkstücks beeinflussenden Verformungen. Durch den Einlaufwinkel am Umformwerkzeug wird der Konuswinkel im Übergangsbereich am Werkstück vorgegeben.
Vorteilhaft ist es, wenn der Einlaufwinkel einen Wert von mindestens 10° aufweist. Insbesondere kann er einen Wert von mindestens 15° aufweisen. Weiter insbesondere kann er einen Wert von mindestens 20° aufweisen. Mit derartigen Umformwerkzeugen lassen sich dann in der beschriebenen Weise Werkstücke beispielsweise ausschließlich durch Rundkneten ausbilden, ohne Grate im Bereich des im Querschnitt reduzierten Rohlings und auch nicht im Übergangsbereich.
Um das Werkstück mit einem minimalen Querschnitt in definierter Weise auszubilden, ist es günstig, wenn am Grundkörper ein Kalibrierbereich ausgebildet ist, welcher sich parallel zur Längsrichtung erstreckt oder die Längsrichtung definiert.
Aus den bereits dargelegten Gründen ist es günstig, wenn der Kalibrierbereich bezogen auf die Mittelebene asymmetrisch ausgebildet ist. So kann das Werkstück durch den Kalibrierbereich in seine endgültige gewünschte Form gebracht werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Formelement in einer Querschnittsebene senkrecht zur Längsrichtung eine gekrümmte Schnittlinie mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende definiert, dass die Krümmung der Schnittlinie am ersten Ende einen maximalen Wert aufweist und dass die Krümmung der Schnittlinie am zweiten Ende einen minimalen Wert aufweist. Diese Ausgestaltung des Formelements ermöglicht es insbesondere, das Werkstück im Bereich des ersten Endes auf ein Form mit einem gewünschten Radius zu verformen. Ein maximaler Wert der Krümmung entspricht einem minimalen Radius der Schnittlinie im Bereich des ersten Endes. So kann durch die wie beschrieben gekrümmt verlaufende Schnittlinie ein sukzessives Anschmiegen des Umformwerkzeugs an das Werkstück erreicht werden bei sukzessivem in Kontakt Treten von Umformwerkzeug und Werkstück in unterschiedlichen Drehstellungen relativ zueinander.
Günstig ist es, wenn die Krümmung am zweiten Ende Null ist. Dies bedeutet, dass die Schnittlinie im Bereich des zweiten Endes geradlinig verläuft. So kann insbesondere ein ebener Bereich des Formelements realisiert werden, um das Werkstück zu verformen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Krümmung der Schnittlinie ausgehend vom ersten Ende zum zweiten Ende hin kontinuierlich abnimmt. So lässt sich eine Schnittlinie in Form einer Evolvente realisieren mit einem minimalen Radius im Bereich des ersten Endes und einem maximalen Radius im Bereich des zweiten Endes. Der Radius im Bereich des ersten Endes ist dann nie kleiner als der Radius des fertigen Werkstücks.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Krümmung der Schnittlinie ausgehend vom ersten Ende über einen bezogen auf die Längsrichtung definierten Schmiegewinkelbereich konstant ist. So kann wie bereits erwähnt ein Bereich des Formelements realisiert werden, welcher herkömmlichen Umformwerkzeugen entspricht. Der Unterschied zu herkömmlichen Umformwerkzeugen liegt dann jedoch darin, dass die Krümmung nur im Schmiegewinkelbereich konstant ist und sich dann ausgehend vom Schmiegewinkelbereich zum zweiten Ende hin ändert.
Vorteilhaft ist es, wenn die Krümmung der Schnittlinie zwischen dem Schmiegewinkelbereich und dem zweiten Ende kleiner ist als die Krümmung im Schmiegewinkelbereich. So lässt sich auf einfache Weise ein asymmetrisches Umformelement ausbilden.
Günstig ist es, wenn die Krümmung der Schnittlinie ausgehend vom Schmiegewinkelbereich auf das zweite Ende hin abnimmt. Insbesondere kann sie kontinuierlich abnehmen. Sie kann jedoch auch in einer Stufe abnehmen, sodass der Schmiegewinkelbereich einen ersten Radius definiert und der Bereich zwischen dem Schmiegewinkelbereich bis zum zweiten Ende der Schnittlinie hin einen zweiten Radius definiert, welcher größer ist als der erste Radius, mithin also die Krümmung, die kleiner ist als die maximale Krümmung im Schmiegewinkelbereich.
Um eine sogenannte "Dachform" des Umformelements zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Krümmung der Schnittlinie ausgehend vom Schmiegewinkelbereich bis zum zweiten Ende konstant ist. So lässt sich das Formelement ausbilden durch eine Kombination eines Teilbereichs, welcher einem herkömmlichen Umformwerkzeug entspricht, mit einem Teilbereich, welcher eben ist.
Um einen ebenen Bereich zwischen dem Schmiegewinkel und dem zweiten Ende zu realisieren, ist es vorteilhaft, wenn die Krümmung der Schnittlinie ausgehend vom Schmiegewinkelbereich bis zum zweiten Ende Null ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass sich der Schmiegewinkelbereich bezogen auf die Längsrichtung über einen Umfangswinkel in einem Bereich von etwa 5° bis etwa 90° erstreckt. Ins- besondere kann er in einem Bereich von etwa 10° bis etwa 50° liegen. Derartige Schmiegewinkelbereiche ermöglichen eine optimale Verformung des Werkstücks.
