DE4000086A1 - Torsionsfeder - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Torsionsfeder und insbesondere eine Torsionsfeder mit einer ausgeglicheneren Spannungsverteilung im Windungsabschnitt der Torsionsfeder, und ganz besonders eine Aneurys­ maklammer, die eine solche Torsionsfeder verwendet.

Eine Torsionsfeder weist einen Windungsabschnitt mit einer oder mehre­ ren Windungen auf, der üblicherweise einen insgesamt kreisförmigen Ring bildet, mit einer Windungsachse und einem Querdurchmesser, der im allgemeinen senkrecht zur Windungsachse verläuft. Manche Torsionsfe­ dern können sogar weniger als eine volle Windung aufweisen. Die Enden der Windungsanordnung erstrecken sich üblicherweise von der Windungs­ anordnung weg, um Kräfte aufzunehmen, die in der Feder Drehmomente in­ duzieren. Diese Verlängerungen erstrecken sich üblicherweise in einer insgesamt tangentialen Richtung, können sich aber unter jeglichem Win­ kel von der Windungsanordnung weg oder an jeder Stelle rund um den Um­ fang der Windungsanordnung in Abhängigkeit von der Verwendung erstrec­ ken, welcher die Torsionsfeder unterzogen wird. Wenn ein Moment auf die Torsionsfeder aufgebracht wird (ein Moment ist die auf die Verlän­ gerung aufgebrachte Kraft, multipliziert mit dem Abstand von der Mit­ tellinie der Windungsanordnung, wo die Kraft auf die Verlängerung auf­ gebracht wird), dann wird die Windungsanordnung ausgelenkt und das Ma­ terial, aus dem sie hergestellt ist, wird unter Spannung gesetzt. Wenn das Moment nachläßt, dann entspannt sich auch die Windungsanordnung und kehrt in ihre ursprüngliche Form zurück. Wenn die Auslenkung zu­ nimmt, dann nimmt die Spannung zu bis zur elastischen Grenze des Ma­ terials. Wenn die elastische Grenze überschritten wird, dann behält die Windungsanordnung eine ständige Auslenkung selbst dann zurück, nachdem das Moment wieder entfallen ist. Eine maximale, gewünschte Auslenkung einer Windungsanordnung für ein spezielles, aufgebrachtes Moment ist ein wesentliches Kriterium für die Federkonstruktion. Bei herkömmlichen Federkonstruktionen kann man unter anderem das Material, die Form, den Querschnitt und die Anzahl der Windungen auswählen, um die gewünschte Federleistung zu erzielen.

In bestimmten Anwendungsfällen, beispielsweise dort, wo die Kraft nahe der Mittellinie der Windungsanordnung aufgebracht werden soll, oder wo die Windungsanordnung in einem eng begrenzten Raum verwendet werden muß, so daß Form und Anzahl der Windungen begrenzt sind, können selbst geringe Auslenkungen große Änderungen in der Spannung bei verschiede­ nen Punkten rund um den Umfang der Windungsanordnung verursachen. In solchen Anwendungsfällen können Abschnitte der Windungsanordnung selbst bei kleinen Auslenkungen bereits der elastischen Grenze nahe­ kommen.

Wenn herkömmliche Torsionsfedern mit Kraftaufnahme-Verlängerungen, die derselben Seite der Windungsachse zugewandt sind, ausgelenkt werden, dann werden hohe Momente und somit auch Spannungen an jenem Teil der Windungsanordnung erfahren, der von den Verlängerungen abgewandt ist, und niedrigere Momente und somit auch niedrigere Spannungen werden an dem Teil der Windungsanordnung nahe den Verlängerungen erfahren. Die Materialmenge im Bereich mit niedriger Spannung kann die Windungsan­ ordnung aussteifen. Die zusätzliche Steifigkeit in diesem Bereich kann die Auslenkung für diesen Bereich erschweren. Diese Steifigkeit kann die Auslenkung in irgendeinem anderen Bereich der Windungsanordnung verursachen und möglicherweise auch die Neigung der anderen Abschnitte der Windungsanordnung erhöhen, sich der elastischen Grenze des Materi­ als zu nähern. Es wird angenommen, daß die zusätzliche Materialmenge in den mit niedriger Spannung beaufschlagten Bereichen der Windungsan­ ordnung die ungleichmäßige Spannungsverteilung steigern und tatsäch­ lich die Wirksamkeit der Feder verringern kann. Es wäre erwünscht, ei­ ne Torsionsfeder mit einer gleichförmigeren Spannungsverteilung zur Verfügung zu haben, so daß eine einzige Torsionsfeder über eine weite­ re Vielfalt von Winkelauslenkungen verwendet werden könnte.

Ein Anwendungsfall von speziellem Interesse für den Anmelder ist eine Aneurysmaklammer mit einer Torsionsfeder, wo die Kraftaufnahmeverlän­ gerungen derselben Seite der Windungsachse zugewandt sind, um die Schultern der Aneurysmaklammer zu bilden.

Ein Aneurysma ist eine ständige Aufweitung der Wand eines Blutgefäßes, die üblicherweise durch eine Schwächung der Wand als Ergebnis irgend­ eines pathologischen Zustand verursacht wird. Laienhaft ausgedrückt, wird die Wand schwach und der Druck im Gefäß verursacht die Wand, sich in ein ballonartiges Anhängsel an der Seite dieses Gefäßes auszuwei­ ten. Der Ballon weist oft einen Halsabschnitt auf, der sich von der Wand aus erstreckt, sowie einen aufgeweiteten Abschnitt, der mit dem Hals verbunden ist, obwohl ein Aneurysma vielfältige Formen annehmen kann.

