DE69111549T2

DE69111549T2 - Führungsdraht für einen Katheter.

Info

Publication number: DE69111549T2
Application number: DE69111549T
Authority: DE
Inventors: Teruo Hashimoto; Hideomi Ishibe; Kazunori Kamishohara; Tamotsu Karaki; Jun Matsuda; Yukoh Yamada
Original assignee: DYMEC CO; Nippon Seisen Co Ltd; Clinical Supply Co Ltd
Current assignee: DYMEC CO; Nippon Seisen Co Ltd; Clinical Supply Co Ltd
Priority date: 1990-10-12
Filing date: 1991-10-10
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2011-10-11
Also published as: JPH04164459A; DE69111549D1; EP0480427A1; US5230348A; JPH0683726B2; EP0480427B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Führungsdraht zur Lenkung der Einführung eines Katheters in ein Blutgefäß
Ein Führungsdraht für einen Katheter muß einige charakteristische Merkmale haben, welche sowohl gute Flexibilität als auch Spannkraft gegen und Erholung von Deformation einschließen. Der Führungsdraht muß also sanft in und entlang Blutgefäßen im menschlichen Körper, welche sich verzweigen und mäandern, eingeführt werden ohne das Blutgefäß zu verletzen.
Herkömmlicherweise sind Drähte aus Kunststoff Kohlenstoffstahl, rostfreiem Stahl oder ähnlichem die Führungsdrähte für Katheter. In neuerer Zeit wurden Führungsdrähte vorgeschlagen, deren Kerndraht aus einem superelastischen Metall, wie eine Nickel-Titan-Legierung, gemacht wurde. Siehe zum Beispiel die europäische Patentanmeldung EP-A-0 340 304, die japanischen offengelegten Patentveröffentlichungen Nr. 2-24548, 2- 24549 und 2-24550.
Superelastizität bezieht sich auf ein charakteristisches Merkmal, daß, selbst wenn ein Material über seinen Fließpunkt hinaus angespannt wird, so daß es scheint daß es sich einer plastischen Deformation unterzogen hat, das Material zu seiner ursprünglichen Form zurückkehrt wenn die äußere Beanspruchung gelockert wird. Wie durch die Kurve E3 in Fig. 10 dargestellt, enthält das Last- Dehnungs-Diagramm für eine superelastische Legierung einen horizontalen Abschnitt P, bei welchem die Widerstandslast der Legierung sich nicht vergrößert, selbst wenn sich die Legierung dehnt. Die Last-Dehnung hat auch einen proportionalen Abschnitt Q, wo die Dehnung und die Last sich proportional ändern. Die superelastische Legierung ist deshalb flexibler und dehnbarer als andere Metalle, wie rostfreier Stahl.
In der Umgebung eines Kerndrahtes eines Katheterführungsdrahtes dehnt sich, wenn eine ausreichende Last an den Kerndraht angelegt wird, um die Legierung in den horizontalen Abschnitt P zu bringen, der Kerndraht nur. Dies bedeutet, daß der Führungsdraht zu flexibel wird. Daher ist es für den Anwender schwierig, die Bewegungen und Reaktionen des Führungsdrahtes während des Gebrauchs zu fühlen, und Krümmungen treten auf. Dies verhindert die empfindliche Steuerung, welche erforderlich ist, um den Führungsdraht in das Blutgefäß einzuführen.
Um diesen Nachteil zu überwinden, können einige Gegenmaßnahmen getroffen werden, um den Durchmesser des Führungsdrahtes zu vergrößern, um ihm eine gewisse Steifigkeit zu geben. Das Vergrößern des Durchmessers des Führungsdrahtes beschränkt jedoch (oder beeinflußt ungünstig) die Betriebsfähigkeit des Führungsdrahtes. Es erhöht auch die Kosten des Führungsdrahtes, was unerwünscht ist.
Eine Vergrößerung des Durchmessers des Führungdrahtes führt ferner zu einer steileren Anderung der vorher beschriebenen Last-Dehnungs-Kurve. Daher sind die charakteristischen Merkmale solch eines Führungsdrahtes nicht sehr verschieden von den charakteristischen Merkmalen des herkömmlichen rostfreien Stahldrahtes. Die Verwendung solcher Führungsdrähte neigt dazu, für die Patienten schmerzhaft zu sein. Sie neigen zum Beispiel dazu, während der Entfernung schmerzhaft zu sein, da die Form des Führungsdrahtes dazu neigt, sich etwas zu verändern, und die gebogenen Abschnitte des Führungsdrahtes sind schwierig durch den gewundenen Weg der Blutgefäße zurückzuziehen.

