JPH0767951A - 医用器具アッセンブリ - Google Patents
医用器具アッセンブリInfo
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- JPH0767951A JPH0767951A JP6119942A JP11994294A JPH0767951A JP H0767951 A JPH0767951 A JP H0767951A JP 6119942 A JP6119942 A JP 6119942A JP 11994294 A JP11994294 A JP 11994294A JP H0767951 A JPH0767951 A JP H0767951A
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- Japan
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- medical device
- shape
- device assembly
- shape memory
- stress
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- A61C7/12—Brackets; Arch wires; Combinations thereof; Accessories therefor
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- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/01—Filters implantable into blood vessels
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- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/064—Surgical staples, i.e. penetrating the tissue
- A61B17/0642—Surgical staples, i.e. penetrating the tissue for bones, e.g. for osteosynthesis or connecting tendon to bone
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- A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
- A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 要素が実質的に体温になるように哺乳類生体
に接近してまたは哺乳類生体内において使用する、要素
および拘束手段を有して成る医用器具アッセンブリであ
って、要素は体温で可逆的応力誘導マルテンサイトを示
す擬弾性形状記憶合金からできており;要素は応力誘導
マルテンサイトの形成によって最終形状と異なった形状
へ変形され、次いで拘束手段によって変形形状で拘束さ
れ;要素および拘束手段は生体に配置され、次いで拘束
手段は除去され、要素は変形形状から最終形状へ等温的
に転移することを特徴とする医用器具アッセンブリ。 【効果】 大きな温度変化なく、形状記憶合金を生体に
接近してまたは生体内で使用することができる。
に接近してまたは哺乳類生体内において使用する、要素
および拘束手段を有して成る医用器具アッセンブリであ
って、要素は体温で可逆的応力誘導マルテンサイトを示
す擬弾性形状記憶合金からできており;要素は応力誘導
マルテンサイトの形成によって最終形状と異なった形状
へ変形され、次いで拘束手段によって変形形状で拘束さ
れ;要素および拘束手段は生体に配置され、次いで拘束
手段は除去され、要素は変形形状から最終形状へ等温的
に転移することを特徴とする医用器具アッセンブリ。 【効果】 大きな温度変化なく、形状記憶合金を生体に
接近してまたは生体内で使用することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、形状記憶合金要素およ
び拘束手段を有して成る医用器具アッセンブリに関す
る。
び拘束手段を有して成る医用器具アッセンブリに関す
る。
【0002】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】形状記
憶加工可能な有機および金属材料はよく知られている。
そのような材料からできている物品は初めの熱安定形状
から第2熱不安定形状へ変形し得る。物品は、熱のみを
適用した時に、熱不安定な形状から初めの熱安定な形状
へ戻るまたは戻ろうとする(即ち、初めの形状を「記憶し
ている」)ので、形状記憶を有すると言われている。金属
合金において、形状記憶を有する能力は、合金が温度変
化によってオ−ステナイト状態からマルテンサイト状態
への可逆的に転移することの結果である。この転移は、
熱弾性マルテンサイト転移と呼ばれることがある。その
ような合金からできている物品(例えば、中空スリ−ブ)
は、合金がオ−ステナイト状態からマルテンサイト状態
へ転移する温度以下に冷却された場合、初めの形状から
新しい形状へ容易に変形できる。通常、この転移が始ま
る温度はMsと呼ばれ、終わる温度はMfと呼ばれる。こ
のように変形された物品が、As(Afは戻るのが完了す
る温度である。)と呼ばれる、合金がオ−ステナイトに戻
り始める温度に加温される場合、変形された物品はその
初めの形状に戻り始める。
憶加工可能な有機および金属材料はよく知られている。
そのような材料からできている物品は初めの熱安定形状
から第2熱不安定形状へ変形し得る。物品は、熱のみを
適用した時に、熱不安定な形状から初めの熱安定な形状
へ戻るまたは戻ろうとする(即ち、初めの形状を「記憶し
ている」)ので、形状記憶を有すると言われている。金属
合金において、形状記憶を有する能力は、合金が温度変
化によってオ−ステナイト状態からマルテンサイト状態
への可逆的に転移することの結果である。この転移は、
熱弾性マルテンサイト転移と呼ばれることがある。その
ような合金からできている物品(例えば、中空スリ−ブ)
は、合金がオ−ステナイト状態からマルテンサイト状態
へ転移する温度以下に冷却された場合、初めの形状から
新しい形状へ容易に変形できる。通常、この転移が始ま
る温度はMsと呼ばれ、終わる温度はMfと呼ばれる。こ
のように変形された物品が、As(Afは戻るのが完了す
る温度である。)と呼ばれる、合金がオ−ステナイトに戻
り始める温度に加温される場合、変形された物品はその
初めの形状に戻り始める。
【0003】多くの形状記憶合金(SMA)は、応力誘導
マルテンサイト(SIM)を示すことが知られている。応
力誘導マルテンサイトを示すSMA物品は、(オ−ステ
ナイト状態は初めに安定であるように)Msより高くMd
(応力下でさえマルテンサイト形成が生じる最高温度)よ
り低い温度で応力をかけられた場合、初めに弾性的に変
形し、次いで臨界応力で応力誘導マルテンサイトの形成
によって転移し始める。温度がAsより高いか低いかに
よって、変形応力が解放される挙動は異なる。温度がA
sより低い場合、応力誘導マルテンサイトは安定であ
る。しかし、温度がAsより高い場合、マルテンサイト
は不安定であり、オ−ステナイトに転移し、物品はその
初めの形状に戻る(または戻ろうとする。)。この効果
は、形状記憶効果とともに、熱弾性マルテンサイト転移
を示すほとんど全ての合金にみられる。しかし、SIM
がみられる温度範囲の広さならびにこの効果の応力およ
び歪み範囲は、合金によって大きく異なっている。米国
特許出願第541844号には、広い温度範囲において
SIMを有するニッケル/チタニウム/バナジウム合金