Ein Weg zur Behandlung eines Aneurysmas ist es, eine Klammer anzuset­ zen, um den Halsabschnitt des Aneurysmas nahe der Blutgefäßwand so abzusperren, daß der Blutdruck keinen Zutritt mehr zum geschwächten, aufgeweiteten Abschnitt des Aneurysmas hat. Somit ist die Möglichkeit des Aneurysmas, zu bersten, verringert, und wie man hofft, ausgeräumt. Es wird erhofft, daß die Klammer den geschwächten Abschnitt der Wand so abdichtet, daß das Blutgefäß ausheilen kann.

In der Vergangenheit wurden Torsionsfeder-Aneurysmaklammern verwendet, um bestimmte Aneurysmas wirksam abzudichten. Eine Aneurysmaklammer je­ ner Art, die in der vorliegenden Anmeldung erörtert wird, ist ähnlich jener, die in US-PS 38 27 438 gezeigt ist, doch diese Druckschrift of­ fenbart die spezielle Torsionsfeder, die in der vorliegenden Erfindung erörtert wird, nicht oder schlägt sie nicht vor. Diese Torsionsfeder­ klammern haben einen Windungsabschnitt mit einem ersten Arm, der sich vom einen Ende der Torsionsfeder aus erstreckt und gegenüber der einen Seite der Windungsanordnung versetzt ist, und einen zweiten Arm, der sich vom anderen Ende der Torsionsfeder aus erstreckt und auf dersel­ ben Seite der Windungsanordnung versetzt ist. Sowohl der erste als auch der zweite Arm weist einen Schulterabschnitt, einen querlaufenden Abschnitt und einen Backenabschnitt auf. Wenn die Schulterabschnitte aufeinander zu bewegt werden (mit einer speziellen Pinzette oder Zan­ ge), um ein Drehmoment auf die Torsionsfeder aufzubringen, dann bewe­ gen sich die Backenabschnitte voneinander zu einer offenen Lage hin weg, so daß das Aneurysma zwischen den beiden zugewandten Backenab­ schnitten ergriffen werden kann, um das Aneurysma abzudichten.

Der Konstrukteur einer Aneurysmaklammer muß sich mit mehreren kon­ struktiven Beschränkungen befassen. Da Aneurysmaklammern im Gehirn verwendet werden und oft dauerhaft eingepflanzt werden, sollten sie so klein wie möglich sein, so daß sie in sehr eng begrenzten Räumen ver­ wendet werden können. Das Implantat muß biokompatibel sein, so daß nur einige wenige Materialien, wie hochfeste, hochlegierte Metalle, für den Gebrauch empfohlen werden. Die Backen-Schließkraft muß groß genug sein, um dann Aneurysma abzudichten, und darf nicht durch Änderungen im Druck im Blutgefäß verschoben oder sonstwie beeinträchtigt werden. Die Backen der Aneurysmaklammern haben verschiedenartige Formen, Län­ gen und Winkel zur Verwendung mit unterschiedlichen Arten von Aneurys­ men, aber die Windungs- bzw. Spiralfederabschnitte dieser Aneurysma­ klammern sind gleichförmig, so daß sie in eine der Größe nach angepaß­ te Pinzette passen. Es ist auch erwünscht, daß die Klammer ein leich­ tes Gewicht aufweist, um nicht am Blutgefäß zu ziehen, an welchem sie angebracht wird.

Somit muß der Konstrukteur von Aneurysmaklammern sich mit Begrenzungen gefassen, was die Erfordernisse an Material, Größe, Gewicht und Kraft der Klammer angeht.

Der Konstrukteur von Aneurysmaklammern wünscht es, die maximale Bac­ kenauslenkung von einer Torsionsfeder mit bestimmter Ausbildung zu erhalten. Wenn man bei einer herkömmlichen Anwendung einer Torsionsfe­ der größere Auslenkungen wünschen würde, dann würde man die Kräfte auf einen Punkt aufbringen, der von der Mittellinie der Spiralfeder weit entfernt ist, um ein höheres Moment zu erhalten. Das ist für Aneurys­ maklammern unbequem, weil es die Abmessung der Klammer erhöht und die Verwendung unterschiedlicher Pinzetten erfordern würde. Einige sehr große Aneurysmen erfordern Klammern, deren Backen sich weiter öffnen als es die meisten verfügbaren Aneurysmaklammern zulassen würden. Dem­ zufolge machen viele Chirurgen nicht den Versuch der Verwendung von Torsions-Aneurysmaklammern, um solche sehr großen Aneurysmen abzudich­ ten. Wenn man versucht, die Backen einer herkömmlichen Klammer um ein ausreichendes Maß zu öffnen, um ein sehr großes Aneurysma aufzunehmen, ist es möglich, daß das Windungsmaterial auf der Seite der Torsionsfe­ der, die von den Backen abgelegen ist, Spannungen erfährt, die über seiner elastischen Grenze liegen, und es ist auch möglich, daß die Ma­ terialmenge auf jener Seite der Spirale, die dicht bei den Backen liegt, die Torsionsfeder aussteift und die ungleichmäßige Spannungs­ verteilung noch erhöht.