Zusammenfassung der Erfindung

Folglich ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung,einen Führungsdraht für einen Katheter zu schaffen, welcher Flexibilität und geeignete Elastizität hat und es erlaubt, den Katheter in eine gewünschte Stelle in einem Blutgefäß einzuführen und dort festzumachen, ohne das Blutgefäß zu beschädigen.
Um das oben genannte und andere Ziele zu erreichen und in Übereinstimmung mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung wird ein verbesserter Führungsdraht für einen Katheter geschaffen. Der Führungsdraht enthält einen Kerndraht und eine Umhüllung um mindestens den Spitzenabschnitt oder das distale Ende des Führungsdrahtes zu bedecken.
Der Kerndraht ist aus einer Nickel-Titan-Legierung gebildet, welche ein Nickel-Titan-Verhältnis im Bereich von 3:2 bis 1:1 hat. Der Kerndraht ist so bearbeitet, daß er bei einen Zugversuch, wobei der Kerndraht um mindestens 5% und unter die Elastizitätsgrenze gedehnt wird, einen Erholungsprozentsatz von mindestens 90% hat. Zusätzlich verursachen Dehnungen von bis zu 5% keine durch die Beanspruchung hervorgerufenen martensitischen Umwandlungen und/oder austenitische Rückverwandlungen. Daher sind die Last-Dehnungs-Eigenschaften der Nickel- Titan-Legierung so, daß die Lastanstiegsrate entweder proportional ist oder allmählich abnimmt über den Dehnungsbereich von 0 bis 5%.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Legierung im wesentlichen aus Nickel und Titan und hat einen Nickelgehalt von 55,0 bis 57,0%. Bei alternativen bevorzugten Ausführungsformen können auch bis zu fünf Gewichtsprozent von gewissen Metallen zur Legierung hinzugefügt werden.
Bei einem Verfahrensaspekt der Erfindung wird ein Nickel-Titan-Legierungsdraht zuerst durch ein Diffusionsverfahren oder ein Schmelzverfahren gebildet. Dieser Legierungsdraht wird dann kaltgezogen, um seine Querschnittsfläche im Bereich von 35 bis 50% zu reduzieren. Der kaltgezogene Draht wird dann wärmebehandelt bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 400ºC während eines Zeitabschnittes im Bereich von 10 bis 30 Sekunden.
Bei einem bevorzugten Diffusionsverfahren zur Herstellung des Legierungsdrahtes werden eine Vielzahl von Nickelplattierten Titandrähten zusammen gebündelt, um einen Verbundkörper zu bilden. Der Verbundkörper wird dann einer Kaltverformung, einer Wärmediffusionsbehandlung und einer Oberflächenbehandlung unterzogen. Dieser resultierende Draht wird dann den speziellen kaltstreckund Wärmebehandlungsschritten, welche oben beschrieben sind, unterworfen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, von welchen angenommen wird, daß sie neu sind, sind insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung, zusammen mit den Zielen und ihren Vorteilen kann am besten verstanden werden durch Bezug auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen
Fig. 1 bis 4 Längsschnittansichten der verschiedenen Gestaltungen der Katheterführungsdrähte sind, welche Kerndrähte enthalten können, welche gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet sind,
Fig. 5 bis 9 Querschnittsansichten von verschiedenen Gestaltungen der Katheterführungsdrähte sind, welche Kerndrähte enthalten können, welche gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet sind,
Fig. 10 ein Schaubild ist, welches die Last-Dehnungs- Eigenschaften, beobachtet bei einem Zugversuch von zwei Kerndrähten, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, mit einem Kerndraht aus einem superelastischen Material vergleicht,
Fig. 11 eine schematische Aufzeichnung ist, welche eine Testvorrichtung für einen Drei-Punkte-Biegetest darstellt,
Fig. 12 ein Schaubild ist, welches die Ergebnisse des Drei-Punkte-Biegetests bei den Kerndrähten der Probe und der Vergleichsprobe, welche in Fig. 10 dargestellt sind, zeigt,
Fig. 13 ein Schaubild ist, welches die Dehnungs- und Lastkennlinien der beiden Proben-Kerndrähte der vorliegenden Erfindung bei Ausfall zeigt, und
Fig. 14 ein Schaubild ist, welches die Ergebnisse einer Messung zeigt, welche unter Verwendung eines Differentialscanning-Kalorimeters (DSC) durchgeführt wurde.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt, enthält ein Führungsdraht 1 einen Kerndraht 2 aus einer Nickel-Titan-Legierung (hier im folgenden erwähnt als "Ni-Ti-Legierung") und eine Umhüllung 3 zur Bedeckung des Kerndrahtes 2.
Der Kerndraht 2 ist ein verlängertes Element und enthält einen Körper 4 mit einem Bezugsdurchmesser. Das distale Ende des Kerndrahtes hat einen Spitzenabschnitt 6 mit einem verringerten Durchmesser. Ein kegelförmiger Abschnitt 5 verbindet den Körper 4 und den distalen Spitzenabschnitt 6. Der Durchmesser des kegelförmigen Abschnittes 5 nimmt allmählich zum distalen Ende 6 hin ab. Der Bezugsdurchmesser des Körpers 4 ist in einem Bereich von 0,2 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,3 bis 0,5 mm. Der Durchmesser des distalen Endes 6 ist in einem Bereich von 0,05 bis 0,2 mm. Eine geeignete Länge für den Kerndraht ist beispielsweise ungefähr 1500 mm.
Der Kerndraht 2 kann so gestaltet sein, daß das distale Ende 6 abgeschnitten ist, so daß er nur den Kör.per 4 und den kegelförmigen Abschnitt 5 enthält. Die Spitze des distalen Endes 6 kann mit einem vergrößerten Wulst 7 versehen sein, welcher ungefähr den gleichen Durchmesser hat wie der des Körpers 4, wie in Fig. 2 dargestellt. Der vergrößerte Wulst 7 verhindert, daß die Spitze des Kerndrahtes 2 das distale Ende der Umhüllung 3 durchsticht.