が記載されている。
マルテンサイト(SIM)を示すことが知られている。応
力誘導マルテンサイトを示すSMA物品は、(オ−ステ
ナイト状態は初めに安定であるように)Msより高くMd
(応力下でさえマルテンサイト形成が生じる最高温度)よ
り低い温度で応力をかけられた場合、初めに弾性的に変
形し、次いで臨界応力で応力誘導マルテンサイトの形成
によって転移し始める。温度がAsより高いか低いかに
よって、変形応力が解放される挙動は異なる。温度がA
sより低い場合、応力誘導マルテンサイトは安定であ
る。しかし、温度がAsより高い場合、マルテンサイト
は不安定であり、オ−ステナイトに転移し、物品はその
初めの形状に戻る(または戻ろうとする。)。この効果
は、形状記憶効果とともに、熱弾性マルテンサイト転移
を示すほとんど全ての合金にみられる。しかし、SIM
がみられる温度範囲の広さならびにこの効果の応力およ
び歪み範囲は、合金によって大きく異なっている。米国
特許出願第541844号には、広い温度範囲において
SIMを有するニッケル/チタニウム/バナジウム合金
が記載されている。
【0004】近年、形状記憶合金には、例えば、(米国
特許第4,035,007および4,198,081号に記
載されているような)パイプカップリング、(米国特許第
3,740,839号に記載されているような)電気コネ
クタ、(米国特許第4,205,293号に記載されてい
るような)スイッチ、作動器などに用途が見い出されて
いる。医用分野において形状記憶合金を用いる種々の提
案がなされている。例えば、米国特許第3,620,21
2号においてSMA子宮内避妊器具の使用、米国特許第
3,786,806号においてSMA骨板の使用、米国特
許第3,890,977号においてカテ−テルまたはカニ
ュ−レを屈曲するSMA要素の使用などが提案されてい
る。これら医用SMA器具は、その所望効果を達成する
ため形状記憶性質に依存する。即ち、SMA要素はマル
テンサイト状態に冷却され、次いで変形された場合に新
しい形状を保持するが、オ−ステナイト状態に加温され
た場合に初めの形状に回復するということに依存する。
特許第4,035,007および4,198,081号に記
載されているような)パイプカップリング、(米国特許第
3,740,839号に記載されているような)電気コネ
クタ、(米国特許第4,205,293号に記載されてい
るような)スイッチ、作動器などに用途が見い出されて
いる。医用分野において形状記憶合金を用いる種々の提
案がなされている。例えば、米国特許第3,620,21
2号においてSMA子宮内避妊器具の使用、米国特許第
3,786,806号においてSMA骨板の使用、米国特
許第3,890,977号においてカテ−テルまたはカニ
ュ−レを屈曲するSMA要素の使用などが提案されてい
る。これら医用SMA器具は、その所望効果を達成する
ため形状記憶性質に依存する。即ち、SMA要素はマル
テンサイト状態に冷却され、次いで変形された場合に新
しい形状を保持するが、オ−ステナイト状態に加温され
た場合に初めの形状に回復するということに依存する。
【0005】しかし、医学的用途における形状記憶効果
の使用には、2つの主な欠点が伴う。第1に、種々の技
術(転移温度の異なる即製合金を粉末冶金によって混合
することを包含する:米国特許第4,310,354号参
照。)が提案されているが、形状記憶合金の転移温度
は、通常極度に組成に感応するので正確に制御すること
が困難である。第2に、多くの形状記憶合金において、
合金がオ−ステナイトとマルテンサイトの間を転移する
時に大きなヒステリシスがあり、SMA要素のその状態
へ戻るのに数十℃の温度変化を要する。これら要因と、
(a)あらゆる温度操作において用いるべきことは不都合
であり、(b)ヒトの組織は一時的または永久的損傷を被
ることなくかなり狭い限界(短時間において約0〜60
℃)を越えて加温または冷却されてはならないという限
定との組み合わせによって、SMA医用器具の用途は限
定されている。従って、形状記憶合金の有益な性質(即
ち、かなりの実質的な変形の後に初めの形状へ戻る能
力)が、現在の形状記憶合金器具において必要とされる
配置または除去の温度制御または合金制御の微妙さを要
することなく、医用器具において利用される方法を開発
することが望まれている。
の使用には、2つの主な欠点が伴う。第1に、種々の技
術(転移温度の異なる即製合金を粉末冶金によって混合
することを包含する:米国特許第4,310,354号参
照。)が提案されているが、形状記憶合金の転移温度
は、通常極度に組成に感応するので正確に制御すること
が困難である。第2に、多くの形状記憶合金において、
合金がオ−ステナイトとマルテンサイトの間を転移する
時に大きなヒステリシスがあり、SMA要素のその状態
へ戻るのに数十℃の温度変化を要する。これら要因と、
(a)あらゆる温度操作において用いるべきことは不都合
であり、(b)ヒトの組織は一時的または永久的損傷を被
ることなくかなり狭い限界(短時間において約0〜60
℃)を越えて加温または冷却されてはならないという限
定との組み合わせによって、SMA医用器具の用途は限
定されている。従って、形状記憶合金の有益な性質(即
ち、かなりの実質的な変形の後に初めの形状へ戻る能
力)が、現在の形状記憶合金器具において必要とされる
配置または除去の温度制御または合金制御の微妙さを要
することなく、医用器具において利用される方法を開発
することが望まれている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、形状記憶
合金の形状記憶性質を利用する形状記憶合金要素を有す
る医用器具アッセンブリにおいて、応力誘導マルテンサ
イト性質を示す要素を代わりに用いた場合、改良された
医用器具アッセンブリが得られることを見い出した。本
発明は、要素が実質的に生体温度になるように哺乳類生
体に接近してまたは哺乳類生体内において使用する、要
素および拘束手段を有して成る医用器具アッセンブリで
あって、要素は生体温度で可逆的応力誘導マルテンサイ
トを示す擬弾性形状記憶合金からできており;要素は応
力誘導マルテンサイトの形成によって最終形状と異なっ
た形状へ変形され、次いで拘束手段によって変形形状で
拘束され;要素および拘束手段は生体に配置され、次い
で拘束手段は除去され、要素は変形形状から最終形状へ
等温的に転移することを特徴とする医用器具アッセンブ
リを提供する。本発明は、哺乳類生体の処置のために哺
乳類生体に接近してまたは哺乳類生体内において配置す
るのに適した医用器具アッセンブリであって、医用器具
アッセンブリは、(1)擬弾性形状記憶合金から少なく
とも部分的に形成された要素であり、合金は、応力誘導
マルテンサイト状態およびオーステナイト状態を有する
ように、ほぼ生体温度(35〜40℃)において、その
Asを越えそのMsを越えMdよりも低いが故に、可逆的
な応力誘導マルテンサイトを示し、要素は、(i)合金
がその応力誘導マルテンサイト状態にある場合に、変形
形状を有し、(ii)応力のかからない異なった形状を有
する要素、ならびに(2)該生体に接近してまたは該生
体内に配置することを可能にするように、その変形形状
に要素を保持できる機械的に可逆的な拘束手段を有して
なり、医用器具アッセンブリは、(a)医用器具アッセ
ンブリが該生体温度において該生体に接近してまたは該
生体内において使用される間に、拘束手段が要素から可
逆的に除去でき、従って、要素が前記のように可逆的な
応力誘導マルテンサイトを示し、ならびに(b)拘束手
段のそのような除去によって、生体に接近したまたは生
体内にある要素が、該生体温度からの温度変化なく、変
形形状から、実質的に応力がかかっていない形状に自発
的に転移できるようになっている医用器具アッセンブリ
を提供する。本発明の医用器具アッセンブリは、例え