Es wäre erwünscht, eine Klammer zu haben, die denselben Windungsab­ schnitt verwenden kann, aber weit genug öffnen könnte, um große und kleine Aneurysmen aufzunehmen, ohne daß die elastische Grenze des Me­ talls, aus dem die Klammer hergestellt ist, überschritten wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Torsionsfeder mit einem Win­ dungsabschnitt, der eine Windungsachse und einen quer verlaufenden Windungsdurchmesser aufweist, der insgesamt senkrecht zur Windungsach­ se steht, mit Verlängerungen von den Enden der Windungsanordnung her und mit einer Einrichtung, um eine ausgeglichenere Spannung rund um den Umfang der Windungsanordnung vorzusehen, wenn die Feder unter Drehmomentbelastung steht. Die bevorzugte Einrichtung, um diese ausge­ glichene Spannungsverteilung vorzusehen, ist es, die Querschnittsflä­ che des Metalls, aus der die Torsionsfeder hergestellt ist, zu ändern. Das Metall kann zu einer gewünschten Form geformt werden, welche eine im wesentlichen gleichförmigen Dicke in einer Richtung parallel zur Windungsachse und eine sich ändernde Breite in einer Richtung insge­ samt senkrecht zur Windungsachse aufweist, so daß dann, wenn das Me­ tall zu einer Spiralfeder geformt wird, die Mitte der Hüllkurve, die den Innendurchmesser der Spiralfeder festlegt, gegenüber der Mitte je­ der Hüllkurve versetzt ist, die den Außendurchmesser der Spiralfeder festlegt. Somit wird die eine Seite der Spiralfeder breit sein, um die Fähigkeit für höhere Spannungspegel zu verringern, wenn die Feder un­ ter Drehmomentbelastung gesetzt wird, und die andere Seite der Feder wird schmal sein, um eher nachzugeben und die Spannung gleichförmiger zu verteilen, wenn die Feder unter Drehmomentbelastung gesetzt wird. Die Oberfläche, die den Innendurchmesser des Windungsabschnitts der Feder bildet, ist vom schmalen zum breiten Abschnitt hin glatt mit ei­ ner insgesamt kreisförmigen Kontur versehen. Die Torsionsfeder der vorliegenden Erfindung liefert eine besser ausgeglichene Spannungsver­ teilung rund um den Umfang der Windungsanordnung.

Es kann auch eine andere Einrichtung zum Einstellen der Querschnitts­ fläche bei hohen und niedrigen Spannungspunkten rund um den Umfang der Windungsanordnung verwendet werden. Statt einer gleichförmigen Dicke in einer Richtung parallel zur Windungsachse und einer veränderlichen Breite in einer Richtung senkrecht zur Windungsachse kann man auch die Dicke in einer Richtung parallel zur Windungsachse ändern und eine gleichförmigere Breite in einer Richtung senkrecht zur Windungsachse beibehalten. Diesen beiden Ausführungsbeispielen schwebt ein rechtec­ kiger Querschnitt für das Windungsmaterial vor. Obwohl ein rechtecki­ ger Querschnitt bevorzugt ist, ist er doch nicht notwendig, und eine Vielzahl von Windungsquerschnitten, beispielsweise Kreise oder Ellip­ sen können verwendet werden. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Windungsanordnung in einer insgesamt kreisförmigen Ausbildung ge­ wickelt, es kann aber jede geeignete bzw. zukommende Form verwendet werden, wobei man noch immer den Vorteil aus den Vorzügen der vorlie­ genden Erfindung nutzen kann. Durch diese Anmeldung hindurch wird die Windungsanordnung anhand der Windungsachse und dee Windungsdurchmes­ sers beschrieben, aber diese Ausdrücke sollen nicht implizieren, daß die Windungsanordnung nur kreisförmig sein kann. Es wird lediglich die Richtung axial durch jenen Raum hindurch beschrieben, der durch die Windungen festgelegt ist, sowie eine Richtung quer zu den Windungen.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Verlängerun­ gen von den Enden des Windungsabschnitts der Torsionsfeder aus tangen­ tial von der Spiralfeder weg und liefern eine Einrichtung, um Kräfte zur Drehmomentbelastung der Feder aufzunehmen. Es ist nicht erforder­ lich, daß sich diese Verlängerungen axial erstrecken, sondern sie kön­ nen unter jedem beliebigen Winkel und an jeder Stelle rund um den Um­ fang des Windungsabschnittes angeordnet sein, in Abhängigkeit von dem beabsichtigten Gebrauch für die Torsionsfeder.

Die Torsionsfeder der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um eine Aneurysmaklammer mit einer besser ausgeglichenen Spannungsvertei­ lung rund um den Torsionsfederabschnitt der Aneurysmaklammer vorzuse­ hen. Die Aneurysmaklammer weist eine Torsionsfeder mit mindestens ei­ ner Windung oder einer Teilwindung auf, die um eine Windungsachse ausgerichtet ist, um einen ersten und zweiten Arm, die sich von dem entgegengesetzten Ende der Spiralfeder aus erstrecken und zur der ei­ nen Seite der Windungsachse versetzt angeordnet sind. Sowohl der erste als auch der zweite Arm weist einen Schulterabschnitt auf, die einan­ der gegenüber liegen und mit Abstand angeordnet sind, sowie einen Backenabschnitt, die einander zugewandt angeordnet sind. Der erste und zweite Arm überkreuzen einander so, daß dann, wenn die Schulterab­ schnitte aufeinander zu bewegt werden, beispielsweise unter Verwendung eines Applikationswerkzeugs, die Torsionsfeder gespannt wird und die Backenabschnitte eines jeden Armes sich voneinander in eine offene Lage wegbewegen, in der sie fertig sind, um um ein Aneurysma herum angesetzt zu werden. Die Aneurysmaklammer der vorliegenden Erfindung weist eine Einrichtung auf, um im wesentlichen ausgeglichene Spannun­ gen rund um den Umfang des Windungsabschnitts vorzusehen.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Aneurysmaklammer der vorliegen­ den Erfindung wird die im wesentlichen ausgeglichene Spannungsvertei­ lung dadurch bewirkt, daß man einen Windungsabschnitt mit ungleichför­ migem Querschnitt, wie oben beschrieben, für die Torsionsfeder vor­ sieht. Diese und andere Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfin­ dung werden noch näher aus der nachfolgenden, detaillierten Beschrei­ bung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen heranzuziehen sind.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Perspektiv-Teilansicht der Torsionsfeder der vorliegen­ den Erfindung,