Ferner ist es günstig, wenn die die Krümmung am ersten Ende der Schnittlinie des Einlaufbereichs in Richtung auf den Kalibrierbereich hin zunimmt, insbesondere kontinuierlich. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass Schnittlinien im Einlaufbereich, die näher am Kalibrierbereich liegen, größere Krümmungen am ersten Ende der Schnittlinie aufweisen als diejenigen Schnittlinien, die weiter vom Kalibrierbereich entfernt sind. Auf diese Weise kann ein Werkstück sukzessive in seinem Querschnitt reduziert werden durch mehrmaliges in Kontakt Treten mit den Umformwerkzeug und dessen Formelement.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einer Umformmaschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass diese mindestens eines der oben beschrieben Umformwerkzeuge umfasst.
Insbesondere kann sie 2, 3, 4 oder auch mehr Umformwerkzeuge umfassen. Diese sind insbesondere in Richtung auf die Längsrichtung hin beweglich angeordnet und können so zum Verformen des Werkstücks auf dieses hin bewegt werden und zum Freigeben desselben und Verdrehen der Umformwerkzeuge und des Werkstücks relativ zueinander um die Längsrichtung vom Werkstück etwas weg bewegt werden. Der Unterschied zwischen der erfindungsgemäßen Umformmaschine und bekannten Umformmaschinen besteht insbesondere in der Ausgestaltung der Umformwerkzeuge, und zwar insbesondere in deren asymmetrischer Ausgestaltung.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der mindestens eine konische Übergangsbereich mit einem Konuswinkel von mindestens 10° ausgebildet wird. Wie bereits eingangs beschrieben hat ein verkürzter Übergangsbereich den Vorteil, dass das vorspannende Element näher an die Klemmarme heranrücken und so eine Baugröße des medizinischen Clips verringert werden kann.
Vorteilhaft ist es, wenn der Zwischenabschnitt zur Ausbildung eines vorspannenden Elements unter Ausbildung mindestens einer vollständigen Windung gewickelt wird. Das Wickeln kann insbesondere erst dann erfolgen, wenn die Klemmarme in gewünschter Weise verformt sind.
Günstig ist es, wenn jeweils ein erster Teil der zwei Endabschnitte zu Klemmarmen umgeformt wird derart, dass sich die Klemmarme ausgehend von freien Enden der zwei Endabschnitte erstrecken. Für die Herstellung des medizinischen Clips ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Klemmarme vor dem Wickeln des vorspannenden Elements ausgebildet werden, also wenn der Rohling nach dem Ausbilden des im Querschnitt reduzierten Zwischenabschnitts noch langgestreckt ist. Das Ausbilden der Klemmarme kann insbesondere durch Presswerkzeuge erfolgen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn jeweils ein zweiter Teil der zwei Endabschnitte zu einem Verbindungsabschnitt umgeformt wird derart, dass jeder Verbindungsabschnitt einen Klemmarm mit einem Ende des vorspannenden Elements verbindet und dass in einer Grundstellung des Clips die Klemmarme einander maximal angenähert sind, insbesondere aneinander anliegend, und entgegen der Wirkung des vorspannenden Elements von der Grundstellung in eine Öffnungsstellung voneinander weg bewegbar sind. Die Ausbildung der Verbindungsabschnitte ermöglicht es insbesondere, den medizinischen Clip in gewünschter Weise zu justieren. Insbesondere kann so auch eine vorspannende Kraft, die das vorspannende Element in der Grundstellung ausübt, eingestellt werden. Dies lässt sich durch entsprechende Verformung der Verbindungsabschnitte relativ zu den Klemmarmen und den vorspannenden Elementen in gewünschter Weise vorgeben.
Vorzugsweise wird der Rohling zur Ausbildung des Zwischenabschnitts mit mindestens einem der oben beschriebenen Umformwerkzeuge umgeformt. Dies ermöglicht es insbesondere, den Zwischenabschnitt und den Übergangsbereich unmittelbar so zu verformen, dass keine Grate entstehen und somit auch keine Nachbearbeitung des Übergangsbereichs und des Zwischenabschnitts erforderlich ist. Dies wird aufgrund der asymmetrischen Ausgestaltung der Umformwerkzeuge auf einfache Weise ermöglicht, wobei diese Umformwerkzeuge Konuswinkel im Übergangsbereich von mehr als 10° ermöglichen.
Vorteilhaft ist es, wenn der Rohling und das mindestens eine Umformwerkzeug beim Umformen zur Ausbildung des Zwischenabschnitts relativ zueinander um eine durch den Rohling definierte Längsrichtung gedreht werden, wenn sie außer Eingriff stehen. So kann ein Rohling, wie beim Rundknetverfahren üblich, durch wiederholtes Öffnen und Schließen der Umformwerkzeuge in gewünschter Weise verformt werden.
