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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE19755872 A1
Publication typeApplication
Application numberDE1997155872
Publication dateJun 10, 1999
Filing dateDec 4, 1997
Priority dateDec 4, 1997
Also published asEP1087725A1, WO1999029263A1
Publication number1997155872, 97155872, DE 19755872 A1, DE 19755872A1, DE-A1-19755872, DE19755872 A1, DE19755872A1, DE1997155872, DE97155872
InventorsPeter Dr Ewert, Gregor Dr Krings, Helmut Prof Dr Kaeufer, Thomas Mueller
ApplicantMueller Thomas Dipl Ing
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Kunststoffteil mit Formgedächtnis (auch partiell) als minimalinvasiv zu applizierende Implantatanwendung Plastic part with shape memory (even partially) as a minimally invasive implant application to be applied translated from German
DE 19755872 A1
Abstract
The invention relates to a method for producing or treating plastic parts in such a way that a shape memory is imposed on said plastic parts. The plastic part can have a shape suitable for an implant. The shape of the plastic part can be changed by applying energy, including the heat energy of an organism, so that it can be used for special functions in an organism.
Claims(7)  translated from German
1. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffteils das Biokompatibilität aufweist und auf, dem durch Verformen im festen Aggregatzustand ein Formgedächtnis eingeprägt wird, dadurch gekennzeichnet , daß das Teil mit Formgedächtnis minimalinvasiv zu applizieren ist, ein Schrumpfen, auch partiell, innerhalb von Gefäßsystemen oder anderen Hohlräumen lebender Organismen möglich ist ohne diesen zu schädigen und die Endform nach dem Schrumpfen des Teiles Funktionen im Kontakt mit Blut. 1. A process for producing a plastic part having the biocompatibility and on to which is molded in the solid aggregate state, a shape memory is impressed, characterized in that the part is to be applied in a minimally invasive shape memory shrinkage, even partially, within vascular systems or other cavities of living organisms is possible without this harming the final shape and after shrinking of the part functions in contact with blood. und/oder Gewebe ausführen kann, und/oder Gewebeteile ersetzen kann ( Bilder /1/, /2/, /3/). and / or tissue can perform and / or replace tissues (pictures / 1 /, / 2 /, / 3 /).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Kunststoffteils mit Formgedächtnis durch geeignete Verfahrensführung so gestaltet ist, daß das gestaltete Teil es erlaubt mittels eines Katheters, einer Sonde oder anderer geeigneter Hilfsmittel oder ohne Hilfsmittel in einen Organismus minimalinvasiv eingebracht zu werden und mittels minimalinvasiver oder nichtinvasiver. To be 2. A method according to claim 1, characterized in that the shape of the plastic part is designed with shape memory by suitable process control so that the shaped part is allowed by means of a catheter, a probe or other suitable means, or introduced without auxiliary minimally invasive in an organism and using minimally invasive or non-invasive. Techniken eine Aktivierung des Formgedächtnisses möglich ist. Techniques activation of the shape memory is possible.
3. Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme des menschlichen Organismus ausreicht um die Rückstellkräfte zur Aufhebung der eingebrachten Molekülorientierungen zu aktivieren. 3. The method according to claim 1-2, characterized in that the heat of the human organism is sufficient to activate the restoring forces to the lifting of the introduced molecular orientations.
4. Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie die zur Aktivierung der Rückstellkräfte zur Aufhebung der eingebrachten Molekülorientierungen nötig ist, innerhalb des menschlichen Organismus mittels geeigneter Methoden (z. B. Heizelemente, Ultraschall, etc.) an das Formteil appliziert werden kann, ohne den Organismus zu schädigen. 4. The method according to claim 1-2, characterized in that the energy which is necessary for activation of the restoring forces for the abolition of molecular orientations introduced, within the human organism by means of suitable methods (eg. As heaters, ultrasound, etc.) to the mold part can be applied without damaging the organism.
5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß sich aufgrund der zwischenzeitlichen Molekülumorientierungen die Biokompatibilität des geschrumpften Teils gegenüber dem Vorformling nicht wesentlich verschlechtert. 5. The method according to claim 1-4, characterized in, that does not deteriorate significantly the biocompatibility of the shrunken part relative to the preform due to the intermediate Molekülumorientierungen.
6. Schrumpfbares Formteil, hergestellt nach den unter 1-5 genannten Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb des Formteils Elemente befinden, die nach erfolgter Rückstellung des Formteils innerhalb des menschlichen Organismus aufgespannt werden können und dort dem Schrumpfelement mit Folienbereichen eine Funktion als (Blut-) Gefäßprothese erlauben, die mit Hilfe der Folienbereiche eine Ventilfunktion für zirkulierende Flüssigkeiten innerhalb eines (Blut-) Gefäßes übernehmen kann. 6. Shrinkable molding produced by the methods mentioned in 1-5, characterized in that there are within the molding elements that can be clamped after provision of the molded within the human organism, where the shrink element with foil areas function as a (blood -) vascular prosthesis permit, which can take as a release for circulating fluids within a (blood) vessel with the help of the film regions.
7. Schrumpfbares Formteil, hergestellt nach den unter 1-5 genannten Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Biokompatibilität angewendete Oberflächenmodifizierungs verfahren oder Oberflächenfibrillierungsverfahren durch das Einbringen des Formgedächtnisses und/oder das anschließende Rückstellen in ihrer Wirkung nicht beeinträchtigt werden. 7. Shrinkable molded part, produced according to the below-mentioned methods 1-5, characterized in that the method being applied to improve the biocompatibility of surface modification or Oberflächenfibrillierungsverfahren are not affected by the introduction of the shape memory and / or the subsequent reset in their effect.
Description  translated from German