ば、心臓弁、カテ−テル(例えば、気管カテ−テル)、子
宮内避妊器具、骨板、骨髄釘、歯ア−チワイヤ、骨ステ
−プルまたはクリップとして用いてよい。
合金の形状記憶性質を利用する形状記憶合金要素を有す
る医用器具アッセンブリにおいて、応力誘導マルテンサ
イト性質を示す要素を代わりに用いた場合、改良された
医用器具アッセンブリが得られることを見い出した。本
発明は、要素が実質的に生体温度になるように哺乳類生
体に接近してまたは哺乳類生体内において使用する、要
素および拘束手段を有して成る医用器具アッセンブリで
あって、要素は生体温度で可逆的応力誘導マルテンサイ
トを示す擬弾性形状記憶合金からできており;要素は応
力誘導マルテンサイトの形成によって最終形状と異なっ
た形状へ変形され、次いで拘束手段によって変形形状で
拘束され;要素および拘束手段は生体に配置され、次い
で拘束手段は除去され、要素は変形形状から最終形状へ
等温的に転移することを特徴とする医用器具アッセンブ
リを提供する。本発明は、哺乳類生体の処置のために哺
乳類生体に接近してまたは哺乳類生体内において配置す
るのに適した医用器具アッセンブリであって、医用器具
アッセンブリは、(1)擬弾性形状記憶合金から少なく
とも部分的に形成された要素であり、合金は、応力誘導
マルテンサイト状態およびオーステナイト状態を有する
ように、ほぼ生体温度(35〜40℃)において、その
Asを越えそのMsを越えMdよりも低いが故に、可逆的
な応力誘導マルテンサイトを示し、要素は、(i)合金
がその応力誘導マルテンサイト状態にある場合に、変形
形状を有し、(ii)応力のかからない異なった形状を有
する要素、ならびに(2)該生体に接近してまたは該生
体内に配置することを可能にするように、その変形形状
に要素を保持できる機械的に可逆的な拘束手段を有して
なり、医用器具アッセンブリは、(a)医用器具アッセ
ンブリが該生体温度において該生体に接近してまたは該
生体内において使用される間に、拘束手段が要素から可
逆的に除去でき、従って、要素が前記のように可逆的な
応力誘導マルテンサイトを示し、ならびに(b)拘束手
段のそのような除去によって、生体に接近したまたは生
体内にある要素が、該生体温度からの温度変化なく、変
形形状から、実質的に応力がかかっていない形状に自発
的に転移できるようになっている医用器具アッセンブリ
を提供する。本発明の医用器具アッセンブリは、例え
ば、心臓弁、カテ−テル(例えば、気管カテ−テル)、子
宮内避妊器具、骨板、骨髄釘、歯ア−チワイヤ、骨ステ
−プルまたはクリップとして用いてよい。
【0007】以下に、添付図面を参照して本発明を更に
詳しく説明する。図1および図2は、応力誘導マルテン
サイトのため定応力/歪み挙動を示す合金の応力‐歪み
曲線である。まず初めに、応力誘導マルテンサイトの概
念およびその使用によって得られる効果を述べ、次いで
本発明の有益な効果を達成するため医用器具において従
来のSMA要素からSIM合金要素へどのように代える
かという実例を示し、本発明を説明する。図1および図
2は、応力‐歪み曲線によって応力誘導マルテンサイト
現象を示す。図1および図2の両方において、合金は初
めにオ−ステナイトであるように、MsとMdとの間の温
度にある。説明のため、MsはMfに、AsはAfに等しい
ものとする。図1は、適用された応力によって形成され
たマルテンサイトが安定であるように温度がAsより低
い場合を示す。一方、図2は、オ−ステナイトが応力零
で唯一の安定な状態であるように温度がAsより高い場
合を示す。
詳しく説明する。図1および図2は、応力誘導マルテン
サイトのため定応力/歪み挙動を示す合金の応力‐歪み
曲線である。まず初めに、応力誘導マルテンサイトの概
念およびその使用によって得られる効果を述べ、次いで
本発明の有益な効果を達成するため医用器具において従
来のSMA要素からSIM合金要素へどのように代える
かという実例を示し、本発明を説明する。図1および図
2は、応力‐歪み曲線によって応力誘導マルテンサイト
現象を示す。図1および図2の両方において、合金は初
めにオ−ステナイトであるように、MsとMdとの間の温
度にある。説明のため、MsはMfに、AsはAfに等しい
ものとする。図1は、適用された応力によって形成され
たマルテンサイトが安定であるように温度がAsより低
い場合を示す。一方、図2は、オ−ステナイトが応力零
で唯一の安定な状態であるように温度がAsより高い場
合を示す。
【0008】図1において、応力が合金に適用された場
合、合金はOA線に沿って弾性変形する。臨界的に適用
された応力σMにおいて、オ−ステナイト合金は(ストレ
ス誘導)マルテンサイトへ転移し始める。この転移は、
合金が点Bにおいて十分にマルテンサイトになるまで本
質的に一定応力で行われる。この点から、応力が更に適
用されると、マルテンサイトは初めは弾性的に、次いで
塑性的に生じる(弾性変形のみが点Cにおいて示されて
いる。)。応力が開放された場合、マルテンサイトは、残
留応力が零であり残留歪みが零でない点Dへ弾性的に回
復する。合金はAs以下なので、Asより高い温度に加熱
されてオ−ステナイトへ戻るまで、変形は回復されな
い。この点において、物品が拘束されていない場合、初
めの形状は本質的に回復される。拘束されている場合、
拘束物が許容する程度に回復される。しかし、材料が、
変形された初めの温度(またはこの種のSIM挙動が見
られる温度)へ再び冷却される場合、歪みが応力‐歪み
曲線の「台地」領域にあるならば歪みに関係なく物品にお
ける応力は一定である。即ち、εBとεAの間の歪みにお
いて応力はσMである。このことは、既知の一定な(σM
から計算された)力が広い範囲(あるNi/Ti合金におい
て5%までまたはそれ以上)の歪みに適用できることを
意味する。従って、これは従来の形状記憶効果に類似す
るが、合金はSIMを示し、Asより低いので、一定の
力が得られる。
合、合金はOA線に沿って弾性変形する。臨界的に適用
された応力σMにおいて、オ−ステナイト合金は(ストレ
ス誘導)マルテンサイトへ転移し始める。この転移は、
合金が点Bにおいて十分にマルテンサイトになるまで本
質的に一定応力で行われる。この点から、応力が更に適
用されると、マルテンサイトは初めは弾性的に、次いで
塑性的に生じる(弾性変形のみが点Cにおいて示されて
いる。)。応力が開放された場合、マルテンサイトは、残
留応力が零であり残留歪みが零でない点Dへ弾性的に回
復する。合金はAs以下なので、Asより高い温度に加熱
されてオ−ステナイトへ戻るまで、変形は回復されな
い。この点において、物品が拘束されていない場合、初
めの形状は本質的に回復される。拘束されている場合、
拘束物が許容する程度に回復される。しかし、材料が、
変形された初めの温度(またはこの種のSIM挙動が見
られる温度)へ再び冷却される場合、歪みが応力‐歪み
曲線の「台地」領域にあるならば歪みに関係なく物品にお
ける応力は一定である。即ち、εBとεAの間の歪みにお
いて応力はσMである。このことは、既知の一定な(σM
から計算された)力が広い範囲(あるNi/Ti合金におい
て5%までまたはそれ以上)の歪みに適用できることを
意味する。従って、これは従来の形状記憶効果に類似す
るが、合金はSIMを示し、Asより低いので、一定の
力が得られる。
【0009】図2において、応力が合金へ適用された場
合、合金は、図1のようにOA線に沿って弾性的に変形
し、次いでAB線に沿ってSIMによって変形し、点C
へのマルテンサイトの変形によって変形する。しかし、
合金はAsより高温であり、安定な状態はオ−ステナイ
トであるので、無負荷での応力‐歪み挙動は全く異なっ
ている。応力が除去されると、合金はCからDへ弾性的
に回復する。次いで、臨界応力σAにおいて、合金は温
度変化の必要なくオ−ステナイトへ戻る。よって、本質
的な一定応力下で戻る。最終的に、応力が回復したオ−
