JP5111916B2 - 接合型金属管および製造方法 - Google Patents

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Description

開示の内容
〔発明の分野〕
本発明は、概して、被験者の血管に通すことのできる医療機器に関する。より詳細には、本発明は少なくとも2つの別個の金属部品によって形成された管状装置に関する。
〔関連技術の説明〕
多くの医療処置で血管に管部材を挿入する必要がある。例えば、遮断(blockages)や狭窄などの人間の血管系の血管障害は、多くの場合、治療用流体または拡張装置およびステントを管腔内へ送達することによって治療される。拡張器具はさまざまな形態をとりうるが、どれも通常は可撓性カテーテルで送達され、このカテーテルがいったん適切に設置されると拡張装置を展開する。患部への道程は、通常、曲がりくねっており、その上、他の狭窄した管腔を通過することもあるため、普通、カテーテルを使ってカテーテル自体の血管内の通り道を形成することはできない。このため、より剛性のあるガイドワイヤーがまず血管内を患部まで通され、それからカテーテルがガイドワイヤー上を通される。
ガイドワイヤーが機能しなければならない身体環境がさまざまであるため、設計上の複雑な問題がいくつかある。たとえば、血管の曲がりくねった部分を通れるように、ガイドワイヤーは多少柔軟性があるほうが望ましい。他方、ガイドワイヤーは、多少剛性があり、狭窄した血管および病変(lesion)に押し通すことができる、または、慢性冠状動脈完全閉塞の線維石灰性キャップ(fibrocalcific cap)を穿孔するのに使用できることが望ましい。より剛性のあるガイドワイヤーはまた、作業者に触覚によるフィードバックを与える。ほとんどのガイドワイヤーは剛性が一定であるので、外科医は、予測した身体環境に基づいてガイドワイヤーを選択する必要がある。当然、ガイドワイヤーが適切に選択されないと、異なる剛性の複数のガイドワイヤーを使用しなければならない。適切なガイドワイヤーを選択した場合でも、身体環境によっては、複数のガイドワイヤーを使用する必要がなくなるわけではない。
この問題を踏まえて、多くの剛性可変式ガイドワイヤーおよびスタイレットが提案された。その例は、マツモト(Matsuo)に付与された米国特許第3,854,473号、ウィルソン(Willson)に付与された米国特許第4,215,703号、ワイアー(Weier)に付与された米国特許第5,762,615号、ミルザイーら(Mirzaee et al.)に付与された米国特許第5,957,903号、ファガンら(Fagan et al.)に付与された米国特許第6,113,557号、ドークら(Douk et al.)に付与された米国特許第6,183,420号、および、ソークアップ(Soukup)に付与された米国特許第6,755,794号に見ることができる。上記米国特許は、全て、ここに参照することにより本明細書に組み入れられる。
一般的に、これらの剛性可変式装置には管部材があり、この管部材にはコアワイヤが入り、管部材から遠位へ突出している。コイル状のばねがその突出部分を囲んでいて、両端においてコアワイヤと管部材に接続されており、コアワイヤが管部材に対して軸方向に動くと、ばねが圧縮されたり、伸びたりするようになっている。コアワイヤの先端部を管部材から、体外にあるハンドルを使って離すと、ばねの巻きの間隙が開き、先端部がより柔軟で、曲がりくねった血管に通すのにより適したものとなる。ガイドワイヤーが、狭窄した血管に行き当たり、そこを通らなければならない場合には、コアワイヤを管部材の方へ動かしてばねを圧縮し、これにより巻きの間隙がなくなり、先端部がより堅くなる。
これらの公知の剛性可変式ガイドワイヤーは、従来の剛性固定式ガイドワイヤーを改善するものであるが、まだいくらか改善の余地がある。例えば、説明した管部材は、比較的剛性のある材料で構成されており、通常、ステンレススチールで構成されている。ステンレススチールは、ガイドワイヤーを狭窄した血管内に押し通すことが必要である手技に非常に適しているが、ガイドワイヤーで曲がりくねった道程を形成することが必要である手技にとっては十分に柔軟ではない。