Ein medizinischer Clip lässt sich auf einfache Weise herstellen, wenn er mit einer der oben beschriebenen Umformmaschinen umgeformt wird.
Um eine Beschädigung des Clips zu vermeiden, wird der mindestens eine konische Übergangsbereich vorzugsweise ungeschliffen ausgebildet. Der Übergangsbereich wird also lediglich durch Rundkneten geformt.
Vorzugsweise wird der mindestens eine konische Übergangsbereich ausschließlich durch Umformen gebildet, insbesondere ausschließlich durch Rundkneten. So lassen sich weitere Bearbeitungsschritte vermeiden, was die Herstellung eines medizinischen Clips vereinfacht und zudem hilft, die Kosten der Herstellung zu minimieren.
Ferner wird die Verwendung eines der oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines der oben beschriebenen medizinischen Clips vorgeschlagen.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung. Es zeigen: Figur 1 : eine schematische perspektivische Gesamtansicht eines Ausführungsbeispiels eines medizinischen Clips;
Figur 2: eine schematische Darstellung eines Teils einer Umformmaschine mit drei Umformwerkzeugen und einem Rohling vor dem ersten Einstechen der Umformwerkzeuge in den Rohling;
Figur 3: eine schematische Ansicht ähnlich Figur 3, wobei jedoch die Umformwerkzeugen der Umformmaschine mit dem Werkstück in Kontakt stehen;
Figur 4: eine Schnittansicht längs Linie 4-4;
Figur 5: eine Schnittansicht längs Linie 5-5 in Figur 3;
Figur 6: eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Umformwerkzeugs durch dessen Kalibrierbereich;
Figur 7: eine Ansicht ähnlich Figur 6 eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Umformwerkzeugs; und
Figur 8: eine Ansicht ähnlich Figur 6 eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Umformwerkzeugs.
Figur 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines medizinischen Clips, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Er ist in Form eines Aneurysmenclips 12 ausgebildet.
Der Clip 10 umfasst zwei zusammenwirkende Klemmarme 14 und 16.
Die Klemmarme 14 und 16 weisen freie, distale Enden 18 und 20 auf.
Jeder Klemmarm 14, 16 umfasst eine Klemmfläche 22 beziehungsweise 24, die aufeinander zu weisen. In einer schematisch in Figur 1 dargestellten Grundstellung sind die Klemmarme 14 und 16 einander maximal angenähert. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen sie mit ihren Klemmflächen 22 und 24 aneinander an.
Die Klemmarme 14 und 16 definieren jeweils Klemmflächenebenen 26 beziehungsweise 28, die in der Grundstellung parallel zueinander ausgerichtet sind. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel fallen die Klemmflächenebenen 26 und 28 zusammen.
An proximale Enden 30 beziehungsweise 32 der Klemmarme 14 und beziehungsweise 16 schließt sich jeweils ein Verbindungsabschnitt 34 beziehungsweise 36 an. Die Verbindungsabschnitte 34 und 36 sind bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einander durchsetzend ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 36 umfasst hierfür ein männliches Schlusselement 38, welches ein weibliches Schlusselement 40 des Verbindungsabschnitts 34 zur Ausbildung eines Durchsteckschlusses 42 durchsetzt.
Die Verbindungsabschnitte 34 und 36 verjüngen sich unter Ausbildung konischer Übergangsbereiche 44 beziehungsweise 46 in Richtung auf Enden 48 und 50 eines vorspannenden Elements 52 hin. Mithin sind also die zwei Klemmarme 14 und 16 über die Verbindungsabschnitte 34 und 36 mit jeweils einem der Enden 48, 50 des vorspannenden Elements 52 verbunden.
Das vorspannende Element 52 ist in Form einer Schraubenfeder 54 ausgebildet und weist mindestens eine vollständige Windung auf. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Schraubenfeder 54 etwa 1,5 Windungen.
Der Clip 10 ist insgesamt einstückig, nämlich monolithisch, ausgebildet, und zwar aus einem metallischen, drahtförmigen Rohling 56. Die Herstellung des Clips 10 wird nachfolgend noch im Einzelnen erläutert. Die Verbindungsabschnitte 34 und 36 definieren einen ersten kreisförmigen Querschnitt 64 mit einem ersten Durchmesser 58. Das vorspannende Element 52 weist einen zweiten kreisförmigen Querschnitt auf mit einem zweiten Durchmesser 60. Der zweite Durchmesser 60 ist kleiner als der erste Durchmesser 58.
Die konischen Übergangsbereiche 44 und 46 definieren einen Konuswinkel 62, welcher einen Wert von mindestens 10° aufweist. Bei nicht dargestellten Ausführungsbeispielen beträgt der Konuswinkel 62 mindestens 15° beziehungsweise mindestens 20°.
Der erste kreisförmige Querschnitt 64, welcher den ersten Durchmesser 58 definiert, definiert aufgrund seiner Kreisform eine erste Querschnittsfläche. Der zweite kreisförmige Querschnitt, der durch den zweiten Durchmesser 60 definiert ist, definiert somit eine zweite Querschnittsfläche. Bei dem in Figur 1 schematisch dargestellten Clip 10 beträgt ein Verhältnis der zweiten Querschnittsfläche und der ersten Querschnittsfläche höchstens 0,7. Bei weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen beträgt das Verhältnis der zweiten Querschnittsfläche und der ersten Querschnittsfläche höchstens 0,5.
