CN105247092A - 用于医疗器械的改进的金属合金 - Google Patents
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Abstract
一种用于至少部分地形成医疗器械的方法和工艺,该方法和工艺改进该医疗器械的多种物理特性。
Description
本发明要求于2013年4月26日提交的美国临时专利申请序列号61/816,357的优先权,通过引用将其结合在此。
本发明总体上涉及医疗器械,并且具体地涉及至少部分地由新颖合金形成的医疗器械。
发明背景
许多类型的医疗器械是通过包括退火的工艺形成的。退火工艺用于软化金属,使金属可以更容易地形成所希望的形状。然而,一旦医疗器械的最终或接近最终的形状实现,形成该医疗器械的金属对于某些应用而言则太软。这样,对于拥有一种既形成由金属制成的医疗器械、又在此后硬化该医疗器械的此金属的工艺存在需要。
发明概述
本发明总体上针对与过去的医疗器械相比具有改进特性的、至少部分地由新颖合金制成的医疗器械。用于至少部分地形成该医疗器械的新颖合金改进了这种医疗器械的一种或多种特性(例如,强度、耐久性、硬度、生物稳定性、弯曲性、摩擦系数、径向强度、柔性、抗拉强度、拉伸伸长率、纵向伸长、应力应变特性、改进的反冲特性、射线不透性、热敏性、生物相容性、改进的疲劳寿命、抗裂性、裂纹扩展抗性等)。在医疗器械中能够实现新颖合金的这一种或多种改进的物理特性而不必增加医疗器械的容积(bulk)、体积和/或重量,并且在一些情况下,甚至在与至少部分由常规不锈钢材料形成的医疗器械相比减少医疗器械的体积、容积和/或重量时,仍能够获得这些改进的物理特性。然而,应当理解的是,该新颖的合金可以包括金属,如不锈钢等。
因此用于至少部分地形成该医疗器械的新颖合金能够:1)提高医疗器械的射线不透性,2)提高医疗器械的径向强度,3)提高医疗器械的屈服强度和/或极限抗拉强度,4)改进医疗器械的应力应变特性,5)改进医疗器械的卷曲和/或扩展特性,6)改进医疗器械的弯曲性和/或柔性,7)改进医疗器械的强度和/或耐久性,8)提高医疗器械的硬度,9)改进医疗器械的纵向伸长特性,10)改进医疗器械的反冲特性,11)改进医疗器械的摩擦系数,12)改进医疗器械的热敏特性,13)改进医疗器械的生物稳定性和/或生物相容特性,14)提高医疗器械的抗疲劳性,15)抵抗医疗器械中的开裂以及抵抗裂纹扩展,和/或16)使得能够制造更小、更薄和/或更轻的医疗器械。医疗器械通常包括赋予该医疗器械所希望的特性的一种或多种材料,以便承受生产该医疗器械所需的制造工艺。这些制造工艺可以包括但不局限于激光切割、蚀刻、卷曲(crimping)、退火、拉拔、轧制、电镀、电解抛光、化学抛光、清洗、酸洗、离子束沉积或注入、溅射镀膜、真空沉积等。
在本发明的另一个非限制方面,可以包括新颖合金的医疗器械是矫形装置,PFO(卵圆孔未闭)装置,支架,瓣膜,脊椎植入物,血管植入物;移植物,导线,护套,支架导管,电生理学导管,海波管,导管,卡钉,切割装置,任何类型的植入物,起搏器,牙科植入物,骨植入物,假体植入物或用以修复、置换和/或支持骨(例如,肩峰、寰椎、枢椎、跟骨、腕骨、锁骨、尾骨、上髁、肱骨内上踝、股骨、腓骨、额骨、大转子、肱骨、髂骨、坐骨、下颌骨、上颌骨、掌骨、跖骨、枕骨、肘突、顶骨、膝盖骨、趾骨、桡骨、肋骨、骶骨、肩胛骨、胸骨、距骨、跗骨、颞骨、胫骨、尺骨、颧骨等)和/或软骨的装置,钉子,棒,螺钉,柱,笼,板,椎弓根螺钉,盖,铰链,接合系统,金属丝,锚定件,隔离件,轴件(shaft),脊椎植入物,锚定件,盘,球,张紧带,锁定连接器,或其他在体内使用以支持结构、在体内例如但不限于人体内安装结构和/或修复结构的结构组件。在一个非限制性应用中,该医疗器械是牙科植入物牙科填充、牙科牙盖、牙桥、牙套、牙科牙齿清洁设备、和/或用于牙科或牙齿矫正领域中的任何其他医疗器械。在另一个非限制性应用中,该医疗器械是支架。在再另一个非限制性应用中,该医疗器械是脊椎植入物。在又另一个非限制性应用中,该医疗器械是假体装置。虽然本发明将参考医疗器械来描述,应当理解的是,该新颖的合金可以用于其他经受可导致开裂和疲劳失效的应力的部件中(例如,汽车零件、弹簧、航空零件、工业机械等)。用于形成新颖合金的金属是非限制性的。通常,此类金属包括镍和铬以及一种或多种合金剂,例如但不限于铝、钙、碳、氧化铈、钴、铜、金、铪、铁、氧化镧、铅、镁、钼、铌、锇、铂、稀土金属、铼、银、钽、锝、钛、钨、钒、钇、氧化钇、锌、锆、氧化锆、和/或一种或多种此类组分的合金(例如MoHfC、MoY2O3、MoCs2O、MoW、MoTa、MoZrO2、MoLa2O3、MoRe合金等)。
在本发明的再另一个非限制性方面,碳纳米管(CNT)能够可任选地被结合至金属材料中以形成新颖的合金。尽管该新颖合金是描述为包括一种或多种金属和/或金属氧化物,可以理解的是在该新颖合金中的金属和/或金属氧化物的一些或全部可以被选自下组的一种或多种材料取代:陶瓷、塑料、热塑性塑料、热固性材料、橡胶、层压制品、无纺布等。用于新颖合金的一种或多种金属通常具有合金基体,并且CNT可以任选地合并在该合金基体的晶粒结构内。认为该CNT的某些部分当使用时将跨过该金属材料的晶粒边界并且包埋到相邻晶粒内,由此在晶粒之间形成另外连接。当在动力学应用中采用新颖合金时,循环应力施加在该合金上。在多个循环处的一些点处,该新颖合金将由于起始并沿着晶粒边界传播的疲劳失效而开裂。认为CNT跨晶粒的附着将防止或拖延裂纹扩展和疲劳失效。此外,当晶粒大小较大时,则CNT得以被完全包埋到晶粒内。形成双晶粒是由完全包埋或部分包埋进晶粒结构内的CNT的存在所限制的。此外,CNT提供了更好的表面抗腐蚀性。包括CNT的新颖合金可以通过粉末冶金通过以下方式制成:将CNT添加到金属粉末或各种金属粉末的混合物中以制造多组分合金。然后,可以将混合物在高的等静压力下压缩为预成型件,其中该粉末的颗粒融合在一起并由此将CNT捕获到该新颖合金的基体内。然后可以将该预成型件在惰性气氛或还原性气氛下并在将允许金属组分融合和固化的温度下烧结。取决于所希望的晶粒结构,然后可以将该融合的金属退火或进一步加工成最终形状并且然后退火。在没有将该新颖合金包封在惰性或还原性气氛中和/或在真空下的情况下,该新颖合金在任何时候都不应加热至300℃之上。该材料也能以若干其他常规方式来加工。具体而言,一种方式是通过其中金属和CNT与粘结剂混合在一起以形成浆料的金属注射模制或金属模制技术。然后在压力下将浆料注入具有所希望形状的模具中。将该浆料置于模具中并且然后移除。然后以多重步骤将粘结剂烧结出来,留下致密的金属-CNT复合物。在惰性或还原性气氛中和/或在真空下,可以将该新颖合金加热高达1500℃。大多数元素金属和合金具有疲劳寿命,它限制了其在动力学应用中的使用,其中在其使用过程中循环负荷被施加。该新颖合金延长了医疗器械的疲劳寿命。该新颖合金被认为具有增强的疲劳寿命,增强了新颖合金中的金属的晶粒边界之间的粘合强度,由此抑制、防止或拖延了导致疲劳失效的开裂的起始和扩展。例如,在矫形脊椎应用中,脊椎棒植入物在患者整个生命中经历重复周期,并且可以潜在地导致该脊椎棒开裂。钛常用于此类装置中;但是,钛具有低的抗疲劳性。抗疲劳性可通过按照上述方式使钛金属与CNT形成合金来改进。如果需要更高的强度以及更高的抗疲劳性,则可以使CNT与新颖合金形成合金以获得此类特性。在将至少约0.05重量%、典型地至少约0.5重量%、并且更典型地约0.5%-5%重量百分比的CNT添加到新颖合金的金属材料时,新颖合金可以展现出增强的疲劳寿命。
在本发明的另一个和/或可替代的非限制性方面中,该医疗器械通常被设计为包括至少约25重量%的新颖金属合金(即25%、25.01%、25.02%…99.98%、99.99%、100%以及其间的任何值或范围);然而,这不是必须的。在本发明的一个非限制性实施例中,该医疗器械包括至少约40重量%的新颖金属合金。在本发明的另一个和/或可替代的非限制性实施例中,该医疗器械包括至少约50重量%的新颖金属合金。在本发明的再另一个和/或可替代的非限制性实施例中,该医疗器械包括至少约60重量%的新颖金属合金。在本发明的又另一个和/或可替代的非限制性实施例中,该医疗器械包括至少约70重量%的新颖金属合金。在本发明的再另一个和/或可替代的非限制性实施例中,该医疗器械包括至少约85重量%的新颖金属合金。在本发明的另外的和/或可替代的非限制性实施例中,该医疗器械包括至少约90重量%的新颖金属合金。在本发明的再另外的和/或可替代的非限制性实施例中,该医疗器械包括至少约95重量%的新颖金属合金。在本发明的又另外的和/或可替代的非限制性实施例中,该医疗器械包括约100重量%的新颖金属合金。
在本发明的再另一个和/或可替代的非限制性方面中,用于形成该医疗器械的全部或部分的新颖金属合金1)不是被包覆、金属喷涂、镀和/或形成(例如,冷加工、热加工、等)到另一种金属上的,或2)不具有经金属喷涂、镀、包覆和/或形成到新颖金属合金上的另一种金属或金属合金。将理解,在一些应用中,可以将本发明的新颖金属合金包覆、金属喷涂、镀和/或形成在另一种金属上,或者在形成医疗器械的全部或部分时,可以将另一种金属或金属合金镀在、金属喷涂在、包覆在和/或形成在新颖金属合金上。
在本发明的又另一个和/或可替代的非限制性方面中,该新颖合金可以用于在整个医疗器械的一部分上形成涂层。例如,该新颖合金可以用作人造关节的连接点上的涂层。这种涂层可以提供以下益处:更好的耐磨损、抗划伤性、和/或当连接表面经历侵蚀(即,在相对运动期间划伤)时消除来自这些连接表面的有害的金属离子(即、Co、Cr等)。如可以理解的,该新颖合金可以具有其他的或另外的优点。如还可以理解的,新颖合金可以涂覆在其他的或另外类型的医疗器械上。新型合金的涂层厚度是非限制性的。在一个非限制性实例中,提供了处于包覆棒形式的医疗器械,其中该棒的核心是由金属或新颖合金(例如MoHfC、MoY2O3、MoCs2O、MoW、MoTa、MoZrO2、MoRe合金、NiCoCrMo合金、NiCrMoTi合金、NiCrCuNb合金、TiAlV合金等)或陶瓷或复合材料形成的,并且包覆棒的另一层是由新颖合金形成的。该棒的核心和另一层可以各自形成棒的总横截面的50%-99%。如还可以理解的,新颖合金可以形成其他类型或另外类型的医疗器械的外层。涂层可以用来在医疗器械上在特定位置处以及全部表面上产生硬的表面。新颖合金的基体硬度可以低至300Vicker和/或高达500Vicker。然而,在高硬度时这些特性可能不是令人希望的。在经完全退火的材料的这些特性是所希望的,但只有表面需要如在本发明中被硬化的情况中,本发明包括可以提供更软金属合金连同更硬外表面或壳两者的益处的方法。一个非限制性实例是矫形螺钉,其中更软的铁合金对于高延展性连同易于机械加工而言是所希望的。同时,硬壳对于成品螺钉是希望的。在使用新颖合金(例如MoHfC、MoY2O3、MoCs2O、MoW、MoTa、MoZrO2、MoRe合金、NiCoCrMo合金、NiCrMoTi合金、NiCrCuNb合金、TiAlV合金等)时,当内硬度的范围可以是从250维氏硬度至550维氏硬度时,外硬度可以是从350维氏硬度至1000维氏硬度变化。
在本发明的再又另一个和/或可替代的非限制性方面中,该新颖合金可以用于形成一部分医疗器械的核心或整个医疗器械的核心。例如,医疗器械可以处于棒的形式。该棒的核心可以由新颖合金形成,并且然后该核心的外部可以涂覆一种或多种其他材料(例如,另一种类型的金属或新颖合金、聚合物涂层、陶瓷涂层、复合材料涂层,等)。这种棒可以例如用于矫形应用,例如但不限于,脊椎棒和/或椎弓根螺钉系统。在医疗器械的核心中使用新颖合金的非限制性益处可以用来减少该医疗器械的尺寸、增加医疗器械的强度、和/或维持或降低医疗器械的成本。如可以理解的,该新颖合金可以具有其他的或另外的优点。如还可以理解的,该新颖合金可以形成其他或另外类型的医疗器械的核心。该新颖合金的核心大小和/或厚度是非限制性的。在一个非限制性实例中,提供了处于包覆棒形式的医疗器械,其中该棒的核心是由新颖合金形成,并且包覆棒的另一层是由金属或新颖合金形成的(例如MoHfC、MoY2O3、MoCs2O、MoW、MoTa、MoZrO2、MoRe合金、NiCoCrMo合金、NiCrMoTi合金、NiCrCuNb合金、TiAlV合金等)。该棒的核心和另一层可以各自形成棒的总横截面的50%-99%。如还可以理解的,该新颖合金可以形成其他或另外类型的医疗器械的核心。
在本发明的另外的和/或可替代的非限制性方面中,该新颖合金可以用于形成处于椎弓根螺钉和棒系统形式的医疗器械的一部分或全部。在社会中花费最贵的健康问题之一涉及背痛和脊椎的病理学。这些问题可以影响所有年龄的个体并且可以导致受害者受到很大的痛苦。背痛可以是由若干因素引起,例如脊椎的先天性畸形、外伤性损伤、退行性变化、等。此类改变可以引起痛苦的过度运动、或运动节段的塌陷,导致椎管的收缩和神经结构的压缩,引起衰弱性疼痛、麻痹或两者,这进而可以导致神经根压迫或椎管狭窄。神经传导失调还可以是与椎间盘或椎骨本身相关联。一种这样的病症是椎间盘突出,其中少量组织从盘的侧面伸出进入到椎间孔中以压迫脊髓。第二常见病症涉及小骨刺(称作骨赘)沿着椎体后表面的发展,再次冲击在脊髓上。在鉴定这些异常时,可能需要外科手术来矫正该问题。对于与骨赘的形成或椎间盘突出相关联的那些问题,一种这样的外科手术是椎间盘切除术。在这个手术中,涉及的椎骨暴露,并且椎间盘被移除,由此除去侵犯型组织或提供用于去除骨赘的路径。然后可能需要第二手术(称作脊椎融合)以将椎骨固定在一起,以防止移动并且维持一个最初被椎间盘占据的空间。尽管这一手术可能因相对大量的椎骨导致脊椎中柔性的一些小损失,但运动性的小损失通常是可接受的。对于人类脊柱的椎骨的置换,对于脊柱的撑开,对于椎骨的稳定等,已知的是应用椎弓根螺钉。椎弓根螺钉被旋拧到椎骨的椎弓根中,并且椎弓根螺钉的头部连接至合适的供应物,例如,连接至稳定系统、连接至撑开棒等。在脊椎的处理期间,通常首先将椎弓根螺钉旋转进椎弓根中。随后,进行棒的插入。出于本发明的目的,术语“椎弓根螺钉”旨在涵盖传统的椎弓根螺钉、钉子和柱。还应该理解的是该椎弓根螺钉可以是用于不涉及脊椎的其他应用中。这样,椎弓根螺钉可以用于身体其他区域中和许多其他类型的骨中。椎弓根螺钉通常用于将植入物(例如,棒、笼、稳定系统等)锚定和/或附着至骨和/或软骨上;然而,椎弓根螺钉可以用于其他用途,例如但不限于韧带附接,骨折的连接和/或修复,减少疼痛,使组织韧带、软骨和/或骨稳定,用于另一种外科手术的附件,等等。在人类和/或动物脊柱的椎骨的置换、脊柱的撑开、和/或脊柱的稳定的过程中,可以使用椎弓根螺钉。通常,椎弓根螺钉被插入椎骨的椎弓根中;然而,椎弓根螺钉可以连接至椎骨的其他区。椎弓根螺钉可以用在脊椎以外的身体区域中。在此类其他区域中的此类骨包括但不限于肩峰、寰椎、枢椎、跟骨、腕骨、锁骨、尾骨、上髁、肱骨内上踝、股骨、腓骨、额骨、大转子、肱骨、髂骨、坐骨、下颌骨、上颌骨、掌骨、跖骨、枕骨、肘突、顶骨、膝盖骨、趾骨、桡骨、肋骨、骶骨、肩胛骨、胸骨、距骨、跗骨、颞骨、胫骨、尺骨、和/或颧骨。椎弓根螺钉可以用于将断裂的或断骨连接在一起。该一个或多个骨不限于椎骨的骨,而包括其中该椎弓根螺钉可以用于至少部分地愈合该骨的任何骨。椎弓根螺钉可以用于将韧带和/或骨和/或软骨连接在一起。椎弓根螺钉可以用于将组织(例如,器官、肌肉、等)保持在适当位置。椎弓根螺钉通常包括头部以及基部。该头部的顶部表面可具有多种不同形状(例如,平坦的、倾斜的、尖的、圆形的、多边形的、等)。该头部可以具有多种不同表面(例如,光滑的、粗糙的、呈肋状的、等)。该头部可具有多种不同形状(例如,球形、椭圆形、立方体、正交的、等)。该头部可以具有不同的侧表面(例如肋状物、凹槽、狭槽、凹陷,等)。该头部可以包括一个或多个开口。该头部可以包括一个或多个连接器。该头部可以被刚性地连接到该基部或可移动地连接到该基部。该头部的这些形状、表面、连接器、和/或开口,和/或头部与基部之间的连接类型可以用于:a)有助于将该椎弓根螺钉插入到骨和/或软骨中和/或将其去除,b)促进该头部与植入物的其他部件(例如,稳定系统、撑开棒、笼、机械和/或电子机构、插入和/或移除工具,等)的附接和/或断开,和/或c)便于连接到该椎弓根螺钉的植入物和/或部件的操作。该基部可以包括螺纹外表面。该基部可以具有平滑的表面、肋状物、通道、倒钩、齿状物、等。该基部的末端可以是平坦的、锋利的、叉状的、等。沿着该基部的长度的该截面形状和/或区域可以是恒定的或可以变化(例如,沿着该基部的至少一部分逐渐变细等等)。该基部可以具有多种截面形状(例如圆形、多边形、椭圆形、弓形的、等)。椎弓根螺钉可以在头部和/或基部包括一个或多个开口以协助椎弓根螺钉相对于该骨或软骨的定位,和/或将该椎弓根螺钉紧固在该骨和/或软骨中。
在本发明的另一个和/或可替代的非限制性方面中,该新颖合金用于形成该医疗器械的全部或一部分。具体而言,新颖合金包括镍和铬以及一种或多种合金剂,例如但不限于铝、钙、碳、氧化铈、钴、铜、金、铪、铁、氧化镧、铅、镁、钼、铌、锇、铂、稀土金属、铼、银、钽、锝、钛、钨、钒、钇、氧化钇、锌、锆、氧化锆、和/或一种或多种此类组分的合金(例如MoHfC、MoY2O3、MoCs2O、MoW、MoTa、MoZrO2、MoRe合金、NiCoCrMo合金、NiCrMoTi合金、NiCrCuNb合金、TiAlV合金、等)。在一个非限制性配制品中,该新颖合金包括铁和两种或更多种选自下组的金属:镍、铬和钼。