ステナイトから除去されている場合、合金はEO線に沿
って弾性的に回復する。応力誘導マルテンサイトの形成
および戻りと組みあわされた回復性変形は擬弾性と呼ば
れる。σMがかなり高くてよく(例えば、345MPa(5
0ksi))、σAは通常実質的に低く(例えば、69MPa(10
ksi)より低く)、これにより効果的作動範囲約5%(εB−
εA)の一定力バネが形成する。従って、SMAで得られ
る形状変化は、熱的にというより機械的に作用かつ制御
され、それを有して成る器具へ大きな制御が可能にな
る。本発明において適した合金(即ち、哺乳類体温(35
〜40℃)付近の温度で応力誘導マルテンサイトを示す
合金)は、本明細書の記載に従って所望温度でSIM効
果が存在するかを試験することにより当業者によって既
知のSMAから選択される。特に好ましい合金は、前記
米国特許出願第541844号のニッケル/チタニウム
/バナジウム合金である。
合、合金は、図1のようにOA線に沿って弾性的に変形
し、次いでAB線に沿ってSIMによって変形し、点C
へのマルテンサイトの変形によって変形する。しかし、
合金はAsより高温であり、安定な状態はオ−ステナイ
トであるので、無負荷での応力‐歪み挙動は全く異なっ
ている。応力が除去されると、合金はCからDへ弾性的
に回復する。次いで、臨界応力σAにおいて、合金は温
度変化の必要なくオ−ステナイトへ戻る。よって、本質
的な一定応力下で戻る。最終的に、応力が回復したオ−
ステナイトから除去されている場合、合金はEO線に沿
って弾性的に回復する。応力誘導マルテンサイトの形成
および戻りと組みあわされた回復性変形は擬弾性と呼ば
れる。σMがかなり高くてよく(例えば、345MPa(5
0ksi))、σAは通常実質的に低く(例えば、69MPa(10
ksi)より低く)、これにより効果的作動範囲約5%(εB−
εA)の一定力バネが形成する。従って、SMAで得られ
る形状変化は、熱的にというより機械的に作用かつ制御
され、それを有して成る器具へ大きな制御が可能にな
る。本発明において適した合金(即ち、哺乳類体温(35
〜40℃)付近の温度で応力誘導マルテンサイトを示す
合金)は、本明細書の記載に従って所望温度でSIM効
果が存在するかを試験することにより当業者によって既
知のSMAから選択される。特に好ましい合金は、前記
米国特許出願第541844号のニッケル/チタニウム
/バナジウム合金である。
【0010】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明を更に詳しく説
明する。 実施例1 心臓弁 米国特許第4,233,690号には、人工心臓弁の本体
に縫製カフを保持する形状記憶合金リングの使用が記載
されている。リングは、オ−ステナイト状態で作られ、
マルテンサイト状態へ冷却され、変形され、弁本体のま
わりに設置され、加熱または加温され、オ−ステナイト
状態に戻り、弁本体と係合するように回復する。しか
し、この技術は実用的なものとして認容されていない。
現在の医療技術には、弁本体がカフに対して回転できる
ことが必要であり、これにより外科医はそれを所定位置
に縫った後、弁の回転方向を定めることが可能になる。
用いられる技術は、初めの設置時に最適方向を決めるま
たは目で視ることを困難にするので、このことは望まし
い。望ましい回転を許容するように望ましいトルク制御
を行うためおよび弁本体にカフをしっかりと保持するこ
とを確実に行うため、弁本体へリングによってかかる圧
力を正確に制御することが必要である。これは、(例え
ば、熱分解グラファイトまたはセラミックなどから)製
造できる弁本体に実質的な製造許容差があるので、困難
である。オ−ステナイト応力‐歪み曲線は極端に急勾配
なので、該特許が提案する形状記憶技術を用いることは
実用的でない。実際、該特許には弁本体に対してのカフ
の回転の問題さえも説明されていない。しかし、従来の
形状記憶合金の代わりに本発明のSIM合金を用いた場
合、この方法はかなり簡単になる。第1に、合金が図1
のような応力‐歪み曲線を有する場合、合金リングは該
特許のように製造できる。リングはSIM形成によって
初めのオ−ステナイト状態から拡張される。リングは弁
本体のまわりへ設置する場合、弁本体が特定寸法からず
れている時でさえ、リングは、一定力によって弁本体と
係合するように、Afを越えて加熱し、初めの温度に冷却
することだけを必要とする。製造許容差にもかかわら
ず、トルクはこのように所望程度に制御できる。第2
に、合金が図2のような応力‐歪み曲線を有する場合、
リングは拡張され、弁本体のまわりに設置され、応力は
同温度で全て解放される。オ−ステナイト状態は安定な
ので、リングが弁本体と係合することによって回復が拘
束されるまで、応力誘導マルテンサイトは自発的にオ−
ステナイトへ戻る。一定応力下でオ−ステナイトへ戻る
ので、一定力(よって一定トルク)が製造許容差にかかわ
らず得られる。精密な温度制御も必要でない。心臓弁交
換手術患者が15℃程度でまたは通常の体温より低い温
度に冷やされることが都合よいということは、リングの
作動に悪影響を与えない。十分に低い程度にトルクを制
御するため、合金リングは通常のリング以外のもの、例
えば連続螺旋状バネ、平坦なジグザグバネなどであるこ
とが好ましい。リングが伸張状態でよりも屈曲状態で回
復するので、そのような変更によって一定力での大きな
範囲の動きおよびリングにより弁本体へかかる力の減少
が可能になる。
明する。 実施例1 心臓弁 米国特許第4,233,690号には、人工心臓弁の本体
に縫製カフを保持する形状記憶合金リングの使用が記載
されている。リングは、オ−ステナイト状態で作られ、
マルテンサイト状態へ冷却され、変形され、弁本体のま
わりに設置され、加熱または加温され、オ−ステナイト
状態に戻り、弁本体と係合するように回復する。しか
し、この技術は実用的なものとして認容されていない。
現在の医療技術には、弁本体がカフに対して回転できる
ことが必要であり、これにより外科医はそれを所定位置
に縫った後、弁の回転方向を定めることが可能になる。
用いられる技術は、初めの設置時に最適方向を決めるま
たは目で視ることを困難にするので、このことは望まし
い。望ましい回転を許容するように望ましいトルク制御
を行うためおよび弁本体にカフをしっかりと保持するこ
とを確実に行うため、弁本体へリングによってかかる圧
力を正確に制御することが必要である。これは、(例え
ば、熱分解グラファイトまたはセラミックなどから)製
造できる弁本体に実質的な製造許容差があるので、困難
である。オ−ステナイト応力‐歪み曲線は極端に急勾配
なので、該特許が提案する形状記憶技術を用いることは
実用的でない。実際、該特許には弁本体に対してのカフ
の回転の問題さえも説明されていない。しかし、従来の
形状記憶合金の代わりに本発明のSIM合金を用いた場
合、この方法はかなり簡単になる。第1に、合金が図1
のような応力‐歪み曲線を有する場合、合金リングは該
特許のように製造できる。リングはSIM形成によって
初めのオ−ステナイト状態から拡張される。リングは弁
本体のまわりへ設置する場合、弁本体が特定寸法からず
れている時でさえ、リングは、一定力によって弁本体と
係合するように、Afを越えて加熱し、初めの温度に冷却
することだけを必要とする。製造許容差にもかかわら
ず、トルクはこのように所望程度に制御できる。第2
に、合金が図2のような応力‐歪み曲線を有する場合、
リングは拡張され、弁本体のまわりに設置され、応力は
同温度で全て解放される。オ−ステナイト状態は安定な
ので、リングが弁本体と係合することによって回復が拘
束されるまで、応力誘導マルテンサイトは自発的にオ−
ステナイトへ戻る。一定応力下でオ−ステナイトへ戻る
ので、一定力(よって一定トルク)が製造許容差にかかわ
らず得られる。精密な温度制御も必要でない。心臓弁交
