ES2623654T3

ES2623654T3 - Globo con capas de tela divisorias y método para trenzar sobre formas tridimensionales

Info

Publication number: ES2623654T3
Application number: ES14168451.4T
Authority: ES
Inventors: Charles L. Simpson
Original assignee: CR Bard Inc
Current assignee: CR Bard Inc
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2017-07-11
Anticipated expiration: 2027-12-17
Also published as: JP2010512978A; US20120221038A1; EP2101858A4; US20100010438A1; US20170044697A1; EP2101858B1; WO2008076992A2; US20140182738A1; EP2767304B1; US20190233991A1; JP5503291B2; EP2101858A2; CA2664302C; US11702776B2; US11008682B2; US8122809B2; US20210269952A1; US10287717B2; US8616111B2; US9422650B2

Abstract

Globo (220) médico reforzado con fibras de diámetro variable, mostrando el globo una parte (50) cilíndrica principal de gran diámetro y una primera parte (52) cónica de diámetro más pequeño e incluyendo una tela (30) que refuerza el globo, mostrando la tela un patrón de trenzado de arrollamiento de fibra (11) continua que pasa (D2, D3) de una única capa (32) a múltiples capas (34, 44) a medida que la tela pasa en diámetro a partes de diámetro más pequeño del globo.

Description

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DESCRIPCION

Globo con capas de tela divisorias y metodo para trenzar sobre formas tridimensionales Campo tecnico

La presente invencion se refiere a metodos y aparatos para trenzar fibras sobre formas tridimensionales. En particular, la invencion se refiere al refuerzo de globos con fibras y telas tejidas. Para un ejemplo, vease el documento US-A1-2006/0085022 o WO-A1-01/64278.

Antecedentes de la tecnica

En la tecnica de los globos medicos, dichos globos medicos se han reforzado mediante la colocacion de fibras en disposiciones predeterminadas utilizando procesos manuales o parcialmente automatizados, como se describe en la patente de eE.UU. numero 6.746.425. Algunos procesos de fabricacion manuales y parcialmente automatizados requieren la manipulacion manual de fibras para disponer adecuadamente las fibras en el lugar deseado del globo. Los aspectos no automatizados de tales procesos aumentan el coste y el tiempo invertido para fabricar un globo medico reforzado en comparacion con los procesos altamente automatizados. Ademas, los aspectos no automatizados de tales procesos, y el tiempo asociado con los procesos manuales, evitan o impiden la formacion o la disposicion eficiente de patrones de fibra de complejos, o la formacion de patrones de tejido complejos que facilitan la disposicion de una tela bidimensional sobre un contorno tridimensional asociado con un globo medico. Tambien se considera que los procesos automatizados facilitan una disposicion mas precisa y consistente de las fibras que es imposible o diffcil de lograr con los procesos manuales o parcialmente automatizados.

Se describen tecnologfas de trenzado y maquinas de trenzado en 2D y 3D en: “Braiding”, 2005 Advanced Composite Materials & Textile Research Laboratory, Universidad de Massachusetts-Lowell, <
http://mechanical.uml.edu/acmtrl/research-Braiding.htm>. Se describen tecnologfas de trenzado y maquinas de trenzado cartesianas en <
http://www.3tex.com/3braid.cfm>. Un informe del Centro Nacional Textil (NTC, National Textile Center) de Springhouse, Pennsylvania describe patrones de trenzado y describe el comportamiento de los trenzados bajo carga de traccion, y el efecto del angulo del hilo con respecto a la carga y a la condicion de interferencia, en “Engineered Non-Linear Elastic Blended Fabrics”, Proyecto NTC F00-PH05 2005, <
http://www.ntcresearch.org/pdf-rpts/AnRp02/F00-PH05-A2.pdf>. Los siguientes artmulos describen trenzados: Guang-Wu Du, Tsu-Wei Chou y P. Popper, “Analysis of three-dimensional textile pre-forms for multidirectional reinforcement of composites”, J. Mater. Sci. 26 (1991) 3438-3448; M. Dunn, E. Armstrong-Carroll, Y. Gowayed; “Engineered Non-linear Elastic Bland Fabrics”, <http/
www.ntcresearch.org/pdf-rpts/Bref0601/F00-P05.pdf>; W. Seneviratne, J. Tomblin, “Design Of A Braided Composite Structure With A Tapered Cross-section”, National Institute for Aviation Research, Wichita State University, Wichita, KS 67260-0093; y The Department Of Defense Handbook Composite Materials Handbook, volumen 2, “Polymer Matrix Composites Materials Properties”,

<
http://www.lib.ucdavis.edu/dept/pse/resources/fulltext/HDBK17-2F.pdf>. Tambien se describe tecnologfa de trenzado en las patentes de EE.UU. numeros. 5718159, 5758562, 6019786, 5957974, 4881444, 4885973 y 4621560.