Die Erfindung bedient sich eines Verfahrens zur Herstellung eines Kunststoffteils, dem ein Formgedächtnis eingeprägt wird und das durch Energiezufuhr zurückgestellt wird. The invention utilizes a process for producing a plastic part, to which a shape memory is impressed and is reset by the power supply.

Es kann sich hierbei um ein längliches, ggf. verzweigtes Rohr- oder Schlauchelement aus thermoplastischen Kunststoff handeln, wobei diesem Element ein Formgedächtnis verliehen ist. It may be on an elongate, optionally branched tube or hose element from thermoplastic material, wherein this element is a shape memory is imparted. Bei Energiezufuhr wird das Schlauchelement zurückgestellt bis es, wenn möglich, seine Ursprungsform erreicht hat. When energized, the element can only be deferred until it has if possible, achieved its original shape.

Dieses Element wird nach einem der bekannten Verfahren, zum Beispiel durch Extrusion oder Spritzguß, in einer Grundform hergestellt und dann zur Verleihung seines Formgedächtnisses zwangsweise in eine zweite Form, zum Beispiel durch Reckung, gebracht. This element is, for example, by extrusion or injection molding, prepared by a known method in a basic form and then forcibly, for example, by drawing brought to the ceremony to shape memory in a second form. In diesem Zustand wird die Form bei der Einfriertemperatur, die so hoch wie die Recktemperatur sein kann, eingefroren. In this state, the mold at the glass transition temperature, which may be as high as the stretching temperature, frozen. Bei Bedarf wird dann durch Energiezufuhr, zum Beispiel durch Wärme, die Einfriertemperatur erreicht und damit das Formgedächtnis aktiviert, so daß das Formteil bestrebt ist, seine ursprüngliche Form soweit wie möglich wieder zu erlangen. If required, the glass transition temperature is then by supplying energy, for example by heat, and thus the shape memory reaches activated, so that the molded part is committed, as far as possible to regain its original shape.

Vorteile am Verfahren sind nun darin zu sehen, daß der Gegenstand bis zur Verleihung der Formgedächtnisses in einem Verfahrenszug hergestellt werden kann, wobei es jedoch ebenso einfach ist, den Herstellungsvorgang in mehrere einzelne Verfahrensschritte zu zerlegen. Advantages in the procedure can now be seen in the fact that the article may be made to the presentation of the shape memory in a Verfahrenszug, but it is just as easy to break down the production process into several discrete steps.