Fig. 2 eine Perspektivansicht einer Aneurysmaklammer, die die Tor­ sionsfeder der vorliegenden Erfindung verwendet, wobei die Klammer an einem Aneurysma angesetzt ist,

Fig. 3A eine Aneurysmaklammer, die die Torsionsfeder der vorliegen­ den Erfindung verwendet, mit offenen Backen,

Fig. 3B eine Aneurysmaklammer, die die Torsionsfeder der vorliegen­ den Erfindung verwendet, mit geschlossenen Backen,

Fig. 4A eine teilweise geschnittene Perspektivansicht eines flachen Metallstücks, bevor es zu einer Aneurysmaklammer der vorlie­ genden Erfindung gebogen wird,

Fig. 4B eine Teil-Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer Aneurysmaklammer der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4C eine Teil-Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 4B,

Fig. 5 eine Seiten-Teilansicht der Torsionsfeder der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Spannung bei der Torsionsfe­ der der vorliegenden Erfindung und bei herkömmlichen Federn,

Fig. 7A eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Klammer mit gleichförmigem Querschnitt, und

Fig. 7B eine schematische Darstellung einer mit einer profilierten Klammer der vorliegenden Erfindung.

Es erfolgt nun die detailierte Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels, wobei nun auf Fig. 1 bezug genommen wird; dort ist die Torsionsfeder 10 der vorliegenden Erfindung, mit einer Windungsachse 12 und einer Verlängerung 14 gezeigt, die sich vom einen Ende des Win­ dungsabschnitts 12 aus erstreckt, sowie mit einer Verlängerung 16, die sich vom anderen Ende des Windungsabschnitts aus 12 erstreckt. Der Windungsabschnitt 12 weist eine Windungsachse 18 auf, um welche herum die Windung 12 aufgewickelt ist, sowie einen Windungs-Querdurchmesser 20, der im allgemeinen senkrecht zur Windungsachse 18 ausgerichtet ist.

Die Spiralfeder 10, die in Fig. 1 gezeigt ist, weist drei Windungen 12 a, 12 b, 12 c auf. Der Querdurchmesser 20 zeigt eine Null-Grad(0°)-La­ ge an der rechten Seite der Fig. 1 und 180°-Lage an der linken Seite der Fig. 1. Wenn man Fig. 6 betrachtet, dann vermerkt man, daß die Ho­ rizontalachse einen Windungswinkel von 0° bis 450° aufweist. Dies spiegelt die Spannungswerte der gesamten Windung 12 b sowie eines Teils der Windung 12 c oder 12 a bis näherungsweise zu jenem Punkt wider, wo die Verlängerungen 14 und 16 beginnen. Fig. 6 stellt die Spannungsver­ teilung an mehr als einer Windung der Torsionsfeder 10 dar.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 erstrecken sich die Verlängerungen 14 und 16 insgesamt tangential vom Windungsabschnitt 12 aus und erstrecken sich auf derselben Seite der Windungsachse 18. Die Verlängerungen 14 und 16 werden verwendet, um die Kräfte zum Spannen der Torsionsfeder 10 aufzunehmen. Die Verlängerungen 14 und 16 brau­ chen sich nicht tangential zu strecken, sondern können sich in jeder Richtung erstrecken, die für die beabsichtigte Verwendung der Torsi­ onsfeder 10 geeignet ist. Es brauchen sich auch die Verlängerungen 14 und 16 nicht auf derselben Seite der Windungsachse 18 erstrecken, son­ dern können an irgendeiner Umfangsstelle rund um den Windungsabschnitt 12 liegen, die für den beabsichtigten Gebrauch der Torsionsfeder 10 geeignet ist.

Es wird nun auf Fig. 5 bezug genommen, wo die Torsionsfeder 10 in Sei­ tenansicht gezeigt ist, wobei der Windungs-Querdurchmesser 20 zusammen mit der Windungsachse 18 gezeigt ist. Man vermerkt, daß die Breite des Windungsabschnitts 12 im Bereich A größer ist als jene des Windungsab­ schnitts 12 im diametral gegenüberliegenden Bereich B. Der Querschnitt des Windungsabschnitts 12 ist mit einer glatten Kontur zwischen den Bereichen A und B so versehen, daß der resultierende Innendurchmesser des Spulenabschnitts 12 insgesamt kreisförmig ist; seine Mitte 74 ist jedoch gegenüber der Mitte 78 des Außendurchmessers des Windungsab­ schnitts 12 versetzt. Dieses neuartige Merkmal der vorliegenden Erfin­ dung soll für ausgeglichene Spannungen am Windungsabschnitt 12 bei den diametral gegenüberliegenden Querschnittsbereichen A und B und rund um den Umfang des Windungsabschnitts 12 sorgen. Deshalb hat sich heraus­ gestellt, daß dann, wenn die Verlängerungen 14 und 16 in der gezeigten Richtung bewegt werden, ein großes Maß sehr großer Spannungen am Win­ dungsabschnitt 12 im Querschnittsbereich A angeordnet sind, welche manchmal die elastische Grenze des Metalls überschreiten können, aus dem die Torionsfeder 10 hergestellt ist. Die erhöhte Spannung im Be­ reich A kann durch das verstärkte Material in diesem Bereich des Windungsabschnitts 12 aufgenommen werden. Gleichzeitig wird Material vom Windungsabschnitt 12 am Querschnittbereich B entfernt, so daß das zusätzliche Material, das in einer herkömmlichen Spiralfeder vorliegen würde, die Torsionsfeder 10 nicht aussteift und die ungleichmäßige Spannungsverteilung nicht noch verstärkt, wie oben erörtert. Herkömm­ liche Spiralfedern weisen in einer Richtung senkrecht zur Windungsach­ se 18 eine gleichförmige Abmessung rund um den gesamten Umfang des Windungsabschnitts 12 auf. Die Anordnung einer Profilierung am Win­ dungsabschnitt 12, so daß ein größerer Querschnitt im Bereich A an ei­ nen kleineren Querschnitt im diametral gegenüberliegenden Bereich B vorliegt, liefert ein Mittel zum Ausgleichen der Spannungen in der Torsionsfeder 10. Dieser Spannungsausgleich gestattet es, den Torsi­ onsfederverlängerungen 14 und 16, sich über einen größeren Schwenkbo­ gen zu bewegen und eine größere Auslenkung aufzunehmen, ohne daß das Metall, aus dem die Torsionsfeder 10 hergestellt ist, Spannungen jen­ seits der elastischen Grenze ausgesetzt ist.