この問題に対する取り組みの一つがヴー(Wu)の米国特許出願第11/318,825号に見られる。米国特許出願第11/318,825号は、ここに参照することにより本明細書に組み入れられる。ヴーは、ステンレススチール製の近位部分と、ニチノール製の遠位部分とを備え、これらが接合部で接続されている管部材の使用について記載している。多くの接合方法が記載されており、その中には、圧着、かしめ、溶接、ろう付け、および、はんだ付けがある。これらの方法は、管部材の異なる材料を接合するのに適している一方で、接合領域は、普通、比較的小さい。本発明によれば、接合領域が大きくなる方法を提供することにより、接合部を改善できることが明らかとなった。
金属製の管部材は、バルーン血管形成用のカテーテルの構成部品、輸液用カテーテルの構成部品、または塞栓症のコイル/インプラント分離機構(embolic coil/implant detachment systems)の構成部品など、他の多くの管腔内用の装置に使用されている。当業者には分かるであろうが、上記の問題は、これらの種類の装置が関連する多くの用途にあり、長手方向に沿って異なる性能特性を有する部分がある管部材を提供することが望まれている。
〔発明の概要〕
本発明の一態様によれば、ほぼ中空の装置に第1の部品と第2の部品が設けられている。第1の部品は、実質的に第1の金属で構成されており、第2の部品は、実質的に別の第2の金属で構成されている。第1の金属は、体温において、第2の金属よりも柔軟であってもよい。2つの部品は、装置の管状部分を形成するために、ほぼ交互に並んだパターンで接合されている。
本発明の別の態様によれば、ほぼ中空の装置を作る方法が、実質的に異なる金属から構成された第1および第2の管部材を提供する段階を含む。第1の金属は、体温において、第2の金属よりも柔軟であってもよい。各管部材はらせん状切り込み部を含み、このらせん状切り込み部は、ほぼ交互に並んだパターンに配置される。交互に配置されたらせん状切り込み部の各々の少なくとも一部は、装置の管状部分を形成するように接合される。
本発明特有の用途としては、ガイドワイヤー、カテーテル、および、塞栓症用コイル/インプラント分離機構の管状部分がある。本発明は、例えば、多くの管腔内用の装置で使用でき、たとえば、バルーン血管形成用のカテーテルの構成部品、誘導カテーテルもしくは輸液用カテーテルの構成部品、または、塞栓症のコイルおよび/またはインプラントの送り込みおよび/または分離機構の構成部品などに使用できる。もっとも、本発明は、体の管腔を移動するように構成された他の装置の管状部品にも適用することができる。したがって、当然のことながら、本明細書に記載の製品および方法は、特定の医療機器または特定の外科的用途に限定されるものではない。
したがって、本発明の一般的な態様または目的は、異なる性能特性を有する別個の金属を複数組み込んだ管状の医療機器を提供することである。
本発明の別の態様または目的は、複数の別個の金属を接合するためのより優れた接合部を有する管状の医療機器を提供することである。
本発明の別の態様または目的は、複数の別個の金属を接合するためのより優れた接合部を有する管状の医療機器の製造方法を提供することである。
本発明の別の態様または目的は、接合されても管部材の直径を大きくすることなく、管状の医療機器のためのより優れた接合部および方法を提供することである。
本発明の他の態様、目的および利点は、さまざまな組み合わせで利用するさまざまな特徴を含めて、本発明の好ましい実施形態の下記の説明から、特定の具体的な特徴が示されている図面と併せて参照すれば分かるであろう。
〔好ましい実施形態の説明〕
定められているところにより、本発明の詳細な実施形態を本明細書に開示する。もっとも、当然のことではあるが、開示する実施形態は本発明の典型的な例に過ぎず、本発明はさまざまな形態で実施することができる。したがって、本明細書に開示する具体的な詳細は、限定をするものとして解釈されるべきではなく、単に、特許請求の範囲の根拠として、また、当業者に本発明を実質的にあらゆる適切な方法でさまざまに利用すること教授するための代表的な原則として解釈されるべきである。
図1および図2は、本発明によるほぼ中空の、または、ほぼ管状の構造体を図示している。本明細書で用いる場合、用語「管状」および「管部材」は、広い意味に解釈しなければならず、直円筒(right cylinder)、すなわち、断面が厳密な円周(strictly circumferential)である構造、または、全長にわたって均一な断面からなる構造には限定されない。たとえば、管状の物品(article)、部材または装置は、全体に符号10が付されており、実質的に直円筒の構造体として示されている。しかしながら、管状装置10は、本発明の範囲から逸脱することなく、テーパー状の、または、湾曲した外面を有することもできる。管状装置10は、医療機器のガイドワイヤー、分離機構(detachment system)、配置機構(deployment system)、カテーテル、あるいは、その他本明細書に大まかに述べる医療器具または医療装置の構成要素または一部として血管に入れられるように形成されている。