在本发明的再另一个和/或可替代的非限制性方面中,用于形成医疗器械的全部或一部分的新颖合金是包括至少约90重量%的钼和铼以及任选地高达约5重量%的CNT的新颖合金。在一个非限制性组成中,在新颖合金中钼和铼的含量是至少约95重量%。在另一个和/或可替代的非限制性组成中,在该新颖合金中钼和铼的含量是至少约97重量%。在再另一个和/或可替代的非限制性组成中,在该新颖合金中钼和铼的含量是至少约98重量%。在又另一个和/或可替代的非限制性组成中,在该新颖合金中钼和铼的含量是至少约99重量%。在再又另一个和/或可替代的非限制性组成中,在该新颖合金中钼和铼的含量是至少约99.5重量%。如可以理解,可以使用新颖合金中的铼和钼含量的其他重量百分比。在一个非限制性组成中,该新颖合金的纯度水平是使得产生该新颖合金的固溶体。固溶体或均质溶液被定义为包括两种或更多种主要金属的新颖合金,并且这些主要金属的合并重量百分比是至少约95重量%。主要金属是新颖合金中不是金属杂质的金属组分。包括铼和钼作为主要金属的新颖合金的固溶体是包括至少约95重量%的铼和钼的合金。在一个非限制性组成中,新颖合金的铼含量是至少约10重量%。在另一个非限制性组成中,该新颖合金的铼含量是至少约30重量%。在又另一个非限制性组成中,该新颖合金的铼含量是至少约40重量%。在另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的铼含量是约45重量%。在再另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的铼含量是约45-50重量%。在又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的铼含量是约47-48重量%。在再又一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的铼含量是约47.6-49.5重量%。在再又一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的铼含量是约10-60重量%。如可以理解的,能够使用该新颖合金的铼含量的其他重量百分比。在本发明的另一个和/或可替代的实施例中,根据本发明的新颖合金的钼含量是至少约35重量%。在一个非限制性组成中,该新颖合金的钼含量是至少约20重量%。在另一个非限制性组成中,该新颖合金的钼含量是至少约40重量%。在又另一个非限制性组成中,该新颖合金的钼含量是至少约45重量%。在再另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的钼含量是至少约50重量%。在又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的钼含量是约50%-60%。在再又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的钼含量是约50-56重量%。在再又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的钼含量是约40-90重量%。在另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的钼含量是约35-90重量%,并且该新颖合金的铼含量是约35-90重量%。在再另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的钼含量是约35-90重量%,并且该新颖合金的铼含量是约35-90重量%,并且该新颖合金中的合并的铼含量和钼含量是约50-99.95重量%。如可以理解的,可以使用该新颖合金的钼含量的其他重量百分比。
在本发明的再又另一个和/或可替代的非限制性方面中,用于形成医疗器械的全部或一部分的新颖合金是包括至少约90重量%钼和铼、以及可任选地至少一种另外的金属(包括铪、铌、锇、铂、锝、钛、钨、钒、和/或锆)的新颖合金。已经发现将控制量的铪、铌、锇、铂、锝、钛、钨、钒、和/或锆添加至钼和铼合金可形成新颖合金,该新颖合金相对于主要包括钼和铼的新颖合金具有改进的物理特性。例如,将控制量的铪、铌、锇、铂、锝、钛、钨、钒、和/或锆添加至钼和铼合金可以导致1)与主要包括钼和铼的新颖合金相比提高合金的屈服强度,2)与主要包括钼和铼的新颖合金相比提高合金的拉伸伸长率,3)与主要包括钼和铼的新颖合金相比提高合金的延展性,4)与主要包括钼和铼的新颖合金相比减小合金的晶粒尺寸,5)与主要包括钼和铼的新颖合金相比减少合金中游离碳、氧和/或氮的量;和/或6)与主要由包括钼和铼的新颖合金形成医疗器械相比,在合金形成为医疗器械期间减少合金形成微裂纹的趋势。在一个非限制性组成中,新颖合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量是至少约90重量%。在另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量是至少约95重量%。在再另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量是至少约98重量%。在又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量是至少约99重量%。在再又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量是至少约99.5重量%。在另外一种非限制性的组成中,该新颖合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量是至少约99.9重量%。在再另外的和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量是至少约99.95重量%。如可以理解的,可以使用在该新颖合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量的其他重量百分比。在一个非限制性组成中,该新颖合金的纯度水平是使得产生铼和钼以及该至少一种另外的金属的固溶体。包括铼和钼,以及钛、钇和/或锆中至少一种另外的金属作为主要金属的新颖合金的固溶体是包括至少约95-99重量%的钼和铼以及该至少一种另外的金属的合金。认为小于95重量%的钼和铼以及该至少一种另外的金属的纯度水平不利地影响新颖合金在形成和/或使用医疗器械中有用的或所希望的一种或多种物理特性。在本发明的一个实施例中,根据本发明的该新颖合金的铼含量是至少约40重量%。在一个非限制性组成中,该新颖合金的铼含量是至少约45重量%。在再另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的铼含量是约45-50重量%。在又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的铼含量是约47-48重量%。如可以理解的,能够使用该新颖合金的铼含量的其他重量百分比。在本发明的另一个和/或可替代的实施例中,该新颖合金的钼含量是至少约40重量%。在一个非限制性组成中,该新颖合金的钼含量是至少约45重量%。在另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的钼含量是至少约50重量%。在再另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的钼含量是约50%-60%。在又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金的钼含量是约50-56重量%。如可以理解的,可以使用该新颖合金的钼含量的其他重量百分比。在新颖合金中铪、铌、锇、铂、锝、钛、钨、钒、和/或锆的合并含量大体上是小于45重量%,典型地小于约25重量%,更典型地小于约10重量%,仍更典型地小于约5重量%,又更典型地不大于约1重量%,并且再又更典型地不大于约0.5重量%。
在本发明的再另一个和/或可替代的非限制性方面中,用于形成该医疗器械的全部或一部分的新颖金属合金是包括至少约90重量%的钼和铼的新颖金属合金。在一个非限制性组成中,在新颖金属合金中钼和铼的含量是至少约95重量%。在另一个和/或可替代的非限制性组成中,在该新颖金属合金中钼和铼的含量是至少约97重量%。在再另一个和/或可替代的非限制性组成中,在该新颖金属合金中钼和铼的含量是至少约98重量%。在又另一个和/或可替代的非限制性组成中,在该新颖金属合金中钼和铼的含量是至少约99重量%。在再又另一个和/或可替代的非限制性组成中,在该新颖金属合金中钼和铼的含量是至少约99.5重量%。在另外一个非限制性组成中,该新颖金属合金中钼和铼的含量是至少约99.9重量%。在再另外的和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金中钼和铼的含量是至少约99.95重量%。在又另外的和/或可替代的非限制性组成时,该新颖金属合金中钼和铼的含量是至少约99.99重量%。如可以理解的,可以使用该新颖金属合金的铼和钼含量的其他重量百分比。在一个非限制性组成中,该新颖金属合金的纯度水平是使得产生该新颖金属合金的固溶体。固溶体或均质溶液被定义为金属合金,其包括两种或更多种主要金属,并且这些主要金属的合并重量百分比是至少约95重量%,典型地至少约99重量%,更典型地至少约99.5重量%,甚至更典型地至少约99.8重量%,并且再甚至更典型地至少约99.9重量%。主要金属是金属合金中不是金属杂质的金属组分。包括铼和钼作为主要金属的新颖金属合金的固溶体是包括至少约95-99重量%的铼和钼的合金。认为小于95重量%钼和铼的纯度水平不利地影响金属合金在形成和/或使用医疗器械中有用的或所希望的一种或多种物理特性。在本发明的一个实施例中,根据本发明的新颖金属合金的铼含量是至少约35重量%。在一个非限制性组成中,该新颖金属合金的铼含量是至少约40重量%。在另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金的铼含量是约45重量%。在再另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金的铼含量是约45-50重量%。在又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金的铼含量是约47-48重量%。在再又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金的铼含量是约47.6-49.5重量%。如可以理解的,能够使用该新颖金属合金的铼含量的其他重量百分比。在本发明的另一个和/或可替代的实施例中,根据本发明的新颖金属合金的钼含量是至少约35重量%。在一个非限制性组成中,该新颖金属合金的钼含量是至少约40重量%。在另一个非限制性组成中,该新颖金属合金的钼含量是至少约45重量%。在再另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金的钼含量是至少约50重量%。在又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金的钼含量是约50%-60%。在再又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金的钼含量是约50-56重量%。在另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金的钼含量是约35-90重量%,并且该新颖金属合金的铼含量是约35-90重量%。在再另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金的钼含量是约35-90重量%,并且该新颖金属合金的铼含量是约35-90重量%,并且该新颖金属合金中的合并的铼含量和钼含量是约50-100重量%。如可以理解的,能够使用该新颖金属合金的钼含量的其他重量百分比。
在本发明的再又另一个和/或可替代的非限制性方面中,用于形成该医疗器械的全部或一部分的新颖金属合金是包括至少约90重量%的钼和铼,以及至少一种另外的金属(包括钛、钇和/或锆)的新颖金属合金。已经发现将控制量的钛、钇和/或锆添加至钼和铼合金中可形成金属合金,该金属合金相对于主要包括钼和铼的金属合金具有改进的物理特性。例如,将控制量的钛、钇和/或锆添加至钼和铼的合金可以导致:1)与主要包括钼和铼的金属合金相比提高合金的屈服强度,2)与主要包括钼和铼的金属合金相比提高合金的拉伸伸长率,3)与主要包括钼和铼的金属合金相比提高合金的延展性,4)与主要包括钼和铼的金属合金相比减小合金的晶粒尺寸,5)与主要包括钼和铼的金属合金相比减少合金中游离碳、氧和/或氮的量;和/或6)与主要由包括钼和铼的金属合金形成医疗器械相比,在合金形成为医疗器械期间减少合金形成微裂纹的趋势。在一个非限制性组成中,该新颖金属合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量是至少约90重量%。在另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量是至少约95重量%。在再另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量是至少约98重量%。在又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量是至少约99重量%。在再又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量是至少约99.5重量%。在另外一种非限制性的组成中,该新颖金属合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量是至少约99.9重量%。在再另外的和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量是至少约99.95重量%。在又另外的和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量是至少约99.99重量%。如可以理解的,可以使用在该新颖金属合金中钼和铼以及该至少一种另外的金属的含量的其他重量百分比。在一个非限制性组成中,该新颖金属合金的纯度水平是使得产生铼和钼以及该至少一种另外的金属的固溶体。包括铼和钼,以及钛、钇和/或锆中至少一种另外的金属作为主要金属的新颖金属合金的固溶体是包括至少约95-99重量%的钼和铼以及该至少一种另外的金属的合金。认为小于95重量%的钼和铼以及该至少一种另外的金属的纯度水平不利地影响金属合金在形成和/或使用医疗器械中有用的或所希望的一种或多种物理特性。在本发明的一个实施例中,根据本发明的新颖金属合金的铼含量是至少约40重量%。在一个非限制性组成中,该新颖金属合金的铼含量是至少约45重量%。在再另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金的铼含量是约45-50重量%。在又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金的铼含量是约47-48重量%。如可以理解的,能够使用该新颖金属合金的铼含量的其他重量百分比。在本发明的另一个和/或可替代的实施例中,该新颖金属合金的钼含量是至少约40重量%。在一个非限制性组成中,该新颖金属合金的钼含量是至少约45重量%。在另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金的钼含量是至少约50重量%。在再另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金的钼含量是约50%-60%。在又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖金属合金的钼含量是约50-56重量%。如可以理解的,能够使用该新颖金属合金的钼含量的其他重量百分比。在新颖金属合金中钛、钇和锆的合并含量是小于约5重量%,典型地不多于约1重量%,并且更典型地不多于约0.5重量%。新颖金属合金中更高重量百分比含量的钛、钇和/或锆可开始不利地影响新颖金属合金的脆性。当钛被包括在该新颖金属合金中时,钛含量典型地是小于约1重量%,更典型地小于约0.6重量%,甚至更典型地约0.05-0.5重量%,再甚至更典型地约0.1-0.5重量%。如可以理解的,可以使用新颖金属合金的钛含量的其他重量百分比。当锆被包括在该新颖金属合金中时,锆含量典型地是小于约0.5重量%,更典型地小于约0.3重量%,甚至更典型地约0.01-0.25重量%,再甚至更典型地约0.05-0.25重量%。如可以理解的,可以使用新颖金属合金的锆含量的其他重量百分比。当钛和锆被包括在新颖金属合金中时,钛与锆的重量比率是约1-10:1,典型地约1.5-5:1,并且更典型地约1.75-2.5:1。当钇被包括在该新颖金属合金中时,钇含量典型地是小于约0.3重量%,更典型地小于约0.2重量%,并且甚至更典型地约0.01-0.1重量%。如可以理解的,可以使用新颖金属合金的钇含量的其他重量百分比。认为在新颖金属合金中包括钛、钇和/或锆导致新颖金属合金的固溶体中捕获的氧的减少。捕获的氧的减少使得能够在新颖金属合金中形成更小的晶粒尺寸和/或增加新颖金属合金的延展性。与仅有钼铼的合金相比,新颖金属合金中捕获的氧的减少还能够提高新颖金属合金的屈服强度(即提高2%-10%)。还认为将钛、钇和/或锆包括在该新颖金属合金中可引起在新颖金属合金中捕获的游离碳的减少。认为将钛、钇和/或锆包括在该新颖金属合金中可与该新颖金属合金中的游离碳形成碳化物。还认为该碳化物形成改进了新颖金属合金的延展性,并且在由金属合金形成医疗器械(例如,医疗器械等)期间还减少了裂纹的产生。这样,与仅有钼和铼的合金相比,该新颖金属合金展现出提高的拉伸伸长率(即提高1%-8%)。还认为将钛、钇和/或锆包括在该新颖金属合金中可引起在新颖金属合金中捕获的游离氮的减少。还认为在新颖金属合金中包括钛、钇和/或锆可与新颖金属合金中的游离碳和游离氮形成碳-氮化物。还认为该碳-氮化物形成改进了新颖金属合金的延展性,并且在由金属合金形成医疗器械(例如,医疗器械等)期间还减少了裂纹的产生。这样,与仅有钼和铼的合金相比,该新颖金属合金展现出提高的拉伸伸长率(即提高1%-8%)。还认为减少新颖金属合金中游离碳、氧和/或氮的量可提高新颖金属合金的密度(即,提高1%-5%)。在新颖金属合金中形成碳化物、碳氮化物和/或氧化物导致在新颖金属合金中形成分散的次生相颗粒,由此促进金属合金中小晶粒尺寸的形成。
在本发明的再又另一个和/或可替代的非限制性方面中,已经发现将控制量的合金剂添加至合金可形成具有改进的物理特性的新颖合金。例如,添加控制量的某些金属可以导致1)提高合金的屈服强度,2)提高合金的拉伸伸长率,3)提高合金的延展性,4)减小合金的晶粒尺寸,5)降低合金中游离碳、氧和/或氮的量,和/或6)在合金形成为医疗器械期间减少合金形成微裂纹的趋势。