Wie in den Fig. 5 bis 9 dargestellt kann der Kerndraht 2 eine Vielzahl von Querschnittsformen haben. Der Querschnitt kann zum Beispiel kreisförmig sein (Fig. 5), elliptisch, hexagonal (Fig. 6), flach rechteckig (Fig. 7) oder ähnliches. Der Kerndraht 2 kann auch aus einem Paar laminierter Kerndrahtteile 8 gebildet sein, welche jeweils einen rechteckigen Querschnitt haben, wie in Fig. 8 dargestellt, oder er kann die Form einer Vielzahl von Drähten 9 annehmen, welche zusammengedreht sind, wie in Fig. 9 dargestellt.
Die Umhüllung 3 ist aus einer makromolekularen Verbindung hergestellt, welche verträglich ist für die Anwendung in einem menschlichen Körper. Geeignete Verbindungen enthalten Polyurethan, Polyethylen, Nylon, Silikonharz, Polytetrafluorethylen (Teflon), Zellulose, Stärke, Gelatine und ähnliches.
Die Umhüllung 3 kann den ganzen Kerndraht 2 bedecken, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, oder kann nur über einem Abschnitt deskerndrahtes 2 gebildet sein mit einer vorbestimmtenlänge, welche in einen menschlichen Körper eingeführt werden soll, wie in den Fig. 3 und4 dargestellt. Die Spitze der Umhüllung 3 ist vorzugsweise halbkugelförmig geformt.
Um Spannungen zu verhindern, welche zwischen dem Kerndraht 2 und der Umhüllung 3 beim Biegen der Umhüllung 3 wirken, ist der Kerndraht vorzugsweise relativ zur Umhüllung 3 gleitend vorgesehen. Wenn die Umhüllung 3 auf die äußere Oberfläche des Kerndrahtes 2 aufgetragen wird, ist es deshalb vorzuziehen, zuerst ein Gleitmittel auf diese Oberfläche des Kerndrahtes 2 aufzutragen. Das Gleitmittel kann Pulver, Flüssigkeit oder ein viskoses Material sein.
Die Ni-Ti-Legierung für den Kerndraht 2 hat ein Nickel (Ni) zu Titan (Ti) Verhältnis im Bereich von 6:4 bis 1:1. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Inhalt der Legierung nur Nickel und Titan, wobei Nickel im Bereich von 50 bis 60 Gewichts-% (vorzugsweise 54 bis 57 Gewichts-%) vorkommt. Titan (Ti) stellt den Rest der Legierung dar. Das heißt im Bereich von 40 bis 50 Gewichts-% (vorzugsweise 43 bis 46 Gewichts-%). Alternativ kann eine Legierung mit einem dritten Element wie Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Eisen (Fe), Zink (Zn) oder Kobalt (Co) verwendet werden. Wenn solch eine Legierung verwendet wird, sollte der Gehalt des dritten Elementes höchstens 5% sein. Das Ni-Ti-Verhältnis würde das gleiche bleiben. Wenn die Ni-Ti-Legierung weniger als Gewichts-% Nickel enthält, wird der Kerndraht 2 zu weich. Wenn der Nickelgehalt 60 Gewichts-% oder darüber ist, ist der Kerndraht 2 nicht nur zu schwer zu bearbeiten, sondern bricht auch leicht.
Die Ni-Ti-Legierung wird kaltgezogen mit einem großen proportionalen Zugbetrag. Das heißt, die Drahtlegierung wird ausreichend gezogen, um die Querschnittsfläche des Drahtes während der Kaltverformung um einen großen Betrag zu reduzieren. Er wird dann durch Wärmebehandlung bei einer relativ niedrigen Temperatur geformt. Diese Zugund Wärmebehandlungsschritte dienen als Mittel zur Bestimmung der Last-Dehnungs-Eigenschaften der Legierung.
Das Kaltziehen verringert die Querschnittsfläche des Drahtes um im Bereich von 35 bis 50% seiner ursprünglichen Fläche. Dies wird als ein 35%- bis 50%- Verringerungsprozentsatz bezeichnet. Der Draht wird dann einer Wärmebehandlung unterworfen, während die gewünschte Form (z.B. eine lineare Form) aufrechterhalten wird, und ergibt so den Kerndraht 2. Die Wärmebehandlung wird bei 350 bis 400ºC 10 bis 30 Sekunden durchgeführt.
Die Ni-Ti-Legierung für den Kerndraht 2 kann durch ein Schmelzverfahren (hier im folgenden "geschmolzenes Material" genannt) oder durch ein Diffusionsverfahren (hier im folgenden "diffundiertes Material" genannt) hergestellt werden.
Wie in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 62-120467 offenbart werden bei dem Diffusionsverfahren eine Vielzahl von Titan-Nickel- Drähten, welche jeweils Nickel auf einem Titandraht plattiert haben, zusammen gebündelt, um ein Verbundkörper zu sein. Der Verbundkörper wird der Kaltziehung, einer Wärmediffusionsbehandlung, einer Oberflächenbehandlung und so weiter unterworfen, und wird dann einer Nachbehandlung unterzogen, um mit der erwähnten Eigenschaft versehen zu sein und so ein diffundiertes Material zu ergeben.
Beim Schmelzverfahren werden wie bei einer gewöhnlichen Legierung Titan und Nickel durch Erhitzen geschmolzen und die resultierende Schmelze wird in eine Gußform überführt, um einen Gußblock zu ergeben. Dieser Gußblock wird warmgewalzt und wird wiederholt einer Kaltziehung und einer Wärmebehandlung unterzogen bis der Gußblock ein Draht mit der beabsichtigten Größe wird. Der resultierende Draht wird dann einer Nachbehandlung (z.B. Kaltverformung oder Wärmebehandlung) unterzogen, um die gewünschte Eigenschaft zu haben, und ergibt ein geschmolzenes Material.
Da das beim Schmelzverfahren verwendete Titan ziemlich leicht oxidiert, ist es etwas schwierig, die Zusammensetzung des Titan und Nickel zur Schmelzzeit zu steuern. Es ist auch schwierig, Produkte mit einer einheitlichen Zusammensetzungsverteilung zu erhalten, und die Kristallpartikel neigen dazu, sich metallographisch zu vergrößern. Im allgemeinen kann deshalb das Schmelzverfahren nicht so leicht einen Draht liefern welcher einen Durchmesser von 0,06 mm oder weniger hat.