Es wird wieder auf Fig. 1 bezug genommen; es wird hierzu vermerkt, daß die Dicke des Materials des Windungsabschnitts 12 in einer Richtung parallel zur Windungsachse 18 im wesentlichen rund um den Umfang des Windungsabschnitts 12 im wesentlichen gleichförmig ist. Die Breite des Windungsabschnitts 12 in einer Richtung senkrecht zur Windungsachse 18 ändert sich jedoch. Da der Querschnittsbereich das wesentliche Merkmal ist, könnte auch die Breite des Windungsabschnitts 12 in einer Rich­ tung senkrecht zur Windungsachse 18 gleichförmig sein und die Dicke in einer Richtung parallel zur Windungsachse 18 könnte sich ändern. Ferner braucht der Querschnitt nicht rechteckig zu sein, sondern könn­ te jede geeignete Form aufweisen, die eine Maßnahme zum Ausgleichen der Spannung rund um den Umfang des Windungsabschnitts 12 vorsieht.

Es wird nun auf Fig. 4A bezug genommen; dort ist ein flacher Stab oder ein flaches Blech aus Metall 30 gezeigt, aus welchem die Torsionsfeder 10 hergestellt ist. Der Abschnitt 80 des Blechs 30 wird zu einer Tor­ sionsfeder 10 gemacht. Eine zusätzliche Anordnung, beispielsweise die Schultern und Backen einer Aneurysmaanordnung, können am Blech 30 zu­ sätzlich ausgebildet werden und durch bekannte Einrichtungen geformt werden. Es wird zunächst die Herstellung der Torsionsfeder 10 und spä­ ter die Verwendung der Torsionsfeder 10 als Teil einer Aneurysmaklam­ mer diskutiert.

Die Torsionsfeder 10 kann aus dem Blech 30 durch eine bekannte Ein­ richtung hergestellt werden, und zwar üblicherweise durch Biegen, und das Herstellungsverfahren wird nicht erörtert, da davon ausgegangen wird, daß dieses Verfahren dem Fachmann wohlbekannt ist. Bei dem be­ vorzugten Ausführungsbeispiel weist der Abschnitt 80 des Blechs 30 ei­ ne insgesamt rechteckige Form auf, jedoch kann sich die Ausgangsform des Blechs in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung der Tor­ sionsfeder 10 ändern. Das Ausgangsmaterial könnte rechteckig oder qua­ dratisch im Querschnitt sein oder könnte sogar ein Ausgangsmaterial aus rundem oder elliptischem Draht sein. Blechmaterial wird vorzugs­ weise durch die bekannten Verfahren des Stanzens oder durch ein ähn­ lich gut bekanntes Verfahren des Elektroerodierens geformt, oder es könnte durch Schmieden oder Schleifen oder ein anderes bekanntes Form­ gebungsverfahren geformt werden.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen die Mittel, die ver­ wendet werden, die Spannungen rund um den Umfang der Spiralfeder 12 auszugleichen, die Einstellung der Geometrie des Blechs 30, das aus einem im wesentlichen gleichförmigen Stück Metall hergestellt ist, be­ vorzugt hochfestem, hochlegiertem Metall. Andere Verfahren zum Ein­ stellen der wirksamen Spannungen an unterschiedlichen Punkten am Win­ dungsabschnitt 12 könnten jedoch auch verwendet werden, man könnte beispielsweise unterschiedliche Wärmebehandlungsverfahren an unter­ schiedlichen Punkten längs des Blechs 30 benutzen oder man könnte so­ gar unterschiedliche Metallegierungen an unterschiedlichen Stellen längs des Bleches 30 vorsehen.

Es wird noch immer auf Fig. 4A bezug genommen; dort ist strichpunk­ tiert ein Werkzeug 32 gezeigt, um welchen der Abschnitt 80 des Blechs 30 gebogen werden kann, um den Windungsabschnitt 12 zu bilden. Die Windungsachse 18 ist auf die Krümmungsmitte des Werkzeugs 32 so aus­ gerichtet, daß man aus Fig. 4A die Ausrichtung des Abschnitts 80 des Blechs 30 ersehen kann, wenn es zum Windungsabschnitt 12 geformt wird. Die Dicke 36 des Abschnitts 80 des Bleches 30 in einer Richtung insge­ samt parallel zur Windungsachse 18 ist im wesentlichen gleichförmig. Die Breite 34 des Abschnitts 80 des Blechs 30 in einer Richtung insge­ samt senkrecht zur Windungsachse 18 ändert sich, um veränderliche Querschnittsbereiche zwischen den Bereichen A und B in Fig. 5 vorzuse­ hen, wie sie oben erörtert sind. Wie in Fig. 4B ist die Breite des Ab­ schnitts 80 des Blechs 30 in einer Richtung insgesamt senkrecht zur Windungsachse 18 im wesentlichen gleichförmig und die Dicke (siehe Fig. 4C) in einer Richtung insgesamt parallel zur Achse 18 ändert sich, um die Bereiche mit sich änderndem Querschnitt zwischen den Be­ reichen A und B vorzusehen.