在本发明的再另一个和/或可替代的非限制性方面中,该新颖合金包括小于约5重量%的其他金属和/或杂质(例如,0%、0.001%、0.002%...4.997%、4.998%、4.999%以及其间的任何值或范围)。新颖合金的高纯度水平可以导致形成更均匀的合金,这进而可以导致遍及该新颖合金的更均匀密度,并且还可以导致新颖合金的希望屈服强度和极限抗拉强度。该新颖合金的密度通常为至少约4gm/cc、以及典型地至少约4.2-13.5gm/cc。新颖合金的这一基本上均匀的高密度显著地改进了该新颖合金的射线不透性。在一个非限制性组成中,该新颖合金包括小于约1重量%的其他金属和/或杂质。在另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金包括小于约为0.5重量%的其他金属和/或杂质。在再另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金包括小于约为0.4重量%的其他金属和/或杂质。在又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金包括小于约为0.2重量%的其他金属和/或杂质。在再又另一个和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金包括小于约为0.1重量%的其他金属和/或杂质。在另外的和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金包括小于约为0.05重量%的其他金属和/或杂质。在再另外的和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金包括小于约为0.02重量%的其他金属和/或杂质。在又另外的和/或可替代的非限制性组成中,该新颖合金包括小于约为0.01重量%的其他金属和/或杂质。如可以理解的,在该新颖合金中其他金属和/或杂质的量的其他重量百分比可以存在。
在本发明的又另一个和/或可选择的非限制性方面中,该新颖合金包括一定量的碳和氧;然而,这不是必须的。已经发现这两种元素可影响该新颖合金的形成特性和脆性。新颖合金中控制原子比的碳与氧的还可以用于在由该新颖合金形成医疗器械期间和/或在身体通道中使用和/或扩展医疗器械期间使该新颖合金形成微裂纹的趋势最小化。在新颖合金中控制碳与氧的原子比允许氧在新颖合金中的重新分布,以便在由该新颖合金形成医疗器械期间和/或在身体通道中使用和/或扩展医疗器械期间使该新颖合金中微裂纹的趋势最小化。认为该新颖合金中碳氧的原子比对于使新颖合金中微裂纹的趋势最小化、改进新颖合金的伸长度是重要的,其中二者都能够影响新颖合金在形成和/或使用医疗器械中有用的或所希望的一种或多种物理特性。碳与氧的原子比可以低至约0.2:1。在一个非限制性配方中,在新颖合金中碳与氧的原子比通常是至少约0.4:1(即约0.3:1的重量比)。在另一个非限制性配方中,在新颖合金中碳与氧的原子比通常是至少约0.5:1(即约0.375:1的重量比)。在再另一个非限制性配方中,在新颖合金中碳与氧的原子比通常是至少约1:1(即约0.75:1的重量比)。在又另一个非限制性配方中,在新颖合金中碳与氧的原子比通常是至少约2:1(即约1.5:1的重量比)。在再又另一个非限制性配方中,在新颖合金中碳与氧的原子比通常是至少约2.5:1(即,约1.88:1的重量比)。在再另一个非限制性配方中,在新颖合金中碳与氧的原子比通常是至少约3:1(即约2.25:1的重量比)。在又另一个非限制性配方中,在新颖合金中碳与氧的原子比通常是至少约4:1(即约3:1的重量比)。在再又另一个非限制性配方中,在新颖合金中碳与氧的原子比通常是至少约5:1(即,约3.75:1的重量比)。在再另一个非限制性配方中,在新颖合金中碳与氧的原子比通常是约2.5-50:1(即约1.88-37.54:1的重量比)。在另外的非限制性配方中,在新颖合金中碳与氧的原子比通常是约2.5-20:1(即,约1.88-15:1的重量比)。在另外的非限制性配方中,在新颖合金中碳与氧的原子比通常是约2.5-13.3:1(即,约1.88-10:1的重量比)。在再另外的非限制性配方中,在新颖合金中碳与氧的原子比通常是约2.5-10:1(即,约1.88-7.5:1的重量比)。在又另外的非限制性配方中,在新颖合金中碳与氧的原子比通常是约2.5-5:1(即,约1.88-3.75:1的重量比)。如可以理解的,可以使用在新颖合金中碳与氧的其他原子比。通过有意地向新颖合金中添加碳直到获得所希望的碳与氧的比例,能够调节碳与氧的比率。典型地,该新颖合金的碳含量是小于约0.3重量%。太大的碳含量可以不利地影响该新颖合金的物理特性。在一个非限制性配方中,该新颖合金的碳含量是小于该新颖合金的约0.1重量%。在另一个非限制性配方中,该新颖合金的碳含量是小于该新颖合金的约0.05重量%。在再另一个非限制性配方中,该新颖合金的碳含量是小于该新颖合金的约0.04重量%。当未有意地向该新颖合金添加碳时,该新颖合金可以包括高达约150ppm的碳,典型地高达约100ppm的碳,并且更典型地小于约50ppm的碳。新颖合金的氧含量可以取决于用于形成新颖合金的加工参数而变化。通常,氧含量是被维持在非常低的水平。在一个非限制性配方中,该氧含量是小于该新颖合金的约0.2重量%。在另一个非限制性配方中,该氧含量是小于该新颖合金的约0.05重量%。在再另一个非限制性配方中,该氧含量是小于该新颖合金的约0.04重量%。在又另一个非限制性配方中,该氧含量是小于该新颖合金的约0.03重量%。在再又另一个非限制性配方中,该新颖合金包括高达约100ppm的氧。在另外的非限制性配方中,该新颖合金包括高达约75ppm的氧。在再另外的非限制性配方中,该新颖合金包括高达约50ppm的氧。在又另外的非限制性配方中,该新颖合金包括高达约30ppm的氧。在再又另外的非限制性配方中,该新颖合金包括小于约20ppm的氧。在又另外的非限制性配方中,该新颖合金包括小于约10ppm的氧。如可以理解的,在该新颖合金中其他量的碳和/或氧可以存在。认为当新颖合金中氧含量超过一定量时通过密切控制碳与氧的比例,在形成医疗器械(例如医疗器械等)期间以及已经将医疗器械插入患者后,新颖合金将具有非常低的形成微裂纹的倾向。在一个非限制性安排中,在新颖合金中,在新颖合金中的氧含量的是大于约100ppm时,在新颖合金中碳与氧的原子比是至少约2.5:1。
在本发明的再又另一个和/或可选择的非限制性方面中,该新颖合金包括控制量的氮;然而,这不是必须的。在新颖合金中大量的氮可以不利地影响该新颖合金的延展性。这可以进而不利地影响该新颖合金的伸长特性。在新颖合金中太高的氮含量可以开始引起新颖合金的延展性不可接受地降低,由此不利地影响该新颖合金在形成和/或使用医疗器械中有用的或所希望的一种或多种物理特性。在一个非限制性配方中,该新颖合金包括小于约0.05重量%的氮。在另一个非限制性配方中,该新颖合金包括小于约0.0008重量%的氮。在再另一个非限制性配方中,该新颖合金包括小于约0.0004重量%的氮。在又另一个非限制性配方中,该新颖合金包括小于约30ppm的氮。在再又另一个非限制性配方中,该新颖合金包括小于约25ppm的氮。在再另一个非限制性配方中,该新颖合金包括小于约10ppm的氮。在又另一个非限制性配方中,该新颖合金包含小于约5ppm的氮。如可以理解的,在该新颖合金中其他量的氮可以存在。新颖合金中碳、氧和氮的关系也被认为是重要的。认为在新颖合金中氮含量应当少于碳或氧的含量。在一个非限制性配方中,碳与氮的原子比是至少约2:1(即,约1.71:1的重量比)。在另一个非限制性配方中,碳与氮的原子比是至少约3:1(即,约2.57:1的重量比)。在再另一个非限制性配方中,碳与氮的原子比是约4-100:1(即,约3.43-85.7:1的重量比)。在又另一个非限制性配方中,碳与氮的原子比是约4-75:1(即,约3.43-64.3:1的重量比)。在再另一个非限制性配方中,碳与氮的原子比是约4-50:1(即,约3.43-42.85:1的重量比)。在又另一个非限制性配方中,碳与氮的原子比是约4-35:1(即,约3.43-30:1的重量比)。在再又另一个非限制性配方中,碳与氮的原子比是约4-25:1(即,约3.43-21.43:1的重量比)。在另外的非限制性配方中,氧与氮的原子比是至少约1.2:1(即,约1.37:1的重量比)。在另一个非限制性配方中,氧与氮的原子比是至少约2:1(即,约2.28:1的重量比)。在再另一个非限制性配方中,氧与氮的原子比是约3-100:1(即,约3.42-114.2:1的重量比)。在又另一个非限制性配方中,氧与氮的原子比是至少约3-75:1(即,约3.42-85.65:1的重量比)。在再又另一个非限制性配方中,氧与氮的原子比是至少约3-55:1(即,约3.42-62.81:1的重量比)。在又另一个非限制性配方中,氧与氮的原子比是至少约3-50:1(即,约3.42-57.1:1的重量比)。
在本发明的另外的和/或可替代的非限制性方面中,新颖合金具有几种物理特性,这些物理特性积极地影响至少部分由该新颖合金形成的医疗器械。在本发明的一个非限制性实施例中,在77°F平均洛氏硬度A是至少约30。在此实施例的一个非限制性方面中,用于形成该医疗器械的新颖合金的平均硬度在77°F通常是至少约30-62。在本发明的另一个和/或可替代的非限制性实施例中,用于形成医疗器械的新颖合金的平均极限抗拉强度通常是至少约30UTS(ksi);然而,这不是必须的。在此实施例的一个非限制性方面中,用于形成该医疗器械的该新颖合金的平均极限抗拉强度通常是至少约35-320UTS(ksi)。在本发明的又另一个和/或可替代的非限制性实施例中,用于形成医疗器械的新颖合金的平均晶粒尺寸是不大于约4ASTM(例如,ASTM112-96);然而,这不是必须的。可以实现小至约14-15ASTM的晶粒尺寸;然而,晶粒尺寸典型地是大于15ASTM。新颖合金的小晶粒尺寸使得医疗器械能够具有对医疗器械形成、卷曲和/或扩展有用的希望的伸长特性和延展特性。在此实施例的一个非限制性方面中,用于形成医疗器械的新颖合金的平均晶粒尺寸是约5.2-10ASTM,典型地约5.5-9ASTM,更典型地约6-9ASTM,再更典型地约6-9ASTM,甚至更典型地约6.6-9ASTM,并且再甚至更典型地约7-8.5ASTM;然而,这不是必须的。
在本发明的再又另一个和/或可替代的非限制性实施例中,用于形成医疗器械的新颖合金的平均拉伸伸长率是至少约25%。对于新颖合金,至少25%的平均拉伸伸长率是重要的,以使得当医疗器械被定位在身体通道的处理区域时能够适当地扩展。不具有至少约25%的平均拉伸伸长率的医疗器械在医疗器械形成、卷曲和/或扩展期间可能形成微裂纹和/或破裂。在此实施例的一个非限制性方面中,用于形成医疗器械的新颖合金的平均拉伸伸长率是约25%-35%。结合实现了希望的合金纯度和组成以及新颖合金的希望晶粒尺寸的独特新颖合金导致1)在约室温下具有所希望的高延展性的医疗器械,2)具有希望量的拉伸伸长率的医疗器械,3)具有高射线不透性的新颖合金的均质溶液或固溶体,4)当对新颖合金管确定尺寸和/或切割以形成医疗器械时,减少或防止新颖合金管形成微裂纹和/或破裂,5)当将医疗器械卷曲在球囊和/或用于插入身体通道的其他类型的医疗器械上时减少或防止医疗器械形成微裂纹和/或破裂,6)当医疗器械在身体通道中弯曲和/或扩展时减少或防止医疗器械形成微裂纹和/或破裂,7)具有所希望的极限抗拉强度和屈服强度的医疗器械,8)能够具有很薄的壁厚,且当医疗器械已经扩展时仍然具有将身体通道保持在开启状态所需的希望的径向力的医疗器械,和/或9)当医疗器械卷曲在输送系统上和/或在身体通道中扩展时展现出较少反冲的医疗器械。
在本发明的再另外的和/或可替代的非限制性方面中,该金属合金是至少部分地通过型锻工艺来形成。在一个非限制性实施例中,该医疗器械包括一个或多个棒或管,型锻是在该一个或多个棒或管上进行以至少部分地或完全地实现该医疗器械的一个或多个部分的最终尺寸。型锻模具可以成形为适合该医疗器械的最终尺寸;然而,这不是必须的。当在该医疗器械中存在中空结构的凹切时(这不是必须的),金属的分离件可以置于凹切的合适位置中以至少部分地填充空隙。该金属的分离件当使用时可以被设计为之后从该凹切处移除;然而,这不是必须的。型锻操作可以在该医疗器械上在有待硬化的区域中进行。对于该医疗器械的圆形或弯曲部分,该型锻可以是旋转的。对于该医疗器械的非圆形部分,对该医疗器械的非圆形部分的型锻可以通过非旋转型锻模具进行。这些模具可以任选地被制造为取代旋转或除旋转外还以径向和/或纵向方向振荡。该医疗器械可以任选地以多重方向在单次操作或多重操作中型锻,以实现该医疗器械的希望位置和/或方向上的硬度。型锻工艺可以包括两个或四个拼合模具(splitdie)的使用,这些模具每分钟分离和闭合100-2000次。该分离和闭合动作可以通过将模具安装到通过转子转动的转轴中来实现;然而,这不是必须的。在四-模机器上,模具可以被设计为以相同或不同的次数闭合。用于具体金属合金(例如MoRe合金等)的型锻温度可以不同。对于MoRe合金,如果型锻是在空气或还原环境中进行,型锻温度可以是从室温(RT)(例如65°F-75°F)至大约400℃;然而,这不是必须的。如果型锻是在控制的中性或惰性环境中进行,则型锻温度可以增加至高达约1500℃;然而,这不是必须的。该型锻工艺可以通过在希望的型锻温度下在有待硬化的位置处反复锤击该医疗器械来进行。在一个非限制性实施例中,在型锻工艺期间,允许硼和/或氮的离子在MoRe合金中的铼原子上撞击,以形成ReB2、ReN2和/或ReN3;然而,这不是必须的。已经发现ReB2、ReN2和/或ReN3是超-硬化合物。型锻工艺形成具有硬表面和软核心的医疗器械。该型锻工艺通常是在该医疗器械已经被缩径或在尺寸上减小、退火、清洁、cnc研磨、切割、铣削、和/或去毛刺之后进行。在型锻工艺之后,该医疗器械可以经受清洁、去毛刺、抛光和/或涂覆。不同类型的医疗器械将在锯切工艺之前或之后经受不同类型的工艺。
在另一个和/或可替代的非限制性实施例中,该金属合金涂层(例如MoRe合金涂层)的全部或一部分可以用另一种金属合金(例如、钛合金、等)来涂覆;然而,这不是必须的。涂覆的金属合金在RT可以具有大于核心中金属合金的硬度的硬度;然而,这不是必须的。通常涂覆的合金具有比形成该核心的材料的熔点更小的熔点;然而,这不是必须的。例如,如果该医疗器械是由MoRe形成,则MoRe植入物的一个或多个部分可以通过浸渍于熔融材料如钛-5合金中来涂覆。钛-5合金的熔解温度是约1660℃,并且MoRe具有约2450℃的熔解温度。由于MoRe的较高熔解温度,在MoRe上的钛-5合金涂层导致MoRe在涂覆工艺之后维持其形状。在一个非限制性工艺中,当用于该医疗器械的金属处于不太硬化的状态中时,该金属可以被机加工并且成形为医疗器械。这样,原始起始材料可首先退火以软化,并且然后被机加工为希望形状的金属。在该金属合金成形后,可以将该金属合金再硬化。医疗器械的金属材料的硬化可以改进医疗器械的耐磨性和/或形状保持。该医疗器械的金属材料通常不能通过退火被再硬化,因此需要特殊的再硬化工艺。可以通过本发明的型锻工艺来实现这种再硬化。
下文列出了能够根据本发明制造的金属合金的若干非限制性实例:
在以上实例1-3、14、16-19、和20-22中,应当理解的是,上述范围的全部包括该范围与在如上所列范围之间的其他范围之间的值。该金属合金主要是由铼和钼形成,并且其他金属和/或杂质的含量是小于该金属合金的约0.1重量%,碳与氧的原子比是约2.5-10:1(即,约1.88-7.5:1的重量比),该金属合金的平均晶粒尺寸是约6-10ASTM,该金属合金的拉伸伸长率是约25%-35%,该金属合金的平均密度是至少约13.4gm/cc,该金属合金的平均屈服强度是约98-122(ksi),该金属合金的平均极限抗拉强度是约150-310UTS(ksi),并且平均维氏硬度是372-653(即,在77°F约70-80的洛氏硬度A,在77°F约39-58的平均洛氏硬度C)。在以上实例4-7、8-11、12、13、15、和32-38中,金属合金主要由铼和钼以及钛、钇和/或锆中的至少一种金属形成,并且其他金属和/或杂质的含量是小于该金属合金的约0.1wt%,碳与氧的比率是约2.5-10:1,该金属合金的平均晶粒尺寸是约6-10ASTM,该金属合金的拉伸伸长率是约25%-35%,该金属合金的平均密度是至少约13.6gm/CC,该金属合金的平均屈服强度是至少约110(ksi),该金属合金的平均极限抗拉强度是约150-310UTS(ksi),并且平均维氏硬度是372-653(即,在77°F约70-80的洛氏硬度A,在77°F约39-58的平均洛氏硬度C)。在上述实例中鉴定的其余合金可以包括或者可以不包括钛、钇和/或锆。这些合金的特性将类似于以上实例中讨论的合金。在实例32中,钛与锆的重量比是约1.5-3:1。在实例36中,钛与锆的重量比是约1.75-2.5:1。在实例29-32中,钛与锆的重量比是约1-10:1。在实例40中,碳与氧的比率是至少约0.4:1(即,碳与氧的重量比至少约0.3:1),氮含量小于碳含量和氧含量,碳与氮的原子比是至少约4:1(即,约3.43:1的重量比),氧与氮的原子比是至少约3:1(即,约3.42:1的重量比),金属合金的平均晶粒尺寸是约6-10ASTM,金属合金的拉伸伸长率是约25%-35%,金属合金的平均密度是至少约13.4gm/cc,金属合金的平均屈服强度是约98-122(ksi),金属合金的平均极限抗拉强度是约100-150UTS(ksi),并且该金属合金的平均硬度在77°F是约80-100(HRC)。
在实例41-46中,应当理解的是,上述范围的全部包括该范围与在如上所列范围之间的其他范围之间的值。该金属合金主要是由钨和钽形成,并且其他金属和/或杂质的含量是小于该金属合金的约0.1重量%,并且典型地小于0.04重量%。
在实例89-106中,应当理解的是,所有上述范围的全部包括该范围与在如上所列范围之间的其他范围之间的值。在以上金属合金中,该金属合金的平均晶粒尺寸可以是约6-10ASTM,该金属合金的拉伸伸长率可以是约25%-35%,该金属合金的平均密度可以是至少约13.4克/cc,该金属合金的平均屈服强度可以是约98-122(ksi),该金属合金的平均极限拉伸强度可以是约100-310UTS(ksi),372-653的平均维氏硬度(即,在华氏77度下洛氏硬度A可以是约70-100,在华氏77度下平均洛氏硬度C可以是约39-58,主要拉伸强度超过1000MPa,伸长率是>10%;并且弹性模量是>300GPa;然而,这不是必需的。
在上面的实例中,碳比氧的原子比可以是约2.5-10:1(即,约1.88-7.5:1的重量比),该新颖合金的平均晶粒尺寸可以是约6-10ASTM,该新颖合金的拉伸伸长率可以是约25%-35%,该新颖合金的平均密度可以是至少约13.4克/cc,该新颖合金的平均屈服强度可以是约98-122(ksi),该新颖合金的平均极限拉伸强度可以是约150-310UTS(ksi),并且平均维氏硬度可以是372-653(即,在华氏77度下约70-80的洛氏硬度A,在华氏77度下约39-58的平均洛氏硬度C)。