Para los globos medicos, son deseables paredes muy delgadas. Para reducir el grosor de la pared, es necesario reducir el grosor de cada fibra y aumentar el numero de fibras para complementar la reducida resistencia de las fibras mas delgadas. Si se reduce el grosor de las fibras, es necesario aumentar el numero de fibras, y la densidad de la fibra, segun el cuadrado de la reduccion de grosor, con el fin de mantener la misma resistencia a la traccion en la pared reforzada del globo. Se considera que la reduccion del grosor de la fibra conduce a un problema cuando se trenzan las fibras. Esto es debido al efecto de agrupamiento o interferencia que se produce cuando una tela trenzada continua se dispone sobre una parte cilmdrica de un globo y luego continua a traves de una parte del globo con un diametro reducido, tal como cuando una tela se extiende desde una forma de globo cilmdrica hasta un extremo conico del globo. Tambien se considera que existe el mismo problema cuando una tela se dispone sobre cualquier objeto tridimensional que se reduce de un diametro a un diametro mas pequeno.

En el extremo conico de un globo, la densidad de la fibra aumenta a medida que el diametro del globo disminuye, dado que el mismo numero de fibras se fabrican para cubrir un area circunferencial decreciente. Si el patron de tejido se cambia para permitir una densidad de fibra menor en las zonas de diametro reducido, el grosor de pared puede llegar a ser demasiado delgado y una transicion a diferentes angulos de fibra en el trenzado puede hacer que las fibras se agrupen o interfieran y evitar una reduccion adicional en el diametro del globo. Tambien, el trenzado escaso proporciona una mayor separacion entre las fibras y por lo tanto aumenta el angulo de interferencia entre las fibras, y el grosor de la pared se sacrifica en la parte principal del globo debido a la relacion segun la inversa del cuadrado entre el grosor de la pared y la densidad de la fibra requerida para conseguir una resistencia de la pared constante. En otras palabras, las fibras deben ser mas gruesas para mantener la resistencia reforzada por unidad de area de la pared del globo. Como resultado, la limitacion de la densidad de fibra en los extremos del globo impone una densidad suboptima de fibra (y concomitante con el grosor de la pared) sobre la zona central del globo, en la que el diametro es mas grande.

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Descripcion de la invencion

La invencion se define en las reivindicaciones independientes mas adelante. Las reivindicaciones dependientes se refieren a caractensticas opcionales y realizaciones preferidas. La invencion facilita una estructura y un metodo para fabricar un globo reforzado con fibras para tratamientos medicos tales como la angioplastia coronaria transluminal percutanea (PTCA), y el suministro de endoprotesis vasculares o endoprotesis cubiertas, que es susceptible de fabricacion automatizada y que permite que los angulos de fibra sean optimizados para mantener la presion.

En las realizaciones descritas en este documento, un arrollamiento continuo de fibra se teje para hacer una tela que refuerza un globo con un diametro variable, a la vez que se minimiza la obstruccion de la tela cuando dicha tela pasa de cubrir una parte de gran diametro del globo a una parte de diametro mas pequeno del globo. Se utiliza un patron de trenzado que pasa de una sola capa a multiples capas, a medida que la tela pasa a partes de diametro mas pequeno del globo. Cuando la tela de capa unica pasa a una tela de multiples capas, la densidad de fibra de la tela de una sola capa se reduce en cada una de las multiples capas, ya que cada fibra de la capa unica se dirige a una de las multiples capas. Cuando dos o mas capas se forman a partir de una sola capa, la densidad de fibra de la capa de refuerzo mas interna del globo puede ser controlada para minimizar la obstruccion o agrupamiento de la tela tejida. Las densidades de fibra de las capas formadas proximas a la capa mas interna, cuando se forma la capa mas interna, tambien pueden ser controladas para permitir la disposicion en capas del material compuesto del globo, a medida que el diametro del globo disminuye. La division de la tela de capa unica en multiples capas de este modo facilita que el globo sea reforzado con fibras que se extienden por todo el globo y en partes del globo con diametros variables, facilitando por ello la fabricacion automatizada de un globo reforzado. La division de una capa unica tambien facilita la disposicion de multiples capas de refuerzo en las partes de diametro reducido de un globo con agrupamiento minimizado de las telas debido al aumento de la densidad de la fibra.

En una realizacion, el globo medico incluye primeras y segundas fibras que definen juntas una capa de tela principal que refuerza una parte principal del globo, definiendo las primeras fibras una primera capa de tela que refuerza una primera parte del globo y definiendo las segundas fibras una segunda capa de tela que refuerza la primera parte del globo, y estando la primera capa de fibras separada de y dispuesta adyacente a la segunda capa de fibras.

En otra realizacion, el globo medico incluye primeras y segundas fibras que se entretejen, al menos en parte, entre sf para definir una capa principal que refuerza una parte principal del globo, definiendo las primeras fibras una primera capa que refuerza una primera parte del globo, definiendo las segundas fibras una segunda capa que refuerza la primera parte del globo, y estando la primera capa de fibras separada de y dispuesta adyacente a la segunda capa de fibras.

En aun otra realizacion, el globo medico incluye una capa de tela principal que refuerza el globo, una primera capa de tela contigua con y extendiendose desde la capa de tela principal para reforzar el globo, y una segunda capa de tela contigua con y extendiendose desde la capa de tela principal para reforzar el globo, estando la primera capa de tela dispuesta separada de y adyacente a la segunda capa de tela.