Im Gegensatz dazu sind, wenn das Diffusionsverfahren verwendet wird, Titan und Nickel gegenseitig diffundiert, um eine Legierung zu bilden. Daher wird die Oxidation der Metallbestandteile unterdrückt, was es der Legierung erlaubt, die gewünschte Zusammensetzung zu haben. Zusätzlich wird das Diffusionsverfahren feinere Kristallpartikel liefern als das Schmelzverfahren, was es für nichtmetallische Verunreinigungen schwieriger macht, in die Legierung gemischt zu werden. Daher sind diffundierte Materialien in der Stabilität und einheitlichen Qualitätsmerkmalen im Vergleich mit geschmolzenen Materialien überlegen.
Ferner sind die Belastungs-Spannungs-Eigenschaften (Last- Dehnungs-Eigenschaften) von diffundierten Materialien ausgezeichnet und können so leicht Drähte von 0,02 mm Durchmesser ergeben. Wenn das Diffusionsverfahren verwendet wird, werden nur sehr geringe Mengen von Oxid in einer festen Lösungsform in der Legierung produziert. Die kleine Oxidmenge, welche existiert, ist entlang des Drahtes verteilt. Diffundierte Materialien haben deshalb eine höhere Beständigkeit gegenüber Beanspruchungen in ihrer Längsrichtung.
Als Rohmaterial für den Kerndraht 2 des Führungsdrahtes 1 ist ein diffundiertes Material mit einem Nickelgehalt von 55,0 bis 57,0 % (vorzugsweise 55,5 bis 56,5%) geeignet. Eine Erhöhung des Nickelgehalts kann das diffundierte Material mehr härten.
Ein Kerndraht 2 des diffundierten Materials kann erhalten werden, indem die diffundierte Ni-Ti-Legierung einer Kaltziehung mit einem Querschnitts- Reduzierungsprozentsatz im Bereich von 35 bis 50% unterworfen wird, und dann die Legierung einer Wärmebehandlung bei 350 bis 400ºC 10 bis 30 Sekunden unterzogen wird. Wenn ein geschmolzenes Material, welches die gleiche Zusammensetzung hat wie dieses diffundierte Material, verwendet wird und einer Wärmebehandlung bei einer niedrigeren Temperatur als das für das diffundierte Material verwendete Niveau unterworfen wärd, kann dem geschmolzenen Material die gleiche Last-Dehnungs- Eigenschaft verliehen werden.
Der Führungsdraht 1, welcher die vorliegende Erfindung verkörpert, wird aus dem Kerndraht 2 gebildet, welcher aus der oben beschriebenen Ni-Ti-Legierung des kaltgehärteten Typs gemacht wird. Wenn an diesen Kerndraht 2 eine Last angelegt wird und die Last- Dehnungs-Eigenschaft des Drahtes in einem Zugtest gemessen wird, werden leichte Anderungen der Dehnungs- und Lasteigenschaften beobachtet. Dies wird bei den Beispielen 1 und 2, welche später beschrieben werden, gesehen. Wenn die Last entfernt wird, kann der Kerndraht 2 zur Form zurückkehren mit einem Erholungsprozentsatz von über 90%.
Die Verwendung eines solchen Materials verbessert die Betriebsfähigkeit des Führungsdrahtes, erlaubt es dem Anwender, besser die Reaktion des Drahtes während der Einführung zu fühlen, und verhindert ein mögliches Auftreten von Krümmungen.
Nun wird eine Beschreibung von Beispielen 1 und 2 und eines Vergleichsbeispiels gegeben, welche Kerndrähte 2 enthalten, welche aus dem oben beschriebenen diffundierten Material, geschmolzenen Material und herkömmlichem superelastischem Material gemacht sind. Die Kerndrähte 2 in jeder dieser Proben haben die in den Fig. 1 und 5 dargestellte Form, einen Bezugsdurchmesser von 0,4 mm und sind 1500 mm lang.
Die einzelnen Kerndrähte 2 werden einem Zugtest und einem Drei-Punkte-Biegetest unterworfen, um ihre Stärken zu messen. Die Umwandlungspunkte wurden unter Verwendung eines Differentialscanning-Kalorimeters (DSC) gemessen.
Bei dem Zugtest wird zuerst eine Last allmählich an die Proben angelegt um 5% Spannung (Dehnung) zu verursachen. Danach wird die Last allmählich gelockert. Das Verhältnis zwischen der Last und der Dehnung, wenn diese Folge der Lastanlege- und Lastentfernungstätigkeiten durchgeführt wurden, wurde gemessen. Fig. 10 zeigt die Ergebnisse der Messung der Last-Dehnungs-Eigenschaft. Fig. 13 zeigt die Ergebnisse der Messung der Dehnung bei Ausfall.
Bei dem Drei-Punkte-Biegetest wird jeder Kerndraht 2 über Träger 12 gespannt, welche 14 mm voneinander entfernt in einer Atmosphäre bei einer Temperatur von 37ºC sind, wie in Fig. 11 dargestellt. Ein Stab 11 mit 5 mm Durchmesser wird am Mittelpunkt zwischen den Trägern 12 plaziert und wird nach unten gezogen mit einer Verschiebung von 2 mm mit einer Geschwindigkeit von 2,0 mm/min, um an den Kern 2 eine Last anzulegen. Dann wird der Stab 11 zur Ursprungsposition zurückgebracht, um die Last vom Kern 2 zu entfernen. Die Last, die der Stab 11 erhält, wenn er sich auf- und abbewegt, wird gemessen. Fig. 12 stellt das Verhältnis zwischen der Auf- und Abverschiebung des Stabes 11 und der gemessenen Last dar.
Das DSC maß eine Änderung der Wärmemenge, welche durch endotherme und exotherme Reaktionen im Material verursacht wurden. Der untersuchte Temperaturbereich deckt den Bereich von -60 bis 50ºC ab. Fig. 14 veranschaulicht die Ergebnisse dieser Messung. Wie in diesem Schaubild gesehen werden kann, wurden keine bedeutenden endothermen oder exothermen Reaktionen beobachtet, was zeigt, daß in dem beobachteten Temperaturbereich keine kristallinen Anderungen sind.