Die konischen Übergangsbereiche 44 des Clips 10 sind ausschließlich durch Umformen, nämlich durch Rundkneten, ausgebildet. Auch das vorspannende Element 52 ist ausschließlich durch Umformen, nämlich durch Rundkneten, ausgebildet.
Sowohl die konischen Übergangsbereiche 44 als auch das vorspannende Element 52 sind ungeschliffen.
Die Herstellung des medizinischen Clips 10 wird nachfolgend erläutert.
Der medizinische Clip 10 wird aus dem Rohling 56 durch Umformen, nämlich durch Rundkneten, ausgebildet. Hierfür können bekannte Einstech- und Vorschubrundknetverfahren genutzt werden. Der Rohling 56 ist drahtförmig, also in Form eines langgestreckten Drahtstücks, ausgebildet und definiert den ersten kreisförmigen Querschnitt 64 mit dem ersten Durchmesser 58. Durch das Umformen des Rohlings 56 werden zwei unverformte Endabschnitte 66 ausgebildet und ein sich zwischen den Endabschnitten 66 erstreckender Zwischenabschnitt 68, welcher den zweiten Querschnitt mit dem zweiten Durchmesser 60 definiert.
Durch das Rundkneten wird jeweils ein konischer Übergangsbereich 44 zwischen den unverformten Endabschnitten 66 und dem Zwischenabschnitt 68 ausgebildet. Der vom konischen Übergangsbereich definierte Konuswinkel 62 beträgt mindestens 10°.
Nach Ausbildung des Zwischenabschnitts 68 durch Rundkneten wird jeweils ein Teil der Endabschnitte 66 zu einem der Klemmarme 14 und 16 umgeformt, und zwar derart, dass sich die Klemmarme 14, 16 ausgehend von freien Enden der zwei Endabschnitte 66 erstrecken. Mithin bilden damit die freien Enden 18 und 20 die freien Enden der zwei Endabschnitte 66.
In einem nächsten Schritt wird der Zwischenabschnitt 68 zur Ausbildung des vorspannenden Elements 52, nämlich zur Ausbildung der Schraubenfeder 54, unter Ausbildung mindestens einer vollständigen Windung gewickelt.
In einem nächsten Schritt werden dann diejenigen Teile der zwei Endabschnitte 66, die nicht zu den Klemmarmen 14, 16 umgeformt wurden, zu einem Verbindungsabschnitt 34 beziehungsweise 36 umgeformt, und zwar derart, dass jeder Verbindungsabschnitt 34, 36 einen der Klemmarme 14 beziehungsweise 16 mit einem der Enden 48, 50 des vorspannenden Elements 52 verbindet und dass in der Grundstellung des Clips 10 die Klemmarme 14, 16 einander maximal angenähert sind und entgegen der Wirkung des vorspannenden Elements 52 von der Grundstellung in eine Öffnungsstellung voneinander weg bewegbar sind. In diesem Schritt kann dann auch der beispielhaft in Figur 1 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehene Durchsteckschluss 42 ausgebildet werden.
Bei der Herstellung des Clips 10 wird der Rohling 56 zur Ausbildung des Zwischenabschnitts 68 mit einem oder mehreren Umformwerkzeugen 70 umgeformt beziehungsweise mit einer Umformmaschine 72, die in den Figuren 2 bis 5 schematisch dargestellt ist, und zwar mit den von ihr umfassten drei Umformwerkzeugen 70. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die Umformmaschine 72 auch 2, 4 oder 5, insbesondere identische, Umformwerkzeuge 70 umfassen.
Bei der Herstellung des Clips 10 werden die konischen Übergangsbereiche 44 ungeschliffen ausgebildet. Das heißt, sie werden nach dem Umformen durch Rundkneten nicht nachgeschliffen oder anderweitig nachbearbeitet. Dies ist unter Verwendung der nachfolgend noch näher beschriebenen Umformwerkzeuge 70, anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Umformwerkzeugen, auch nicht erforderlich. So können sowohl der konische Übergangsbereich 44 als auch der Zwischenabschnitt 68 ausschließlich durch Umformen ausgebildet werden, nämlich ausschließlich durch Rundkneten.
Um eine Gratbildung beim Einstechen der Umformwerkzeuge 70 auf den Rohling 56 in Bereichen zwischen benachbarten Umformwerkzeugen 70 zu vermeiden, werden die Umformwerkzeuge 70 beim Umformen zur Ausbildung des Zwischenabschnitts 68 relativ zum Rohling 56 um eine durch den Rohling 56 definierte Längsrichtung 74 gedreht, wenn sie außer Eingriff stehen, also nicht miteinander in Kontakt stehen. Die Drehrichtung, bei angenommen feststehendem Rohling 56, ist in den Figuren 2 und 5 schematisch durch die Pfeile 76 dargestellt.