Todavfa en otra realizacion, el globo medico incluye una tela principal que tiene un patron principal de trenzado de primeras y segundas fibras entretejidas que refuerza el globo, teniendo una primera tela un primer patron de trenzado de las primeras fibras, y teniendo una segunda tela un segundo patron de trenzado de las segundas fibras, uniendo las primeras y segundas fibras la tela principal a la primera y segunda telas.

En otra realizacion, el globo medico incluye una seccion central del globo con un primer diametro exterior, un extremo que se estrecha gradualmente del globo con un segundo diametro exterior que es menor que el primer diametro exterior, una tela principal con primeras y segundas fibras entretejidas y con la tela principal dispuesta en una seccion central del globo, estando una primera tela que tiene solamente primeras fibras entretejidas dispuesta en el extremo que se estrecha gradualmente, y teniendo una segunda tela solamente segundas fibras entretejidas dispuestas sobre la primera tela.

En cada una de las realizaciones descritas anteriormente, la primera tela, capa o capa de tela puede separarse en una primera tela, capa o capa de tela interior y una primera tela, capa o capa de tela exterior para reforzar el globo. La segunda tela, capa o capa de tela se puede separar en una segunda tela, capa o capa de tela interior y una segunda tela, capa o capa de tela exterior para reforzar el globo. La parte principal o central del globo puede definir un cilindro y las partes primera, segunda, extrema o que se estrecha gradualmente pueden definir conos. La tela, capa o capa de tela principal tambien puede conectarse a la primera y segunda capas de tela cerca de una transicion entre una parte cilmdrica del globo y una seccion conica del globo. Ademas, cada una de las realizaciones descritas anteriormente pueden tener el globo acoplado a un cateter, el globo acoplado a un dispositivo implantable dispuesto alrededor del exterior del globo, y el globo acoplado a un “stent” (endoprotesis vascular) dispuesto alrededor del exterior del globo.

Ademas, el metodo para fabricar un globo medico incluye entrelazar las primeras y segundas fibras para tejer una tela principal para reforzar una seccion central del globo, entrelazar solamente las primeras fibras para tejer una primera tela para reforzar un extremo que se estrecha gradualmente del globo que tiene un diametro exterior menor

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que el diametro exterior de la seccion central, y entrelazar solamente las segundas fibras para tejer una segunda tela para reforzar el extremo que se estrecha gradualmente del globo mediante la disposicion de la segunda tela sobre la primera tela. Este metodo puede incluir entrelazar las primeras fibras para formar una primera tela interior y una primera tela exterior para reforzar el extremo que se estrecha gradualmente del globo, entrelazar las segundas fibras para formar una segunda tela interior y una segunda tela exterior para reforzar el extremo que se estrecha gradualmente del globo, formar la seccion central del globo para definir un cilindro y formar el extremo que se estrecha gradualmente del globo para definir conos, y tejer la tela principal para unir la primera y segunda telas cerca de una transicion entre una parte cilmdrica del globo y una seccion de cono del globo.

El globo y las fibras son preferiblemente polfmeros, y estan unidas a la base del globo mediante un adhesivo. Preferiblemente, las fibras longitudinales discurren sustancialmente paralelas al eje longitudinal del globo. El metodo incluye preferiblemente calentar un termopolfmero para incrustar una agrupacion de fibras longitudinales en una matriz que cubre un tubo. El metodo tambien incluye preferiblemente inflar un tubo no retorcido en un molde antes de enrollar fibra circunferencial e incluye calentar un termopolfmero para incrustar la agrupacion de fibras longitudinales en una matriz que cubre el tubo inflado.

De acuerdo con otra realizacion preferida mas, un metodo para formar un globo reforzado con fibras comprende: sujetar una matriz de fibras longitudinales en la superficie de un recipiente que se va a reforzar, mientras se envuelve simultaneamente una fibra circunferencial de modo helicoidal alrededor de la matriz de fibras para formar una helice que cruza las fibras longitudinales en angulos sustancialmente rectos.

Preferiblemente, la etapa de envolver incluye rodear una bobina, que sujeta la fibra circunferencial, alrededor del recipiente. La sujecion se puede llevar a cabo por una matriz de alimentadores de fibra accionados por muelle. El metodo preferiblemente tambien incluye aplicar un revestimiento curable a las fibras despues de la etapa de envolver y despues curar el revestimiento curable para formar una superficie exterior. El metodo preferiblemente tambien incluye aplicar un adhesivo a la superficie del recipiente antes de sujetar y envolver.

Breve descripcion de los dibujos

Los dibujos adjuntos, que se incorporan a este documento y constituyen parte de esta memoria descriptiva, ilustran realizaciones a modo de ejemplo de la invencion, y, junto con la descripcion general dada anteriormente y la descripcion detallada dada a continuacion, sirven para explicar las caractensticas de la invencion.

La figuralA ilustra un patron de trenzado a modo de ejemplo que pasa de una capa a dos capas.

La figura 1B ilustra esquematicamente un borde en la vista del patron de trenzado de la figura 1A.

La figura 2 ilustra esquematicamente una tela que tiene un patron de trenzado que pasa de una sola capa a multiples capas y un perfil de la seccion transversal de un extremo de un globo.

La figura 3 es una ilustracion isometrica de un globo reforzado con el patron de trenzado de las figuraslA, 1B y 2C.