Beispiel 1

Ein Legierungsdraht (Ni: 55,8 Gewichts-%, Ti: Rest) erhalten durch das Diffusionsverfahren wurde einer Kaltziehung unterzogen, so daß seine Querschnittsfläche um 42% seiner ursprünglichen Fläche reduziert wurde. Dann wurde dieser Draht einer Alterungsbehandlung bei 400ºC für 20 Sekunden unterzogen, während die gewünschte Form beibehalten wurde, und ergab so einen linearen Kerndraht 2.
Die Ergebnisse des Zugtests sind durch eine Kurve E1 in Fig. 10 dargestellt, welche eine gleichmäßige Erhöhung der Last mit einer Erhöhung der Dehnung zeigt. Die Kurve E1 hat keinen horizontalen Abschnitt, wo die Last konstant ist, selbst wenn sich die Dehnung erhöht. In der Region, wo die Dehnung (Spannung) ungefähr 3% oder niedriger ist, ist ein proportionaler Abschnitt Q, welcher die Dehnung fast proportional zur Last zeigt. In der Region, wo die Dehnung 3% übersteigt, zeigt der Kurvenabschnitt, welcher dem proportionalen Abschnitt Q folgt, eine allmähliche Abnahme in der Lastanstiegsrate.
Bei 5% Dehnung ist die maximale Last (A) 15 kg und der Erholungsprozentsatz ist 98% oder darüber. Der Erholungsprozentsatz wird durch das Verhältnis D/C ausgedrückt, wobei C die gesamte Dehnung ist, wenn die Last angelegt ist, und D die Menge ist, welche sich wieder erholt (zurückverformt), wenn die Last gelockert wird. Die Dehnung ist beim Ausfall S1 32%. Dieser Kerndraht 2 zeigte ein exzellentes Verhalten als ein elastisches Material.
Die Ergebnisse des Drei-Punkte-Biegetests werden durch eine Kurve F1 in Fig. 12 gezeigt. Bei diesem Test erhöht sich die Verschiebung ebenfalls gleichmäßig bei einem Anstieg der Last und nimmt gleichmäßig ab bei einer Verringerung der Last.
Fig. 14 zeigt die Ergebnisse der Messung durch das DSC. Wie aus dem Diagramm hervorgeht, werden keine Spitzen beobachtet, welche endotherme oder exotherme Reaktionen anzeigen bei dem Temperaturanstiegsprozess oder dem Abkühlungsprozess, wenn er in dem Temperaturbereich von -60 bis 50ºC vorgenommen wird. Deshalb wird daraus verstanden, daß der Kerndraht 2 keinen wesentlichen Umwandlungspunkt in diesem Temperaturbereich hat.

Beispiel 2

Ein Legierungsdraht (Ni: 55,8 Gewichts-%, Ti: Rest) erhalten durch das Schmelzverfahren wurde einer Kaltziehung unterzogen, so daß seine Querschnittsfläche auf 50% seiner ursprünglichen Fläche reduziert wurde. Dann wurde dieser Draht einer Alterungsbehandlung bei 370ºC für 30 Sekunden unterzogen, und ergab so einen linearen Kerndraht 2.
Die Ergebnisse des Zugtests sind durch eine Kurve E2 in Fig. 10 dargestellt, welche eine gleichmäßige Erhöhung der Last mit einer Erhöhung der Dehnung zeigt, wie in Beispiel 1. Die Kurve E2 hat auch keinen horizontalen Abschnitt, wo die Last konstant ist, selbst wenn sich die Dehnung erhöht.
Bei 5% Dehnung ist die maximale Last 12 kg und der Erholungsprozentsatz ist 94%. Die Dehnung bei Ausfall S2 ist 17%. Dieser Kerndraht 2 zeigte, wie der in Beispiel 1, ein exzellentes Verhalten als ein elastisches Material.
Die Ergebnisse des Drei-Punkte-Biegetests werden durch eine Kurve F2 in Fig. 12 gezeigt. Wie bei Beispiel 1 erhöht sich die Verschiebung ebenfalls gleichmäßig bei einem Anstieg der Last und nimmt gleichmäßig ab bei einer Verringerung der Last. Der Erholungsprozentsatz des Kerndrahtes 2 ist bei diesem Test der gleiche wie der beim Zugtest erhaltene, was zeigt, daß dieser Kerndraht 2 eine Eigenschaft ähnlich der eines gewöhnlichen Federmaterials hat.
Wie bei Beispiel 1 zeigen die Ergebnisse der Messung durch das DSC keinen wesentlichen Umwandlungspunkt in dem Temperaturbereich von -60 bis 50 ºC.