In Fig. 4A weist das Blech 30 nicht nur lediglich den Windungsab­ schnitt 12 einer Torsionsfeder 10 auf, sondern zeigt auch Abschnitte einer Aneurysmaklammer, die sich von der Torsionsfeder 10 aus erstrec­ ken. Die Verwendung der Torsionsfeder 10 in einer Aneurysmaklammer wird nun in Verbindung mit den Fig. 2, 3A und 3B erörtert.

Es wird nun auf Fig. 2 bezug genommen; dort ist ein Abschnitt eines Blutgefäßes 40 mit einem Aneurysma 42 gezeigt, das sich von der Sei­ tenwand des Blutgefäßes 40 aus erstreckt. Das spezielle Aneurysma 42, das in Fig. 2 gezeigt ist, weist einen Halsabschnitt 44 und einen Bal­ lon-Erweiterungsabschnitt 46 auf. Dies soll lediglich eine spezielle Art eines Aneurysmas erläutern. Aneurysmas kommen in vielen Größen und Formen vor und erfordern eine breite Vielfalt von Aneurysmaklammern. Eine spezielle Konstruktion einer Aneurysmaklammer 50, die zur Verwen­ dung mit jener Art eines Aneurysmas geeignet ist, das in Fig. 2 ge­ zeigt ist, ist gezeigt, wie sie am Halsabschnitt 44 des Aneurysmas 42 angebracht ist.

Es wird nun auf die Fig. 3A und 3B bezug genommen; dort ist eine An­ eurysmaklammer 50 gezeigt, die eine Torsionsfeder 10 der vorliegenden Erfindung verwendet, welche in den Backen 52 und 54 eines Anbringungs­ instruments (nur teilweise gezeigt) aufgenommen ist und in offener La­ ge gezeigt ist. Die Verlängerungen 14 und 16 erstrecken sich vom Win­ dungsabschnitt 12 und sind einstückig zu Schulterabschnitten 56 und 58 geformt, welche jeweils querlaufende Abschnitte 60 und 62 umfassen. Backenabschnitte 64 und 66 sind einstückig an den querlaufenden Ab­ schnitten 60 und 62 ausgebildet. Bei der Aneurysmaklammer 50 weisen die Verlängerungen 14 und 16 einen insgesamt rechteckigen Querschnitt auf, dessen Abmessung in einer Richtung insgesamt parallel zur Win­ dungsachse 18 kleiner ist. Wenn die Torsionsfeder 10 mit einer Aneu­ rysmaklammer verwendet wird, ist es erwünscht, daß die breitere Ab­ messung des Materials, aus dem die Klammer hergestellt ist, auf den zugewandten Flächen der Backen 64 und 66 liegt. Dies macht es erfor­ derlich, daß das Material um 90° verdrillt wird. Jede Schulter 56 und 58 weist eine Verdrillung um 90° bei den Punkten 68 und 70 auf. Diese Verdrillung um 90° kann insgesamt an einer einzigen Stelle vorgenommen werden, wie bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 3B gezeigt ist, oder kann, falls gewünscht, in einer Reihe kleineren Schritte vorge­ nommen werden. Die Aneurysmaklammer 50 weist auch einen Vorsprung auf, der die Scherenbewegung verhindern soll und sich von einer Backe aus (beispielsweise der Backe 66) in einer Richtung zum Windungsabschnitt 12 hin erstreckt, um die Möglichkeit der Fehlausrichtung der Backen 64 und 66 zu verringern, wenn sie geöffnet und geschlossen werden.

In Fig. 3B ist die Aneurysmaklammer 50 mit geschlossenen Backen 64 und 66 gezeigt.

Die Krümmungsmitte der Hüllkurve, die den Innendurchmesser des Win­ dungsabschnitts 12 definiert, ist am Punkt 74 angeordnet. Die Mitte der Hüllkurve, die den Außendurchmesser des spiralen Abschnitts 12 de­ finiert, ist am Punkt 78 angeordnet, der gegenüber dem Punkt 74 ver­ setzt ist. Die Flächenänderung zwischen den Querschnittsbereichen A und B ist die Ursache für den Versatz zwischen den Punkten 74 und 78.

Es hat sich herausgestellt, daß die Verwendung der Torsionsfeder 10 der vorliegenden Erfindung bei einer Aneurysmaklammer 50 es den Backen 64 und 66 gestattet, in weiterem Ausmaß geöffnet zu werden, ohne daß man die elastische Grenze des Material überschreitet.

Bei einer Operation ergreift der Chirurg die Aneurysmaklammer 50 an den Backen 52 und 54 mit einem Instrument und betätigt das Instrument so, daß er die Verlängerungen 14 und 16 gegeneinander schwenkt, um ein Drehmoment auf den Spulenabschnitt 12 aufzubringen und es den Backen 64 und 66 zu gestatten, zu öffnen. Die Aneurysmaklammer 50 wird dann um den Halsabschnitt 44 eines Aneurysmas 42 herum eingebracht. Wenn der Chirurg das Instrument freigibt, dann schließen sich die Backen 64 und 66 eng um den Halsabschnitt 44 und sperren das Aneurysma 42 ab.