Der Rohling 56 ist aus einem biokompatiblen Metall ausgebildet, beispielsweise aus einem Instrumentenstahl oder Titan. Um die konischen Übergangsbereiche 44 und 46 in der beschriebenen Weise auszubilden, werden die Umformwerkzeuge 70, die in Form von Knetwerkzeugen 78 ausgebildet sind, eingesetzt. Mit ihnen können die drahtförmigen Rohlinge 56 wie beschrieben in einem ersten Schritt umgeformt werden, um dann mit diesem bereits bearbeiteten Werkstück in weiteren Schritten einen medizinischen Clip 10 auszubilden.
In den Figuren 2 bis 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Umformwerkzeugs 70 schematisch dargestellt. Es umfasst einen Grundkörper 80, welcher eine Längsrichtung 82 definiert, die parallel zur Längsrichtung 74 verläuft oder auch mit dieser zusammenfällt.
Am Grundkörper 80 sind bei den Umformwerkzeugen 70 in den Figuren 2 bis 5 zwei Formelemente 84 ausgebildet, welche bezogen auf die Längsrichtung 82 um einen Einlaufwinkel 86 geneigt sind.
Das Besondere an den Formelementen 84 im Vergleich zu Formelementen von aus dem Stand der Technik bekannten Umformwerkzeugen ist, dass sie bezogen auf eine die Längsrichtung 82 enthaltende Mittelebene 88 des Grundkörpers 80 asymmetrisch ausgebildet sind. Die genaue Form wird nachfolgend noch näher erläutert.
Der Einlaufwinkel 86 beträgt bei dem in den Figuren 2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel mindestens 10°. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann er mindestens 15° oder sogar mindestens 20° betragen.
Am Grundkörper 80 ist ferner ein Kalibrierbereich 90 ausgebildet, welcher sich parallel zur Längsrichtung 82 erstreckt oder die Längsrichtung definiert. Der Kalibrierbereich 90 ist bezogen auf die Mittelebene 88 asymmetrisch ausgebildet. Zur Charakterisierung des Umformwerkzeugs 70 dient insbesondere das Formelement 84. Dieses weist in einer Querschnittsebene senkrecht zur Längsrichtung 82 eine gekrümmte Schnittlinie 92, auch als Begrenzungslinie bezeichnet, auf, die schematisch in Figur 5 dargestellt ist. Die Schnittlinie 92 weist ein erstes Ende 94 und ein zweites Ende 96 auf. Das Formelement 84 ist in Richtung auf den Rohling 56 konkav gekrümmt. Entsprechend ist auch die Schnittlinie 92 konkav gekrümmt.
Die Krümmung der Schnittlinie 92 weist am ersten Ende 94 ihren maximalen Wert auf. Dies bedeutet, dass ein Radius 98 des Formelements 84 am ersten Ende 94 den kleinsten Wert aufweist. Die Krümmung der Schnittlinie 92 am zweiten Ende 96 weist dagegen einen minimalen Wert auf. Mithin ist also ein Radius im Bereich des zweiten Ende 96 maximal.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 2 bis 5 nimmt die Krümmung der Schnittlinie 92 ausgehend vom ersten Ende 94 ab, jedoch nicht vollständig kontinuierlich. Vielmehr ist die Krümmung der Schnittlinie 92 ausgehend vom ersten Ende 94 über einen bezogen auf die Längsrichtung 82 definierten Schmiegewinkelbereich 100 konstant. Der Schmiegewinkelbereich 100 erstreckt sich bezogen auf die Längsrichtung 82 über einen Umfangswinkel 102, welcher in einem Bereich von etwa 5° bis etwa 90° liegt. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 2 bis 5 beträgt der Umfangswinkel 102 des Schmiegewinkelbereichs 100 etwa 50°.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Umfangwerkzeuge 70 der Figuren 2 bis 5 ist die Krümmung der Schnittlinie 92 ausgehend vom Schmiegewinkelbereich 100 bis zum zweiten Ende 96 konstant. Mithin ist also ein Radius 98 in diesem Abschnitt größer als der Radius 98 im Schmiegewinkelbereich 100.
Der Radius 98 im Bereich zwischen dem Schmiegewinkelbereich 100 bis zum zweiten Ende 96 kann auch unendlich groß sein. Mithin ist in diesem Fall die Krümmung im Abschnitt zwischen dem Schmiegewinkelbereich 100 und dem zweiten Ende Null. Dies bedeutet, dass hier ein ebener Abschnitt 104 des Formelements 84 ausgebildet wird. Ein solches Um form Werkzeug 70 ist schematisch in Figur 8 dargestellt.