Vergleichsbeispiel

Ein Nickel-Titan-Legierungsdraht (0,4 mm im Durchmesser), welcher einen Af-Punkt (Austenit-Endpunkt) von 6ºC bei der Messung durch das DSC hat, wurde als Kerndraht 2 verwendet. Der Af-Punkt ist die Endtemperatur der Rückverwandlung von der Martensit-Phase zur Stammphase (Austenit-Phase). Dieser Draht ist superelastisch und hat einen Nickelgehalt von 56,2 Gewichtsprozent.
Die Ergebnisse des Zugversuches werden durch die Kurve E3 in Fig. 10 dargestellt. Die Kurve E3 hat den horizontalen Abschnitt P, wo die Last konstant ist, selbst wenn sich die Dehnung vergrößert. Die Existenz des horizontalen Abschnittes P ist das charakteristische Merkmal einer Legierung mit Superelastizität. Im Bereich des horizontalen Abschnittes P tritt eine Phasenänderung aufgrund der Deformationsbelastung auf, welche eine durch die Belastung hervorgerufene martensitische Umwandlung verursacht. Die Ergebnisse des Drei-Punkte- Biegetests werden durch eine Kurve F3 in Fig. 12 dargestellt.
Die Kerndrähte 2 in den Beispielen 1 und 2 können mit einem Erholungsprozentsatz von 90% oder mehr die Form wieder annehmen, wenn mindestens über 5% (noch bevorzugter mindestens 7%) Dehnung in der Folge der Last anlegenden und Last entfernenden Betriebsschritte gegeben ist. Die Kerndrähte 2 in den Beispielen 1 und 2 haben eine Eigenschaft, welche so ist, daß die Lastanstiegsrate allmählich abnimmt, nachdem die Last im Verhältnis zu einem Anstieg der Dehnung ansteigt innerhalb des Dehnungsbereiches von 0 bis 5% in der Last-Dehnungs- Eigenschaft. In diesem Dehnungsbereich kann deshalb der Wert der maximalen Last (A) des Beispieles 1 oder der des Beispieles 2 größer angesetzt werden als der Wert der maximalen Last des Vergleichsbeispieles.
Die Biegecharakteristiken beziehen sich auf die Zugcharakteristik, so daß die Kerndrähte 2 der Beispiele 1 und 2 einen größeren maximalen Lastwert zur Zeit der Biegung haben als die Kerndrähte 2 des Vergleichsbeispiels. Deshalb kann ein Kerndraht, welcher aus dem Material der Beispiele 1 oder 2 gemacht wurde, wirkungsvoll eine Krümmung verhindern, selbst wenn der Draht 2 dünner ist. Macht man den Kerndraht 2 dünner, führt dies zu Kostenverringerungen und verbessert die Betriebsfähigkeit des Führungsdrahtes, wenn er in Gebrauch ist.
Das Verhältnis des maximalen Lastabfalles (B) zur maximalen Last (A), B/A, sollte höchstens 0,3 (d.h. ein Lastabfall von 30%) sein und ist vorzugsweise 0,2 oder darunter (d.h. höchstens ein Lastabfall von 20%). Mit solchen Lastabfallverhältnissen kann eine Deformation des Kerndrahtes zum Zeitpunkt der Lockerung der Last wirkungsvoll unterdrückt werden.
Der maximale Lastwert wird definiert als der maximale Wert der Last in einer Hysteresekurve, welche gezogen wird in Übereinstimmung mit der Anlegung und Entfernung der Last und gibt den Wert A an, wenn durch die Kurve E1 in Fig. 10 spezifiziert. Der Wert des maximalen Lastabfalles wird definiert als der maximale Wert der Differenz zwischen der Linie auf der Last-anlegenden Seite (obere Linie) in der Hysteresekurve und der Linie auf der Last-entfernenden Seite (untere Linie), und gibt den Wert B in der Kurve E1 in Fig. 10 an.
Die Kerndrähte 2 der Beispiele 1 und 2 haben keinen wesentlichen Umwandlungspunkt, an welchem die durch die Belastung hervorgerufene martensitische Umwandlung und/oder austenitische Rückverwandlung auftritt. Daher werden, selbst wenn dise Kerndrähte wiederholt gebogen werden, wenn der Führungsdraht 1 in ein Blutgefäß eingeführt wird, keine durch die Belastung hervorgerufenen martensitischen Umwandlungen stattfinden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, wie oben beschrieben, unnötig, die Umwandlungstemperatur zu berücksichtigen, wenn die Kerndrähte 2 hergestellt werden. Dies erleichtert die Steuerung des Zusammensetzungsverhältnisses, des Bearbeitungsverfahrens und ähnliches. Es verbessert auch die Produktausbeute. Ferner haben Kerndrähte gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe Elastizität bei jeder Temperatur. Dies ist deshalb so, weil sie ein relativ geringes Auftreten von plastischer Deformation haben, welche aus übermäßiger Spannung bei Temperaturen gleich oder geringer als die Umwandlungstemperatur entsteht. Solch eine Deformation ist bei Produkten des Standes der Technik herausragend. Wegen der hohen Elastizität verliert der Kerndraht 2 nicht seine ursprüngliche Form und hat eine ausgezeichnete Erholung gegenüber Krümmungen.