So kann beispielsweise das Formteil zunächst als Vorformling im Extrusions- oder Spritzgußwerkzeug gefertigt werden und nach einer entsprechenden Abkühlung auf eine Fixiertemperatur sofort durch Umsetzen in der gleichen Vorrichtung zwangsweise in die schrumpfbare Form unter Zug oder Druck verformt werden. For example, the molding initially be produced as a preform in an extrusion or injection molding tool and deformed after an appropriate cooling to a fixing immediately by reacting in the same device is forced into the mold under shrinkable train or pressure. Hierbei erfolgen zwangsweise Molekülorientierungen, die das Formgedächtnis begründen. This done forcibly molecular orientations, which creates the shape memory. Nach einer jeweils festzulegenden Fixierzeit wird das fertige Teil ausgeworfen und kann als Schrumpfelement durch entsprechende Energiezufuhr in seine Ursprungsform zumindest annähernd zurückverformt bzw. geschrumpft werden. After a respective standard fixation time the finished part is ejected and can be at least approximately back deformed or shrunk as a shrink element with the appropriate power supply to its original shape.

Die Verfahrensschritte können auch aufgeteilt werden. The process steps may also be divided. So ist es beispielsweise möglich, daß zunächst Vorformlinge hergestellt werden, denen dann erst später oder auch in einer entsprechenden zweiten Formvorrichtung das Formgedächtnis auferlegt wird. Thus, it is for example possible that preforms are first prepared, which is then imposed on the shape memory until later, or in a corresponding second mold apparatus. Hierzu bedarf es dann jedoch vorher einer Temperierphase, um die Vorformlinge auf die erforderliche Temperatur zu bringen. For this purpose, then it is necessary, however, before a Temperierphase to bring the preforms to the required temperature. Im temperierten Zustand wird dieser separat hergestellte Vorformling dann in die Umformmaschine eingebracht und dem bereits beschriebenen Umformprozeß unterzogen. In the temperature state of these separately produced preform is then introduced into the forming machine and subjected to the forming process described above. So ist also in einem ersten Teilprozeß der Vorformling konventionell gefertigt und gerichtet abgekühlt worden, während in einem späteren zweiten Teilprozeß der eigentliche Reckvorgang, das Umformen des Vorformlings in das Fertigteil, stattfindet. Thus, the preform is cooled conventionally manufactured and directed in a first partial process, whereas in a subsequent second sub-process of the actual stretching operation, the forming of the preform into the finished part takes place. Bei diesem Verfahren ist es auch möglich, Vorformlinge zu verwenden, die zum Beispiel aus extrudierten oder gegossenen Halbzeugen herausgearbeitet wurden. In this method, it is also possible to use preforms which have been, for example, machined from extruded or molded semi-finished products. Damit besteht die Möglichkeit, je nach Vorgeschichte des Vorformlings die Fertigteileigenschaften gezielt beeinflussen zu können. This offers the possibility to directly influence the final product properties depending on the history of the preform.

Bei beiden Verfahren ist jedoch gleich, daß die Umformung eines Vorformlings in ein schrumpfbares Fertigteil erfolgt. In both methods, however, is equal to that the forming of a preform is carried out in a shrinkable finished part. Während dieser Umformung, das heißt Änderung der Formteilgeometrie bei annähernd konstantem Formteilvolumen, entstehen durch Fließ- und Reckprozesse zumindest in partiellen Bereichen hohe Molekülorientierungen im Fertigteil. During this transformation, that is, changing the geometry of the part near constant volume of the part, caused by flow and stretching processes, at least in partial areas of high molecular orientations in the finished part. Diese hochorientierten Bereiche führen nicht nur zu einer deutlichen Steigerung der mechanischen Festigkeit, sondern auch zu einer ebenso gezielten wie erhöhten Schrumpfung in diesen Bereichen. This highly oriented areas not only lead to a significant increase in mechanical strength, but also to an equally targeted as increased shrinkage in these areas. Dieser entropie-elastische Effekt läßt sich mit dem Rückerinnerungsvermögen ausgerichteter Molekülknäuel erklären, die bei Wiedererwärmung einem ungeordneten, dh wahrscheinlicheren Zustand anstreben. This entropy-elastic effect can be explained by the return memory aligned bundle of molecules, seeking a disordered, ie probable state for reheating. Durch die Verfahren wird es nun möglich, die Formteile hinsichtlich ihres Schrumpfverhaltens so zu optimieren, daß ein Schrumpfelement mit vorher festgelegtem Schrumpfverhalten hergestellt werden kann. By the method, it is now possible to optimize the mold parts with respect to their shrinkage behavior so that a shrink element can be manufactured with a previously determined shrinkage.