Figur 6 zeigt schematisch ein Umformwerkzeug 70, welches in seinem prinzipiellen Aufbau mit den Umformwerkzeugen 70 der Figuren 2 bis 5 übereinstimmt. Hier ist also ein Schmiegewinkelbereich 100 ausgebildet durch eine hohlzylindrische Wandfläche im Kalibrierbereich 90 mit einem Radius 98, welcher den halben zweiten Durchmesser des Zwischenabschnitts 68 entspricht, und einem Öffnungsbereich 106, welcher sich zwischen dem Schmiegewinkelbereich 100 und dem zweiten Ende 96 erstreckt. Die zwei Radien 98 unterscheiden sich. Ferner gehen der Schmiegewinkelbereich 100 und der Öffnungsbereich 106 knickfrei ineinander über.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Umformwerkzeugs 70 ist schematisch in Figur 7 dargestellt. Hier nimmt die Krümmung der Schnittlinie 92 ausgehend vom ersten Ende 94 zum zweiten Ende 96 kontinuierlich ab. Mithin kann also die Schnittlinie 92 als Evolvente beschrieben werden.
Die Umformwerkzeuge 70 sind ferner derart ausgebildet, dass die Krümmung am ersten Ende 94 der Schnittlinie 92 im Einlaufbereich 112 in Richtung auf den Kalibrierbereich 90 hin zunimmt. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass bei Querschnitten des Umformwerkzeugs 70 senkrecht zur Längsrichtung 82 ausgehend von voneinander weg weisenden Enden 108 und 110 des Grundkörpers 80 die Krümmung am ersten Ende 94 der jeweiligen Schnittlinie 92 in Richtung auf den Kalibrierbereich 90 hin zunimmt. Der Einlaufbereich 112 ist derjenige Bereich, bei welchem das Formelement 84 mit der Längsrichtung 82 den Einlaufwinkel 86 einschließt. Durch diese Ausgestaltung des Einlaufbereichs 112 an beiden Seiten des Umformwerkzeugs 70 lässt sich der drahtförmige Rohling 56 zwischen den Endabschnitten 66 zur Ausbildung des Zwischenabschnitts in der beschriebenen Weise auf einfache Weise umformen. Mit der beschriebenen neuartigen Ausgestaltung der Umformwerkzeuge 70 können die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden werden. Ein solcher Nachteil ist insbesondere, dass die im Querschnitt symmetrisch gestalteten Formelemente, auch als Gravuren bezeichnet, die erreichbare radiale Zustellung der Umformwerkzeuge 70 und den so vorgebbaren Einlaufwinkel sehr stark begrenzen.
Die spezielle asymmetrisch gestaltete Kontur des Formelements 84, dessen Schnittlinie 92 senkrecht zur Längsrichtung 82 keinerlei Symmetrie zwischen den Enden 94 und 96 aufweist, verhindert die Ausbildung von Graten sowohl am Zwischenabschnitt als auch an den konischen Übergangsbereichen 44.
Bei der Konstruktion der Umformwerkzeuge 70 ist die relative Rotationsbewegung zwischen dem Rohling 56 und dem Umformwerkzeugen 70 während des Rundknetprozesses berücksichtigt. Durch die besondere Form des Formelements 84 ist im Bereich des durch die beschriebene Rotationsbewegung zwischen Rohling 56 und dem Umformwerkzeug 70 in den Öffnungsbereich 106 anlaufenden Werkstoffs das Formelement 70 so freigestellt, dass ein Eindringen einer Werkzeugkante des Umformwerkzeugs 70, nämlich die durch das zweite Ende 96 der Schnittlinie 92 definierte Werkzeugkante, in den Rohling 56 bei zunehmenden Formänderungsverhältnissen, also bei zunehmendem Betrag derselben, verhindert wird. Beispielsweise bei einer einseitig ebenen oder einen definierten größeren Radius aufweisenden Kontur des Formelements 84 dient der Schmiegewinkelbereich mit konstantem Radius, welcher eine hohe Schmiegung aufweist, also einen Radius, den Radius des fertig rundgekneteten Werkstücks vorzugeben.
Durch die vorgeschlagene asymmetrische Geometrie der Umformwerkzeuge 70 werden im Vergleich zum Stand der Technik dem Betrag nach größere Formänderungsverhältnisse sowie größere Einlaufwinkel 86 ermöglicht. Ferner wird durch die asymmetrische Form der Formelemente 84 die von Umformwerkzeugen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, verursachte Flügelbildung beziehungsweise Polygonbildung verhindert, sodass eine Schmiegung mit einem Wert nahe 1 ermöglicht wird. Dies bedeutet, dass Radien des Werkstücks, also insbesondere des Zwischenabschnitts 68, und der Schnittlinie 92 im Schmiegewinkelbereich 100 beziehungsweise nahe des ersten Endes 94, identisch sind.
Mit den asymmetrischen Umformwerkzeugen 70 rundgeknetete Werkstücke sind anhand ihrer geometrischen sowie mikrostrukturellen Eigenschaften erkennbar. Auf diese Weise hergestellte Werkstücke weisen ein Formänderungsverhältnis beziehungsweise ein Reduktionsverhältnis und einen Einlaufwinkel auf, die außerhalb der aus dem Stand der Technik bekannten Grenzen liegen.
Mit dem beschriebenen Verfahren kann so ein Rohling 56 in einem ersten Schritt rundgeknetet werden zum Ausbilden von zwei Endabschnitten 66 und einem dazwischen angeordneten Zwischenabschnitt 68. Die mit den vorgeschlagenen Umformwerkzeugen 70 ausgebildeten konischen Übergangsbereiche 44 sowie der Zwischenabschnitt 68 müssen nicht nachgearbeitet werden und weisen zudem eine Oberfläche hoher Qualität ohne Grate und ausgebildete Polygone auf.