在本发明的另一个和/或可替代的非限制性的方面,与不锈钢或铬-钴合金相比,在医疗器械中使用金属合金能够提高医疗器械的强度,因而与由不同金属形成的医疗器械相比,在医疗器械中可以使用较少量的金属合金来实现类似的强度。因而,通过使用该金属合金能够将所得的医疗器械制得较小且较紧凑而不牺牲医疗器械的强度和耐久性。这样的医疗器械能够具有较小的轮廓,因而能够被插入较小的区域、开口和/或通道。金属合金还能够提高医疗器械的径向强度。例如,可以将医疗器械的壁厚和/或用于形成该医疗器械的金属丝制得更薄,并且与由不锈钢或钴铬合金形成的更厚壁的医疗器械相比实现类似的或改进的径向强度。金属合金还能够改进医疗器械的应力应变特性、弯曲性和柔性,因而提高医疗器械的使用期限。例如,医疗器械能被用于使医疗器械经受弯曲的区域。由于医疗器械由金属合金所改进的物理特性,医疗器械在这样的频繁弯曲的环境中具有改进的抗裂性。另外或替代地,由于使用金属合金,医疗器械改进的弯曲性和柔性能够使医疗器械更容易被插入身体的不同区域。金属合金还可以在医疗器械卷曲和/或扩展期间降低反冲程度。例如,由于使用该金属合金,在扩展后医疗器械较好地保持其卷曲形态和/或较好地保持其扩展形态。因而,当将医疗器械安装在传送装置上卷曲该医疗器械时,在将医疗器械插入身体的不同区域期间,医疗器械较好地保持其较小的轮廓。此外,医疗器械在扩展后较好地保持其扩展轮廓以便促进医疗器械在治疗区域中的成功。除了通过使用金属合金改进医疗器械的物理特性,与标准材料如不锈钢或钴铬合金相比,该金属合金具有改进的不透射线特性,因而减少或消除了在医疗器械上使用标识材料的需要。例如,金属合金被认为比不锈钢或钴铬合金更不透射线至少约10%-20%。具体地,金属合金被认为比钴铬合金更不透射线至少约33%,并且被认为比不锈钢更不透射线至少约41.5%。
在本发明另外的和/或可替代的非限制性的方面,医疗器械可以包括双稳态结构。在这样的设计中,医疗器械具有两种或更多种稳定构造,包括具有第一截面形状的第一稳定构造和具有第二截面形状的第二稳定构造。医疗器械的整体或部分可以包括该双稳态结构。该双稳态结构通常能够导致医疗器械的形状均匀改变,或者医疗器械的一部分能够变成一种或多种构造并且医疗器械的一个或多个其他部分能够变成一种或多种其他构造。
在本发明的又另一个和/或可替代的非限制性的方面,医疗器械能够包括、包含和/或被涂覆一种或多种促进医疗器械和/或处理区域上成功的药剂。术语“药剂”包括但不局限于另外配制和/或设计成防止、抑制和/或处理一种或多种临床和/或生物事件和/或促进治疗的物质、药品、生物制剂、兽医产品、药物等或者衍生物。可以通过一种或多种药剂解决的临床事件的非限制性实例包括但不局限于病毒、真菌和/或细菌感染;血管疾病和/或障碍;消化疾病和/或障碍;生殖疾病和/或障碍;淋巴疾病和/或障碍癌症;植入物排斥;疼痛;恶心;肿胀;关节炎;骨疾病和/或障碍;器官衰竭;免疫疾病和/或障碍;胆固醇问题;血液疾病和/或障碍;肺疾病和/或障碍;心脏疾病和/或障碍;大脑疾病和/或障碍;神经痛疾病和/或障碍;肾脏疾病和/或障碍;溃疡;肝脏疾病和/或障碍;肠疾病和/或障碍;胆囊疾病和/或障碍;胰疾病和/或障碍;心理障碍;呼吸疾病和/或障碍;腺疾病和/或障碍;皮肤疾病和/或障碍;听力疾病和/或障碍;口疾病和/或障碍;鼻疾病和/或障碍;眼疾病和/或障碍;疲劳;遗传疾病和/或障碍;烧伤;疤痕形成和/或疤痕;创伤;体重疾病和/或障碍;成瘾疾病和/或障碍;脱发;绞痛;肌肉痉挛;组织修复;神经修复;神经再生和/或等等。可以使用的药剂的非限制性实例包括但不局限于5-氟尿嘧啶和/或其衍生物;5-苯基甲硫咪唑和/或其衍生物;ACE抑制剂和/或其衍生物;醋硝香豆素和/或其衍生物;阿昔洛韦和/或其衍生物;爱通立(actilyse)和/或其衍生物;促肾上腺皮质激素和/或其衍生物;阿霉素和/或其衍生物;调节细胞内Ca2+运输的药剂如L-类型(例如,地尔硫卓、硝苯地平、维拉帕米等等)或T-型Ca2+通道阻滞剂(例如,阿米洛利等);α-肾上腺素能阻滞剂和/或其衍生物;阿替普酶和/或其衍生物;氨基糖苷和/或其衍生物(例如,庆大霉素、妥布霉素等);血管肽素和/或其衍生物;血管生成抑制类固醇和/或其衍生物;血管紧张素II受体拮抗剂和/或其衍生物;阿尼普酶和/或其衍生物;血管上皮生长因子的拮抗剂和/或其衍生物;抗生素;抗凝血剂化合物和/或其衍生物;抗纤维化化合物和/或其衍生物;抗真菌化合物和/或其衍生物;抗炎化合物和/或其衍生物;抗侵袭因子和/或其衍生物;抗代谢物化合物和/或其衍生物(例如,星形孢菌素、单端孢菌烯、和改性白喉毒素和蓖麻毒蛋白毒素、假单胞菌外毒素等);抗基质(anti-matrix)化合物和/或其衍生物(例如,秋水仙碱、他莫昔芬等);抗微生物剂和/或其衍生物;抗迁移药剂和/或其衍生物(例如,咖啡酸衍生物、尼伐地平等);抗有丝分裂化合物和/或其衍生物;抗肿瘤化合物和/或其衍生物;抗氧化剂和/或其衍生物;抗血小板化合物和/或其衍生物;抗增殖药和/或其衍生物;抗血栓形成剂和/或其衍生物;阿加曲班和/或其衍生物;ap-1抑制剂和/或其衍生物(例如,对于酪氨酸激酶、蛋白激酶C、肌球蛋白轻链激酶、Ca2+/钙调蛋白激酶II、酪蛋白激酶II等);阿司匹林和/或其衍生物;硫唑嘌呤和/或其衍生物;$-雌二醇和/或其衍生物;β-1-抗胶原酶和/或其衍生物;钙通道阻滞剂和/或其衍生物;钙调蛋白拮抗剂和/或其衍生物(例如,H7等);CAPTOPRIL和/或其衍生物;软骨衍生的抑制剂和/或其衍生物;ChTMP-3和/或其衍生物;头孢菌素和/或其衍生物(例如,头孢羟氨苄、头孢唑林、头孢克洛等);氯喹和/或其衍生物;化疗化合物和/或其衍生物(例如,5-氟尿嘧啶、长春新碱、长春花碱、顺铂、多柔比星、阿霉素、他莫昔芬等);糜蛋白酶抑素(chymostatin)和/或其衍生物;CILAZAPRIL和/或其衍生物;氯吡格雷和/或其衍生物;克霉唑和/或其衍生物;秋水仙素和/或其衍生物;可的松和/或其衍生物;香豆素和/或其衍生物;库拉欣-A(curacin-A)和/或其衍生物;环孢霉素和/或其衍生物;细胞松弛素和/或其衍生物(例如,细胞松弛素A、细胞松弛素B、细胞松弛素C、细胞松弛素D、细胞松弛素E、细胞松弛素F、细胞松弛素G、细胞松弛素H、细胞松弛素J、细胞松弛素K、细胞松弛素L、细胞松弛素M、细胞松弛素N、细胞松弛素O、细胞松弛素P、细胞松弛素Q、细胞松弛素R、细胞松弛素S、球毛壳菌素A、球毛壳菌素B、球毛壳菌素C、球毛壳菌素D、球毛壳菌素E、球毛壳菌素F、球毛壳菌素G、球毛壳菌素J、球毛壳菌素K、迪萨弗明(deoxaphomin)、普西弗明(proxiphomin)、普托弗明(protophomin)、接柄孢菌素D、接柄孢菌素E、接柄孢菌素F、接柄孢菌素G、爱斯普松弛素(aspochalasin)B、爱斯普松弛素(aspochalasin)C、爱斯普松弛素(aspochalasin)D等);细胞因子和/或其衍生物;地西卢定和/或其衍生物;地塞米松和/或其衍生物;双嘧达莫和/或其衍生物;依米那酶和/或其衍生物;内皮素和/或其衍生物;内皮生长因子和/或其衍生物;表皮生长因子和/或其衍生物;埃坡霉素和/或其衍生物;雌莫司汀和/或其衍生物;雌激素和/或其衍生物;非诺洛芬和/或其衍生物;氟尿嘧啶和/或其衍生物;氟胞嘧啶和/或其衍生物;毛喉素和/或其衍生物;更昔洛韦和/或其衍生物;糖皮质激素和/或其衍生物(例如,地塞米松、倍他米松等);糖蛋白IIb/IIIa血小板膜受体抗体和/或其衍生物;GM-CSF和/或其衍生物;灰黄霉素和/或其衍生物;生长因子和/或其衍生物(例如,VEGF;TGF;IGF;PDGF;FGF等);生长激素和/或其衍生物;肝素和/或其衍生物;水蛭素和/或其衍生物;透明质酸酯和/或其衍生物;氢化可的松和/或其衍生物;布洛芬和/或其衍生物;免疫抑制剂和/或其衍生物(例如,肾上腺皮质类固醇、环孢霉素等);吲哚美辛和/或其衍生物;钠/钙反向转运体的抑制剂和/或其衍生物(例如,阿米洛利等);IP3受体的抑制剂和/或其衍生物;钠/氢反向转运体的抑制剂和/或其衍生物(例如,阿米洛利及其衍生物等);胰岛素和/或其衍生物;干扰素a-2-巨球蛋白和/或其衍生物;酮康唑和/或其衍生物;来匹卢定和/或其衍生物;LISINOPRIL和/或其衍生物;LOVASTATIN和/或其衍生物;华法林(marevan)和/或其衍生物;甲氟喹和/或其衍生物;金属蛋白酶抑制剂和/或其衍生物;甲氨蝶呤和/或其衍生物;甲硝哒唑和/或其衍生物;咪康唑和/或其衍生物;单克隆抗体和/或其衍生物;密吐霉素(mutamycin)和/或其衍生物;萘普生和/或其衍生物;一氧化氮和/或其衍生物;硝普盐和/或其衍生物;核酸类似物和/或其衍生物(例如,肽核酸等);制霉菌素和/或其衍生物;寡核苷酸和/或其衍生物;紫杉醇和/或其衍生物;青霉素和/或其衍生物;喷他眯羟乙基磺酸盐和/或其衍生物;苯茚二酮和/或其衍生物;苯基丁氮酮和/或其衍生物;磷酸二酯酶抑制剂和/或其衍生物;纤溶酶原激活物抑制剂1和/或其衍生物;纤溶酶原激活物抑制剂-2和/或其衍生物;血小板因子4和/或其衍生物;血小板衍生生长因子和/或其衍生物;波立维(plavix)和/或其衍生物;POSTMI75和/或其衍生物;泼尼松和/或其衍生物;泼尼松龙和/或其衍生物;普罗布考和/或其衍生物;孕酮和/或其衍生物;前列环素和/或其衍生物;前列腺素抑制剂和/或其衍生物;鱼精蛋白和/或其衍生物;蛋白酶和/或其衍生物;蛋白激酶抑制剂和/或其衍生物(例如,星形孢菌素等);奎宁和/或其衍生物;放射性药剂和/或其衍生物(例如,Cu-64、Ca-67、Cs-131、Ga-68、Zr-89、Ku-97、Tc-99m、Rh-105、Pd-103、Pd-109、In-111、I-123、I-125、I-131、Re-186、Re-188、Au-198、Au-199、Pb-203、At-211、Pb-212、Bi-212、H3P32O4等);雷帕霉素和/或其衍生物;用于组胺的受体拮抗剂和/或其衍生物;瑞氟烷(refludan)和/或其衍生物;视黄酸和/或其衍生物;血管再生药(revasc)和/或其衍生物;利福霉素和/或其衍生物;正义或反义寡核苷酸和/或其衍生物(例如,DNA、RNA、质粒DNA、质粒RNA等);塞拉敏(seramin)和/或其衍生物;类固醇;塞拉敏(seramin)和/或其衍生物;血清素和/或其衍生物;血清素阻滞剂和/或其衍生物;链激酶和/或其衍生物;柳氮磺吡啶和/或其衍生物;磺酰胺和/或其衍生物(例如,磺胺甲噁唑等);硫酸化甲壳质衍生物;硫酸化多糖肽聚糖复合体和/或其衍生物;TH1和/或其衍生物(例如,白介素-2、白介素-12、和白介素-15,γ干扰素等);硫蛋白酶抑制剂和/或其衍生物;紫杉酚和/或其衍生物(例如,多西他赛、巴卡亭(baccatin)、10-脱乙酰基紫杉酚、7-木糖基-10-脱乙酰基紫杉酚、三尖杉宁碱、10-脱乙酰基-7-表紫杉酚、7表紫杉酚、10-脱乙酰基巴卡亭III、10-脱乙酰基三尖杉宁碱等);抵克立得(ticlid)和/或其衍生物;噻氯匹定和/或其衍生物;蜱抗凝血剂肽和/或其衍生物;硫蛋白酶抑制剂和/或其衍生物;甲状腺激素和/或其衍生物;金属蛋白酶-1的组织抑制剂和/或其衍生物;金属蛋白酶-2的组织抑制剂和/或其衍生物;组织血浆活化剂;TNF和/或其衍生物、生育酚和/或其衍生物;毒素和/或其衍生物;曲尼司特和/或其衍生物;转化生长因子α和β和/或其衍生物;曲匹地尔和/或其衍生物;三唑并嘧啶和/或其衍生物;伐哌前列素和/或其衍生物;长春花碱和/或其衍生物;长春新碱和/或其衍生物;齐多夫定和/或其衍生物。如可以理解的,该药剂可以包括以上列出的化合物和/或其他化合物的一种或多种衍生物。在一个非限制性的实施例中,该药剂包括但不限于曲匹地尔,曲匹地尔衍生物,紫杉酚,紫杉酚衍生物(例如,多西他赛、巴卡亭(baccatin)、10-脱乙酰基紫杉酚、7-木糖基-10-脱乙酰基紫杉酚、三尖杉宁碱、10-脱乙酰基-7-表紫杉酚、7表紫杉酚、10-脱乙酰基巴卡亭III、10-脱乙酰基三尖杉宁碱等),细胞松弛素,细胞松弛素衍生物(例如,细胞松弛素A、细胞松弛素B、细胞松弛素C、细胞松弛素D、细胞松弛素E、细胞松弛素F、细胞松弛素G、细胞松弛素H、细胞松弛素J、细胞松弛素K、细胞松弛素L、细胞松弛素M、细胞松弛素N、细胞松弛素O、细胞松弛素P、细胞松弛素Q、细胞松弛素R、细胞松弛素S、球毛壳菌素A、球毛壳菌素B、球毛壳菌素C、球毛壳菌素D、球毛壳菌素E、球毛壳菌素F、球毛壳菌素G、球毛壳菌素J、球毛壳菌素K、迪萨弗明(deoxaphomin)、普西弗明(proxiphomin)、普托弗明(protophomin)、接柄孢菌素D、接柄孢菌素E、接柄孢菌素F、接柄孢菌素G、爱斯普松弛素(aspochalasin)B、爱斯普松弛素(aspochalasin)C、爱斯普松弛素(aspochalasin)D等),紫杉醇,紫杉醇衍生物,雷帕霉素,雷帕霉素衍生物,5-苯基甲硫咪唑,5-苯基甲硫咪唑衍生物,GM-CSF(粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子),GM-CSF衍生物,形成一类降血脂剂、组合或类似物的他汀或HMG-CoA还原酶抑制剂,或其组合。包含在器械中和/或涂覆在器械上的药剂种类和/或量能够变化。当器械中包含和/或在器械上涂覆两种或更多种的药剂时,这两种或更多种药剂的量可以相同或不同。通常选择包含在器械上、其中和/或与其联合的药剂种类和/或量以解决一种或多种临床事件。
典型地包含在器械上、其中和/或与其联合使用的药剂的量为约0.01-100ug/mm2和/或器械的至少约0.01wt.%;然而,可以使用其他量。在本发明的一个非限制性的实施例中,可以将器械部分地或完全用一种或多种药剂涂覆和/或浸渍以促进在特定的医疗程序上的成功。在器械上、其中和/或与其联合使用的两种或更多种药剂的量可以相同或不同。可以通过多种机制将一种或多种药剂涂覆在该器械上和/或浸渍其中,这些机制例如但不局限于喷雾(例如,雾化喷雾技术等)、火焰喷涂、粉末沉积、浸涂、流涂、浸甩涂覆、辊涂(正对和反转)、超声处理、刷涂、等离子沉积、通过气相沉积进行的沉积、MEMS技术和旋转模制沉积。在本发明的另一个和/或可替代的非限制性的实施例中,通常选择包含在器械上、其中和/或与其联合的药剂种类和/或量用于处理一种或多种临床事件。典型地包含在器械上、其中和/或与其联合使用的药剂的量为约0.01-100ug/mm和/或器械的至少约0.01-100wt.%;然而,可以使用其他量。在器械上、其中和/或与其联合使用的两种或更多种药剂的量可以相同或不同。因而,当医疗器械包括、包含和/或涂覆有一种或多种药剂时,它可以包括一种或多种药剂来解决一种或多种医疗需要。在本发明的一个非限制性的实施例中,可以将医疗器械部分地或完全用一种或多种药剂涂覆和/或浸渍以促进在特定的医疗程序上的成功。可以通过多种机制将一种或多种药剂涂覆在该器械上和/或浸渍其中,这些机制例如但不局限于喷雾(例如,雾化喷雾技术等)、浸涂、辊涂、超声处理、刷涂、等离子沉积、通过气相沉积进行的沉积。在本发明的另一个和/或可替代的非限制性的实施例中,通常选择包括在医疗器械上、其中和/或与其联合的药剂种类和/或量用于处理一种或多种医疗。典型地,包括在医疗器械上、其中和/或与其联合使用的药剂的量为约0.01-100ug/mm2;然而,可以使用其他量。在医疗器械上、在其中和/或与其联合使用的两种或更多种药剂的量可以相同或不同。
在本发明另外的和/或可替代的非限制性的方面,当用在医疗器械上时,能够以受控的方式释放出在该医疗器械上和/或其中的一种或多种药剂,这样在持续的时段内为待处理的问题区域提供希望剂量的药剂。如可以理解的,在医疗器械上控制释放一种或多种药剂并不总是被需要的和/或合乎需要的。因而,在将医疗器械插入治疗区域期间和/或之后可以非控制地从医疗器械中释放在医疗器械上和/或其中的一种或多种药剂。还可以理解可以从医疗器械中可控地释放在医疗器械上和/或其中的一种或多种药剂,并且可以从医疗器械中非控制地释放在医疗器械上和/或其中的一种或多种药剂。还可以理解可以从医疗器械中可控地释放在医疗器械的一个区域上和/或其中的一种或多种药剂,并且可以从医疗器械中非控制地释放在医疗器械的另一个区域上和/或其中的一种或多种药剂。像这样,可以设计医疗器械以致1)在该医疗器械上和/或其中的所有药剂被可控地释放,2)在该医疗器械上和/或其中的药剂的一些被可控地释放,并且在该医疗器械上的药剂的一些被不可控地释放,或3)在该医疗器械上和/或其中的药剂无一被可控地释放。还可以设计医疗器械以致从医疗器械中释放一种或多种药剂的速率相同或不同。还可以设计医疗器械以致从医疗器械上的一个或多个区域中释放一种或多种药剂的速率相同或不同。可用来控制从该医疗器械中释放一种或多种药剂的非限制性安排包括1)用一种或多种聚合物至少部分地涂覆一种或多种药剂,2)将一种或多种药剂至少部分地结合到一种或多种聚合物之中和/或至少部分地用一种或多种聚合物进行封装,和/或3)将一种或多种药剂插入该医疗器械中的孔、通道、腔等中并且用一种或多种聚合物至少部分地涂覆或覆盖这种孔、通道、腔等。如可以理解的,可以使用其他或另外的安排来控制从医疗器械中释放一种或多种药剂。
用来至少部分地控制从医疗器械中释放一种或多种药剂的一种或多种聚合物可以是多孔或无孔的。可以将一种或多种药剂插入和/或施用到医疗器械上的一个或多个表面结构和/或微结构,和/或将其用来在医疗器械上至少部分地形成一种或多种表面结构和/或微结构。像这样,在该医疗器械上的一种或多种药剂可以被1)涂覆在该医疗器械的一个或多个表面区域上,2)插入和/或浸渍到该医疗器械的一个或多个表面结构和/或微结构等中,和/或3)形成该医疗器械的结构的至少一个部分或被包括在该医疗器械的结构的至少一部分中。当该一种或多种药剂被涂覆在该医疗器械上时,该一种或多种药剂可以1)被直接涂覆在该医疗器械的一个或多个表面上,2)与一种或多种涂层聚合物或其他涂层材料混合并且然后至少部分地涂覆到的该医疗器械一个或多个表面上,3)至少部分地涂覆在另一涂层材料的表面上,所述涂层材料已经至少部分地涂覆在该医疗器械上,和/或4)至少部分地封装在a)该医疗器械的表面或区域和一种或多种其他涂覆材料之间和/或b)两种或更多种其他涂层材料之间。