換手術患者が15℃程度でまたは通常の体温より低い温
度に冷やされることが都合よいということは、リングの
作動に悪影響を与えない。十分に低い程度にトルクを制
御するため、合金リングは通常のリング以外のもの、例
えば連続螺旋状バネ、平坦なジグザグバネなどであるこ
とが好ましい。リングが伸張状態でよりも屈曲状態で回
復するので、そのような変更によって一定力での大きな
範囲の動きおよびリングにより弁本体へかかる力の減少
が可能になる。
【0011】実施例2 カテ−テルおよびカヌ−レ 米国特許第3,890,977号には、生体へ挿入された
有用な形状でカテ−テルまたはカヌ−レの全部または一
部分を展開させるSMA要素から作られている(また
は、SMA要素を有する)カテ−テルまたはカヌ−レ(以
下、この両方は「カテ−テル」という用語で表示する。)が
開示されている。しかし、この器具は実用化されていな
い。実用化を妨げる器具の生じ得る欠点には、以下のも
のが挙げられる。(i)合金の転移温度が体温より低い場
合、所望位置にカテ−テルをゆっくりと設置できないこ
と(SMA要素は体温になると、初めの形状へ戻ろうと
するからである。)。従って、医者が器具を注意深くかつ
正確に配置する可能性は限定されている。あるいは、合
金の転移温度が上記体温より高い場合、回復させるため
上記体温以上の温度に器具を加熱することが必要である
こと、および再び冷却する時に再び形状が変化しないよ
うに器具を配置することが必要であること(体温は転移
温度より低いからである。)。(ii)器具を容易に除去でき
ないこと。(iii)SMAのオ−ステナイトへの時期尚早
な転移および結果としての形状変化を防止するため制御
された温度で貯蔵することが必要であること。カテ−テ
ルの除去の問題は特に重要であるが、該特許には記載さ
れていない。例えば、気管穿刺カテ−テルを考えていた
だきたい。これは、首の前方の穴から気管へ容易に挿入
できるように真直でなければならない。しかし、挿入
後、カテ−テルを通る空気の流れが気管表面に突きあた
り気管に損傷を与えないように気管の軸方向へ流れるよ
うに、湾曲しなければならない。該特許で企図するよう
に形状記憶カテ−テルを用いる場合、形状記憶カテ−テ
ルは挿入後にオ−ステナイトになり、湾曲する(該特許
の第1a図および第1b図、ならびに明細書参照。)。しか
し、除去には、転移温度より低い温度に冷却すること
(これは気管組織が損傷を受ける程度に低い温度に冷却
することを単に意味する。)、湾曲形状を取り去ること
(これは組織へ損傷を与えると考えられる。)、または直
接に除去できるようにオ−ステナイトSMAを真直にす
ること(これは、(例えばNi/Tiの)オ−ステナイト合
金が690MPa(100ksi)またはそれ以上の降伏強度
を有し、塑性変形させるに十分な力が必要となるので、
満足できるものであると考えられない。)が必要であ
る。しかし、代わりにSIM要素を使用する場合、除去
は挿入と同様に容易に行われる。カテ−テルは、(該特
許のように)湾曲形状に製造されている場合、カテ−テ
ル軸へ真直なピンを挿入することによって真直にでき、
応力誘導マルテンサイトの形成によって変形する。カテ
−テルの気管への挿入は、カテ−テルが真直な時に、
(容易かつ正確に配置できる)あらゆる望ましい速度で行
うことができる。マルテンサイトがオ−ステナイトへ戻
るとともに、カテ−テルが所望形状をとるようにピンは
徐々に引出される。使用温度での合金の応力‐歪み曲線
は図2の形であるので、ピンによる応力の除去によって
自発的な戻りが生じる。除去を望む場合、ピンを徐々に
挿入することによって除去でき、カテ−テルを真直に
し、容易に引き出すことができる。生体へのカテ−テル
の挿入およびピン除去は、ピンの挿入および生体からの
カテ−テルの除去と同様に、所望ならば同時に行ってよ
いことは当然である。
有用な形状でカテ−テルまたはカヌ−レの全部または一
部分を展開させるSMA要素から作られている(また
は、SMA要素を有する)カテ−テルまたはカヌ−レ(以
下、この両方は「カテ−テル」という用語で表示する。)が
開示されている。しかし、この器具は実用化されていな
い。実用化を妨げる器具の生じ得る欠点には、以下のも
のが挙げられる。(i)合金の転移温度が体温より低い場
合、所望位置にカテ−テルをゆっくりと設置できないこ
と(SMA要素は体温になると、初めの形状へ戻ろうと
するからである。)。従って、医者が器具を注意深くかつ
正確に配置する可能性は限定されている。あるいは、合
金の転移温度が上記体温より高い場合、回復させるため
上記体温以上の温度に器具を加熱することが必要である
こと、および再び冷却する時に再び形状が変化しないよ
うに器具を配置することが必要であること(体温は転移
温度より低いからである。)。(ii)器具を容易に除去でき
ないこと。(iii)SMAのオ−ステナイトへの時期尚早
な転移および結果としての形状変化を防止するため制御
された温度で貯蔵することが必要であること。カテ−テ
ルの除去の問題は特に重要であるが、該特許には記載さ
れていない。例えば、気管穿刺カテ−テルを考えていた
だきたい。これは、首の前方の穴から気管へ容易に挿入
できるように真直でなければならない。しかし、挿入
後、カテ−テルを通る空気の流れが気管表面に突きあた
り気管に損傷を与えないように気管の軸方向へ流れるよ
うに、湾曲しなければならない。該特許で企図するよう
に形状記憶カテ−テルを用いる場合、形状記憶カテ−テ
ルは挿入後にオ−ステナイトになり、湾曲する(該特許
の第1a図および第1b図、ならびに明細書参照。)。しか
し、除去には、転移温度より低い温度に冷却すること
(これは気管組織が損傷を受ける程度に低い温度に冷却
することを単に意味する。)、湾曲形状を取り去ること
(これは組織へ損傷を与えると考えられる。)、または直
接に除去できるようにオ−ステナイトSMAを真直にす
ること(これは、(例えばNi/Tiの)オ−ステナイト合
金が690MPa(100ksi)またはそれ以上の降伏強度
を有し、塑性変形させるに十分な力が必要となるので、
満足できるものであると考えられない。)が必要であ
る。しかし、代わりにSIM要素を使用する場合、除去
は挿入と同様に容易に行われる。カテ−テルは、(該特
許のように)湾曲形状に製造されている場合、カテ−テ
ル軸へ真直なピンを挿入することによって真直にでき、
応力誘導マルテンサイトの形成によって変形する。カテ
−テルの気管への挿入は、カテ−テルが真直な時に、
(容易かつ正確に配置できる)あらゆる望ましい速度で行
うことができる。マルテンサイトがオ−ステナイトへ戻
るとともに、カテ−テルが所望形状をとるようにピンは
徐々に引出される。使用温度での合金の応力‐歪み曲線
は図2の形であるので、ピンによる応力の除去によって
自発的な戻りが生じる。除去を望む場合、ピンを徐々に
挿入することによって除去でき、カテ−テルを真直に
し、容易に引き出すことができる。生体へのカテ−テル
の挿入およびピン除去は、ピンの挿入および生体からの
カテ−テルの除去と同様に、所望ならば同時に行ってよ
いことは当然である。
【0012】実施例3 IUD(子宮内避妊器具) 米国特許第3,620,212号には、形状記憶合金から
形成された子宮内避妊器具(IUD)が開示されている。
この器具は、マルテンサイト状態で変形するようになっ
ており(転移温度は、子宮温度より低い。)、変形した器
具は例えばワックスで被覆され、挿入される。除去は、
異なる2つのSMA要素を用いるだけで行える。高温S
MA要素は、体温でマルテンサイトであるが、加熱時に
低温要素に勝り、IUDを除去可能な形状へ戻すよう
に、十分な強度を有する。加熱は電気的に行ってよい。
実施例2で述べた貯蔵問題はここでもあり、器具は転移
温度より低い温度で貯蔵しなければならない。しかし、
SIM要素を使用することによって、この欠点は解消す