La figura 4 ilustra un dispositivo para formar un patron de trenzado de una tela en una superficie tridimensional de un globo.

Las figuras 5A a 5E ilustran etapas de fabricacion a modo de ejemplo para formar una tela reforzada con fibras no tejidas o tejidas para un globo.

La figura 6 ilustra un aparato para disponer fibras sobre una estructura de mandril o de base.

La figura 7 ilustra un aparato alternativo para disponer fibras sobre una estructura de mandril o de base.

Modo o modos de realizar la invencion

Como se ilustra en las figuras 1A y 1B, una tela 10 a modo de ejemplo tiene una estructura triaxial con fibras 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f dispuestas en tres direcciones para formar un trenzado de la tela 10. Las fibras 11a, 11b, 11c se ilustran sin sombreado y las fibras 11d, 11e, 11f se ilustran con sombreado. La tela 10 tiene dos partes: una parte 12a de una sola capa, en la que las fibras 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f estan entretejidas para formar la tela 10 con una sola capa 18, y una parte 12b de dos capas, en la que las fibras 11a, 11b, 11c estan entretejidas para formar una primera capa 20 de la tela 10 y las fibras 11d, 11e, 11f estan entretejidas entre sf para formar una segunda capa 21 de la tela 10. Como tambien se ilustra en la figura1A, se puede observar que las capas 20 y 21 son identicas en terminos del patron de trenzado y estan desplazadas una respecto a la otra.

El lfmite en el que la tela 10 pasa de la parte 12a de una sola capa a la parte 12b de dos capas es una lmea de transicion 22. Como se puede apreciar a partir de las figuras 1A y 1B, la densidad de fibra de la parte 12a de una sola capa es el doble de la densidad de fibra de cualquiera de las capas 20 o 21. Tambien se puede apreciar que los

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patrones de tejido de cada una de la primera y segunda capas 20, 21 estan dispuestos para continuar sin interrupcion los patrones de tejido establecidos por las fibras sombreadas y no sombreadas en la parte 12a de una sola capa. La vista lateral esquematica de la figura 1B muestra, en el borde, como la primera capa 20 y la segunda capa 21 se unen para formar la capa 18 unica en la lmea de transicion 22. Como tambien puede apreciarse, la division de una capa 18 unica en la primera capa 20 y la segunda capa 21 se puede repetir dividiendo adicionalmente una o ambas de la primera y segunda capas 20, 21 en capas adicionales en lmeas de transicion adicionales. Tambien se puede apreciar que la parte 12a de una sola capa se puede dividir en mas de dos capas mediante, por ejemplo, la division de las seis fibras 11a - 11f en tres capas que tienen, cada una de ellas, dos de las seis fibras 11a - 11f, o en seis capas que tienen, cada una de ellas, una de las seis fibras 11a - 11f. Tambien se contempla que la parte 12a de una sola capa podna dividirse en capas que tienen un numero diferente de fibras, tales como una primera capa con cuatro de las seis fibras 11a - 11f y una segunda capa con dos de las seis fibras 11a - 11f.

La figura 2 es un esquema que ilustra multiples transiciones en una tela 30, de una estructura de capa unica que tiene una capa 32 a una estructura de dos capas que tiene una capa 34 y una capa 36, y luego de nuevo con una transicion en la que la capa 34 se divide en capas 42, 44 y la capa 36 se divide en capas 38, 40, para formar una estructura de cuatro capas de la tela 30.

Como se puede apreciar, el patron de trenzado de las telas 10, 30 puede estar construido para seguir una forma, tal como el extremo conico de un globo 46 medico, como se ilustra esquematicamente en la figura 2. El globo 46 puede tener un diametro que disminuye gradualmente desde el diametro D1 sobre una parte cilmdrica 50 del globo 46 hasta una gama de diametros mas pequenos, tales como los diametros D2, D3, D4 en una parte conica 52 del globo 46. Los diametros D2, D3, D4 marcan lmeas de transicion 22 en las que una capa se divide en dos capas, como por ejemplo cuando la capa 32 se ramifica en las capas 34, 36. Las lmeas de transicion 22 pueden seguir otros diametros y formas de globo usando el mismo mecanismo de division de capas para controlar la densidad de los hilos en cada capa. Las lmeas de transicion 22 tambien pueden estar dispuestas en un globo con geometnas variables, tal como un globo con una parte cilmdrica 50 que tiene una parte con un diametro que es menor que el diametro D1, o con salientes que se sobresalen del globo, o con otras caractensticas que modifican la forma y dimensiones de la seccion transversal del globo. Tengase en cuenta tambien que, aunque las realizaciones descritas en este documento se centran en los globos, la tecnica de trenzado y division en capas que se describe en el presente documento se puede aplicar a otros tipos de estructuras, incluyendo estructuras que no mantienen la presion, tales como stents, injertos o artmulos de material compuesto de fabricacion.