如可以理解的,可以另外或者替代地使用许多其他涂覆安排。当该一种或多种药剂被插入和/或浸渍在该医疗器械的一个或多个内部结构、表面结构和/或微结构中时,1)一种或多种其他涂覆材料可以被至少部分地施加在该医疗器械的一个或多个内部结构、表面结构和/或微结构,和/或2)一种或多种聚合物可以与一种或多种药剂组合。像这样,该一种或多种药剂可以被1)嵌入到该医疗器械的结构中;2)放置在医疗器械的一个或多个内部结构中;3)封装在两个聚合物涂层之间;4)封装在基本结构和聚合物涂层之间;5)混入包括至少一个聚合物涂层的医疗器械的基本结构内;或6)1、2、3、4和/或5的一个或多个组合。另外或者替代地,在医疗器械上的一种或多种聚合物的一个或多个涂层可以包括:1)无孔聚合物的一个或多个涂层;2)一种或多种多孔聚合物和一种或多种无孔聚合物的组合的一个或多个涂层;3)多孔聚合物的一个或多个涂层,或4)选项1、2、以及3的一个或多个组合。
如同能够被理解的那样,可以将不同的药剂设置在不同的聚合物涂层中和/或之间和/或在医疗器械的结构上。如同还能够被理解的那样,可以使用许多其他和/或另外的涂层组合和/或构造。可以用一种或多种药剂的浓度、聚合物的类型、医疗器械中内部结构的类型和/或形状和/或一种或多种药剂的涂层厚度来控制一种或多种药剂的释放时间、释放速率和/或剂量;然而,可以使用其他或另外的组合。像这样,药剂和聚合物系统组合以及在医疗器械上的位置可以是众多的。如同还能够被理解的那样,一种或多种药剂可以沉积在该医疗器械的顶部表面上以在1)该一种或多种药剂通过包括一种或多种无孔聚合物的聚合物系统的一个或多个层的控制释放和/或2)该一种或多种药剂通过聚合物系统的一个或多个层不受控制的释放之前提供该一种或多种药剂的初始的不受控制的突发效果。可以通过多种机制将一种或多种药剂和/或聚合物涂覆在该医疗器械上,这些机制例如但不局限于喷雾(例如,雾化喷雾技术等)、浸涂、辊涂、超声处理、刷涂、等离子沉积和/或通过气相沉积进行的沉积。
每个聚合物层和/或药剂层的厚度通常为至少约0.01μm,并且通常小于约150μm。在一个非限制性的实施例中,聚合物层和/或药剂层的厚度为约0.02-75μm,更特别为约0.05-50μm,并且甚至更特别为约1-30μm。
当医疗器械包括和/或涂覆有一种或多种药剂以致从医疗器械至少部分可控地释放至少一种药剂时,可以减少或消除对长时间身体范围的治疗的需要或使用。过去,患者留在医院或其他类型的医疗机构很久以后由患者使用身体范围的治疗。该身体范围的治疗可能在手术后持续几天、几周、几个月或者有时超过一年。本发明的医疗器械可以被施加或插入治疗区域,并且1)在施加或插入该医疗器械之后仅仅需要身体范围的治疗的减少的使用和/或减少的延长使用,或2)在施加或插入该医疗器械之后不需要使用和/或延长使用身体范围的治疗。如可以理解的,在治疗区域施加或插入该医疗器械后可以使用对身体范围的治疗的使用和/或延长使用。在一个非限制性的实施例中,在将医疗器械插入患者后无需身体范围的治疗。在另一个和/或可替代的非限制性的实施例中,在将医疗器械插入患者后需要或者使用身体范围治疗的短期应用。在患者离开医院或其它类型的医疗机构后;或者在患者离开医院或其它类型的医疗机构后一到两天或一到两星期可以终止这样的短期应用;然而,将理解可以使用身体范围治疗的其它时间周期。作为本发明的医疗器械的结果,在涉及将医疗器械插入治疗区域的医疗程序之后能够显著减少或消除身体范围治疗的使用。
在本发明的另一个和/或可替代的非限制性的方面,当希望控制释放时,可以通过使用一个或多个无孔聚合物层完成从医疗器械中控制释放一种或多种药剂;然而,可以采用其他和/或另外的机制来控制释放一种或多种药剂。通过分子扩散至少部分控制释放一种或多种药剂通过一个或多个无孔的聚合物层。当使用一个或多个无孔的聚合物层时,该一个或多个聚合物层典型地是生物相容的聚合物;然而,这不是必需的。可以将一种或多种无孔的聚合物施加到医疗器械上而不使用化学品、溶剂和/或催化剂;然而,这不是必需的。在一个非限制性的实施例中,通过但不局限于气相沉积和/或等离子沉积可以至少部分地施加无孔的聚合物。可以选择无孔的聚合物以便仅在冷凝时从气相聚合及固化;然而,这不是必需的。可以在不将温度提高到高于环境温度(例如,华氏65-90度)完成该一个或多个无孔聚合物层的施加;然而,这不是必需的。在涂覆在该医疗器械上和/或涂覆在此前包括一种或多种药剂的医疗器械上之前可以将该无孔聚合物系统与一种或多种药剂混合;然而,这不是必需的。使用一个或多个无孔的聚合物层允许精确控制从医疗器械中释放药剂。利用药剂通过无孔聚合物的扩散的活动性至少部分地在分子水平上控制一种或多种药剂通过该无孔聚合物的受控释放。在一个非限制性实例中,该一个或多个无孔聚合物层可以包括但不局限于聚酰胺、帕利灵(parylene)(例如,帕利灵C、帕利灵N)和/或帕利灵衍生物。
在本发明的仍另一个和/或可替代的非限制性的方面,当希望控制释放时,可以通过使用与一种或多种药剂形成化学键的一种或多种聚合物来完成从医疗器械中控制释放一种或多种药剂。在一个非限制性的实施例中,与至少一种聚合物例如但不局限于乙烯-丙烯酸共聚物共价键合的至少一种药剂包括乐可安、乐可安衍生物或其盐。亚乙基是疏水基团并且丙烯酸是亲水基团。共聚物中亚乙基比丙烯酸的摩尔比可用于控制共聚物的疏水性。一种或多种聚合物的疏水度还可以用来控制从一种或多种聚合物中释放一种或多种药剂的速率。能够被一种或多种聚合物负载的药剂量可以是该一种或多种聚合物中阴离子基团和/或阳离子基团的浓度的函数。对于阴离子药剂,可以负载在一种或多种聚合物上的药剂的浓度通常是该一种或多种聚合物中阳离子基团(例如胺基基团等等)的浓度以及能够与该一种或多种药剂的阴离子形式进行离子键结合的这些阳离子基团的分数的函数。对于阳离子药剂(例如,乐可安等),可以负载在一种或多种聚合物上的药剂的浓度通常是该一种或多种聚合物中阴离子基团(即,羧酸根基团、磷酸根基团、硫酸根基团和/或其他有机阴离子基团)的浓度以及能够与该一种或多种药剂的阳离子形式进行离子键结合的这些阴离子基团的分数的函数。像这样,通过控制一种或多种聚合物中疏水和亲水单体的量、通过控制在药剂之间形成盐的效率和/或一种或多种聚合物中阴离子/阳离子基团能够改变可结合该一种或多种聚合物的一种或多种药剂的浓度。
在本发明的仍另一个和/或可替代的非限制性的方面,当希望控制释放时,可以通过使用包括一个或多个诱导交联的一种或多种聚合物来完成从医疗器械中控制释放一种或多种药剂。这些一个或多个交联可用于至少部分地控制从一种或多种聚合物中释放一种或多种药剂的速率。通过几种技术能够设立该一种或多种聚合物中的交联,例如但不局限于使用催化剂、辐射、热和/或等等。在一种或多种聚合物中形成的一个或多个交联能够导致一种或多种药剂变得部分或全部被捕集到该交联内,和/或与该交联形成键。像这样,部分或全部捕集的药剂需要更长时间从该交联中将其自身释放出来,从而减缓了从该一种或多种聚合物中释放该一种或多种药剂的速率。因此,由一种或多种聚合物中交联的量或程度能够至少部分地控制药剂的量和/或从医疗器械中随时间释放药剂的速率。
在本发明的仍另外一个和/或可替代的方面,可以将多种聚合物涂覆在医疗器械上和/或用于形成医疗器械的至少一部分。出于多种原因,该一种或多种聚合物可以被用在医疗上,这些原因例如但不局限于1)形成该医疗器械的一部分,2)改进该医疗器械的物理特性(例如,改善强度、改善耐久性、改善生物相容性、减少摩擦等),3)在该医疗器械上的一个或多个表面结构上形成防护涂层,4)至少部分地形成在该医疗器械上的一个或多个表面结构,和/或5)至少部分地控制一种或多种药剂从该医疗器械释放的速率。如可以理解的,在该医疗器械上该一种或多种聚合物可以具有其他或者另外的用途。该一种或多种聚合物可以是多孔的、无孔的、生物稳定的、生物可降解的(即,在身体内溶解、降解、吸收或其任意组合)和/或生物相容的。当用一种或多种聚合物涂覆该医疗器械时,该聚合物可以包括:1)无孔聚合物的一个或多个涂层;2)一种或多种多孔聚合物和一种或多种无孔聚合物的组合的一个或多个涂层;3)一种或多种多孔聚合物的一个或多个涂层和一种或多种无孔聚合物的一个或多个涂层;4)多孔聚合物的一个或多个涂层,或5)选项1、2、3以及4的一个或多个组合。一个或多个聚合物层的厚度可以相同或不同。当在医疗器械的至少一部分上涂覆一个或多个聚合物涂层时,可以通过多种技术施加该一个或多个涂层,这些技术例如但不局限于气相沉积和/或等离子沉积、喷雾、浸涂、辊涂、超声处理、雾化、刷涂和/或等等;然而,可以使用其他或另外的涂覆技术。能够涂覆在医疗器械上和/或用于至少部分地形成医疗器械的一种或多种聚合物可以是被认为生物可降解的、生物可再吸收的或生物可侵蚀的聚合物;被认为生物稳定的聚合物;和/或能够经改性得以生物可降解和/或生物可再吸收的聚合物。被认为生物可降解的、生物可再吸收的、或生物可侵蚀的聚合物的非限制性实例包括但不局限于脂肪族聚酯;聚(乙醇酸)和/或其共聚物(例如,聚(乙交酯三亚甲基碳酸酯);聚(己内酯乙交酯));聚(乳酸)和/或其异构体(例如,聚-L(乳酸)和/或聚-D乳酸)和/或其共聚物(例如DL-PLA),具有和不具有添加剂(例如磷酸钙玻璃),和/或其他共聚物(例如聚(己内酯丙交酯)、聚(丙交酯乙交酯)、聚(乳酸乙二醇));聚(乙二醇);聚(乙二醇)二丙烯酸酯;聚(丙交酯);聚亚烷基琥珀酸酯;聚丁烯二乙醇酸酯;聚羟基丁酸酯(PHB);聚羟基戊酸酯(PHV);聚羟基丁酸酯/聚羟基戊酸酯共聚物(PHB/PHV);聚(羟基丁酸酯-共-戊酸酯);聚羟基烷酸酯(PHA);聚己内酯;聚(己内酯-聚乙二醇)共聚物;聚(戊内酯);聚酐;聚(原酸酯)和/或与聚酐的共混物;聚(酸酐-共-酰亚胺);聚碳酸酯(脂肪族);聚(羟基-酯);聚二噁烷酮;聚酐;聚酐酯;聚氰基丙烯酸酯;聚(烷基2-氰基丙烯酸酯);聚(氨基酸);聚(磷腈);聚(丙烯富马酸酯);聚(丙烯富马酸酯-共-乙二醇);聚(富马酸酯酐);纤维蛋白原;纤维蛋白;明胶;纤维素和/或纤维素衍生物和/或纤维素聚合物(例如,乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、丁酸纤维素、纤维素醚、硝酸纤维素、丙酸纤维素、玻璃纸);壳聚糖和/或壳聚糖衍生物(例如,壳聚糖NOCC、壳聚糖NOOC-G);藻酸酯;多糖;淀粉;淀粉酶;胶原;聚羧酸;聚(乙酯-共-羧酸碳酸酯)(和/或其他酪氨酸衍生的聚碳酸酯);聚(亚氨基碳酸酯);聚(BPA-亚氨基碳酸酯);聚(三亚甲基碳酸酯);聚(亚氨基碳酸酯-酰胺)共聚物和/或其他伪-聚(氨基酸);聚(乙二醇);聚(氧化乙烯);聚(氧化乙烯)/聚(对苯二甲酸丁二酯)共聚物;聚(ε-己内酯-二甲基三亚甲基碳酸酯);聚(酯酰胺);聚(氨基酸)以及其常规合成聚合物;聚(亚烷基草酸酯);聚(烷基碳酸酯);聚(己二酸酐);尼龙共聚酰胺;NO-羧甲基壳聚糖NOCC);羧甲基纤维素;共聚(醚-酯)(例如,PEO/PLA右旋糖酐);聚缩酮;生物可降解的聚醚;生物可降解的聚酯;聚二氢吡喃;聚缩肽;聚芳酯(L-酪氨酸-衍生的)和/或游离酸聚芳酯;聚酰胺(例如,尼龙6-6、聚己内酰胺);聚(丙烯富马酸酯-共-乙二醇)(例如,富马酸酯酐);透明质酸盐;聚-对-二噁烷酮;多肽和蛋白;聚磷酸酯;聚磷酸酯氨基甲酸乙酯;多糖;伪-聚(氨基酸);淀粉;三元共聚物;(乙交酯、丙交酯、或二甲基三亚甲基碳酸酯的共聚物);人造丝;人造丝三乙酸酯;胶乳;和/或以上的共聚物、共混物、和/或复合物。被认为生物稳定的聚合物的非限制性实例包括但不局限于帕利灵;帕利灵c;帕利灵f;帕利灵n;帕利灵衍生物;马来酸酐聚合物;磷酰胆碱;聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA);聚乙烯-共-乙酸乙烯酯(PEVA);PBMA/PEVA共混物或共聚物;聚四氟乙烯()以及衍生物;聚-对亚苯基对苯二甲酰胺();聚(醚醚酮)(PEEK);聚(苯乙烯-b-异丁烯-b-苯乙烯)(TransluteTM);四甲基二硅氧烷(侧链或共聚物);聚酰亚胺多硫化物;聚(对苯二甲酸乙二酯);聚(甲基丙烯酸甲酯);聚(乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯);苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物;ABS;SAN;丙烯酸聚合物和/或共聚物(例如,正-丁基-丙烯酸酯、正-丁基甲基丙烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸酯、月桂基-丙烯酸酯、2-羟基-丙基丙烯酸酯、聚羟乙基、甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸甲酯共聚物);糖胺聚糖;醇酸树脂;弹性蛋白;聚醚砜;环氧树脂;聚(氧亚甲基);聚烯烃;硅酮的聚合物;甲烷的聚合物;聚异丁烯;乙烯-α烯烃共聚物;聚乙烯;聚丙烯腈;氟硅酮;聚(环氧丙烷);聚乙烯基芳族化合物(例如聚苯乙烯);聚(乙烯基醚)(例如聚乙烯基甲基醚);聚(乙烯酮);聚(亚乙烯卤化物)(例如聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯);聚(乙烯吡咯烷酮);聚(乙烯吡咯烷酮)/乙酸乙烯酯共聚物;聚乙烯基吡啶普拉斯汀(prolastin)或丝-弹性蛋白聚合物(SELP);硅酮;硅酮橡胶;聚氨基甲酸乙酯(聚碳酸酯聚氨基甲酸乙酯、硅酮氨基甲酸乙酯聚合物)(例如,chronoflex种类、bionate种类);乙烯基卤化物聚合物和/或共聚物(例如聚氯乙烯);聚丙烯酸;乙烯丙烯酸共聚物;乙烯乙酸乙烯酯共聚物;聚乙烯醇;聚(羟基甲基丙烯酸烷酯);聚乙烯酯(例如聚乙酸乙烯酯);和/或以上的共聚物、共混物、和/或复合物。经改性被制造为生物可降解的和/或生物可再吸收的聚合物的非限制性实例包括但不局限于透明质酸(hyanluron);聚碳酸酯;聚原碳酸酯;乙烯基单体的共聚物;聚缩醛;生物可降解的聚氨基甲酸乙酯;聚丙烯酰胺;聚异氰酸酯;聚酰胺;和/或以上的共聚物、共混物、和/或复合物。如可以理解的,可以使用一种或多种上面列出的聚合物的其他的和/或另外的聚合物和/或衍生物。可以通过多种机制将一种或多种聚合物涂覆在该医疗器械上,这些机制例如但不局限于喷雾(例如,雾化喷雾技术等)、浸涂、辊涂、超声处理、刷涂、等离子沉积和/或通过气相沉积进行的沉积。每个聚合物层的厚度通常为至少约0.01μm,并且通常小于约150μm;然而,可以使用其他的厚度。在一个非限制性的实施例中,聚合物层和/或药剂层的厚度为约0.02-75μm,更特别为约0.05-50μm,并且甚至更特别为约1-30μm。如可以理解的,可以使用其他厚度。在一个非限制性实施例中,该医疗器械包括和/或被涂覆有帕利灵、PLGA、POE、PGA、PLLA、PAA、PEG、壳聚糖和/或一种或多种这些聚合物的衍生物。在另一个和/或可替代的非限制性实施例中,该医疗器械包括和/或被涂覆有无孔聚合物,该无孔聚合物包括但不限于聚酰胺、帕利灵C、帕利灵N和/或帕利灵衍生物。在仍另一个和/或可替代的非限制性实施例中,该医疗器械包括和/或被涂覆有聚(环氧乙烷)、聚(乙二醇)、以及聚(环氧丙烷)、硅酮的聚合物、甲烷、四氟乙烯(包括TEFLON品牌聚合物)、四甲基二硅氧烷等等。
在本发明的另一个和/或可替代的非限制性的方面,当包括和/或涂覆有一种或多种药剂时,医疗器械能够包括和/或涂覆有在该医疗器械的不同区域中相同或不同的和/或在该医疗器械的不同区域中具有不同量和/或浓度的一种或多种药剂。例如,医疗器械可以1)在该医疗器械的至少一部分上涂覆有和/或包括一种或多种生物制剂,并且该医疗器械的至少另一部分没有涂覆和/或包括药剂;2)在该医疗器械的至少一部分上涂覆有和/或包括一种或多种生物制剂,该一种或多种生物制剂不同于在该医疗器械至少另一部分上的一种或多种生物制剂;3)在该医疗器械的至少一部分上涂覆有和/或包括一种或多种生物制剂,该一种或多种生物制剂的浓度不同于在该医疗器械至少另一部分上的一种或多种生物制剂的浓度;等。
在本发明的仍另一个和/或可替代的非限制性的方面,可以处理医疗器械的一个或多个表面以实现希望的涂覆在医疗器械上的一种或多种药剂和一种或多种聚合物的涂覆特性。这样的表面处理技术包括但不局限于清洁、抛光、光滑化、蚀刻(化学蚀刻、等离子蚀刻等)等等。当使用蚀刻工艺时,可以将不同气体用于这样的表面处理工艺,例如但不限于二氧化碳、氮、氧、氦、氢等。该等离子蚀刻工艺可以用来清洁医疗器械的表面,改变医疗器械的表面特性以影响该医疗器械的表面的粘附特性、润滑性特性等。如可以理解的,在医疗器械的表面上涂覆一种或多种药剂和/或聚合物之前可以使用其他和/或另外的表面处理工艺。在一种非限制性的制造工艺中,清洗和/或等离子蚀刻医疗器械的一个或多个部分;然而,这不是必需的。等离子蚀刻可用于清洗医疗器械的表面,和/或在医疗器械上形成一个或多个非平滑表面以促进一个或多个药剂涂层和/或一个或多个聚合物涂层在医疗器械上的粘附。用于等离子蚀刻的气体可以包括二氧化碳和/或其他气体。一旦处理了医疗器械的一个或多个表面区域,可以将一个或多个聚合物和/或药剂涂层施加到医疗器械的一个或多个区域上。例如,1)多孔或无孔聚合物的一个或多个层可以被涂覆在该医疗器械的外和/或内表面,2)药剂的一种或多个层可以被涂覆在该医疗器械的外和/或内表面,或3)包括一种或多种药剂的多孔或无孔聚合物的一个或多个层可以被涂覆在该医疗器械的外和/或内表面。可以通过多种技术(例如,浸涂、辊涂、刷涂、喷雾、颗粒雾化等)将一个或多个药剂涂层施加到医疗器械上。一种非限制性的涂覆技术是通过超声喷雾涂覆工艺,其中用超声波破碎药剂液滴并形成极微滴的雾。这些微滴具有约0.1-3微米的平均滴径。微滴的雾促进形成均匀的涂层厚度并且能够提高医疗器械上的覆盖面积。
在本发明的仍又另一个和/或可替代的非限制性方面,该医疗器械的一个或多个部分可以1)包括相同或不同药剂,2)包括相同或不同量的一种或多种药剂,3)包括相同或不同的聚合物涂层,4)包括相同或不同涂层厚度的一个或多个聚合物涂层,5)使该医疗器械的一个或多个部分可控制地释放和/或非控制地释放一种或多种药剂,和/或6)使该医疗器械的一个或多个部分可控制地释放一种或多种药剂和使该医疗器械的一个或多个部分非控制地释放一种或多种药剂。