る。合金はSIM擬弾性である(即ち、図2の応力‐歪
み曲線を有する)と考えられる。次いで、IUDはオ−
ステナイト状態で所望形状に形成され、チュ−ブ状装着
器具へ加圧することによって変形される(歪み程度が応
力‐歪み曲線の台地内にあるように変形されている)。
装着器具が子宮内へ挿入された場合、IUDは装着器具
からのIUDの押出によって展開される。医者が装着に
満足できるように、展開は制御されるが即時である。除
去は装着の逆である。装着器具を子宮内へ挿入し、装着
器具内へ引張ってIUDを変形し、装着器具を引出す。
温度調節は不要である。
形成された子宮内避妊器具(IUD)が開示されている。
この器具は、マルテンサイト状態で変形するようになっ
ており(転移温度は、子宮温度より低い。)、変形した器
具は例えばワックスで被覆され、挿入される。除去は、
異なる2つのSMA要素を用いるだけで行える。高温S
MA要素は、体温でマルテンサイトであるが、加熱時に
低温要素に勝り、IUDを除去可能な形状へ戻すよう
に、十分な強度を有する。加熱は電気的に行ってよい。
実施例2で述べた貯蔵問題はここでもあり、器具は転移
温度より低い温度で貯蔵しなければならない。しかし、
SIM要素を使用することによって、この欠点は解消す
る。合金はSIM擬弾性である(即ち、図2の応力‐歪
み曲線を有する)と考えられる。次いで、IUDはオ−
ステナイト状態で所望形状に形成され、チュ−ブ状装着
器具へ加圧することによって変形される(歪み程度が応
力‐歪み曲線の台地内にあるように変形されている)。
装着器具が子宮内へ挿入された場合、IUDは装着器具
からのIUDの押出によって展開される。医者が装着に
満足できるように、展開は制御されるが即時である。除
去は装着の逆である。装着器具を子宮内へ挿入し、装着
器具内へ引張ってIUDを変形し、装着器具を引出す。
温度調節は不要である。
【0013】実施例4 骨板 米国特許第3,786,806号には、骨折固定における
Ni/Ti SMA骨板の使用が提案されている。骨板は
マルテンサイト状態で変形され、一体に圧搾するため、
骨の2つの末端へねじ込まれ、オ−ステナイト状態へ加
温される。骨板が収縮した場合、骨の末端を一体に圧搾
する。オ−ステナイト形状記憶合金の高弾性率のため、
該特許で提案された種類の骨板によって適用される力の
量を制御することは難しく、骨の末端の精密な配置およ
び骨板の伸びが必要である。しかし、SIM擬弾性骨板
を用いる場合、骨板伸ばすことおよび高度な精密さを要
さずに骨末端へ骨板を締め付けることは容易である。本
質的に一定の応力における歪み範囲がかなり大きい(例
えば、5%)ので、圧搾するため骨末端へかけられる力
は、(例えば、骨板寸法によって)容易に制御可能であ
り、骨末端の精密な配置および/または骨板の伸びに依
存しない。骨板の回復は、機械的拘束によって制御され
るので、望ましい程度に徐々である。優れた力および時
間制御を行うことができ、医者は望ましいように調節で
きる。
Ni/Ti SMA骨板の使用が提案されている。骨板は
マルテンサイト状態で変形され、一体に圧搾するため、
骨の2つの末端へねじ込まれ、オ−ステナイト状態へ加
温される。骨板が収縮した場合、骨の末端を一体に圧搾
する。オ−ステナイト形状記憶合金の高弾性率のため、
該特許で提案された種類の骨板によって適用される力の
量を制御することは難しく、骨の末端の精密な配置およ
び骨板の伸びが必要である。しかし、SIM擬弾性骨板
を用いる場合、骨板伸ばすことおよび高度な精密さを要
さずに骨末端へ骨板を締め付けることは容易である。本
質的に一定の応力における歪み範囲がかなり大きい(例
えば、5%)ので、圧搾するため骨末端へかけられる力
は、(例えば、骨板寸法によって)容易に制御可能であ
り、骨末端の精密な配置および/または骨板の伸びに依
存しない。骨板の回復は、機械的拘束によって制御され
るので、望ましい程度に徐々である。優れた力および時
間制御を行うことができ、医者は望ましいように調節で
きる。
【0014】実施例5 骨髄釘 米国特許第4,170,990号には、就中、骨髄釘にお
ける2方向形状記憶効果(SMA要素がオ−ステナイト
状態で第1形状およびマルテンサイト状態で第2形状を
示す場合における温度変化に伴う2形状間の自発的変
化)の使用が開示されている(該特許の第1a〜第1e図お
よび明細書参照。)。しかし、この方法には、2方向形状
記憶効果の源となる状態変化を生じさせるため、広い温
度範囲(釘を冷却または加熱するため用いる水において
5〜60℃)を用いる必要がある。加えて、従来の形状
記憶要素より一般に複雑である2方向形状記憶効果要素
を製造する必要がある。更に、転移温度を正確に制御す
る必要がある。しかし、SIM擬弾性合金要素を用いる
場合、これら欠点は解消する。挿された道具によって把
持される内部中子が、該特許の第1a図に示す種類の骨
髄釘に供給される場合、釘は道具による応力の適用によ
って半径方向に圧搾される。釘は道具によって解放され
る場合、(該特許では容易には得られない)一定力で骨チ
ャンネルを充填するため拡張する。釘は、逆の方法によ
って引き抜かれる。
ける2方向形状記憶効果(SMA要素がオ−ステナイト
状態で第1形状およびマルテンサイト状態で第2形状を
示す場合における温度変化に伴う2形状間の自発的変
化)の使用が開示されている(該特許の第1a〜第1e図お
よび明細書参照。)。しかし、この方法には、2方向形状
記憶効果の源となる状態変化を生じさせるため、広い温
度範囲(釘を冷却または加熱するため用いる水において
5〜60℃)を用いる必要がある。加えて、従来の形状
記憶要素より一般に複雑である2方向形状記憶効果要素
を製造する必要がある。更に、転移温度を正確に制御す
る必要がある。しかし、SIM擬弾性合金要素を用いる
場合、これら欠点は解消する。挿された道具によって把
持される内部中子が、該特許の第1a図に示す種類の骨
髄釘に供給される場合、釘は道具による応力の適用によ
って半径方向に圧搾される。釘は道具によって解放され
る場合、(該特許では容易には得られない)一定力で骨チ
ャンネルを充填するため拡張する。釘は、逆の方法によ
って引き抜かれる。
【0015】実施例6 歯ア−チワイヤ 米国特許第4,037,324号には、従来の18‐8ステ
ンレス鋼ワイヤに代えてNi/Ti合金からできた歯ア−
チワイヤの使用を提案している。このワイヤはステンレ
ス鋼より低い弾性率および高い弾性限界を有し、このこ
とは有益であると記載されている。SMAの熱回復は、
歯列矯正用の技術としても教示されている。従来の形状
記憶効果を用いる技術は、時期尚早の回復を回避するた
めマルテンサイト状態でワイヤを素早く装着することを
必要とし、患者へ傷害を与える極度に強い力を伴う急速
な回復を生じさせる可能性があるので、歯科的用途があ
るとは考えられない。しかし、ステンレス鋼より高い弾
性限界および低い弾性率を示すワイヤの使用には、ある
用途が見い出されている。OtsukaらによるMetals Fo
rum,第4巻,142〜52頁(1952)には、この挙動
は、体温より低い転移温度を有する合金におけるマルテ
ンサイトからマルテンサイトへの擬弾性および冷作動に
よって増強された弾性の結果であると教示されている。
よって、合金は未変形状態においてオ−ステナイトであ
るよりマルテンサイトである。弾性が増強されたワイヤ
の使用には、通常のステンレス鋼ワイヤより多くの利点
があるが、更に調節することなく、ア−チワイヤによっ
て生じる歯における動きの量は患者の痛みに対する許容
限度によって極度に限定されているという状況がある
(ア−チワイヤによって適用され、患者の痛みに対する
許容限度によって極度に限定される力はワイヤの変形に
比例しているからである。)。しかし、SIM擬弾性ワイ
ヤを用いた場合、SIM擬弾性ワイヤは(歯の動きを生