Como se muestra en las figuras 1A-2, cuando las mismas fibras 11a - 11f se dividen entre multiples capas, la densidad de fibra por capa se reduce, lo que permite que el trenzado de la tela de cada capa se ajuste a un diametro mas pequeno del globo sin hacer que las fibras o capas se agrupen o se obstruyan debido al area circunferencial decreciente del globo. Por ejemplo, la tela 30 puede envolverse sobre una estructura con un diametro que se reduce, tal como en la parte conica 52, sin hacer que las fibras de cada capa de la tela 30 se agrupen o creen una densidad indeseablemente alta de fibra en diametros mas pequenos. La tecnica de trenzado y division en capas que se describe en el presente documento a modo de ejemplo, por lo tanto, permite ventajosamente formar una tela con una unica estructura trenzada continua sobre todo un globo, a la vez que se alinean las fibras del trenzado segun una disposicion preferiblemente geodesica. La tecnica a modo de ejemplo de division tambien facilita el control de la densidad de fibra y la disposicion de las capas cuando la tela esta dispuesta segun una variedad de formas tales como, por ejemplo, una seccion 52 conica en forma de silla de montar (perfil en forma de S, ondulado o de hiperboloide) o forma esferoidal.

La figura 3 ilustra un globo 100 con una base 90 de globo que tiene una tela 60 con una zona 102 de capa unica dispuesta en una parte cilmdrica central 91 del globo 100 y que incluye una parte de zonas estrechadas gradualmente 101, 103, y zonas 104, 112 de capa doble dispuestas en cada una de las zonas estrechadas gradualmente 101, 103, respectivamente. Unas zonas 106, 114 de capa cuadruple se extienden hacia los extremos del globo 100 en las partes 101, 103 que se estrechan.

Un metodo preferido para formar un trenzado de una tela que pasa de capas individuales a capas multiples se representa esquematicamente en la figura 4. Una maquina de trenzado 170 tiene bobinas flotantes 140a, 140b, 141a, 141b, 142a, 142b, cada una de las cuales controla la disposicion de las fibras 148a, 148b, 149a, 149b, 150a, 150b. Las bobinas son desplazadas mediante una mesa transportadora 172 que es preferiblemente una maquina de trenzado de tipo cartesiano que emplea un proceso de trenzado cartesiano. Un proceso de trenzado cartesiano es capaz de producir trenzados de multiples capas o de una sola capa de cualquier estructura trenzada deseada y permite que la formacion de la estructura trenzada cambie segun se esta fabricando la tela, es decir, sobre la marcha. Generalmente, las estructuras trenzadas preferidas se distribuyen en un patron bidimensional sobre una superficie tridimensional y es capaz de cambiar a medida que la estructura trenzada se extiende en una direccion axial 92 de la tela 60, de la base 90 del globo o del globo 100. La maquina de trenzado 170 desplaza las bobinas 140a, 140b, 141a, 141b, 142a, 142b sobre una bancada de maquina (no mostrada) segun un programa preestablecido que permite la creacion de lmeas de transicion 122, en las que la disposicion en capas de la tela 60 cambia entre una zona 102 de una sola capa, unas zonas 102, 114 de capa doble y unas zonas 106, 114 de capa cuadruple. Unos mecanismos de paso de bobina (no mostrados) transportan las bobinas 140a, 140b, 141a, 141b,

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142a, 142b alrededor de una matriz plana (no mostrada) para permitir que las bobinas pasen unas alrededor de las otras de tal modo que se crea el trenzado, y para crear lmeas de transicion 122. Seis bobinas 140a, 140b, 141a, 141b, 142a, 142b se muestran en el dibujo, aunque se puede usar un numero menor o mayor de bobinas para formar una tela con una variedad de estructuras de trenzado.

Se debe tener en cuenta que, aunque se utiliza el termino “cartesiano”, no se pretende limitar el metodo y el aparato preferidos para fabricar el trenzado a aquellos en los que las bobinas siguen trayectorias rectilmeas o agrupaciones rectilmeas de estaciones. Por ejemplo, para globos con secciones transversales redondas, puede ser deseable que los mecanismos de transferencia de bobinas presenten disposiciones polares de los mecanismos de paso de bobina. Por lo tanto, debe entenderse que las maquinas de trenzado de tipo cartesiano, como la caracterizacion que se utiliza en este documento, pueden abarcar cualquier tipo de dispositivo de paso de bobina. Se debe tener en cuenta tambien que el trenzado puede estar formado por mecanismos distintos de tal dispositivo de tipo cartesiano.

En una maquina de trenzado 170 de tipo cartesiano, las fibras 148a, 148b, 149a, 149b, 150a, 150b estan dispuestas sobre la base 90 del globo segun un patron de trenzado que pasa de una unica capa a multiples capas al desplazar tres bobinas 140a, 141a, 142a alrededor de la mesa transportadora circular 172 segun cualquier secuencia deseable para formar una primera capa trenzada correspondiente a la primera capa 20 sobre la base 90 del globo. Las bobinas 140b, 141b, 142b son desplazadas tambien alrededor de la mesa transportadora 172, para formar otra segunda capa trenzada correspondiente a la segunda capa 21 sobre la base del globo, posiblemente sobre la primera capa 20, de manera que las fibras 148b, 149b, 150b no se entretejen con las fibras 148a, 149a, 150a. De esta manera, se forman dos capas trenzadas separadas. La base 90 del globo es desplazada tambien con respecto a la mesa transportadora 172 a medida que se forman progresivamente las capas trenzadas y, cuando se va a formar la lmea de transicion 122, las bobinas 140a, 140b, 141a, 141b, 142a, 142b se mueven para hacer que la primera capa trenzada y la segunda capa trenzada se entrecrucen para formar una sola capa trenzada correspondiente a la capa 18 unica. Tambien se puede llevar a cabo el inverso de este proceso, con la tela 60 pasando de una unica capa trenzada a multiples capas trenzadas. Un numero variable de capas se pueden formar con un numero adecuado de bobinas y una matriz suficiente de trayectorias para que las bobinas las sigan.