Es wird nun auf Fig. 6 bezug genommen; dort ist ein graphischer Ver­ gleich der Spannungen an verschiedenartigen Winkellagen bei einer her­ kömmlichen Windungsanordnung mit gleichförmiger Querschnittsfläche ge­ zeigt, wie in Fig. 7A gezeigt, verglichen mit den Spannungen an den­ selben Punkten einer mit einer profilierten Windungsanordnung der vor­ liegenden Erfindung, wie in Fig. 7B gezeigt, errechnet aus einer Rech­ nerersimulierung. In Fig. 6 ist das dimensionslose Spannungsverhältnis auf der vertikalen Achse aufgetragen. Die Winkellage, wo die Spannung rund um die Windungsanordnung der Torsionsfeder herum vorliegt, ist auf der horizontalen Achse gezeigt. Wie oben erörtert, zeigt die hori­ zontale Achse Winkellagen von 0° bis 450°, wobei man sich von der 0°- Lage an der Windung 12 b bis dorthin bewegt, wo die Verlängerung 14 an der Windung 12 c beginnt, oder wo die Verlängerung 16 an der Windung 12 a beginnt (siehe Fig. 1). In den Fig. 7A und 7B ist die 0°-Lage am Querschnittsbereich A gezeigt, die 90°-Lage ist an der oberen vertika­ len Lage gezeigt, die 180°-Lage ist am Querschnittsbereich B gezeigt und die 270°-Lage ist an der unteren Lage gezeigt. Es sind zwei Kurven in Fig. 6 gezeigt; eine für die Windungsanordnung mit gleichförmiger Querschnittsfläche und eine für die profilierte Windungsanordnung.

Eine Kurve zeigt die Spannungen an einem Punkt einer Windungsanordnung mit gleichförmiger Querschnittsfläche, dividiert durch die mittlere Spannung rund um die gleichförmige Windungsanordnung für die gleiche Belastung. Die andere Kurve zeigt die Spannung an einem Punkt einer profilierten Windungsanordnung, dividiert durch die mittlere Spannung an der profilierten Windungsanordnung unter derselben Belastung. Diese Kurven liefern repräsentative, dimensionslose Parameter, die die Vor­ züge der profilierten Windungsanordnung der vorliegenden Erfindung in allgemeiner Weise demonstrieren.

Bei der Rechnersimulation wurde dieselbe Kraft auf sowohl die gleich­ förmige als auch die profilierte Klammer an den Schultern 56 und 58 in den Fig. 7A und 7B auf eine solche Weise aufgebracht, daß die Verlän­ gerungen 14 und 16 gegeneinander bewegt wurden. Die Kraft wurde bei einer im Rechner simulierten herkömmlichen Klammer aufgebracht, die in Fig. 7A gezeigt ist, und zwar an einer Stelle 4 mm von der Windungs­ achse 18 der gleichförmigen Windungsanordnung entfernt, die in Fig. 7A gezeigt ist. Die Dicke in einer Richtung parallel zur Windungsachse der gleichförmigen Windungsanordnung, die in Fig. 7A gezeigt ist, ist gleichförmig, und die Breite an den Querschnittsflächen A und B dieser gleichförmigen Windungsanordnung beträgt 0,8 mm. Der Außendurchmesser der profiliertden Windungsanordnung, die in Fig. 7A gezeigt ist, be­ trägt 3,89 mm +/-0,25 mm. Der Außendurchmesser der profilierten Win­ dungsanordnung, die in Fig. 7B gezeigt ist, beträgt 3,89 mm +/- 0,025 mm. Die auf die im Rechner simulierte, profilierte Windungsan­ ordnung der vorliegenden Erfindung aufgebrachte Kraft wurde mit dem­ selben Abstand 4 mm von der Windungsachse 18 der profilierten Win­ dungsanordnung bei den Schultern 56 und 58 aufgebracht. Die Abmessun­ gen der profilierten Windungsanordnung, die in Fig. 7B gezeigt ist, umfassen eine gleichförmige Dicke in einer Richtung parallel zur Win­ dungsachse 18, eine Breite am Querschnittsbereich B in einer Richtung senkrecht zur Windungsachse 18 von 0,635 mm und eine Breite im Quer­ schnittsbereich A in einer Richtung senkrecht zur Windungsachse 18 gleich 0,94 mm.

Die Spannungen, die in Fig. 6 gezeigt sind, wurden bei einer Rechner­ simulation errechnet. Die in Fig. 6 gezeigten Spannungen sind Von Mises-Hauptspannungen, die so errechnet sind, wie dies in "Engineering Considerations of Stress, Strain and Strength", Robert C. Juvinall, herausgegeben 1967 bei McGraw-Hill, Seite 22, gezeigt ist.

Die Werte, die in Fig. 6 gezeigt sind, sollen nicht tatsächliche Span­ nungswerte darstellen, sollen aber die für Bereiche zwischen der Span­ nungsverteilung rund um den Innendurchmesser der beiden Windungen dar­ stellen, die schematisch in den Fig. 7A und 7B gezeigt sind. Obwohl der tatsächliche Wert der Spannung sich an irgendeinem speziellen Punkt längs der Kurve in Abhängigkeit von den Annahmen ändern kann, die bei der Rechnersimulierung verwendet wurden, ist der Vergleich doch gültig und zeigt den Nutzen der profilierten Windungsanordnung der vorliegenden Erfindung bei der Erreichung im wesentlichen ausge­ glichener Spannungen rund um den Umfang des Spiralabschnitts der Tor­ sionsfeder der vorliegenden Erfindung.

Die vorliegende Erfindung wurde im Zusammenhang mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Fachmann wird betonen, daß viele Anpassungen und Abänderungen an den bevorzugten Ausführungsbeispielen vorgenommen werden können, ohne daß man die vorliegende Erfindung ver­ läßt. Die Ausführungsbeispiele sollen daher die vorliegende Erfindung nicht stärker beschränken als die beigefügten Ansprüche.