図示した管状装置10は、2つの別個の金属部品12および14で構成さており、この金属部品12および14は、異なる性能特性を有する別個の金属で実質的に構成されていて、細長い接合部、すなわち、連結部16で接合されている。本明細書で用いる場合、用語「接合」およびその派生語は、第1の部品12の少なくとも一部を第2の部品14に接合部16において取り付けることをいう。2つの部品12および14を互いに取り付けることなく交互に配置するのみでは不十分である。なぜなら、部品12および14が互いから離れ、それによって接合部16が消失することがあるからである。さらに、部品12および14が接合部16において互いに密閉されていないと、部品12および14の継ぎ目が開いているために、管状装置10は、流体の移送、誘導および封入などの多くの一般的な使い方ができなくなる。さらに、一方の部品を他方の部品に接合部において巻きつけるのみでは不十分であり、管状装置10の外径Dを増大させるという悪影響がある。このサイズの増大は、装置10を動かして血管に通すことをより困難にする。
第1の部品12および第2の部品14は、図3に図示されている、多数の輪(coils)22を形成するらせん状切り込み部20を有する管部材18のような構造を典型的に有する。実質的にらせん状である切り込みが好ましいが、当業者には分かるであろうが、らせん状切り込み部20は、厳密にらせん状である切り込みによって形成する必要はなく、本発明の範囲から逸脱することなく、他の形状で実施することもできる。したがって、本明細書で用いられる場合、用語「らせん状切り込み部」は、管部材18を特定の形状に限定しない。
多くの切削方法のうちの任意のものを利用してらせん状切り込み部20を作ることができるが、その切断方法は、金属そのもの、らせん状切り込み部20を接合する金属、利用する接合方法、管部材18の厚さ、最終的に製造される装置10で予定している用途、利用できる機械類、コストと時間の制限、および、他の要因によって決まる。これらの要因に基づいて適切な切削方法を選択することは、当業者の能力の範囲内のことである。
らせん状切り込み部20は、管部材18のはっきりと区別される領域であり、端部または端部間のどこかにあることであってもよいが、管部材18の全長にわたって延びていて、管部材がヘリカルコイルに似たものとなっていてもよい。もっとも、部品12および14は、さまざまな理由から、通常、典型的な量産型ヘリカルコイル、すなわち、引き抜き加工もしくは冷間加工を行って、または、巻き付けることで量産されたヘリカルコイルとしては提供されない。その理由は、以下に例示する通りである。第1に、適切なサイズの満足のいくコイルを製造するのは、同じサイズの管部材を製造するよりも困難である。第2に、幅Wが変化する、つまり、形状が不規則なコイルは、本発明によって作るほうが、典型的なコイル製造方法によって作るよりも容易である。第3に、第1の部品12と第2の部品14との間の接続関係を改善することは、互いの接合に特に合わせてらせん状切り込み部20をあつらえて切り込むことによって可能である。第4に、本発明によって切り込み部20と非切り込み部24のある管部材18を作るほうが、コイルを典型的な管部材と組み合わせるよりも容易である。もっとも、市販のヘリカルコイルを用いることは好ましいことではないが、このようなコイルを前述した管部材18と組み合わせで使用することも、本発明の範囲内である。
図1および図2を再び参照すると、接合部16は、ほぼ交互に並んだパターンに配置された2つの部品12および14によって特徴づけられた管状の部分である。らせん状切り込み部20の場合と同様に、接合部16は、本発明の範囲から逸脱することなく、テーパー状の、または、湾曲した外形であってもよい。第1および第2の金属管のそれぞれのらせん状切り込み部20は、図1および図2のパターンで組み合わせることができるように構成されていることが好ましい。2つの部品12および14の互いにかみ合った部分は、図2にもっともよく図示されている単一の層を形成し、接合部16において、符号26で示されている、はんだまたは接着剤のような適当な方法で互いに接合される。2つの部品12および14のそれぞれの外径および内径は、本明細書で詳述されている性能および製造の関係から、ほぼ同一であることが好ましい。当業者には分かるであろうが、交互に並んだパターンでは、接合領域が、2つの別個の部品を突合せ溶接などの公知の方法で接合することによって通常得られるものより、大きくなる。したがって、本発明による装置は、外径を不都合に大きくすることなく、より耐久性のある接合部を実現することができる。