La trayectoria de las fibras puede ser controlada mediante el control de la velocidad de alimentacion de la base 90 del globo con relacion al movimiento de las bobinas, como se conoce en la tecnica de los sistemas de trenzado cartesianos y de otros tipos. Se debe tener en cuenta que, aunque se muestra una estructura cilmdrica que tiene la forma de un globo medico a modo de ejemplo, se pueden reforzar otras formas de globos u otras estructuras utilizando las estructuras y los metodos descritos.

Un tipo de mecanismo para desplazar las bobinas emplea elementos rotatorios que estan fijos en una matriz de estaciones, y los elementos rotatorios tienen rebajes que hacen pasar las bobinas de estacion a estacion. Las bobinas pueden estar programadas para moverse en cualquier direccion sobre la superficie completa del plano transportador 172. Si esta programado correspondientemente, se puede hacer que una capa trenzada unica pase a dos capas trenzadas sin ninguna interrupcion. El mecanismo de paso de bobinas de la maquina de trenzado cartesiana puede estar fabricado con un agujero 130 en el centro de la mesa transportadora 172 para permitir que un mandril cilmdrico (no mostrado) pase a traves del mismo y facilitar la tejedura de las capas trenzadas alrededor del mandril.

Los telares circulares y otras tecnicas automatizadas de fabricacion de tela plantean problemas con estructuras de paredes delgadas de alto rendimiento, tales como globos medicos. Se considera que puede ser diffcil formar un patron de fibra helicoidal o longitudinal sobre una base del globo o del mandril con una seccion transversal variable. Tambien se considera que los telares que requieren una bobina de desplazamiento no se pueden utilizar con una seccion transversal variable de la base del globo o del mandril sin el uso de un mecanismo complejo para pasar la bobina de desplazamiento y un dispositivo adicional para realizar una funcion batidora de densificacion de los hilos de trama. Tambien, el rozamiento entre fibras puede causar problemas, particularmente cuando las fibras son muy delgadas. Tambien se considera que el trenzado se hace diffcil cuando hay una necesidad de tejer, de gestionar variaciones del diametro de la base del globo o del mandril y de mantener trayectorias de hilo geodesicas.

Se considera que disponer fibras sin tejer supera algunas de las dificultades asociadas con la tela y el trenzado que se presentan en las tecnicas existentes. Las fibras pueden alinearse segun las direcciones longitudinal y circunferencial para evitar problemas con respecto a la alineacion geodesica y a los telares circulares. El ejemplo de la tecnica de division y la disposicion en capas tambien tiene la ventaja de limitar el rozamiento durante la fabricacion debido a que el rozamiento entre las fibras se reduce porque algunas fibras estan entretejidas para formar la tela. Ademas, se considera que las trayectorias mas uniformes seguidas en una disposicion no tejida aumentan la resistencia y reducen el estiramiento de la tela.

Otro metodo para fabricar un globo con fibras se ilustra en las figuras 5A-5D. Como se muestra en la figura 5A, un tubo 202 se envuelve de modo helicoidal con fibras 201. La superficie del tubo 202 se reviste preferiblemente primero con un adhesivo. El tubo 202 es preferiblemente de un material que tiene baja elasticidad en la direccion axial del tubo con el fin de que estire principalmente en la direccion circunferencial. Tambien, antes de envolver las fibras 201, el tubo 202 preferiblemente se retuerce una distancia predeterminada alrededor de su eje longitudinal de

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tal manera que se genera una torsion elastica dentro de la pared del tubo 202. Se considera que un tubo fabricado de un material con propiedades elasticas anisotropicas y formado para ser inelastico a lo largo de su eje longitudinal tendera a acortarse cuando se retuerza en una direccion circunferencial alrededor del eje longitudinal del tubo. Cuando el tubo 202, con las fibras adheridas al mismo, posteriormente es retorcido en sentido inverso, como se muestra en la figura 5B, las fibras 201 se alinean con el eje longitudinal del tubo 202.

Haciendo referencia a la figura 5C, el tubo 202 se expande despues de ello por inflado en un molde 206 que hace que el tubo 202 y las fibras 201 fijadas se expandan para formar una base 210 de globo reforzada. El tubo 202 y las fibras 201 son inelasticos en la direccion axial del tubo 202, lo que hace que la longitud del tubo 202 se acorte a medida que se expande circunferencialmente en el molde 206 para formar la base 210 de globo reforzada. El molde 206 se puede revestir con un termopolfmero antes de encapsular el tubo 202 dentro del molde 206 y el molde se puede calentar para facilitar la fijacion de las fibras 201 al revestimiento de termopolfmero. Todo o una parte del tubo 202 se puede extraer posteriormente de la base 210 del globo reforzada, o un mandril interno para el tubo 202, si se utiliza, se puede extraer si se desea.