Die für das Schrumpfverhalten erforderliche Fixierung der eingebrachten Molekülorientierungen, erfolgt je nach verwendetem Material und je nach später erforderlichem Temperaturbereich unter definiertem Zug bzw. Druck bei einer entsprechend zu wählenden Fixiertemperatur, die in jedem Fall jedoch am bzw. unterhalb des Kristallitschmelzpunktes bzw. Erweichungsbereiches des verwendeten thermoplastischen Kunststoffes liegt. The time required for the shrinkage fixation of the introduced molecular orientations occurs, depending on the material used and depending later the required temperature range under defined train or pressure at a suitably be selected fusing temperature, but at or below the crystallite or softening of the employed in each case thermoplastic material is.

Die Verformung während des Umformungsvorganges, das bedeutet die Umformgeschwindigkeit zum Verformen der Vorformlinge und damit zum Einbringen der zwangsweisen Molekülorientierung erfolgt je nach Material und später erforderlichem Rückstellverhalten (Höhe und Richtung der Rückstellkräfte). The deformation during the forming process, which means the strain rate for deforming the preforms and thus for the introduction of compulsory molecular orientation takes place depending on the material and then the required resilience (amount and direction of the restoring forces).

Bei der erfindungsgemäßen Anwendung dieses Verfahrens auf dem medizintechnischen Sektor, speziell dem Gebiet der Implantologie sind mehrere prinzipielle Hindernisse zu überwinden, die den erfindungsgemäßen Maßnahmen einer sehr definierten Verfahrensführung bedürfen. In the inventive use of this method in the medical technology sector, especially in the field of implantology several principal obstacles to overcome, requiring the inventive measures a very defined process control. Im Speziellen werden diese im Folgenden erläutert. Specifically, these are explained below.