図1および図2に図示されているように、接合部16は、通常、装置10の両端の間のはっきりと区別される領域に配置されており、この領域は、第1の部品12の一部によって実質的に形成されている第1の部分28と、第2の部品14の一部によって実質的に形成されている第2の部分30を隔てている。第1の部分28および第2の部分30は、通常、図4に示されているように、図3における管部材18の非切り込み部24に相当するが、図1および図2に示されているように、少なくとも部分的にらせん状に切り込まれていてもよい。もちろん、第1の部分28および第2の部分30の具体的な形状および組成は、管状装置10を最終的に組み込む医療器具の性質しだいである。
第1の部分28は第1の金属の性能特性を示し、第2の部分30は第2の金属の性能特性を示し、そして、接合部16は第1および第2の金属の性能特性のバリエーション(variation)を示す。一方の金属の巻いてある部位(turns)の全部または一部は、他方の金属の巻いてある部位よりも幅が広く、接合部16が、他方の金属よりもその一方の金属(通常、巻いてある部位の幅が広い方の金属管)により近い性能特性を示すことであってもよい。
好ましい実施形態では、第1の金属が超弾性特性を有する。本明細書で用いる場合、用語「超弾性」は、マルテンサイト特性およびオーステナイト特性の両方を通常は示し、使用時にはオーステナイト特性を有する物質をいうことが意図されている。より好ましくは、第1の金属が超弾性特性を有するニチノール材である。最も好ましくは、ニチノール材が生体内で使用されているときにオーステナイト状態であるように、ニチノール組成が体温より低い変態温度を有する。好ましくは、第2の金属がステンレススチールであり、その場合、第1の金属は人間の体温において第2の金属より柔軟となる。
装置は、装置の長手方向に沿って間隔を空けて配置された多数の別個の接合部16を設けるなどのさまざまな変形例で提供できる。例えば、図5および図6は、中間部分32によって隔てられた第1の接合部16aと第2の接合部16bとを有する管状装置10’を図示している。中間部分32は、図5および図6に示されているように切り込まれていても、いなくてもよく、図5および図6に示されているように第1の部品12の一部であってもよいし、第2の部品14の一部であってもよい。別の実施形態では、接合部16が管状装置の全長を形成していてもよく、その場合、装置全体が第1の金属と第2の金属の性能特性を組み合わせた性能特性を示す。さらに別の実施形態では、接合部16および/または管状装置の他の部分が、図1および図2に示されているようなほぼ均一の、直円筒の外径を有するよりも、テーパー状となっていたり、湾曲していたりしてもよい。図4に図示されているさらに別の実施形態では、管状装置10”に、図1および図2の接合手段26の代わりに一本の収縮管34を設けて、第1の部品12と第2の部品14を接合することもできる。収縮管34を用いる場合、流体を密封する収縮管を選択し、接合部16がより幅広く機能できるように、たとえば流体の注入および封入ができるようにすることが好ましい。
装置には、体内での装置の位置決めをより良好に行えるように、放射線不透過性物質が設けられていることが好ましい。放射線不透過性物質を設けるには、いくつかの方法がある。例えば、図1および図2に図示されているように、放射線不透過性の棒部材またはリベット36を部品12および14の一方または両方の中または表面に、部品12および14が接合される前または接合された後に配置することであってもよい。図4は、実質的に放射線不透過性物質から構成されている第3の部品38が設けられている好ましい実施形態を示している。図示の実施形態では、第3の部品38が、第1の部品12および第2の部品14に接合部16において交互に並んだパターンで接合されている。図示の実施形態は、2つではなく、3つの部品が互いにかみ合されている点を除き、図1および図2の交互に並んだパターンと同様であることが分かるであろう。棒部材やリベット36でなく第3の部品38を使用することは、この第3の部品38を装置の外径Dを増大させることなく組み入れることができることから好ましいことがある。第3の部品38は、図3の管部材18として設けられていようが、フィラメント(filament)またはコイル等として設けられていいようが、放射線不透過性物質が全て接合部16内にあるように、または、主に接合部16内にあるように、第1の部品12および第2の部品14より短くなっていてもよい。好ましくは、放射線不透過性物質は白金などの金属である。