Alternativamente al revestimiento con termopolfmero, se puede aplicar cualquier revestimiento de plastico qmmicamente curable al rebaje del molde 206 de manera que las fibras 201 se compriman en el interior del revestimiento debido a la expansion del tubo 202 cuando se forma la base 210 de globo reforzada. Alternativamente, el molde 206 puede tener rebajes porosos que permitan la inyeccion de un material curable en un espacio entre las fibras 201 y el tubo 202.

Una vez que esta formada la base 210 del globo reforzado con fibras 201 dispuestas longitudinalmente, un arrollamiento helicoidal 219 puede formarse alrededor de la base 210 del globo reforzado mediante la rotacion de la base 210 del globo reforzado y la alimentacion de una fibra sobre el mismo tangencialmente desde una bobina que avanza axialmente, para formar el globo 220 ilustrado en la figura 5D. Preferiblemente, la base 210 del globo reforzado se reviste primero con un material para evitar que el arrollamiento helicoidal se deslice. En otra realizacion, se aplican dos arrollamientos helicoidales 219 a la base 210 del globo reforzada, con angulos helicoidales simetricos con respecto al eje longitudinal del globo o entre sf, para formar el globo 221 como se ilustra en la figura 5E. Los dos arrollamientos 219 helicoidales se pueden disponer de forma secuencial, sin tejer, o simultaneamente en un patron tejido.

Preferiblemente, se crean multiples globos a la vez a partir de un solo tubo 202 largo. Se puede hacer que el tubo se expanda en el molde 206 y avance para crear globos 210 adicionales, o multiples moldes 206 pueden estar soportados en una matriz longitudinal para crear varios globos 210 a la vez. Se puede crear arrollamiento helicoidal unico sobre multiples globos 210 para lograr economfas de fabricacion frente a un metodo manual de globo unico.

La figura 6 ilustra esquematicamente un dispositivo de tejer 250 para disponer fibras en capas sobre un mandril o una base 190 de globo, para formar el globo 220. El mandril o la base 190 de globo es desplazado a traves de un alimentador 200 de fibra longitudinal en el proceso de tejedura mediante un accionamiento axial 204 y una transmision 203 del accionamiento axial. El alimentador 200 de fibra longitudinal alimenta fibras longitudinales 222 desde arrollamientos 208 de fibra longitudinal sobre el mandril o la base 190 del globo. Al mismo tiempo, un alimentador 224 de fibra helicoidal que orbita sobre una pista 225 enrolla una fibra helicoidal 230 en un tela con las fibras longitudinales 222 dispuestas sobre el mandril o la base 190 del globo mediante el alimentador 200 de fibra longitudinal. Un soporte 228 del alimentador sobresale de un desplazador 216 que tiene un arrollamiento 214 de fibra helicoidal accionado por un accionamiento 242 del desplazador y la transmision 240 alrededor de la pista 225 circular. El mecanismo para accionar el desplazador 216 puede ser cualquier mecanismo adecuado, tal como se utiliza para accionar el desplazador de una telar circular. Las fibras se pueden mantener tensionadas mediante los soportes 212 de alimentador para las fibras longitudinales 222, y mediante el soporte 228 de alimentador para la fibra helicoidal 230. Los soportes 212, 228 de alimentador pueden ser tubos o cables de grna o cualquier dispositivo adecuado para guiar las fibras a medida que se desenrollan de los arrollamientos 208, 214 respectivos.

Los soportes 212 del alimentador estan dispuestos para seguir la superficie del mandril o de la base 190 del globo y estan situados preferiblemente de manera que sus puntas estan cerca del mandril o de la base del globo para colocar las fibras longitudinales 222 cuando se coloca sobre el mandril o la base 190 del globo. La superficie curvada del mandril o la base 190 del globo es seguida por las puntas de los soportes 212 del alimentador de manera que las fibras longitudinales 222 no se extienden o alargan en puente sustancialmente para llegar a la superficie del mandril o la base 190 del globo. Las fibras longitudinales 222 se extraen por traccion a medida que el mandril o la base 190 del globo se mueve axialmente con relacion a los alimentadores 200 de fibras longitudinales. Por lo tanto, a medida que el mandril o la base 190 del globo avanza, las fibras longitudinales 222 se colocan en su lugar y la fibra helicoidal 230, que esta enrollada segun un patron circunferencial y se extrae por traccion naturalmente en forma de helice a medida que avanza el mandril o la base 190 del globo, mantiene las fibras longitudinales 222 en su lugar contra la superficie del mandril o la base 190 del globo. Preferiblemente, el mandril o la base 190 del globo esta provisto de un revestimiento pegajoso o antideslizante para evitar que el arrollamiento helicoidal se deslice hacia el exterior.