  • - Die Endform nach dem Schrumpfen des Teiles muß in dem Sinne der Problematik der Implantologie angepaßt sein, daß das Kunststoffteil als Implantat eine Funktion als Prothese im Gefäßsystem oder anderen Hohlorganen zu übernehmen in der Lage ist. - The final shape after shrinkage of the part must be adapted in the sense of the problem of implantology, that the plastic part is as an implant to play a role as prosthesis in the vascular system or other hollow organs in the situation. ( Bild /3/) (Picture / 3 /)
  • - Die Form des Kunststoffteils mit Formgedächtnis muß durch geeignete Verfahrensführung so gestaltet sein, daß das gestaltete Teil es erlaubt mittels eines Katheters, einer Sonde oder anderer geeigneter Hilfsmittel oder ohne Hilfsmittel in einen Organismus minimalinvasiv eingebracht zu werden und mittels minimalinvasiver oder nichtinvasiver Techniken eine Aktivierung des Formgedächtnisses möglich ist. - The shape of the plastic part with shape memory must be designed by suitable process control so that the designed part allows using a catheter to be inserted a probe or other suitable means or without adjuvant minimally invasive into an organism and using minimally invasive or non-invasive techniques activation of the shape memory is possible. ( Bild /2/) (Picture / 2 /)
  • - Die Kombination von schrumpfenden Teilen mit Folienbereichen innerhalb des Querschnittes, die durch das Schrumpfen aufgespannt werden, kann erforderlich sein. - The combination of shrinking Share with foil areas within the cross section, which is spanned by the shrinkage may be necessary. Die Kombination von schrumpfenden Teilen mit Folienbereichen innerhalb des Querschnittes, die durch das Schrumpfen aufgespannt werden, ermöglichen es dem Schrumpfelement mit Folienbereichen als Gefaßprothese mit Hilfe der Folienbereiche eine Ventilfunktion für zirkulierende Flüssigkeiten innerhalb eines Gefäßsystems oder Hohlraums zu übernehmen. The combination of shrinking Share with foil areas within the cross section, which is spanned by the shrinkage, allow the shrink element with foil areas as Gefaßprothese using the film regions to take on a release for circulating fluids within a vascular system or cavity.
  • - Die Biokompatibilität der angewendeten Kunststoffe muß vor und nach dem Schrumpfen uneingeschränkt gewährleistet sein. - The biocompatibility of the applied plastics must be fully guaranteed before and after shrinking. Das Verfahren muß also derart geführt werden, daß sich aufgrund der zwischenzeitlichen Molekülumorientierungen die Biokompatibilität des geschrumpften Teils gegenüber dem Vorformling nicht wesentlich verschlechtert. Thus, the process must be conducted in such a way that does not substantially impair the biocompatibility of the collapsed part relative to the preform due to the temporary Molekülumorientierungen.
  • - Die zur Aktivierung der Rückstellkräfte zur Aufhebung der Molekülorientierung nötige (Wärme-) Energie muß den Körperregionen in denen eine Schrumpfung vorgenommen werden soll so angepaßt werden, daß diese den Organismus nicht schädigt, oder von ihm selber aufgebracht werden kann. - The necessary for activation of the restoring forces repealing molecular orientation (heat) energy has the body regions where shrinkage is to be made are adjusted so that they do not harm the organism, or may be applied by himself. Die Art der Temperaturführung und deren Präzision ist daher im Vergleich mit herkömmlichen Verfahrensparametern speziell auszuführen. The type of temperature control and their precision is therefore compared with the conventional process parameters specifically perform.
    Desweiteren ist bei der Reckgeschwindigkeit eine spezielle Verfahrensführung notwendig in der Art, daß sowohl die Art der Reckgeschwindigkeit (es scheint sich ein extrem langsames Recken anzubieten) als auch die Konstantheit der Reckgeschwindigkeit speziell ausgeführt sein müssen. Furthermore, when the stretching rate, a special process control is necessary in the way that both the type of stretching rate (it seems to offer an extremely slow stretching) and the constancy of the stretching rate must be specifically performed.

Das Prinzip der möglichen Anwendung des Kunststoffteils als Implantat in Gefäßsystemen oder Hohlorganen ist in den Bildern /1/-/3/ dargestellt. The principle of the possible application of the plastic part as an implant in vascular systems or hollow organs is in the images / 1 / - / 3 / FIG.

Referenced by
Citing PatentFiling datePublication dateApplicantTitle
DE102009025293A1Jun 15, 2009Dec 16, 2010Adolf Pfaff & Dr. Karl-Friedrich Reichenbach GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter: Adolf Pfaff, 79183 Waldkirch)Radioopake Formgedächtnis-Polymere
EP3003224A4 *May 30, 2014Nov 23, 2016Univ Massachusetts MedicalElastomeric and degradable polymer mineral composite scaffolds
US7087078Nov 21, 2001Aug 8, 2006Schering AgTubular vascular implants (stents) and methods for producing the same
WO2002041929A1Nov 21, 2001May 30, 2002Schering AgTubular vascular implants (stents) and methods for producing the same
Classifications
International ClassificationA61F2/00, A61F2/02, A61F2/82
Cooperative ClassificationA61F2/82, A61F2210/0019, A61F2/02, A61F2210/0023
European ClassificationA61F2/02, A61F2/82
Legal Events
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Feb 17, 20058110Request for examination paragraph 44
Oct 18, 20078139Disposal/non-payment of the annual fee