装置を組み立てるためには、第1の部品12および第2の部品14の少なくとも一部を、そして、設けられている場合には、第3の部品38を互いにかみ合わせる。これは、通常、らせん状切り込み部20を伸ばし、これにより、らせん状切り込み部20のピッチを広げて、接合部16を形成する、単一の層で交互に並んだパターンにらせん状切り込み部20をはめ合わせられるようにして行う。次に、接合部16内にあるらせん状切り込み部20の部分が適切な手段で接合される。
この処理は、装置10に入れられた不図示のマンドレルで補助しながら行われる。マンドレルは、装置10の内腔部に、らせん状切り込み部20が互いにかみ合わされる前に配置されてもよいし、その後に配置されてもよいが、らせん状切り込み部20が接合される前には適所になければならない。このマンドレルにより内腔部は、接合中も接合後も確実に開口したままでいる。マンドレルは、通常、断面が円形であるが、管状装置10に必要な最終的な形状または断面と一致するように、テーパー状の形状であったり、湾曲した形状であったり、または、不規則な形状であったりしてもよい。当業者には分かるであろうが、マンドレル上での接合部16の形成は、部品12および14の内径および外径を実質的に同一にすることで容易にすることができる。これは、部品12および14が、マンドレルの上に滑らか、かつ、平坦に配置されるからである。
当然のことながら、記載した本発明の実施形態は、本発明の原理の適用例のいくつかを例示したものである。当業者は、本発明の真の趣旨および範囲から逸脱することなく、多くの変更を行うことが可能であり、その中には本明細書において個別に開示、もしくは特許請求の範囲に記載された特徴の組み合わせも含まれる。
〔実施の態様〕
(1)医療機器のためのほぼ中空の管状物品であって、血管に入れられるように形成された、物品において、
実質的に第1の金属で構成された第1の中空部品と、
実質的に第2の金属で構成された第2の中空部品であって、前記第1の中空部品および前記第2の中空部品の少なくとも一部が、ほぼ交互に並んだパターンで接合されて管状部分を形成する、第2の中空部品と、
を備え、
前記第1の中空部品および前記第2の中空部品の少なくとも一方が、らせん状切り込み部を有する管部材から構成されている、物品。
(2)実施態様1に記載の物品において、
前記管状部分が、ほぼ一定の外径と、ほぼ一定の内径とを形成している、物品。
(3)実施態様1に記載の物品において、
前記第1の中空部品および前記第2の中空部品の各々が、らせん状切り込み部を有する管部材で構成されている、物品。
(4)実施態様3に記載の物品において、
前記第1の中空部品および前記第2の中空部品の前記らせん状切り込み部が、実質的に同一の外径と、実質的に同一の内径とを有する、物品。
(5)実施態様3に記載の物品において、
前記第1および第2の管部材の前記らせん状切り込み部の少なくとも一部が、ほぼ交互に並んだパターンで接合されている、物品。
(6)実施態様5に記載の物品において、
前記らせん状切り込み部が、はんだによって接合されている、物品。
(7)実施態様5に記載の物品において、
前記らせん状切り込み部が、接着剤によって接合されている、物品。
(8)実施態様5に記載の物品において、
前記らせん状切り込み部が、収縮管によって接合されている、物品。
(9)実施態様1に記載の物品において、
前記第1の金属が、前記第2の金属と異なり、かつ、体温において前記第2の金属よりも柔軟である、物品。
(10)実施態様1に記載の物品において、
前記第1の金属が、超弾性特性を有する、物品。
(11)実施態様1に記載の物品において、
前記第1の金属が、ニチノール材である、物品。
(12)実施態様1に記載の物品において、
前記第1の金属が、ニチノール材であり、
前記第2の金属が、ステンレススチールである、物品。
(13)実施態様1に記載の物品において、
実質的に放射線不透過性物質から構成された第3の中空部品、
をさらに備え、
前記第3の中空部品が、前記第1の中空部品および前記第2の中空部品とほぼ交互に並んだパターンで接合され、前記管状部分を形成する、
物品。