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La figura 7 muestra un dispositivo de tejer 260 similar al de la figura 6 desde un punto de vista dirigido hacia los extremos a lo largo del eje longitudinal del dispositivo 260 de tejer. En esta realizacion, las fibras longitudinales 272 son alimentadas desde multiples arrollamientos 270 que rodean completamente el mandril o la base 255 del globo, aunque solamente unas pocas se ilustran en la figura 7. El dispositivo 260 de tejer incluye un diafragma 262 que se expande y se contrae circunferencialmente para mantener la posicion de las fibras longitudinales 272 cerca del mandril o la base 255 del globo. El diafragma 262 puede estar disenado para controlar pasivamente la posicion de las fibras longitudinales 272 con muelles o cuchillas de empuje elastico 263 que mantienen el contacto o una cercana proximidad con el mandril o la base 255 del globo. Alternativamente, el diafragma 262 puede estar configurado por un mecanismo adecuado de accionamiento basado en la realimentacion a partir de un seguidor de perfil mecanico u optico o ser programable mediante la sincronizacion del diafragma 262 con el movimiento del mandril o la base 255 del globo, que tiene un perfil predeterminado. Una fibra helicoidal 266 se alimenta desde un arrollamiento 265 en un desplazador 264 que rodea el mandril o la base 255 del globo, a medida que el mandril o la base 255 del globo es desplazado en la direccion axial normal al plano de la figura 7.

Varios detalles adicionales de las realizaciones descritas, por ejemplo como pueden utilizarse los globos de base u otros varios tipos de mandriles, se describen en la solicitud internacional numero PCT/US07/81264.

Como se describe en la solicitud internacional numero PCT/US07/81264, un molde ilustrado en las figuras 7 y 8A-8C se puede usar para fundir una matriz alrededor de las fibras para formar un globo. En un metodo, las fibras se revisten con un material de formacion de matrices que fluye a una temperatura menor que la del material de base de las fibras. Por ejemplo, fibras de alta temperatura de fusion se pueden revestir con un termoplastico de baja temperatura de fusion. Entonces, se puede formar una preforma por el trenzado sobre un mandril plegable con las fibras de dos partes. El mandril, con la preforma, se coloca entonces en el molde y se calienta para fundir el material de baja temperatura de fusion, pero dejar intactas las fibras. Despues se retira el molde y el mandril se puede plegar o desintegrar para eliminarlo, dejando el globo completamente formado con los espacios entre las fibras llenos con el material de baja temperatura de fusion de las fibras originales. El mandril puede estar fabricado de vidrio, metal, cera, o un polfmero ngido o flexible, por ejemplo, y se elimina desinflandolo o disolviendolo con acido, por ejemplo.

Como otra alternativa, las fibras de partida podnan ser una fibra de dos partes, con una parte, por ejemplo, con un revestimiento de un material qmmicamente endurecible o curable. En lugar de calentarla en el molde, la preforma puede ser rociada con un endurecedor qmmico y moldeada hasta que se produce el endurecimiento, como se muestra en la solicitud internacional numero PCT/US07/81264 en las figuras 7 y 8A-8C. El mandril puede entonces ser retirado de la manera expuesta en la realizacion anterior.

Observese que las proporciones de los artfculos y precursores (parisones) mostrados en las figuras no estan destinadas a ser representativas de un globo medico en la practica y se eligen con el proposito de ilustrar. Si bien la presente invencion ha sido descrita con referencia a ciertas realizaciones, son posibles numerosas modificaciones, alteraciones y cambios de las realizaciones descritas sin salirse del ambito y el alcance de la presente invencion, como se define en las reivindicaciones adjuntas. En consecuencia, se pretende que la presente invencion no este limitada a las realizaciones descritas, sino que tenga todo el alcance definido por el lenguaje de las siguientes reivindicaciones.

Claims

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7. 30
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REIVINDICACIONES

Globo (220) medico reforzado con fibras de diametro variable, mostrando el globo una parte (50) cilmdrica principal de gran diametro y una primera parte (52) conica de diametro mas pequeno e incluyendo una tela (30) que refuerza el globo, mostrando la tela un patron de trenzado de arrollamiento de fibra (11) continua que pasa (D2, D3) de una unica capa (32) a multiples capas (34, 44) a medida que la tela pasa en diametro a partes de diametro mas pequeno del globo.

Globo medico segun la reivindicacion 1 y que comprende:

primera y segunda fibras entretejidas entre sf para definir una capa (32) de tela principal que refuerza una parte principal del globo, definiendo las primeras fibras una primera capa (34) de tela que refuerza una primera dicha parte conica del globo y definiendo las segundas fibras una segunda capa (36) de tela que tambien refuerza la primera dicha parte conica del globo, la primera capa de tela separada de y dispuesta adyacente a la segunda capa de tela.

Globo medico segun la reivindicacion 2, mostrando el globo una segunda parte conica de diametro mas pequeno en el extremo de la parte cilmdrica principal de la primera parte conica.

Globo medico segun la reivindicacion 2 o 3, separandose la primera capa de tela en una primera capa de tela interior y una primera capa de tela exterior para reforzar una parte de la primera parte conica del globo.

Globo medico segun la reivindicacion 4, separandose la segunda capa de tela en una segunda capa de tela interior y una segunda capa exterior para reforzar una parte de la primera parte conica del globo.

Globo medico segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, estando el globo acoplado a un cateter.

Globo medico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, estando el globo acoplado a un dispositivo implantable dispuesto alrededor del exterior del globo.

Globo medico segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, estando el globo acoplado a un “stent” dispuesto alrededor del exterior del globo.