Dies kann auch aus den einzelnen Kurven in Fig. 12 erkannt werden, wobei die Kerndrähte der Beispiele 1 und 2 beide einen hohen Erholungsprozentsatz zeigen. Wie die Kurve E3 in Fig. 10 hat auch die Kurve F3 einen horizontalen Abschnitt P', welcher das charakteristische Merkmal einer superelastischen Legierung ist. Wegen des horizontalen Abschnittes hat ein herkömmlicher Kerndraht mit ähnlichen Abmessungen einen kleineren maximalen Lastwert. Demgemäß haben herkömmliche Drähte niedrigere Biege-Erholungs-Eigenschaften, welche die Fähigkeiten des Drahtes während der Einführung beschränken.
Selbst in dem Fall, wo der Führungsdraht, welcher die vorliegende Erfindung verkörpert, während der Einführung gebogen wird, kann er mit einem großen Erholungsprozentsatz zur ursprünglichen Form zurückkehren, weil der Führungsdraht einen großen maximalen Lastwert mit einem relativ niedrigen maximalen Lastabfall hat. Diese charakteristischen Merkmale können die Biegung eines Blutgefäßes zu einem gewissen Grad korrigieren, wenn der Führungsdraht entfernt wird, und erlauben eine relativ sanfte und schmerzlose Entfernung des Führungsdrahtes.
Es wird nun eine Beschreibung der Ergebnisse eines klinischen Versuches gegeben, um die Wirkungen der Kerndrähte der zuvor beschriebenen Beispiele 1 und 2 gemäß der vorliegenden Erfindung zu sehen, wenn sie in einem Führungsdraht verwendet werden, im Vergleich zu dem Kerndraht des zuvor beschriebenen Vergleichsbeispiels.
Die Führungsdrähte, welche in diesem klinischen Versuch verwendet wurden, sind mit einem Polyurethanharz beschichtet und wie in Fig. 4 dargestellt geformt. Tabelle 1 Beispiel Vergleichsbeispiel Betriebsfähigkeit Leichtes Biegen des distalen Endes Anzahl des wiederholten Biegens
In der obigen Tabelle 1 bedeutet die "Betriebsfähigkeit" wie leicht der Führungsdraht in ein Blutgefäß eingeführt werden kann. Dies bringt das Gefühl der Personen, welche dem Test unterzogen werden, zum Zeitpunkt der Drahteinführung zum Ausdruck, bewertet in der Skala von 1 bis 10, wobei das Gefühl für Beispiel 1 als "10" angenommen wurde. Je größer der Wert, desto besser ist die Betriebsfähigkeit.
Bei der Verwendung eines Führungsdrahtes kann sein distales Ende deformiert werden, um in einigen Fällen vor der Einführung eine plastische Deformation in einer Richtung zu haben. Das "leichte Biegen des distalen Endes" ist das charakteristische Merkmal zur Bewertung, wie leicht diese Arbeit verrichtet wird. Dies wurde bewertet, indem der Kerndraht um einen willkürlichen Winkel mit den Fingern gebogen wurde und geprüft wurde, ob das Biegen eine Deformation verursacht hatte.
"Die Anzahl des wiederholten Biegens" ist die Bewertung des charakteristischen Merkmals, welches die Lebensdauer des Führungsdrahtes betrifft. Bei diesem Test wurde der Kerndraht um 170º mit einem Biegeradius von 1,5 mm gebogen und dann losgelassen, und diese Folge wurde wiederholt. Die Anzahl der Wiederholung bis der Führungsdraht gebrochen ist, wird durch den durchschnittlichen Wert für drei Kerndrähte jedes Beispiels angegeben.
Bei dem Versurch wurde jeder Kerndraht des Vergleichsbeispiels beim ersten Biegen gebrochen und deshalb wurde in diesem Fall keine Messung durchgeführt.
Die Ergebnisse des klinischen Versuchs, wie in Tabelle 1 angegeben, zeigen, daß der Kerndraht von Beispiel 1, welcher aus einem diffundierten Material hergestellt wurde, in allen charakteristischen Merkmalen überlegen ist und deshalb der bevorzugteste ist. Beim Gebrauch des Führungsdrahtes des Vergleichsbeispiels traten einige Male Probleme auf, wie Durchstechen des Drahtes durch das Blutgefäß und Brechen des Kerndrahtes. Aufgrund der exzellenten charakteristischen Merkmale des Kerndrahtes des Führungsdrahtes gemäß der vorliegenden Erfindung sind jedoch die Drehmoment-übertragende Eigenschaft und die Reaktionsempfindlichkeit (Gefühl) verbessert, so daß solche Probleme überhaupt nicht aufgetreten sind. Dies ist ein bemerkenswertes Ereignis für Führungsdrähte.
Obwohl nur eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hier beschrieben wurde, sollte es Fachleuten offensichtlich sein, daß die vorliegende Erfindung in vielen anderen speziellen Formen ausgeführt werden kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Deshalb sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen nur als beispielhaft zu betrachten und nicht als beschränkend, und die Erfindung ist nicht auf die hier gegebenen Einzelheit beschränkt, sondern kann im Rahmen der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.