じさせるのに十分であるように歯医者によって選択さ
れ、痛みのない)比較的一定の力を5%までの歪み範囲
において及ぼす。負荷は機械的に適用され、よって容易
に確定し、形状記憶効果において必要な合金の精密な温
度制御は全く必要でない。
ンレス鋼ワイヤに代えてNi/Ti合金からできた歯ア−
チワイヤの使用を提案している。このワイヤはステンレ
ス鋼より低い弾性率および高い弾性限界を有し、このこ
とは有益であると記載されている。SMAの熱回復は、
歯列矯正用の技術としても教示されている。従来の形状
記憶効果を用いる技術は、時期尚早の回復を回避するた
めマルテンサイト状態でワイヤを素早く装着することを
必要とし、患者へ傷害を与える極度に強い力を伴う急速
な回復を生じさせる可能性があるので、歯科的用途があ
るとは考えられない。しかし、ステンレス鋼より高い弾
性限界および低い弾性率を示すワイヤの使用には、ある
用途が見い出されている。OtsukaらによるMetals Fo
rum,第4巻,142〜52頁(1952)には、この挙動
は、体温より低い転移温度を有する合金におけるマルテ
ンサイトからマルテンサイトへの擬弾性および冷作動に
よって増強された弾性の結果であると教示されている。
よって、合金は未変形状態においてオ−ステナイトであ
るよりマルテンサイトである。弾性が増強されたワイヤ
の使用には、通常のステンレス鋼ワイヤより多くの利点
があるが、更に調節することなく、ア−チワイヤによっ
て生じる歯における動きの量は患者の痛みに対する許容
限度によって極度に限定されているという状況がある
(ア−チワイヤによって適用され、患者の痛みに対する
許容限度によって極度に限定される力はワイヤの変形に
比例しているからである。)。しかし、SIM擬弾性ワイ
ヤを用いた場合、SIM擬弾性ワイヤは(歯の動きを生
じさせるのに十分であるように歯医者によって選択さ
れ、痛みのない)比較的一定の力を5%までの歪み範囲
において及ぼす。負荷は機械的に適用され、よって容易
に確定し、形状記憶効果において必要な合金の精密な温
度制御は全く必要でない。
【0016】実施例7 コイル状ステントおよびフィルタ− チュ−ブ状コイル状ワイヤステント継ぎは1969年か
ら医学文献に記載されている。コイルは配置されている
管の開放を保持するが、管腔を明らかに狭くするように
十分に細くないならば、挿入が困難である。最近、これ
らチュ−ブ状コイルを形成するSMAワイヤの使用が提
案されている(Radiology,147,259〜60および
261〜3(1983)参照。)。体温より低い転移温度
のワイヤは、マルテンサイト状態において真直にされた
後、カテ−テルを通して挿入される。ワイヤが加熱され
た場合、コイルが再形成する。転移温度を正確に制御す
ることは困難なので、挿入時に真直なワイヤを冷却し、
および/または挿入後にコイルを形成するためワイヤを
加熱することが必要であるとわかっている。更にこの方
法は、操作が複雑である。コイルを形成するためSIM
擬弾性ワイヤを用いると、ワイヤはカテ−テル内におい
て負荷によって等温的に変形し、温度制御の必要はな
い。ワイヤはカテ−テル内にある場合、真直であるが、
カテ−テルから押出された場合に自発的にコイルを再形
成する。よって、正確な配置が容易に得られる。従来の
形状記憶効果要素において必要な緊急さは全く必要でな
いからである。血栓を捕捉するため、静脈腔においてカ
テ−テルによって配置するフィルタ−を形成するのにS
MAワイヤを使用することが同様に提案されている。上
記コイル状ステントと同様に、SIM擬弾性ワイヤの使
用はそのような静脈腔フィルタ−の製造および使用を非
常に容易にし、緊急さまたは温度制御の必要なく正確に
配置することが可能になる。
ら医学文献に記載されている。コイルは配置されている
管の開放を保持するが、管腔を明らかに狭くするように
十分に細くないならば、挿入が困難である。最近、これ
らチュ−ブ状コイルを形成するSMAワイヤの使用が提
案されている(Radiology,147,259〜60および
261〜3(1983)参照。)。体温より低い転移温度
のワイヤは、マルテンサイト状態において真直にされた
後、カテ−テルを通して挿入される。ワイヤが加熱され
た場合、コイルが再形成する。転移温度を正確に制御す
ることは困難なので、挿入時に真直なワイヤを冷却し、
および/または挿入後にコイルを形成するためワイヤを
加熱することが必要であるとわかっている。更にこの方
法は、操作が複雑である。コイルを形成するためSIM
擬弾性ワイヤを用いると、ワイヤはカテ−テル内におい
て負荷によって等温的に変形し、温度制御の必要はな
い。ワイヤはカテ−テル内にある場合、真直であるが、
カテ−テルから押出された場合に自発的にコイルを再形
成する。よって、正確な配置が容易に得られる。従来の
形状記憶効果要素において必要な緊急さは全く必要でな
いからである。血栓を捕捉するため、静脈腔においてカ
テ−テルによって配置するフィルタ−を形成するのにS
MAワイヤを使用することが同様に提案されている。上
記コイル状ステントと同様に、SIM擬弾性ワイヤの使
用はそのような静脈腔フィルタ−の製造および使用を非
常に容易にし、緊急さまたは温度制御の必要なく正確に
配置することが可能になる。
【0017】実施例8 骨ステ−プルおよびクリップなど 骨折を固定する場合、骨ステ−プルは骨折部分を保持す
るため用いられ、ある場合、骨板の代替として用いられ
る。ある時はステ−プルはドリルであけた穴へ挿入さ
れ、ある時は骨へ直接に打ち込まれる。骨ステ−プル
は、所定位置にステ−プルを保持する歯の間に制御され
た力を与えることは望ましい。この用途のため形状記憶
合金が提案されている。しかし、マルテンサイトからオ
−ステナイトへの転移に伴う形状変化を十分に防止する
ため素早く操作しながら正確に設置する問題および/ま
たは温度制御の必要は、その使用を複雑にする。 SIM合金を用いる場合、これら欠点は容易に解消す
る。合金は、Asより低い温度である場合、マルテンサ
イト状態において配置されてよい。合金をオ−ステナイ
トにするため短時間の加熱が必要であるが、体温への再
冷却時に一定力が達成される。合金がAsより高い温度
である場合、ステ−プルは適度な力によって変形されて
保持され、挿入後に解放され、正確に知られた力を与え
る。すべての場合、除去は、例えば実施例2および5で
説明したように、合金が純粋にオ−ステナイトにある時
より容易である。同様に、SIM合金(特に、その使用
温度においてAsより高温であり、擬弾性である合金)は
導管クリップなどを製造するため用いてよい。合金要素
は、(従来の弾性金属より大きな)広い歪み範囲におい
て、一定力バネとして働き、よってその使用は容易であ
る。前記のことより、(医学的用途において頻繁にみら
れるように)狭い温度差が得られるまたは好ましい場合
に、機械的に拘束された形状変化は熱活性化形状変化に
比べてずっと有用な解答であることは明白である。加
熱、冷却または断熱の煩雑さなく、熱作動しない制御、
容易な合金組成制御、部分許容限界要求に合致すること
の容易さ、および最小応力レベルにおける単純な機械的
可逆性が可能になる。
るため用いられ、ある場合、骨板の代替として用いられ
る。ある時はステ−プルはドリルであけた穴へ挿入さ
れ、ある時は骨へ直接に打ち込まれる。骨ステ−プル
は、所定位置にステ−プルを保持する歯の間に制御され
た力を与えることは望ましい。この用途のため形状記憶
合金が提案されている。しかし、マルテンサイトからオ
−ステナイトへの転移に伴う形状変化を十分に防止する
ため素早く操作しながら正確に設置する問題および/ま
たは温度制御の必要は、その使用を複雑にする。 SIM合金を用いる場合、これら欠点は容易に解消す
る。合金は、Asより低い温度である場合、マルテンサ
イト状態において配置されてよい。合金をオ−ステナイ