在本发明的又一个和/或可替代的非限制性方面,医疗器械可以包括促进医疗器械能够在身体通道中适当地定位的标记材料。该标记材料被典型地设计为可见于电磁波(例如,x射线、微波、可见光、红外波、紫外波等);声波(例如,超声波等);磁波(例如,MRI等);和/或其他类型的电磁波(例如,微波、可见光、红外波、紫外波等)。在一个非限制性的实施例中,该标记材料对X-射线可见(即不透射线)。该标记材料可以形成该医疗器械的全部或一部分和/或被涂覆在该医疗器械的一个或多个部分(扩口部分和/或本体部分;医疗器械的末端;在本体部分和扩口段的过渡处或附近;等等)。标记材料的位置可以是在医疗器械上的一个或多个位置。包括标记材料的一个或多个区域的尺寸可以相同或不同。标记材料可以按确定的距离相互间隔以便在医疗器械上形成斑点状的标尺以促进医疗器械在身体通道中的定位。标记材料可以是刚性的或柔性的材料。标记材料可以是生物稳定的或生物可降解的材料。当标记材料是刚性材料时,标记材料典型地由金属材料(例如金属条、金属板等)形成;然而,可以使用其他或另外的材料。至少部分地形成医疗器械的金属能够起到标记材料的作用;然而,这不是必需的。当标记材料是柔性材料时,标记材料典型地由一种或多种聚合物形成,该聚合物自身是标记材料和/或包括一种或多种金属粉末和/或金属化合物。在一个非限制性实施例中,该柔性标记材料包括与帕利灵、PLGA、POE、PGA、PLLA、PAA、PEG、壳聚糖和/或一种或多种这些聚合物的衍生物组合的一种或多种金属粉末。在另一个和/或可替代的非限制性实施例中,柔性标记材料包括铝、钡、铋、钴、铜、铬、金、铁、不锈钢、钛、钒、镍、锆、铌、铅、钼、钼、钇、钙、稀土金属、铼、锌、银、衰竭的放射性元素、钽和/或钨;和/或其化合物的一种或多种金属和/或金属粉末。可以用聚合物防护材料涂覆该标记材料;然而,这不是必需的。当标记材料被涂覆有聚合物防护材料时,该聚合物涂层可以被用来1)从体液至少部分地隔离该标记材料,2)促进在该医疗器械上保持该标记材料,3)在医疗程序期间至少部分地屏蔽该标记材料免于损害和/或4)在该医疗器械上提供所希望的表面轮廓。如可以理解的,聚合物涂层可以具有其他或者另外的用途。聚合物防护涂层可以是生物稳定的聚合物或生物可降解的聚合物(例如,降解和/或被吸收)。当使用时,防护涂层聚合材料的涂层厚度典型地小于约300微米;然而,可以使用其他厚度。在一个非限制性的实施例中,该防护涂层材料包括帕利灵、PLGA、POE、PGA、PLLA、PAA、PEG、壳聚糖和/或一种或多种这些聚合物的衍生物。
在本发明另外的和/或可替代的非限制性的方面,可以通过使用一种或多种微电子机械制造(MEMS)技术(例如微细加工,激光微细加工,激光微细加工,微铸造等)建造医疗器械或医疗器械的一个或多个区域;然而,可以使用其他或另外的制造技术。
医疗器械可以包括一种或多种表面结构(例如,孔、通道、砂眼、棱、缝、凹口、凸起、切痕、针、井、洞、槽等)。这些结构可以至少部分地通过MEMS(例如,微细加工等)技术和/或其他类型的技术来形成。
医疗器械可以包括在该医疗器械表面上的一种或多种微结构(例如,微针、微孔、微圆柱体、微锥体、微棱锥、微管、微平行六面体、微棱柱、微半球、切痕、棱、脊、棘齿、铰链、拉链、类似于系拉链的结构等)。如本文所定义,微结构是具有不多于约2mm,典型地不多于约1mm的至少一维(例如,平均宽度、平均直径、平均高度、平均长度、平均深度等)的结构。如可以理解的,该医疗器械,当包括一个或多个表面结构时,1)所有的表面结构可以是微结构,2)所有的表面结构可以是非微结构,或3)这些表面结构的一个部分可以是微结构并且一个部分可以是非微结构。可以在医疗器械上形成的结构的非限制性实例展示在美国专利公开号2004/0093076和2004/0093077中,其均通过引用结合在此。典型地,当形成微结构时,该微结构从外表面伸出或伸入外表面不超过约400微米,更典型地少于约300微米,更典型地为约15-250微米;然而,可以使用其他尺寸。可以将微结构聚集在一起或者分配遍及医疗器械的表面。可以使用类似形状和/或尺寸的微结构和/或表面结构,或者可以使用不同形状和/或尺寸的微结构。当将一种或多种表面结构和/或微结构设计成能从医疗器械的表面伸出时,该一种或多种表面结构和/或微结构能够在伸出位置中形成和/或被设计为以便在将医疗器械部署在治疗区域期间和/或之后从医疗器械中伸出。可以将微结构和/或表面结构设计成包含和/或不固定地连接到通道、腔等;然而,这不是必需的。一旦将医疗器械设置在患者上和/或患者中,该一种或多种表面结构和/或微结构可用于啮合和/或刺入周围的组织或器官;然而,这不是必需的。该一种或多种表面结构和/或微结构可用于促进在形成中保持医疗器械的形状(即,参见美国专利公开号2004/0093076和2004/0093077的器械)。可以通过MEMS(例如微细加工、激光微细加工、微铸造等)技术至少部分地形成该一种或多种表面结构和/或微结构;然而,这不是必需的。在一个非限制性的实施例中,该一种或多种表面结构和/或微结构可以至少部分地由药剂形成和/或由聚合物形成。一种或多种表面结构和/或微结构可以包括一个或多个内部通道,该通道能够包括一种或多种材料(例如,药剂、聚合物等);然而,这不是必需的。可以通过多种工艺(例如机械加工、化学改性、化学反应、MEMS(例如,微细加工等)、蚀刻、激光切割等)形成该一种或多种表面结构和/或微结构。医疗器械的一个或多个涂层和/或一种或多种表面结构和/或微结构可用于多种目的,例如但不局限于1)提高一种或多种药剂、粘合剂、标记材料和/或聚合物对医疗器械的结合和/或粘附,2)改变医疗器械的外观或表面特性,和/或3)控制一种或多种药剂的释放速率。该一个或多个微结构和/或表面结构可以是生物稳定的、生物可降解的等。至少部分地由(MEMS)技术形成的医疗器械的一个或多个区域可以是生物稳定的、生物可降解的等。医疗器械或医疗器械的一个或多个区域可以至少部分地用防护材料覆盖和/或填充,以便至少部分保护医疗器械的一个或多个区域和/或医疗器械上一种或多种微结构和/或表面结构免受损害。
当该医疗器械1)被包装和/或储存、2)拆封、3)连接到和/或另外固定和/或放置在另一个医疗器械上、4)插入到治疗区域,5)由用户抓握、和/或6)在一个或多个微结构和/或表面结构和身体通道中的流体之间形成屏障时,该医疗器械的一个或多个区域,和/或在该医疗器械上的一个或多个微结构和/或表面结构可以被损坏。如可以理解的,医疗器械可能以其他或者另外的方式被损害。防护材料可用于保护医疗器械和一种或多种微结构和/或表面结构免受这样的损害。防护材料可以包括以上先前指定的一种或多种聚合物。该防护材料可以是1)生物稳定的和/或生物可降解的和/或2)多孔和/或无孔的。
在一种非限制性的设计中,该聚合物至少部分生物可降解,以便在将医疗器械至少部分地插入治疗区域之后使一种或多种微结构和/或表面结构至少部分地暴露于环境。在另一个和/或另外的非限制性设计中,该防护材料包括但不局限于糖(例如,葡萄糖、果糖、蔗糖等)、碳水化合物、盐(例如,NaCl等)、帕利灵、PLGA、POE、PGA、PLLA、PAA、PEG、壳聚糖和/或一种或多种这些材料的衍生物;然而,可以使用其他和/或另外的材料。在仍另一个和/或另外的非限制性的设计中,防护材料的厚度通常小于约300微米,典型地小于约150微米;然而,可以使用其他的厚度。可以通过本文上述的一种或多种机制来涂覆该防护材料。
在本发明的仍又另一个和/或可替代的非限制性方面,该医疗器械可以包括和/或伴随着物理障碍使用。该物理障碍可以包括但不局限于粘合剂、护套、磁体、胶带、金属丝、带等。该物理障碍可以被用来1)将医疗器械的一个或多个区域物理保留为具体形式或轮廓,2)将该医疗器械物理保留在具体部署器械上,3)保护在该医疗器械上的一个或多个表面结构和/或微结构,和/或4)在该医疗器械的一个或多个表面区域、表面结构和/或微结构和身体通道中的流体之间形成屏障。如可以理解的,该物理障碍可以具有其他和/或另外的功能。该物理障碍典型地是生物可降解的材料;然而,可以使用生物稳定材料。该物理障碍可以被设计成经受医疗器械的灭菌;然而,这不是必需的。该物理障碍可被施加于一种或多种医疗器械、包括在其中和/或与之结合使用。另外地或可替代地,该物理障碍可以被设计成在有限时间段伴随着医疗器械和/或与之结合使用,并且然后1)在该医疗器械已经部分或完全部署之后脱离该医疗器械和/或2)在该医疗器械被部分或完全部署期间和/或之后溶解和/或降解;然而,这不是必需的。另外地或可替代地,该物理障碍可以被设计和被配制为暂时伴随着医疗器械使用以促进该医疗器械的部署;然而,这不是必需的。在物理障碍的一个非限制性用途中,该物理障碍被设计或配制以至少部分地将医疗器械固定到另一个器械,该另一个器械被用来将该医疗器械至少部分运输到一个位置以用于治疗。在物理障碍的另一个和/或可替代的非限制性用途中,该物理障碍被设计或被配制以至少部分地维持该医疗器械在特定的形状或形式,直到该医疗器械被至少部分地定位在治疗位置。在物理障碍的仍另一个和/或可替代的非限制性用途中,该物理障碍被设计或被配制以至少部分地维持一种类型的医疗器械和/或将其固定至另一种类型的医疗仪器或医疗器械直到该医疗器械被至少部分地定位在治疗位置。该物理障碍还可以或可替代地被设计和配制为伴随着医疗器械使用以促进该医疗器械的使用。在物理障碍的一个非限制性用途中,当处于粘合剂的形式时,可以配制成至少部分地将医疗器械固定到治疗区域以促进将该医疗器械维持在该治疗区域。例如,物理障碍可被用于如下用途以促进将医疗器械维持在治疗区域上或治疗区域处直到通过缝合线、缝针、螺钉、钉子、棒等将该医疗器械恰当地固定到该治疗区域;然而,这不是必需的。另外地或可替代地,该物理障碍可以被用来促进将医疗器械维持在治疗区域上或治疗区域处直至该医疗器械已经部分地或完全完成其目的。该物理障碍典型地是生物相容材料以当适当地使用时不引起未预期的副作用。该物理障碍可以是生物稳定的或生物可降解的(例如降解和/或被吸收等)。当物理障碍包括或具有一种或多种粘合剂时,通过但不限于在该医疗器械上进行的喷雾(例如,雾化喷雾技术等)、浸涂、辊涂、超声处理、刷涂、等离子体沉积、和/或通过气相沉积进行的沉积、刷涂、涂抹等),该一种或多种粘合剂可被施加到该医疗器械。该物理障碍还可以或可替代地形成该医疗器械的至少一部分。医疗器械的一个或多个区域和/或表面还可以或可替代地包括该物理障碍。该物理障碍可以包括一种或多种生物药剂和/或其他材料(例如,标记材料、聚合物等);然而,这不是必需的。当该物理障碍是粘合剂或者包括粘合剂时,该粘合剂可以被配制为可控制地释放在该粘合剂中的和/或涂覆在该医疗器械上和/或包含在该医疗器械内的一种或多种生物药剂;然而,这不是必需的。该粘合剂还可以或可替代地通过形成对于位于该医疗器械上和/或包含在该医疗器械内的一种或多种生物药剂而言可穿透或非可穿透的屏障来控制此类生物药剂的释放;然而,这不是必需的。该粘合剂可以包括一种或多种聚合物和/或与之混合;然而,这不是必需的。该一种或多种聚合物可以被用来1)控制由所述粘合剂提供的粘附的时间,2)控制该粘合剂的降解速率,和/或3)控制一种或多种生物药剂从该粘合剂释放和/或扩散或透过该粘合层的速率;然而,这不是必需的。当该物理障碍包括护套时,该护套可以被设计为部分或完全环绕该医疗器械。该护套可以被设计为在该医疗器械被部署到治疗区域之后从该医疗器械物理地取出;然而,这不是必需的。该护套可以由生物可降解的材料形成,其随时间至少部分地降解至至少部分地暴露该医疗器械的一个或多个表面区域、微结构和/或表面结构;然而,这不是必需的。该护套可以包括和/或被至少部分地涂覆有一种或多种生物药剂。该护套包括一种或多种聚合物;然而,这不是必需的。该一种或多种聚合物可以用于多种原因,例如但不局限于1)形成该护套的一部分,2)改进该护套的物理特性(例如,改善强度、改善耐久性、改善生物相容性、减少摩擦等),和/或3至少部分地控制一种或多种生物药剂从该护套的释放速率。如可以理解的,该一种或多种聚合物在该护套上可以具有其他或者另外的用途。
在本发明仍另一个和/或可替代的方面,医疗器械可以是可扩展的器械,其能够被一些其他器械(例如,球囊等)扩展和/或是自扩展的。该可扩展的医疗器械可以由不具有或实质上不具有形状记忆特性的材料制成,或可以部分地由具有形状记忆特性的材料制成。典型地,当使用一种或多种形状记忆材料时,选择该形状记忆材料组合物以使得该形状记忆材料在冷的温度下(例如,低于体温)保持未膨胀构造;然而,这不是必需的。当该形状记忆材料被加热(例如,至体温)时,可膨胀本体段可以被设计为扩展到至少部分密封并将该医疗器械固定在身体通道或其他区域中;然而,这不是必需的。
在本发明的仍另一个和/或可替代的非限制性方面,该医疗器械可以结合不在该医疗器械上的一种或多种其他生物药剂使用。例如,该医疗器械的成功可通过输注、注射或口服消耗一种或多种生物药剂来改进。此类生物药剂可以相同和/或不同于在该医疗器械上和/或中的一种或多种生物药剂。一种或多种生物药剂的此种使用常用于在该医疗器械被插入治疗区域后医学程序(如身体范围的治疗)之后对患者的全身治疗中,可以通过使用新颖合金来减少或消除。虽然本发明的医疗器械可以被设计以减小或消除在该医疗器械被插入治疗区域中之后对身体范围的治疗的长期需要,但一种或多种生物药剂的使用可以结合该医疗器械使用以增强该医疗器械的成功和/或减少或防止一种或多种生物问题(例如,感染、该医疗器械的排斥等)的出现。例如,可使用用于口服给药和/或用于其他类型给药(例如,栓剂等)的固体剂型的生物药剂。此类固体形式可以包括但不局限于胶囊、片剂、泡腾片剂、可咀嚼片剂、丸剂、粉剂、小药囊、颗粒剂和凝胶。固体形式的胶囊、片剂、泡腾片剂、可咀嚼片剂、丸剂等可以具有多种形状,例如但不限于球形、立方形、圆柱形、锥形等等。在此类固体剂型中,一种或多种生物药剂可与至少一种填料材料例如但不限于蔗糖、乳糖或淀粉混合;然而,这不是必需的。此类剂型可以包括另外的物质,如,但不限于惰性稀释剂(例如,润滑剂等)。当使用胶囊、片剂、泡腾片剂或丸剂时,该剂型还可以包括缓冲剂;然而,这不是必需的。软明胶胶囊可以被制备成包含与植物油或其他类型的油组合的一种或多种生物药剂的混合物;然而,这不是必需的。硬明胶胶囊可以含有与固体载体例如但不限于乳糖、马铃薯淀粉、玉米淀粉、明胶的纤维素衍生物等组合的一种或多种生物药剂的颗粒;然而,这不是必需的。针对另外的时间释放特征,片剂和丸剂可以制备有肠溶衣;然而,这不是必需的。用于口服给药的液体剂型的一种或多种生物药剂可以包括药学上可接受的乳液、溶液、悬浮液、糖浆、酏剂等;然而,这不是必需的。在一个非限制性实施例中,当一种或多种生物药剂的至少一个部分被插入治疗区域(例如,凝胶形式、糊剂形式等)和/或口服提供(例如,丸剂、胶囊等)和/或肛门提供(栓剂等等)时,一种或多种生物药剂可以被可控地释放;然而,这不是必需的。在一个非限制性实例中,一种或多种生物药剂可以固体剂型给予患者,并且一种或多种此类生物药剂可以自此类固体剂型可控地释放。在另一个和/或可替代的非限制性实例中,在将该医疗器械插入到治疗区域之前、之中和/或之后,将乐可安、乐可安衍生物、紫杉酚(taxol)、紫杉酚衍生物、细胞松弛素、细胞松弛素衍生物、紫杉醇(paclitaxel)、紫杉醇衍生物、雷帕霉素、雷帕霉素衍生物、5-苯基甲硫咪唑、5-苯基甲硫咪唑衍生物、GM-CSF、GM-CSF衍生物、或其组合给予患者。如可以理解的,可以使用其他或另外的生物药剂。
某些类型的生物药剂可能希望存在于治疗区域中持续延长的时间段以利用该生物药剂的完全或几乎完全的临床潜力。例如,乐可安和/或乐可安衍生物是具有许多临床属性的化合物,这些临床属性包括但不局限于抗血小板作用、对平滑肌细胞和单核细胞的抑制作用、成纤维细胞增殖和增加的MAPK-1(这进而使激酶失活)、血管扩张剂等。这些属性能有效于改进已被插入治疗区域处的医疗器械的成功。在一些情况下,在治疗区域中乐可安和/或乐可安衍生物的这些阳性效应需要被延长以便实现完全临床能力。乐可安和/或乐可安衍生物具有约2-4小时的体内半衰期与48小时的肝脏清除。为了利用乐可安和/或乐可安衍生物的完全临床潜力,乐可安和/或乐可安衍生物应在延长的时间段内被不间断代谢;然而,这不是必需的。通过处于固体剂型的乐可安和/或乐可安衍生物,该乐可安和/或乐可安衍生物可以在患者中在延长时间段内以受控的方式被释放以实现乐可安和/或乐可安衍生物的完全或几乎完全临床能力。
在另一个和/或可替代的非限制性实例中,一种或多种生物药剂被至少部分地封装在一种或多种聚合物中。该一种或多种聚合物可以是生物可降解的、非生物可降解的、多孔、和/或无孔的。当该一种或多种聚合物是生物可降解的时,该一种或多种生物可降解的聚合物的降解速率可以用来至少部分地控制一种或多种生物药剂随时间被释放进入身体通道和/或身体的其他部分的速率。该一种或多种生物药剂可以至少部分地以不同的聚合物涂层厚度、不同数量的涂层、和/或不同的聚合物封装以改变该一种或多种生物药剂随时间被释放于身体通道和/或身体的其他部分的速率。该聚合物的降解速率主要是以下的函数:1)该聚合物的水渗透性以及溶解度,2)该聚合物和/或生物药剂的化学组成,3)该聚合物的水解机制,4)封装于该聚合物中的生物药剂,5)该聚合物的尺寸、形状以及表面体积,6)该聚合物的孔隙率,7)该聚合物的分子量,8)该聚合物中的交联程度,9)该聚合物和生物药剂之间的化学键合程度,和/或10)该聚合物和/或生物药剂的结构。如可以理解的,其他因素也可以影响该聚合物的降解速率。当该一种或多种聚合物是生物稳定的时,该一种或多种生物药剂从该生物稳定的聚合物释放的速率是以下的函数:1)该聚合物的孔隙率,2)该生物活性剂通过该聚合物的分子扩散速率,3)该聚合物中的交联程度,4)该聚合物和生物药剂之间的化学键合程度,5)该聚合物和/或生物药剂的化学组成,6)封装于该聚合物中的生物药剂,7)该聚合物的尺寸、形状和表面体积,和/或8)该聚合物和/或生物药剂的结构。如可以理解的,其他因素也可以影响该一种或多种生物药剂从该生物稳定的聚合物释放的速率。可以使用许多不同的聚合物,例如但不限于脂肪族的聚酯化合物(例如,PLA(即,聚(D,L-乳酸)、聚(L-乳酸))、PLGA(即聚(丙交酯-共-糖苷)等)、POE、PEG、PLLA、帕利灵、壳聚糖和/或其衍生物。如可以理解的,该至少部分地封装的生物药剂可以通过除口腔引入之外的方式例如但不限于注射、局部施用、静脉内、滴眼剂、鼻腔喷雾、外科插入、栓剂、关节内、眼内、鼻内、皮内、舌下、膀胱内、鞘内地、腹膜内、颅内、肌内、皮下、直接在特定部位等等被引入患者中。