Claims

1. Ein Führungsdraht für einen Katheter enthaltend einen Kerndraht (2) und eine Umhüllung (3) zur Bedeckung mindestens eines distalen Endes des Kerndrahtes (2)

wobei der Kerndraht (2) aus einer kaltgehärteten Nickel-Titan-Legierung mit einem Nickel-Titan- Gewichtsverhältnis im Bereich von 3:2 bis 1:1 gebildet ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Führungsdraht hergestellt wird, indem eine drahtförmige Ni-Ti-Legierung einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 350ºC bis 400 ºC für einen Zeitraum im Bereich von 10 Sekunden bis 30 Sekunden unterzogen wird, so daß der ganze Kerndraht die Charakteristik einer kaltgehärteten Ni-Ti-Legierung mit folgendem (I), (II) und (III) hat:

(I) in einem Zugversuch, bei welchem der Kerndraht (2) um mindestens 5% und unter die Elastizitätsgrenze gedehnt wird, hat der Kerndraht einen Erholungsprozentsatz von mindestens 90%, wobei der Erholungsprozentsatz definiert wird als ein Verhältnis (D/C) einer Erholungsspannung (D), wenn die Last gelockert wird, zu einer gesamten Spannung (C), wenn die Last angelegt ist;

(II) Kerndrahtdehnungen von höchstens 5% verursachen keine durch Beanspruchung hervorgerufene martensitische Umwandlungen und/oder austenitische Rückverwandlungen; und

(III) eine Hysteresekurve, welche in Übereinstimmung mit der Anlegung und Entfernung der Last in dem Zugversuch gezogen wurde, hat keine horizontalen Abschnitte, wo die Last konstant bleibt, während die Dehnung ansteigt.

2. Ein Führungsdraht nach Anspruch 1, bei welchem die Last-Dehnungs-Eigenschaften der Nickel-Titan- Legierung so sind, daß die Lastanstiegsrate entweder proportional oder allmählich abnehmend ist über den Dehnungsbereich von 0 bis 5%.

3. Ein Führungsdraht nach Anspruch 1, bei welchem der Kerndraht (2) so eine Eigenschaft hat, daß ein Verhältnis (B/A) eines Wertes des maximalen Lastabfalles (B) zu einem Wert der maximalen Last (A) höchstens 0,3 ist, wobei der Wert der maximalen Last (A) definiert wird als ein maximaler Wert der Last in der Hysteresekurve, welche in Übereinstimmung mit dem Anlegen und Entfernen der Last im Zugversuch gezogen wurde, und der Wert des maximalen Lastabfalles (B) definiert wird als ein maximaler Wert einer Differenz zwischen einer Linie auf einer lastanlegenden Seite in der Hysteresekurve und einer Linie auf der lastentfernenden Seite.

4. Ein Führungsdraht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Nickel-Titan-Legierung im wesentlichen aus Nickel und Titan besteht und einen Nickelgehalt von 50 bis 60 Gewichtsprozent hat.

5. Ein Führungsdraht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Nickel-Titan-Legierung ein drittes Element enthält, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Kupfer, Aluminium, Eisen, Zink und Kobalt, wobei das dritte Element höchstens 5 Gewichtsprozent der Legierung darstellt.

6. Ein Führungsdraht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Nickel-Titan-Legierung durch ein Diffusionsverfahren hergestellt wird und einen Nickelgehalt von 55,0 bis 57,0% hat.

7. Ein Führungsdraht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Kerndraht (2) einen Körperabschnitt (4) mit einem Durchmesser im Bereich von 0,2 bis 1,0 mm hat.

8. Ein Führungsdraht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Kerndraht (2) einen konischen Abschnitt (5) hat, dessen Querschnittsfläche zum distalen Ende hin kontinuierlich abnimmt.

9. Ein Führungsdraht nach Anspruch 8, bei welchem der Kerndraht (2) einen vergrößerten Wulst (7) am distalen Ende hat.

10. Ein Führungsdraht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Umhüllung (3) aus einer makromolekularen Verbindung hergestellt wurde, welche ausgewählt wurde aus einer Gruppe bestehend aus Polyurethan, Polyethylen, Nylon, Silikonharz, Polytetrafluorethylen, Zellulose, Stärke und Gelatine.

11. Ein Verfahren zur Herstellung eines Kerndrahtes für einen Katheterführungsdraht, wobei das Verfahren die Schritte enthält:

(a) Bilden eines Drahtes aus einer Nickel-Titan- Legierung mit einem Nickel-Titan-Gewichtsverhältnis im Bereich von 3:2 bis 1:1 durch ein Schmelzverfahren oder ein Diffusionsverfahren;

(b) Unterziehen des durch den Schritt (a) erhaltenen Drahtes einer Kaltziehung, um seinen Querschnitt im Bereich von 35% bis 50% zu reduzieren; und

(c) Wärmebehandeln des kaltgezogenen Drahtes bei einer Temperatur von 350ºC bis 400ºC für einen Zeitraum im Bereich von 10 Sekunden bis 30 Sekunden, wodurch ein Kerndraht erhalten wird, wobei der ganze Kerndraht die Charakteristik einer kaltgehärteten Ni-Ti-Legierung mit folgendem (I) (II) und (III) hat:

(I) in einem Zugversuch, bei welchem der Kerndraht

(2) um mindestens 5% unter die Elastizitätsgrenze gedehnt wird, hat der Kerndraht einen Erholungsprozentsatz von mindestens 90%, wobei der Erholungsprozentsatz definiert wird als ein Verhältnis (D/C) einer Erholungsspannung (D), wenn die Last gelockert wird, zu einer gesamten Spannung (C), wenn die Last angelegt ist;

(III) eine Hysteresekurve, welche in Übereinstimmung mit der Anlegung und Entfernung der Last in dem Zugversuch gezogen wurde, hat keine horizontalen Abschnitte, wo die Last konstant bleibt,während die Dehnung ansteigt.