Claims (12)

1. Torsionsfeder, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - ein Windungsabschnitt (12),
• - der Windungsabschnitt (12) weist eine erste und zweite Verlängerung (14, 16) auf, die sich vom Windungsabschnitt aus erstrecken, um eine Einrichtung zum Aufbringen von Kraft auf die Torsionsfeder (10) zu bilden, und
• - eine Einrichtung, um im wesentlichen ausgeglichene Spannungen rund um den Windungsabschnitt (12) dann vorzusehen, wenn ein Drehmoment auf die Torsionsfeder (10) aufgebracht wird.

2. Torsionsfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einrichtung zum Vorsehen der ausgeglichenen Spannun­ gen die folgenden Merkmale aufweist:

• - ein Metallblech (30), das dazu eingerichtet, zu einem Windungsab­ schnitt (12) gewickelt zu werden,
• - das Blech (30) weist einen im wesentlichen gleichförmige Dicke auf und ist im Windungsabschnitt (12) insgesamt axial zu diesem ausge­ richtet, und
• - das Blech (30) weist eine unterschiedliche Breite auf, die im Win­ dungsabschnitt (12) im allgemeinen quer zu diesem ausgerichtet ist,
• - so daß dann, wenn das Blech (30) zum Windungsabschnitt (12) geformt wird, der Windungsabschnitt ein Profil aufweist, um einen Bereich (A) mit maximalem Querschnitt vorzusehen, der einem Bereich (B) mit minimalem Querschnitt quer gegenüberliegend angeordnet ist.

3. Torsionsfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Metallblech (30) durch Stanzen zu einer gewünschten Geometrie geformt wird.

4. Torsionsfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Metallblech (30) durch Funkenerodieren zur geforder­ ten Geometrie geformt ist.

5. Torsionsfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Verlängerungen (14, 16) in einer insgesamt tan­ gentialen Richtung von den Windungsabschnitten (12 a, b, c) weg er­ strecken.

6. Torsionsfeder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die tangentialen Verlängerungen (14, 16) zur selben Seite der Windungsachse (18) hin erstrecken.

7. Aneurysmaklammer, gekennzeichnet durch die fol­ genden Merkmale:

• - eine Torsionsfeder (10) mit mindestens einem Windungsabschnitt (12),
• - einen ersten Arm (56, 60), der sich vom einen Ende des Windungsab­ schnitts (12) aus erstreckt und an einer Seite hiervon versetzt ist,
• - einen zweiten Arm (58, 62) , der sich vom Windungsabschnitt (12) aus erstreckt und auf derselben Seite der Windungsanordnung versetzt an­ geordnet ist,
• - sowohl der erste als auch der zweite Arm (56, 60, 58, 62) weist ei­ nen Schulterabschnitt (56, 58) auf, die einander gegenüberliegend und mit Abstand zugeordnet sind, sowie einen Backenabschnitt (64, 66), die einander zugewandt sind,
• - die Arme (56, 60, 58, 62) überkreuzen einander so, daß dann, wenn die Schulterabschnitte (56, 58) aufeinander zu bewegt werden, die Backenabschnitte (64, 66) sich voneinander weg in eine offene Lage bewegen, und
• - eine Einrichtung, um im wesentlichen ausgeglichene Spannungen rund um den Windungsabschnitt (12) vorzusehen.

8. Aneurysmaklammer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Windungsabschnitt (12) einen ungleichför­ migen Querschnitt aufweist, wobei der Windungsabschnitt den größten Querschnitt an einem Punkt (A) am Windungsabschnitt aufweist, der vom Backenabschnitt (64, 66) am weitesten entfernt ist, sowie den klein­ sten Querschnitt an einem Punkt (B) am Windungsabschnitt, der dem Backenabschnitt nächstgelegen ist.

9. Aneurysmaklammer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zum Erreichen der ausgegliche­ nen Spannungen die folgenden Merkmale aufweist:

• - ein Materialblech (30), das geeignet ist, zu einem Windungsabschnitt (12) gewickelt zu werden,
• - das Blech (30) weist eine im wesentlichen gleichförmige Dicke auf und ist im Windungsabschnitt insgesamt axial zum Windungsabschnitt ausgerichtet, und
• - das Blech (30) weist eine unterschiedliche Breite auf, die im Win­ dungsabschnitt (12) im allgemeinen quer zum Windungsabschnitt ausge­ richtet ist,
• - so daß dann, wenn das Blech (30) zu einem Windungsabschnitt (12) ge­ formt wird, der Windungsabschnitt so profiliert ist, daß er einen Bereich (A) mit größtem Querschnitt aufweist, der in Querrichtung einem Bereich (B) mit kleinstem Querschnitt gegenüberliegend ange­ ordnet ist.

10. Aneurysmaklammer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Torsionsfeder (10), der Windungsabschnitt (12) und der erste und zweite Arm (56, 60, 58, 62) einstückig ausge­ bildet sind und aus einem im wesentlichen gleichförmigen Stück (30) aus Federstahl (7) hergestellt sind.

11. Aneurysmaklammer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klammer (50) aus einem einteiligen Stück aus im wesentlichen gleichförmigen Stahl hergestellt ist, der durch Biegen zu einer Aneurysmaklammer geformt ist.

12. Aneurysmaklammer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zum Erreichen der ausgegliche­ nen Spannungsverteilung die folgenden Merkmale aufweist:

• - eine Materialplatte (30), die geeignet ist, zu einem Windungsab­ schnitt (12) gewickelt zu werden,
• - die Platte weist eine unterschiedliche Dicke auf und ist mit am Windungsabschnitt (12) insgesamt axial zu diesem angeordnet, und
• - das Platte (30) weist eine im wesentlichen gleichförmige Breite auf, die im Windungsabschnitt (12) insgesamt quer zu diesem angeordnet ist.