在本发明的另外的和/或可替代的非限制性的方面,用于至少部分地形成医疗器械的新颖合金最初形成坯、棒、管等,并且然后通过一个或多个精整过程精整为最终形式。该金属合金坯、棒、管等可以由不同的技术形成,这些技术例如但不局限于1)熔化该金属合金和/或熔化形成该金属合金的金属(例如,真空弧熔化等等),并且之后挤出和/或浇注该金属合金为坯、棒、管等等,2)熔化该金属合金和/或熔化形成该金属合金的金属,形成金属带并且然后辊压,并且将该带焊接到坯、棒、管等等中,或3)将该金属合金的金属粉末和/或形成该金属合金的金属的金属粉末压实为坯、棒、管等。当该金属合金形成坯时,该坯的形状和大小是非限制性的。当该金属合金形成棒或管时,该棒或管总体上具有约48英寸或更小的长度;然而,可以形成更长的长度。在一个非限制性的安排中,该棒或管的长度为约8-20英寸。该棒或管的平均外径通常小于约2英寸(即,小于约3.14平方英寸的截面积),更典型地小于约1英寸外径,并且甚至更典型地至多约0.5英寸外径;然而,可以形成更大的棒或管的直径尺寸。在用于管的一个非限制性构造中,管具有约0.31英寸加或减约0.002英寸的内径和约0.5英寸加或减约0.002英寸的外径。管的壁厚为约0.095英寸加或减约0.002英寸。如可以理解的,这仅是能够形成的许多不同尺寸的管的一个实施例。在一个非限制性的工艺中,该坯、棒、管等能够由金属或金属合金的一种或多种铸锭形成。在一个非限制性的工艺中,可以使用弧熔化方法(例如,真空弧熔化工艺等等)来形成该坯、棒、管等等。在另一个非限制性的工艺中,这些新颖合金粉末可以置于坩埚(例如,硅坩埚等)中并且在受控气氛下(例如,真空环境,一氧化碳环境,氢和氩气环境、氦气、氩气等)通过诱导熔化熔炉加热以形成坯、棒、管等。如可以理解的,可以使用其他金属颗粒来形成其他金属合金。可以理解的是可以使用其他的或另外的工艺来形成该坯、棒、管等。当有待形成金属合金的管时,可以在挤出过程中使用紧密配合棒以形成该管;然而,这不是必需的。在另一个和/或另外的非限制性的工艺中,可以由金属合金带或片来形成金属合金管。可以通过辊压金属合金片或带的边缘,然后将该片或带的边缘焊接在一起,使该带或片形成管。该片或带的边缘的焊接可以若干方式实现,这些方式例如但不局限于a)保持这些边缘在一起,并且然后在真空中将这些边缘电子束焊接一起,b)将金属合金的薄带放置在待焊接的经辊压的带或片的边缘以上和/或以下,然后沿着经辊压的带或片边缘焊接一个或多个带,并且然后研磨掉外部带,或c)在真空、氧还原气氛、或惰性气氛下激光焊接经辊压的片或带的边缘。在仍另一个和/或另外的非限制性的工艺中,通过将金属粉末压实来形成金属合金坯、棒、管等。在此工艺中,将新颖合金粉末的细粒连同任意添加剂混合以形成颗粒的均匀共混物。如可以理解的,可以使用其他金属颗粒来形成其他金属合金。典型地金属粉末的平均粒径小于约200目(例如,小于74微米)。较大的平均粒径可能妨碍金属粉末的正常混合和/或不利地影响由金属粉末形成的坯、棒、管等的一种或多种物理特性。在一个非限制性的实施例中,金属粉末的平均粒径小于约230目(例如,小于63微米)。在另一个和/或可替代的非限制性的实施例中,金属粉末的平均粒径为约2-63微米,并且更特别地约5-40微米。如可以理解的,可以使用更小的平均粒径。应当选择金属粉末的纯度,使金属粉末包含极少量的碳、氧和氮。典型地,应当使用纯度级别至少99.9,更典型地至少约99.95的金属粉末以获得希望纯度的新颖合金粉末。然后将金属粉末的共混物压制在一起,使金属合金的固溶体形成坯、棒、管等。典型地通过等压工艺(即从所有方向施加在金属粉末上的均匀压力)进行压制处理;然而,可以使用其他工艺。当等压地将金属粉末压制在一起时,典型地用冷等压压制(CIP)将金属粉末压实;然而,这不是必需的。可以在惰性气氛、氧还原气氛(例如,氢气、氩气和氢气混合物等)中和/或在真空下进行该压制处理;然而,这不是必需的。通过将金属粉末压制在一起实现的坯、棒、管等的平均密度为坯、棒、管等最终平均密度的约80%-90%,或者金属合金最小理论密度的约70%-96%。通常使用至少约300MPa的压制压力。通常,该压制压力是约400-700MPa;然而,可以使用其他压力。将金属粉末压制在一起后,在高温(例如,2000℃-3000℃)下烧结该压制的金属粉末,使金属粉末熔合在一起以形成该坯、棒、管等。可以在氧还原气氛(例如,氦气、氩气、氢气、氩气和氢气混合物等)中和/或在真空下进行压实的金属粉末的烧结;然而,这不是必需的。在高的烧结温度下,高氢气气氛将减少在所形成的坯、棒、管等中的碳和氧的量。烧结的金属粉末通常具有金属合金最小理论密度的约90%-99%的烧结态平均密度。典型地,烧结后的坯、棒、管等具有至少约8gm/cc的最终平均密度,并且典型地至少约8.3gm/cc,并且可以高达或大于约16gm/cc。所形成的坯、棒、管等的密度通常取决于用以形成该坯、棒、管等的金属合金的类型。
在本发明仍另外的和/或可替代的非限制性的方面,当形成金属合金的固体棒时,然后在减少棒的外截面面积或外径前使该棒形成管。可以通过各种工艺使该棒形成管,例如但不局限于切割或打钻(例如深孔钻等)或通过切割(例如EDM等)。在棒中形成的腔或通道典型地完全穿过该棒;然而,这不是必需的。
在本发明的仍另外的和/或可替代的非限制性的方面,可以在形成坯、棒、管等之后,清洗和/或抛光该坯、棒、管等;然而,这不是必需的。典型地在进一步处理之前,清洗和/或抛光该坯、棒、管等;然而,这不是必需的。当金属合金棒形成管时,典型地在进一步处理之前,清洗和/或抛光所形成的管;然而,这不是必需的。当将该坯、棒、管等改变尺寸和/或退火时,典型地在各改变尺寸和/或退火工艺之前和/或之后,或者在一系列的改变尺寸和/或退火工艺之后,清洗和/或抛光该改变尺寸和/或退火的坯、棒、管等;然而,这不是必需的。清洗和/或抛光该坯、棒、管等被用于从坯、棒、管等的表面除去杂质和/或污染物。在处理该坯、棒、管等期间,杂质和污染物可能变得被结合到金属合金中。偶然将杂质和污染物结合到坯、棒、管等中能导致金属合金中不希望量的碳、氮和/或氧和/或其它杂质。在金属合金中包含杂质和污染物能导致金属合金过早微裂和/或不利地影响金属合金的一种或多种物理特性(例如,降低抗张延伸率、提高延展性、提高脆性等)。可以通过各种技术完成金属合金的清洗,例如但不局限于:1)利用溶剂(例如,丙酮、甲醇等)以及用Kimwipe或其它适当的毛巾擦金属合金;2)通过将金属合金至少部分地浸入或者浸没到溶剂中,然后超声清洗该金属合金;和/或3)通过将金属合金至少部分地浸入或者浸没到酸洗液中。如可以理解的,可以按其他或者另外的方式清洗金属合金。如果要抛光金属合金,通常使用典型地包括酸溶液的抛光液来抛光该金属合金;然而,这不是必需的。在一个非限制性的实施例中,抛光液包括硫酸;然而,可以采用其他或者另外的酸。在一种非限制性的抛光液中,抛光液可以包含按体积计60%-95%的硫酸以及5%-40%的去离子水(DI水)。典型地,含酸的抛光液在溶液制备期间和/或抛光过程中会升高温度。因而,典型地在溶液制备期间和/或抛光过程中搅拌和/或冷却抛光液。抛光液的温度典型地是约20℃-100℃,并且典型地大于约25℃。可以使用的一种非限制性的抛光技术是电解抛光技术。当采用电解抛光技术时,在抛光过程中向坯、棒、管等施加约2-30V,典型地约5-12V的电压;然而,将理解可以采用其它电压。抛光金属合金所用的时间取决于坯、棒、管等的尺寸以及需要从坯、棒、管等除去的材料的量。通过利用两步抛光工艺处理该坯、棒、管等,其中将金属合金块至少部分地浸没在抛光液中一定的时间(例如0.1-15分钟等),冲洗(例如,DI水等)短时间(例如,0.02-1分钟等),并且然后翻转并重新至少部分地浸没在溶液中与第一次相同或类似的时间;然而,这不是必需的。在用溶剂(例如,丙酮、甲醇等)冲洗之前可以冲洗(例如,DI水等)该金属合金一段时间(例如,0.01-5分钟等);然而,这不是必需的。可以在清洁表面上干燥该金属合金(例如,暴露于该气氛,保持在惰性气体环境中等)。可以重复这些抛光过程直到实现坯、棒、管等的所希望的抛光量。可以均匀地电抛光或者选择性地电抛光该坯、棒、管等。当有选择地电抛光该坯、棒、管等时,可以使用选择性的电抛光来获得坯、棒、管等的不同表面特性和/或选择性地暴露坯、棒、管等的一个或多个区域;然而,这不是必需的。
在本发明的仍又另外的和/或可替代的非限制性的方面,可将坯、棒、管等的尺寸调整至希望的医疗器械的尺寸。在一个非限制性的实施例中,在单一步骤中或者通过一系列的步骤将坯、棒、管等的截面积或直径减小至最终的坯、棒、管等的尺寸。通过无心磨削、转动、电抛光、拉拔工艺、研磨、激光切割、刨、抛光、EDM切割等可以实现减小坯、棒、管等的外截面面积或外径。可通过使用一个或多个拉拔工艺,减小坯、棒、管等的外截面面积或外径尺寸;然而,这不是必需的。在拉拔工艺中,小心不要在减小坯、棒、管等外截面面积或外径期间在坯、棒、管等中形成微裂纹。通常,将坯、棒、管等拉拔通过减小机构(例如,模具等),每次减小坯、棒、管等的截面积不应超过约25%。在一个非限制性的处理步骤中,将坯、棒、管等拉拔通过减小机构,每次减小坯、棒、管等的截面积约0.1%-20%。在另一个和/或可替代的非限制性的处理步骤中,将坯、棒、管等拉拔通过减小机构,每次减小坯、棒、管等的截面积约1%-15%。在仍另一个和/或可替代的非限制性的处理步骤中,将坯、棒、管等拉拔通过减小机构,每次减小坯、棒、管等的截面积约2%-15%。在又另一个非限制性的处理步骤中,将坯、棒、管等拉拔通过减小机构,每次减小坯、棒、管等的截面积约5%-10%。在本发明另一个和/或可替代的非限制性实施例中,将金属合金坯、棒、管等拉拔通过模具以减小坯、棒、管等的截面积。通常,在将坯、棒、管等通过模具拉拔之前,使坯、棒、管等的一端变窄(鼻形化(nosed))以便使它能够通过模具;然而,这不是必需的。管拉拔工艺典型地是通过模具进行的冷拉工艺或芯棒拉拔工艺。当使用冷拉或芯棒拉拔工艺时,典型地将润滑剂(例如,钼浆料、油脂等)涂覆在该坯、棒、管等的外表面,然后将该坯、棒、管等拉拔通过模具。典型地,在冷拉工艺期间几乎没有或者不使用热。在将该坯、棒、管等拉拔通过模具之后,典型地用溶剂清洗该坯、棒、管等的外表面以除去润滑剂,使得限制结合到金属合金中的杂质的量;然而,这不是必需的。可以重复几次该冷拉工艺,直到实现所希望的该坯、棒、管等的外截面面积或外径、内截面积或内径和/或壁厚。也可以或者可替代地使用芯棒拉拔工艺来调整坯、棒、管等的尺寸。芯棒拉拔工艺典型地在拉拔工艺中未使用润滑剂。芯棒拉拔工艺典型地包括加热步骤,在将该坯、棒、管等拉拔通过模具之前和/或期间加热该坯、棒、管等。不使用润滑剂能够减少拉拔工艺期间引入金属合金的杂质的发生率。在芯棒拉拔工艺期间,通过使用真空环境、无氧环境(例如,氢气、氩气和氢气混合物、氮气、氮气和氢气等)或者惰性环境,能够保护该坯、棒、管等不受氧的影响。一个非限制性的保护环境包括氩气、氢气或氩气和氢气;然而,可以采用其他或者另外的惰性气体。如上所指出,典型地在各拉拔工艺之后,清洗坯、棒、管等以从坯、棒、管等的表面除去杂质和/或其他所不希望的材料;然而,这不是必需的。当坯、棒、管等的温度升高到高于500℃,典型地高于450℃,更典型地高于400℃时,典型地应当使坯、棒、管等屏蔽免于氧气和氮气;然而,这不是必需的。当将坯、棒、管等加热到高于约400℃-500℃的温度时,在有氮气和氧气的情况下,坯、棒、管等具有开始形成氮化物和/或氧化物的倾向。在这些高温环境中,通常使用氢气环境、氩气和氢气环境等。当在低于400℃-500℃的温度下拉拔坯、棒、管等时,可以将坯、棒、管等暴露于空气而几乎没有或者没有不利的影响;然而,惰性或者弱还原环境通常更合乎需要。
在本发明的仍另外的和/或可替代的非限制性的方面,在拉拔工艺期间可以将坯、棒、管等氮化;然而,这不是必需的。坯、棒、管等上的氮化物层能够在拉拔工艺期间起到润滑表面的作用以促进坯、棒、管等的拉拔。通常在氮气或者氮气混合物(例如,97%N-3%H等)的存在下在至少约400℃的温度下将坯、棒、管等氮化至少约1分钟。在一个限制性氮化工艺中,在存在氮气或者氮气-氢气混合物的情况下,将坯、棒、管等加热到约400℃-800℃的温度持续约1-30分钟。在本发明的一个非限制性的实施例中,在至少一个拉拔坯、棒、管等的步骤之前,氮化该坯、棒、管等的表面。在该实施例的一个非限制性的方面,在多个拉拔步骤之前氮化该坯、棒、管等的表面。在本发明的另一个非限制性的方面,在已经使坯、棒、管等退火之后,在拉拔前氮化该坯、棒、管等。在另一个和/或可替代的非限制性实施例中,在使坯、棒、管等退火之前清洗该坯、棒、管等以除去坯、棒、管等表面上的氮化物化合物。可以通过各种步骤例如但不局限于喷砂、抛光等除去氮化物化合物。在使坯、棒、管等退火后,在一个或多个拉拔步骤之前可以使坯、棒、管等重新氮化;然而,这不是必需的。如可以理解的,可以氮化该坯、棒、管等的整个外表面,或者可以氮化该坯、棒、管等的外表面的一部分。仅氮化该坯、棒、管等的外表面的选择部分可以用于获得该坯、棒、管等的不同表面特性;然而,这不是必需的。
在本发明的又一个和/或可替代的非限制性的方面,在退火后冷却坯、棒、管等。然而,这不是必需的。通常在退火后以相当快的速率冷却该坯、棒、管等以便抑制或者防止金属合金中形成σ相。然而,这不是必需的。通常,将坯、棒、管等以如下速率冷却:退火之后至少约50℃每分钟,典型地退火之后至少约100℃每分钟,更典型地退火之后约75℃-500℃每分钟,甚至更典型地退火之后约100℃-400℃每分钟,甚至仍更典型地退火之后约150℃-350℃每分钟,并且仍更典型地退火之后约200℃-300℃每分钟,并且仍又甚至更典型地退火之后约250℃-280℃每分钟;然而,这不是必需的。
在本发明的仍又另外的和/或可替代的非限制性的方面,在一个或多个拉拔工艺后使坯、棒、管等退火。在各拉拔工艺后或者多个拉拔工艺后,可以使金属合金坯、棒、管等退火。在将金属合金坯、棒、管等减少约60%截面积尺寸之前,典型地使金属合金坯、棒、管等退火。换句话说,在退火之前,坯、棒、管等的截面积减少不应超过60%。在坯、棒、管等退火前在拉拔工艺期间金属合金坯、棒、管等的截面积减少过多可能导致坯、棒、管等微裂。在一个非限制性的处理步骤中,在将金属合金坯、棒、管等减少约50%截面积尺寸之前,使金属合金坯、棒、管等退火。在另一个和/或可替代的非限制性的处理步骤中,在将金属合金坯、棒、管等减少约45%截面积尺寸之前,使金属合金坯、棒、管等退火。在仍另一个和/或可替代的非限制性的处理步骤中,在将金属合金坯、棒、管等减少约1%-45%的截面积尺寸之前,使金属合金坯、棒、管等退火。在又另一个和/或可替代的非限制性的处理步骤中,在将金属合金坯、棒、管等减少约5%-30%的截面积尺寸之前,使金属合金坯、棒、管等退火。在仍又另一个和/或可替代的非限制性的处理步骤中,在将金属合金坯、棒、管等减少约5%-15%的截面积尺寸之前,使金属合金坯、棒、管等退火。当坯、棒、管等退火时,典型地将坯、棒、管等加热到约800℃-1700℃的温度持续约2-200分钟的时间;然而,可以使用其他温度和/或时间。在一个非限制性的处理步骤中,在约1000℃-1600℃的温度下使金属合金坯、棒、管等退火约2-100分钟。在另一个非限制性的处理步骤中,在约1100℃-1500℃的温度下使金属合金坯、棒、管等退火约5-30分钟。退火工艺典型地发生在惰性环境或氧还原环境中以便限制在退火工艺中可以将它们自己包埋在金属合金中的杂质的量。在退火工艺中能够采用的一种非限制性的氧还原环境是氢气环境;然而,能够理解可以采用真空环境或者可以将一种或多种其他或另外的气体用于产生氧还原环境。在退火温度下,含氢的气氛能够进一步减少坯、棒、管等中氧的量。坯、棒、管等在其中退火的室应当基本上不含杂质(例如,碳、氧和/或氮)以便限制退火工艺中能够将它们自己包埋在坯、棒、管等中的杂质的量。退火室典型地由在使坯、棒、管等退火时不会向坯、棒、管等提供杂质的材料形成。可用于构成退火室的非限制性材料包括但不局限于钼、铼、钨、钼TZM合金、钴、铬、陶瓷等。当将坯、棒、管等钳制在退火室中时,用于接触金属合金坯、棒、管等的钳制装置典型地由在处理坯、棒、管等期间不会向金属合金引入杂质的材料构成。可用于至少部分地构成钳制装置的材料的非限制性实例包括但不局限于钼、钛、钇、锆、铼、钴、铬、钽和/或钨。在仍另一个和/或可替代的非限制性的工艺步骤中,用于退火的参数能够随坯、棒、管等的截面面积或直径和/或坯、棒、管等的壁厚改变而改变。已发现当退火参数随坯、棒、管等的参数改变而变化时能够实现管的良好的晶粒尺寸特性。例如,当壁厚减小时,相应地降低退火温度;然而,可以增加退火时间。如可以理解的,当壁厚减小时可以降低坯、棒、管等的退火温度,但退火时间可以保持相同或者也随壁厚减小而减少。在各退火工艺后,该坯、棒、管等中的金属的晶粒尺寸不大于4ASTM。通常晶粒尺寸范围为约4-14ASTM。通过本发明的退火工艺能够实现7-14ASTM的晶粒尺寸。认为随壁厚减小而降低退火温度时能够获得小的晶粒尺寸。该坯、棒、管等中金属的晶粒尺寸应当尽可能均匀。另外,该坯、棒、管等中金属的σ相尽可能减少。σ相在金属合金中是球形、椭圆形或正方晶形。在该坯、棒、管等的最终拉拔后,为了最终强化该坯、棒、管等可以进行该坯、棒、管等的最终退火;然而,这不是必需的。这个最终的退火工艺当使用时通常发生在约900℃-1600℃温度下持续至少约5分钟;然而,可以被用其他温度和/或时间段。
在本发明的另一个和/或可替代的非限制性的方面,在退火之前和/或之后可以清洗坯、棒、管等。设计清洗工艺以从坯、棒、管等的表面除去杂质、润滑剂(例如,氮化物化合物、钼浆料、油脂等)和/或其他材料。在退火工艺中在坯、棒、管等的一个或多个表面上的杂质能够变得永久地包埋在坯、棒、管等中。当坯、棒、管等形成医疗器械时,这些包埋的杂质可能不利地影响金属合金的物理特性,和/或能不利地影响医疗器械的操作和/或使用期限。在本发明的一个非限制性的实施例中,清洗工艺包括脱润滑剂或脱脂工艺,典型地随后是酸洗工艺;然而,这不是必需的。当拉拔工艺中已经在坯、棒、管等上使用润滑剂时,典型地使用脱润滑剂或脱脂工艺随后酸洗工艺。润滑剂通常包括碳化合物、氮化物化合物、钼浆料和其他类型的化合物,如果这样的化合物和/或在这样的化合物中的元素在退火工艺中变得与金属合金结合和/或包埋,可以不利地影响金属合金。可以通过各种技术完成脱润滑剂或脱脂工艺,例如但不局限于:1)利用溶剂(例如,丙酮、甲醇等)以及用Kimwipe或其它适当的毛巾擦金属合金;2)通过将金属合金至少部分地浸入或者浸没到溶剂中,然后超声清洗该金属合金;3)将金属合金喷砂;和/或4)化学蚀刻金属合金。如可以理解的,可以按其他或者另外的方式使金属合金脱润滑剂或脱脂。在使金属合金坯、棒、管等脱润滑剂或脱脂后,可以通过使用酸洗工艺进一步清洗该坯、棒、管等;然而,这不是必需的。酸洗工艺(当使用时)包括利用一种或多种酸从坯、棒、管等的表面除去杂质。能被用作酸洗液的酸的非限制性实例包括但不局限于硝酸、醋酸、硫酸、盐酸和/或氢氟酸。这些酸典型地是分析药剂(ACS)级的酸。选择酸溶液和酸浓度以除去坯、棒、管等表面上的氧化物和其它杂质而不损害或者过度蚀刻坯、棒、管等的表面。包含大量氧化物和/或氮化物的坯、棒、管等表面典型地需要较强的酸洗液和/或长的酸洗处理时间。酸洗液的非限制性实例包括:1)25%-60%的DI水、30%-60%硝酸和2%-20%硫酸;2)40%-75%醋酸、10%-35%硝酸和1%-12%氢氟酸;以及3)50%-100%盐酸。如可以理解的,在酸洗工艺中可以使用一种或多种不同的酸洗液。在酸洗工艺中,将坯、棒、管等完全或部分地浸没在酸洗液中足够的时间以从坯、棒、管等的表面除去杂质。典型地,酸洗的时间为约2-120秒;然而,可以采用其它时间。酸洗坯、棒、管等后,典型地用水(例如,DI水等)和/或溶剂(例如,丙酮、甲醇等)冲洗坯、棒、管等,从坯、棒、管等除去任何酸洗液,然后使坯、棒、管等干燥。在冲洗和/或过程中可以将坯、棒、管等保持在保护环境中,以抑制或防止在坯、棒、管等拉拔和/或退火之前在坯、棒、管等的表面上重新形成氧化物;然而,这不是必需的。