Bezugszeichenliste medizinischer Clip Aneurysmenclip Klemmarm Klemmarm freies Ende freies Ende Klemmfläche Klemmfläche Klemmflächenebene Klemmflächenebene proximales Ende proximales Ende Verbindungsabschnitt Verbindungsabschnitt Schlusselement Schlusselement Durchsteckschluss konischer Übergangsbereich konischer Übergangsbereich Ende Ende vorspannendes Element Schraubenfeder Rohling erster Durchmesser zweiter Durchmesser Konuswinkel erster Querschnitt Endabschnitt Zwischenabschnitt Umformwerkzeug Umformmaschine Längsrichtung Pfeil
Knetwerkzeug Grundkörper Längsrichtung Formelement Einlaufwinkel Mittelebene Kalibrierbereich
Schnittlinie erstes Ende zweites Ende
Radius
Schmiegewinkelbereich Umfangswinkel ebener Abschnitt Öffnungsbereich Ende
Ende
Einlaufbereich

Claims

- 25 -
Patentansprüche Medizinischer Clip (10), insbesondere in Form eines Aneurysmenclips (12), mit zwei zusammenwirkenden Klemmarmen (14, 16) und einem zwei Enden aufweisenden vorspannenden Element (54), wobei jeder der zwei Klemmarme (14, 16) über einen Verbindungsabschnitt (34, 36) mit einem Ende des vorspannenden Elements (52) verbunden ist, wobei die zwei Klemmarme (14, 16) in einer Grundstellung des Clips (10) einander maximal angenähert sind, insbesondere aneinander anliegend, und entgegen der Wirkung des vorspannenden Elements (52) von der Grundstellung in eine Öffnungsstellung voneinander weg bewegbar sind, wobei die zwei Verbindungsabschnitte (34, 36) einen ersten kreisförmigen Querschnitt (64) mit einem ersten Durchmesser (58) definieren, wobei das vorspannende Element (52) einen zweiten kreisförmigen Querschnitt mit einem zweiten Durchmesser (60) definiert, wobei der zweite Durchmesser (60) kleiner ist als der erste Durchmesser (58) und wobei sich die Verbindungsabschnitte (34, 36) in Richtung auf das vorspannende Element (52) hin verjüngen, sodass konische Übergangsbereiche (44, 46) gebildet werden, die einen Konuswinkel (62) definieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Konuswinkel (62) einen Wert von mindestens 10° aufweist. Medizinischer Clip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Konuswinkel (62) einen Wert von mindestens 15° aufweist, insbesondere einen Wert von mindestens 20°, und/oder b) der erste kreisförmige Querschnitt (64) eine erste Querschnittsfläche definiert, dass der zweite kreisförmige Querschnitt eine zweite Querschnittsfläche definiert und dass ein Verhältnis der zweiten Querschnittsfläche und der ersten Querschnittsfläche höchstens 0,7 beträgt, insbesondere höchstens 0,5. Medizinischer Clip nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) die konischen Übergangsbereiche (44) ausschließlich durch Umformen, insbesondere durch Rundkneten, ausgebildet sind und/oder b) das vorspannende Element (52) ausschließlich durch Umformen, insbesondere durch Rundkneten, ausgebildet ist und/oder c) die konischen Übergangsbereiche (44) ungeschliffen sind und/oder d) das vorspannende Element (52) ungeschliffen ist und/oder e) der medizinische Clip (10) einstückig, insbesondere monolithisch, ausgebildet ist und/oder f) das vorspannende Element (52) in Form einer Schraubenfeder (54) mit mindestens einer vollständigen Windung ausgebildet ist. Medizinischer Clip nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Klemmflächen (22, 24) der Klemmarme (14, 16) Klemmflächenebenen (26, 28) definieren und dass die Klemmflächenebenen (26, 28) in der Grundstellung parallel zueinander ausgerichtet sind. Umformwerkzeug (70), insbesondere Knetwerkzeug (78), zum Umformen von drahtförmigen Rohlingen (56), insbesondere zur Ausbildung medizinischer Clips (10), wobei das Umformwerkzeug (70) einen Grundkörper (80) aufweist, weicher eine Längsrichtung (82) definiert, an welchem Grundkörper (80) mindestens ein unter einem bezogen auf die Längsrichtung (82) um einen Einlaufwinkel (86) geneigt verlaufendes Formelement (84) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Formelement (84) bezogen auf eine die Längsrichtung (82) enthaltende Mittelebene (88) des Grundkörpers (80) asymmetrisch ausgebildet ist, wobei insbesondere der Einlaufwinkel (86) einen Wert von mindestens 10° aufweist, insbesondere einen Wert von mindestens 15°, weiter insbesondere einen Wert von mindestens 20°. Umformwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Grundkörper (80) ein Kalibrierbereich (90) ausgebildet ist, welcher sich parallel zur Längsrichtung (82) erstreckt oder die Längsrichtung definiert, wobei insbesondere der Kalibrierbereich (80) bezogen auf die Mittelebene (88) asymmetrisch ausgebildet ist. Umformwerkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Formelement (84) in einer Querschnittsebene senkrecht zur