トにするため短時間の加熱が必要であるが、体温への再
冷却時に一定力が達成される。合金がAsより高い温度
である場合、ステ−プルは適度な力によって変形されて
保持され、挿入後に解放され、正確に知られた力を与え
る。すべての場合、除去は、例えば実施例2および5で
説明したように、合金が純粋にオ−ステナイトにある時
より容易である。同様に、SIM合金(特に、その使用
温度においてAsより高温であり、擬弾性である合金)は
導管クリップなどを製造するため用いてよい。合金要素
は、(従来の弾性金属より大きな)広い歪み範囲におい
て、一定力バネとして働き、よってその使用は容易であ
る。前記のことより、(医学的用途において頻繁にみら
れるように)狭い温度差が得られるまたは好ましい場合
に、機械的に拘束された形状変化は熱活性化形状変化に
比べてずっと有用な解答であることは明白である。加
熱、冷却または断熱の煩雑さなく、熱作動しない制御、
容易な合金組成制御、部分許容限界要求に合致すること
の容易さ、および最小応力レベルにおける単純な機械的
可逆性が可能になる。
【図1】 応力誘導マルテンサイトのため定応力/歪み
挙動を示す合金の応力‐歪み曲線である。
挙動を示す合金の応力‐歪み曲線である。
【図2】 応力誘導マルテンサイトのため定応力/歪み
挙動を示す合金の応力‐歪み曲線である。
挙動を示す合金の応力‐歪み曲線である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 A61C 7/00 7/20 8/00 Z 7108−4C A61F 2/02 9361−4C 2/24 9361−4C 2/28 9361−4C 6/14 A61L 17/00 29/00 Z 31/00 Z 7108−4C A61F 5/47
Claims (13)
- 【請求項1】 哺乳類生体の処置のために哺乳類生体に
接近してまたは哺乳類生体内において配置するのに適し
た医用器具アッセンブリであって、 医用器具アッセンブリは、 (1)擬弾性形状記憶合金から少なくとも部分的に形成
された要素であり、合金は、応力誘導マルテンサイト状
態およびオーステナイト状態を有するように、ほぼ生体
温度(35〜40℃)において、そのAsを越えそのMs
を越えMdよりも低いが故に、可逆的な応力誘導マルテ
ンサイトを示し、要素は、(i)合金がその応力誘導マ
ルテンサイト状態にある場合に、変形形状を有し、(i
i)応力のかからない異なった形状を有する要素、なら
びに (2)該生体に接近してまたは該生体内に配置すること
を可能にするように、その変形形状に要素を保持できる
機械的に可逆的な拘束手段を有してなり、 医用器具アッセンブリは、 (a)医用器具アッセンブリが該生体温度において該生
体に接近してまたは該生体内において使用される間に、
拘束手段が要素から可逆的に除去でき、従って、要素が
前記のように可逆的な応力誘導マルテンサイトを示し、
ならびに(b)拘束手段のそのような除去によって、生
体に接近したまたは生体内にある要素が、該生体温度か
らの温度変化なく、変形形状から、実質的に応力がかか
っていない形状に自発的に転移できるようになっている
医用器具アッセンブリ。 - 【請求項2】 拘束手段が中空であり、形状記憶合金要
素が、横断方向に圧縮されるように変形されており、拘
束手段中に存在し、拘束手段が形状記憶合金要素の横断
方向膨張を防止する請求項1記載の医用器具アッセンブ
リ。 - 【請求項3】 拘束手段がカテーテルである請求項2記
載の医用器具アッセンブリ。 - 【請求項4】 形状記憶合金要素が子宮内避妊器具であ
る請求項2記載の医用器具アッセンブリ。 - 【請求項5】 形状記憶合金要素が、血管用のフィルタ
ーである請求項3記載の医用器具アッセンブリ。 - 【請求項6】 形状記憶合金要素がチューブ状であり、
拘束手段が形状記憶合金要素を変形するように形状記憶
合金要素内に配置されている請求項1記載の医用器具ア
ッセンブリ。 - 【請求項7】 形状記憶合金要素がカテーテルである請
求項6記載の医用器具アッセンブリ。 - 【請求項8】 形状記憶合金要素が骨板である請求項1
記載の医用器具アッセンブリ。 - 【請求項9】 形状記憶合金要素が骨髄釘である請求項
1記載の医用器具アッセンブリ。 - 【請求項10】 形状記憶合金要素が骨ステープルであ
る請求項1記載の医用器具アッセンブリ。 - 【請求項11】 形状記憶合金要素がクリップである請
求項1記載の医用器具アッセンブリ。 - 【請求項12】 合金が、15℃までで生体温度よりも
低くなった冷却生体温度においても、そのAsを越えて
かつMsを越えている請求項1〜12のいずれかに記載
の医用器具アッセンブリ。 - 【請求項13】 要素が実質的に生体温度になるように
哺乳類生体に接近してまたは哺乳類生体内において使用
する、要素および拘束手段を有して成る医用器具アッセ
ンブリであって、要素は生体温度で可逆的応力誘導マル
テンサイトを示す擬弾性形状記憶合金からできており;
要素は応力誘導マルテンサイトの形成によって最終形状
と異なった形状へ変形され、次いで拘束手段によって変
形形状で拘束され;要素および拘束手段は生体に配置さ
れ、次いで拘束手段は除去され、要素は変形形状から最
終形状へ等温的に転移することを特徴とする医用器具ア
ッセンブリ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US54185283A | 1983-10-14 | 1983-10-14 | |
US541852 | 1983-10-14 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21507284A Division JP2715377B2 (ja) | 1983-10-14 | 1984-10-12 | 医用器具の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0767951A true JPH0767951A (ja) | 1995-03-14 |
JP2543328B2 JP2543328B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=24161356
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21507284A Expired - Lifetime JP2715377B2 (ja) | 1983-10-14 | 1984-10-12 | 医用器具の製造方法 |
JP11994294A Expired - Lifetime JP2543328B2 (ja) | 1983-10-14 | 1994-06-01 | 医用器具 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21507284A Expired - Lifetime JP2715377B2 (ja) | 1983-10-14 | 1984-10-12 | 医用器具の製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0145166B2 (ja) |
JP (2) | JP2715377B2 (ja) |
AT (1) | ATE48523T1 (ja) |
CA (1) | CA1246956A (ja) |
DE (1) | DE3480686D1 (ja) |
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JPH01209069A (ja) * | 1988-02-18 | 1989-08-22 | Tokin Corp | 血管拡張用スプリング及びその製造方法 |
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