在本发明的又另一个和/或可替代的非限制性的方面,在退火工艺和/或拉拔工艺中用于接触金属合金坯、棒、管等的钳制装置典型地由在处理坯、棒、管等期间不会向金属合金引入杂质的材料构成。在一个非限制性的实施例中,当金属合金坯、棒、管等暴露于高于150℃的温度时,在处理坯、棒、管等期间接触金属合金坯、棒、管等的材料典型地由铬、钴、钼、铼、钽和/或钨制成;然而,可以使用其他金属。当在较低的温度(即,150℃或更低)下处理金属合金坯、棒、管等时,也可以使用由Teflon部件制成的材料。
在本发明仍另一个和/或可替代的非限制性的方面,金属合金坯、棒、管等在构成所希望的形状、外截面面积或外径、内截面面积或内径和/或壁厚之后,能够被切割和/或蚀刻以至少部分地形成所希望的医疗器械的构造(例如,支架、椎弓根螺钉、PFO装置、阀、脊柱植入物、血管植入物、移植物、导线、护套、支架导管、电生理学导管、海波管(hypotube)、导管、卡钉、切割装置、牙齿植入物、骨植入物、假体植入物或修复、置换和/或支持骨和/或软骨的装置、、钉子、棒、螺钉、柱、笼、板、盖、铰链、接合系统、金属丝、锚定件、隔离件、轴件、锚定件、盘、球、张紧带、锁定连接器,或其他在体内使用以支持结构、在体内安装结构和/或修复结构的结构组件)。可以通过一种或多种工艺(例如,无心磨削、转动、电抛光、拉拔工艺、研磨、激光切割、刨、抛光、EDM切割、蚀刻、微细机器加工、激光微细机器加工、激光微细机器加工、微模塑、机器加工等)将坯、棒、管等进行切割或以其他方式形成。在本发明的一个非限制性的实施例中,用激光至少部分地切割金属合金坯、棒、管等。典型地,希望激光具有能够将金属合金坯、棒、管等加热到至少约2200℃-2300℃的温度的光束强度。在这个实施例的一个非限制性方面,脉冲Nd:YAG掺钕钇铝石榴石(Nd:Y3Al5O12)或CO2激光被用来至少部分地从金属合金坯、棒、管等切割出一种模式的医疗装置。在这个实施例的另一个和/或可替代的非限制性的方面,由激光切割金属合金坯、棒、管等可以在真空环境、氧还原环境或惰性环境中发生;然而,这不是必需的。已发现在非保护性环境中激光切割坯、棒、管等能导致将杂质引入切割的坯、棒、管等,引入的杂质在切割坯、棒、管等期间能诱发坯、棒、管等微裂。一种非限制性的氧还原环境包括氩气和氢气的组合;然而,能够理解可以将真空环境、惰性环境或者其他或另外的气体用于形成氧还原环境。在这个实施例的仍另一个和/或可替代的非限制性的方面,使金属合金坯、棒、管等稳定以便限制或防止坯、棒、管等在切割工艺期间振动。用于稳定坯、棒、管等的装置可以由钼、铼、钨、钽、钴、铬、钼TZM合金、陶瓷等构成,以便在切割工艺期间不向坯、棒、管等引入杂质;然而,这不是必需的。在切割坯、棒、管等期间坯、棒、管等的振动能在切割坯、棒、管等时导致在坯、棒、管等中形成微裂纹。切割坯、棒、管等期间振动的平均振幅通常不超过坯、棒、管等壁厚的约150%;然而,这不是必需的。在这个实施例的一个非限制性的方面,振动的平均振幅不超过坯、棒、管等壁厚的约100%。在这个实施例的另一个非限制性的方面,振动的平均振幅不超过坯、棒、管等壁厚的约75%。在这个实施例的仍另一个非限制性的方面,振动的平均振幅不超过坯、棒、管等壁厚的约50%。在这个实施例的又另一个非限制性的方面,振动的平均振幅不超过坯、棒、管等壁厚的约25%。在这个实施例的仍又另一个非限制性的方面,振动的平均振幅不超过坯、棒、管等壁厚的约15%。
在本发明的仍又另一个和/或可替代的非限制性的方面,金属合金坯、棒、管等在形成所希望的医疗器械后能够被清洗、抛光、消毒、氮化等,用于医疗器械的最终处理。在本发明的一个非限制性的实施例中,将医疗器械电抛光。在该实施例的一个非限制性的方面,在暴露于抛光液之前清洗该医疗器械;然而,这不是必需的。当采用时,可以通过多种技术完成该清洗工艺,例如但不局限于:1)使用溶剂(例如,丙酮、甲醇等)并用Kimwipe或其他适当的毛巾擦医疗器械,和/或2)通过将医疗器械至少部分地浸入或者浸没到溶剂中,并且然后超声清洗该医疗器械。如可以理解的,可以按其他或者另外的方式清洗医疗器械。在这个实施例的另一个和/或可替代的非限制性的方面,抛光液可以包含一种或多种酸。抛光液的一个非限制性的配方包含按体积计约10%-80%的硫酸。如可以理解的,可以使用其他抛光液组合物。在这个实施例的仍另一个和/或可替代的非限制性的方面,在电抛光处理期间向医疗器械导引约5-12伏;然而,可以使用其他电压水平。在这个实施例的又一个和/或可替代的非限制性的方面,用水和/或溶剂冲洗医疗器械,并且使医疗器械干燥以除去在医疗器械上的抛光液。
使用该新颖合金形成医疗器械的全部或一部分会导致超过由其他材料形成的医疗器械的几个优点。这些优点包括但不局限于:
与不锈钢或铬钴合金相比,该新颖合金具有提高的强度,因而与由不同金属形成的医疗器械相比在医疗器械中可以使用较少量的新颖合金来实现类似的强度。因而,通过使用该新颖合金,能够将所得的医疗器械制得较小且较紧凑而不牺牲医疗器械的强度和耐久性。该医疗器械还可以具有较小的轮廓,因而还可以被被插入较小的区域、开口和/或通道。新颖合金提高的强度还能够导致医疗器械的径向强度提高。例如,可以将医疗器械的壁厚和/或用于形成该医疗器械的金属丝制得更薄,并且与由不锈钢或钴铬合金形成的更厚壁的医疗器械相比实现类似的或改进的径向强度。
·与不锈钢或铬钴合金相比,该新颖合金具有医疗器械的改进的应力应变特性、弯曲特性、伸长特性和/或柔性,因而导致医疗器械的使用期限增加。例如,医疗器械能被用于使医疗器械经受重复弯曲的区域。由于制备自新颖合金的医疗器械的改进的物理特性,医疗器械在这样的频繁弯曲的环境中具有改进的抗裂性。这些改进的物理特性至少部分地源于新颖合金的组成;新颖合金的晶粒尺寸;新颖合金的碳、氧和氮含量;和/或新颖合金的碳/氧之比。
·与不锈钢或铬钴合金相比,新颖合金在医疗器械卷曲和/或扩展期间具有降低的反冲度。由于使用该新颖合金,由该新颖合金形成的医疗器械在扩展后较好地保持其卷曲形态和/或较好地保持其扩展形态。像这样,将医疗器械安装在传送装置上卷曲该医疗器械时,在将医疗器械插入身体通道期间,医疗器械较好地保持其较小的轮廓。此外,医疗器械在扩展后较好地保持其扩展轮廓以便促进医疗器械在治疗区域中的成功。
·与标准材料如不锈钢或钴铬合金相比,该新颖合金具有改进的不透射线特性,因而减少或消除了在医疗器械上使用标识材料的需要。例如,新颖合金比不锈钢或钴铬合金更不透射线至少约10%-20%。
·新颖合金对身体的刺激比不锈钢或钴铬合金小,因而能够导致炎症减少、治愈更快、医疗器械的成功率提高。当医疗器械在身体通道中扩展时,一些对通道内部的轻微损害可能发生。当身体开始治疗这样的轻微损害时,与其他金属例如不锈钢或钴铬合金相比,身体对新颖合金的存在的不良反应更少。
本发明的一个非限制性目的是提供至少部分由新颖合金形成的医疗器械。
本发明的另一个和/或可替代的非限制性目的是提供具有改进的过程成功率的医疗器械。
本发明的又另一个和/或可替代的非限制性的目的是提供用于使金属合金形成医疗器械的方法和工艺,该金属合金在加工合金期间抑制或防止形成微裂纹。
本发明的仍另一个和/或可替代的非限制性目的是提供由改进医疗器械物理特性的材料形成的医疗器械。
本发明的又另一个和/或可替代的非限制性目的是提供至少部分由具有提高的强度并且还可以用作标记材料的新颖合金形成的医疗器械。
本发明的还又一个和/或可替代的非限制性目的是提供至少部分包括新颖合金的医疗器械,与现有的医疗器械相比,该合金使得能够在不牺牲医疗器械的强度的情况下用更少的材料形成医疗器械。
本发明的仍又另一个和/或可替代的非限制性目的是提供简便且成本高效地制造的医疗器械。
本发明的另外的和/或可替代的非限制性目的是提供至少部分涂覆有一种或多种聚合物涂层的医疗器械。
本发明的仍另外的和/或可替代的非限制性目的是提供涂覆有一种或多种生物药剂的医疗器械。
本发明的又另外的和/或可替代的非限制性目的是提供具有一种或多种聚合物涂层以至少部分地控制一种或多种生物药剂的释放速率的医疗器械。
本发明的仍又另外的和/或可替代的非限制性目的是提供包括一种或多种表面结构和/或微结构的医疗器械。
本发明的仍另外的和/或可替代的非限制性目的是提供用于使新颖合金形成医疗器械的方法和工艺。
本发明的另一个和/或可替代的非限制性目的是提供医疗器械,其包括一种或多种表面结构、微结构和/或内部结构以及至少部分地覆盖和/或保护这样的结构的防护涂层。
本发明的又另一个和/或可替代的非限制性目的是提供包括一种或多种标记的医疗器械。
本发明的仍另一个和/或可替代的非限制性目的是提供包括一种或多种物理障碍和/或伴随其使用的医疗器械。
本发明的仍又另一个和/或可替代的非限制性目的是提供可以结合不在医疗器械上或中的一种或多种生物药剂使用的医疗器械。
本发明的另外的和/或可替代的非限制性的目的是提供用于使新颖合金形成医疗器械的方法和工艺,该合金在加工合金期间抑制或防止形成微裂纹。
本发明的仍另外的和/或可替代的非限制性目的是提供包括CNT的医疗器械。
本发明的另一个和/或可替代的非限制性的目的是提供用于使新颖合金形成医疗器械的方法和工艺,该合金在加工期间抑制或防止将杂质引入该合金中。
本发明的仍另一个和/或可替代的非限制性目的是提供用于形成新颖合金的方法和工艺,该合金抑制或防止裂纹扩展和/或疲劳失效。
本发明的又另一个和/或可替代的非限制性目的是提供在矫形术中使用的医疗器械(例如矫形术装置;钉子;棒;螺钉;柱;笼;板;椎弓根螺钉;盖;铰链;接合系统;金属丝;锚定件;隔离件;轴件;脊柱植入物;锚定件;盘;球;张紧带;锁定连接器;骨植入物;假体植入物或用来修复、置换和/或支持骨的装置;等),该医疗器械可以是可膨胀的或可以不是可膨胀的。
本发明的又另一个和/或可替代的非限制性目的是提供医疗器械,该医疗器械是处于用于插入身体通道的植入物的形式(例如,PFO装置、支架、阀、脊柱植入物、血管植入物;移植物、导线、护套、支架导管、电生理学导管、海波管、导管等),该医疗器械可以是可膨胀的或可以不是可膨胀的。
本发明的仍又另一个和/或可替代的非限制性目的是提供在牙科和畸齿矫正学中使用的医疗器械(例如,牙科修复体、牙科植入物、牙冠、牙桥、牙套、假牙、金属丝、锚定件、间隔件、保持件、管、销、螺钉、柱、棒、板、腭扩展器、正齿头帽、正齿弓丝、牙齿校准器、慢速扩弓(quadhelix)等)。在牙科和畸齿矫正学中使用的一种非限制性医疗器械是处于牙科植入物的形式。用于插入到骨中的牙科植入物总体上包括具有连接安排(例如,互锁的螺纹等)的植入物锚定件。该牙科植入物可以包括在基牙附近的远端周围布置的多个键,该远端能够被固定到该假体牙齿或牙科器具;具有近端和远端的可植入的锚定件;限定到该锚定件近端中的多个雌键槽,该键槽能够偶合到该基牙的雄键并且从而防止该基牙和锚定件的相对旋转;然而,这不是必需的。该牙科植入物可以任选地包括贮藏孔,该贮藏孔垂直于在锚定件的远端部分中限定的纵向孔。贮藏孔被切割通过锚定件的一部分,产生非常尖的切割边缘,从而变得自攻(self-tapping)。贮藏孔还可以任选地充当螺纹切割工艺中产生的骨芯的贮藏处。美国7,198,488中描述一种非限制性牙科植入物,将其通过引用结合在此。该牙科植入物具有与螺钉元件统整体形成的圆柱形锚定头部。该螺钉元件通常由本发明的金属合金或钛制成,具有粗糙的表面,并且有待被旋拧到接受者的颌骨中。可由本发明的金属合金形成的锚定头部被适配以具有安装在其上的假体牙齿。
本发明的另外的和/或可替代的非限制性的目的是提供用于使新颖的金属合金形成医疗器械的方法和工艺,该金属合金在加工期间抑制或防止将杂质引入该合金中。
本发明的另一个和/或可替代的非限制性的目的是提供形成医疗器械的方法和工艺,包括型锻工艺以硬化该医疗器械的外表面。
本发明的仍另一个和/或可替代的非限制性的目的是提供形成医疗器械的方法和工艺,包括型锻工艺以在该医疗器械的表面上形成化合物ReB2、ReN2和/或ReN3。
本发明的又另一个和/或可替代的非限制性的目的是提供形成医疗器械的方法和工艺,包括型锻工艺以形成具有硬表面和较软核心的一种医疗器械。
本发明的仍又另一个和/或可替代的非限制性的目的是提供形成医疗器械的方法和工艺,该医疗器械包括涂覆有另一种金属或金属合金的一种金属或金属合金,并且其中该金属或金属合金的外涂层的硬度在室温下大于涂覆的金属或金属合金的硬度。
本发明的仍又另一个和/或可替代的非限制性的目的是提供形成医疗器械的方法和工艺,该医疗器械包括涂覆有另一种金属或金属合金的一种金属或金属合金,并且其中该金属或金属合金的外涂层的熔点小于涂覆的金属或金属合金的熔点。
对于本领域技术人员来说,当阅读且遵循本说明书时,这些以及其他优点将变得明显。
本发明的其他或另外的特征披露于美国7,488,444;US7,452,502;US7,540,994;US7,452,501;US8,398,916;美国序列号12/373,380;美国序列号61/816,357;美国序列号61/959,260;美国序列号61/871,902;美国序列号61/881,499;PCT/US2013/045543;以及PCT/US2013/062804,它们所有通过引用结合在此。
因而将明白,上述目的(其中那些由前面的描述变得显而易见)高效地实现,并且因为可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对上述结构进行某些改变,旨在将以上描述中包含的以及在附图中显示的所有物质解释为说明性的而不是限制性的。已经参照优选和替代的实施例描述了本发明。对于本领域技术人员,在阅读并理解了本文提供的本发明的详细讨论时,修改和变化将变得显而易见。在这样的修改和变化归入本发明的范围内的情况下,本发明意图包括所有这样的修改和变化。还应理解,下列权利要求旨在覆盖本文所述的本发明全部的一般和特定特征以及本发明范围内的全部叙述,这些从语言的角度可以视为落入其中。
Claims (16)
1.一种用于形成医疗器械的方法,该方法包括以下步骤:
a)提供金属合金的棒或管;
b)在成形工艺期间使所述棒或管退火,以形成该金属合金的形状;并且,
c)型锻所述金属合金的至少一部分,使得所述金属合金的表面具有与所述金属合金的核心相比更大的硬度。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述型锻步骤在所述金属合金的外表面上形成ReB2、ReN2、ReN3及其组合。
3.如权利要求1或2所述的方法,其中所述金属合金包括铼、钼、或铼和钼。
4.如权利要求3所述的方法,其中所述金属合金包括占大部分重量百分比的铼、钼、或铼和钼。
5.如权利要求1所述的方法,其中所述金属合金包括约41重量%-49重量%的铼、约51重量%-59重量%的钼、以及高达约1重量%的另外的金属,所述另外的金属包括选自下组的金属,该组由以下各项组成:钛、钇、锆、或其混合物。
6.如权利要求2-4中任一项所述的方法,其中所述金属合金包括约41重量%-49重量%的铼、约51重量%-59重量%的钼、以及高达约1重量%的另外的金属,所述另外的金属包括选自下组的金属,该组由以下各项组成:钛、钇、锆、或其混合物。
7.如权利要求1所述的方法,该方法进一步包括以下步骤:
I)通过缩减机构将所述棒或管的所述外截面面积进行缩径;
II)在将所述棒或管进行缩径后,在氧还原环境或者惰性环境中在退火温度下使所述棒或管退火;
III)以至少约100℃/分钟的速率冷却所述经退火的棒或管;
IV)在使所述棒或管退火后,通过该缩减机构将所述棒或管的所述截面面积进行缩径;并且,
V)在退火温度下使所述棒或管退火至少另外一次,该退火温度是比所述棒或管先前退火的至少一个退火温度更低的温度。
8.如权利要求2-6中任一项所述的方法,该方法进一步包括以下步骤:
I)通过缩减机构将所述棒或管的所述外截面面积进行缩径;
II)在将所述棒或管进行缩径后,在氧还原环境或者惰性环境中在退火温度下使所述棒或管退火;
III)以至少约100℃/分钟的速率冷却所述经退火的棒或管;
IV)在使所述棒或管退火后,通过该缩减机构将所述棒或管的所述截面面积进行缩径;并且,
V)在退火温度下使所述棒或管退火至少另外一次,该退火温度是比所述棒或管先前退火的至少一个退火温度更低的温度。
9.如权利要求7所述的方法,其中使所述棒或管退火的所述步骤包括以下步骤:a)当所述棒或管具有大于约0.015英寸的壁厚时,使该棒或管在至少约1480℃的退火温度下退火至少约5分钟的时间段,b)当所述棒或管具有约0.008-0.015英寸的壁厚时,使该棒或管在约1450℃-1480℃的退火温度下退火至少约5分钟的时间段,以及c)当所述棒或管具有小于约0.008英寸的壁厚时,使该棒或管在小于约1450℃的退火温度下退火至少约5分钟的时间段。
10.如权利要求8所述的方法,其中使所述棒或管退火的所述步骤包括以下步骤:a)当所述棒或管具有大于约0.015英寸的壁厚时,使该棒或管在至少约1480℃的退火温度下退火至少约5分钟的时间段,b)当所述棒或管具有约0.008-0.015英寸的壁厚时,使该棒或管在约1450℃-1480℃的退火温度下退火至少约5分钟的时间段,以及c)当所述棒或管具有小于约0.008英寸的壁厚时,使该棒或管在小于约1450℃的退火温度下退火至少约5分钟的时间段。
11.如权利要求1所述的方法,该方法包括用第二金属或金属合金涂覆所述金属合金的步骤,所述第二金属或金属合金具有与所述经涂覆的金属合金相比更低的熔解温度。
12.如权利要求2-10中任一项所述的方法,该方法包括用第二金属或金属合金涂覆所述金属合金的步骤,所述第二金属或金属合金具有与所述经涂覆的金属合金相比更低的熔解温度。
13.如权利要求1所述的方法,其中所述医疗器械是支架。
14.如权利要求2-12所述的方法,其中所述医疗器械是支架。
15.如权利要求1所述的方法,其中所述医疗器械是椎弓根螺钉。
16.如权利要求2-14所述的方法,其中所述医疗器械是椎弓根螺钉。
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