Längsrichtung (82) eine gekrümmte Schnittlinie (92) mit einem ersten Ende (94) und einem zweiten Ende (96) definiert, dass die Krümmung der Schnittlinie (92) am ersten Ende (94) einen maximalen Wert aufweist und dass die Krümmung der Schnittlinie (92) am zweiten Ende (96) einen minimalen Wert aufweist, wobei insbesondere die Krümmung a) am zweiten Ende (96) Null ist und/oder b) der Schnittlinie (92) ausgehend vom ersten Ende (94) zum zweiten Ende (96) hin kontinuierlich abnimmt. Umformwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der Schnittlinie (92) ausgehend vom ersten Ende (94) über einen bezogen auf die Längsrichtung (82) definierten Schmiegewinkelbereich (100) konstant ist, wobei insbesondere die Krümmung der Schnittlinie (92) zwischen dem Schmiegewinkelbereich (100) und dem zweiten Ende (96) kleiner ist als die Krümmung im Schmiegewinkelbereich (100). - 28 - Umformwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der Schnittlinie (92) ausgehend vom Schmiegewinkelbereich (100) a) auf das zweite Ende (96) hin abnimmt, insbesondere kontinuierlich, oder b) bis zum zweiten Ende (96) konstant ist, wobei insbesondere die Krümmung der Schnittlinie (92) ausgehend vom Schmiegewinkelbereich (100) bis zum zweiten Ende Null (96) ist. Umformwerkzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schmiegewinkelbereich (100) bezogen auf die Längsrichtung (82) über einen Umfangswinkel (102) in einem Bereich von etwa 5° bis etwa 90° erstreckt, insbesondere in einem Bereich von etwa 10° bis etwa 50°. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung am ersten Ende (94) der Schnittlinie (92) des Einlaufbereichs (112) in Richtung auf den Kalibrierbereich (90) hin zunimmt, insbesondere kontinuierlich. Umformmaschine (72), insbesondere Rundknetmaschine, gekennzeichnet durch mindestens ein Umformwerkzeug (70) nach einem der Ansprüche 11 bis 24. Verfahren zum Herstellen eines medizinischen Clips (10), insbesondere in Form eines Aneurysmenclips (12), umfassend das Umformen, insbesondere durch Rundkneten, eines drahtförmigen, einen ersten kreisförmigen Querschnitt (64) und einen ersten Durchmesser (58) aufweisenden Rohlings (56), wobei durch das Umformen zwischen zwei unverformten Endabschnitten (66) des Rohlings (56) ein Zwischenabschnitt (68) mit einem zweiten kreisförmigen Querschnitt und einem zweiten Durchmesser (60) ausgebildet wird, wobei durch das Umformen mindestens - 29 - ein konischer Übergangsbereich (44, 46) zwischen einem unverformten Endabschnitt (66) und dem Zwischenabschnitt (68) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine konische Übergangsbereich (44, 46) mit einem Konuswinkel (62) von mindestens 10° ausgebildet wird. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Zwischenabschnitt (68) zur Ausbildung eines vorspannenden Elements (52) unter Ausbildung mindestens einer vollständigen Windung gewickelt wird und/oder b) jeweils ein erster Teil der zwei Endabschnitte (66) zu Klemmarmen (14, 16) umgeformt wird derart, dass sich die Klemmarme ausgehend von freien Enden (18, 20) der zwei Endabschnitte (66) erstrecken, wobei insbesondere jeweils ein zweiter Teil der zwei Endabschnitte (66) zu einem Verbindungsabschnitt (34, 36) umgeformt wird derart, dass jeder Verbindungsabschnitt (34, 36) einen Klemmarm (14, 16) mit einem Ende (48, 50) des vorspannenden Elements (52) verbindet und dass in einer Grundstellung des Clips (10) die Klemmarme (14, 16) einander maximal angenähert sind, insbesondere aneinander anliegend, und entgegen der Wirkung des vorspannenden Elements (52) von der Grundstellung in eine Öffnungsstellung voneinander weg bewegbar sind. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (56) zur Ausbildung des Zwischenabschnitts (68) mit mindestens einem Umformwerkzeug (70) nach einem der Ansprüche 5 bis 11 umgeformt wird, wobei insbesondere der Rohling (56) und das mindestens eine Umformwerkzeug (70) beim Umformen zur Ausbildung des Zwischenabschnitts (68) relativ zueinander um eine durch den Rohling definierte Längsrichtung (74) gedreht werden, wenn sie außer Eingriff stehen. - 30 - Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (56) zur Ausbildung des Zwischenabschnitts (68) mit einer Umformmaschine (72) nach Anspruch 25 umgeformt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine konische Übergangsbereich (44) a) ungeschliffen ausgebildet wird und/oder b) ausschließlich durch Umformen ausgebildet wird, insbesondere ausschließlich durch Rundkneten. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 13 bis 17 zur Herstellung eines medizinischen Clips (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
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