(14)医療機器のためのほぼ中空の管状物品を製造する方法であって、前記管状物品は、血管に入れられるように形成されている、方法において、
実質的に第1の金属で構成され、らせん状切り込み部を有する第1の管部材を提供する段階と、
実質的に第2の金属で構成され、らせん状切り込み部を有する第2の管部材を提供する段階と、
前記第1の管部材および前記第2の管部材の前記らせん状切り込み部の少なくとも一部をほぼ交互に並んだパターンに配置して管状部分を形成する段階と、
前記らせん状切り込み部の少なくとも一部を接合する段階と、
を含む、方法。
(15)実施態様14に記載の方法において、
前記接合する段階は、前記らせん状切り込み部の少なくとも一部を交互に並んだパターンにはんだ付けすることを含む、方法。
(16)実施態様14に記載の方法において、
前記接合する段階は、前記らせん状切り込み部の少なくとも一部を交互に並んだパターンに接着することを含む、方法。
(17)実施態様14に記載の方法において、
前記接合する段階は、前記らせん状切り込み部の少なくとも一部に収縮管を取り付けることを含む、方法。
(18)実施態様14に記載の方法において、
前記第1の管部材を提供する段階は、実質的にニチノール材で構成された第1の管部材を提供することを含み、
前記第2の管部材を提供する段階は、実質的にステンレススチールで構成された第2の管部材を提供することを含む、
方法。
(19)実施態様14に記載の方法において、
実質的に放射線不透過性物質で構成され、らせん状切り込み部を有する第3の管部材を提供する段階、
をさらに含む、方法。
(20)実施態様19に記載の方法において、
前記配置する段階は、第1の管部材、第2の管部材および第3の管部材における前記らせん状切り込み部の少なくとも一部をほぼ交互に並んだパターンに配置して単一の層の管状部分を形成することを含む、方法。
本発明の一態様による、医療機器部分(medical device portion)の正面立面図である。 図1の医療機器部分の断面図であって、図1の線2−2に沿って取った図である。 本発明による医療機器の製造に使用するのに適した金属管の正面立面図である。 本発明の別の実施形態による医療機器部分の断面図である。 本発明のさらに別の実施形態による医療機器部分の正面立面図である。 図5の医療機器部分の断面図であって、図5の線6−6に沿って取った図である。

Claims (9)

  1. 医療機器のためのほぼ中空の管状物品であって、血管に入れられるように形成された、物品において、
    実質的に第1の金属で構成された第1の中空部品と、
    実質的に第2の金属で構成された第2の中空部品であって、前記第1の中空部品および前記第2の中空部品の少なくとも一部が、ほぼ交互に並んだパターンで接合されて管状部分を形成する、第2の中空部品と、
    を備え、
    前記第1の中空部品および前記第2の中空部品の少なくとも一方が、らせん状切り込み部を有する管部材から構成されており、
    実質的に放射線不透過性物質から構成された第3の中空部品、
    をさらに備え、
    前記第3の中空部品が、前記第1の中空部品および前記第2の中空部品とほぼ交互に並んだパターンで接合され、前記管状部分を形成する、物品。
  2. 請求項1に記載の物品において、
    前記管状部分が、ほぼ一定の外径と、ほぼ一定の内径とを形成している、物品。
  3. 請求項1に記載の物品において、
    前記第1の中空部品および前記第2の中空部品の各々が、らせん状切り込み部を有する管部材で構成されている、物品。
  4. 請求項3に記載の物品において、
    前記第1および第2の管部材の前記らせん状切り込み部の少なくとも一部が、ほぼ交互に並んだパターンで接合されている、物品。
  5. 請求項4に記載の物品において、
    前記らせん状切り込み部が、接着剤によって接合されている、物品。
  6. 請求項4に記載の物品において、
    前記らせん状切り込み部が、収縮管によって接合されている、物品。
  7. 請求項1に記載の物品において、
    前記第1の金属が、前記第2の金属と異なり、かつ、体温において前記第2の金属よりも柔軟である、物品。
  8. 請求項1に記載の物品において、
    前記第1の金属が、超弾性特性を有する、物品。
  9. 請求項1に記載の物品において、
    前記第1の金属が、ニチノール材であり、
    前記第2の金属が、ステンレススチールである、物品。
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