TW202014532A - 具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材包括：一第一區段，其具有一第一相變化溫度值，該第一相變化溫度值小於一使用環境溫度，用以提供超彈性；以及一第二區段，連接該第一區段，該第二區段具有一第二相變化溫度值，該第二相變化溫度值大於該使用環境溫度，用以提供形狀記憶特性。

Description

具有記憶特性及超彈性之合金線材及其製造方法

本發明是有關於一種具有記憶特性及超彈性之合金線材及其製造方法，且特別是有關於一種具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材，可被加工成一醫療用線材。

目前於牙科根管治療，根管的銼針係使用來清創受感染的牙髓組織。根管的銼針大多為單一合金材質製成的，但普遍存在著機械疲勞的問題。因此，當根管的銼針放置於須治療之患者的牙齒根管內時，易因於根管內長時間轉動而斷裂。斷裂發生時，牙醫師須立刻停止治療並試圖自根管內取出斷裂的碎片。這不僅拉長了治療的時間，甚至可能因無法取出斷裂的碎片而危及患者的健康。

另外，目前診斷冠狀動脈疾病的方法可使用冠狀動脈血管攝影術，也就是俗稱的心導管檢查。心導管檢查是以侵入性導管做檢查或治療種種心臟疾病的技術。於進行心導管檢查時，首先需進行局部麻醉，之後在皮膚劃開小於零點五公分的小傷口，控由大腿或手臂的周邊動脈將心導管伸入心臟冠狀動脈內，然後注射顯影劑，使用X光儀器照相，將冠狀動脈血流狀態拍成影片。

檢查設備而言，於操作時，醫生會先從大腿的股動脈或是手臂的撓動脈割開一小傷口，之後，再置入心導管的套鞘。接著以套鞘為入口，置入心導管的導線，再以心導管的導線導引心導管前進至疾病部位。心導管的導引過程非常繁複，此乃因人體血管十分曲折蜿蜿，且僅具有特定的彈性，故當心導管的導線在人體內的運動過程中，為避免任何手術意外情況發生，必須極為謹慎小心的操作。

因此，便有需要提供一種具有記憶特性及超彈性之合金線材，可被加工成用於心導管檢查的導線或用於根管治療的銼針，能夠解決前述的問題。

本發明之一目的是提供一種具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材，可被加工成一醫療用線材。

依據上述之目的，本發明提供一種具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材，包括：一第一區段，其具有一第一相變化溫度值，該第一相變化溫度值小於一使用環境溫度，用以提供超彈性；以及一第二區段，連接該第一區段，該第二區段具有一第二相變化溫度值，該第二相變化溫度值大於該使用環境溫度，用以提供形狀記憶特性。該第一相變化溫度值可介於攝氏-30~15度之間，且該第二相變化溫度值可介於攝氏25~90度之間。

若該合金線材被加工成一醫療用線材，則該第二區段之第二相變化溫度值較佳地介於攝氏37~50度之間。該醫療用線材可為用於心導管檢查的導線或用於根管治療的銼針。

當心導管的導線或根管的銼針在人體內的運動過程中，該特定區段可提供形狀記憶特性，亦即當使用環境溫度低於相變化溫度時，若外力超過彈性極限，使該特定區段產生如塑性變形的情形，以避免造成血管或根管的傷害；當使用環境溫度升高至大於相變化溫度時，該特定區段會記得恢復原來的形狀。心導管的導線或根管的銼針之其他區段仍提供超彈性，以協助心導管的導線或根管的銼針在人體內的運動過程中順利前進。

1‧‧‧合金線材

1'‧‧‧合金線材單元

1a‧‧‧導線

1b‧‧‧銼針

11‧‧‧第一區段

12‧‧‧第二區段

21‧‧‧電極

22‧‧‧電極

9‧‧‧整捆線材

S100‧‧‧步驟

S200‧‧‧步驟

S300‧‧‧步驟

圖1為本發明之一實施例之具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材之剖面示意圖。

圖2為為本發明之一實施例之具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材的製造方法之流程圖。

圖3為本發明之一實施例之具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材的製造方法之剖面示意圖，其顯示提供一合金線材單元。

圖4為本發明之一實施例之具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材的製造方法之剖面示意圖，其顯示提供一整捆線材。

圖5為本發明之一實施例之具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材的製造方法之剖面示意圖，其顯示只加熱第二區段。

圖6為本發明之一實施例之用於心導管檢查的導線之剖面示意圖。

圖7為本發明之一實施例之用於根管治療的銼針之剖面示意圖。

為讓本發明之上述目的、特徵和特點能更明顯易懂，茲配合圖式將本發明相關實施例詳細說明如下。

請參考圖1，其分別為本發明之一實施例之具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材之剖面示意圖。該合金線材1包括相連接之第一區段11及第二區段12。該第一區段之第一相變化溫度值介於攝氏-30~15度之間，該第一相變化溫度值小於一使用環境溫度，用以提供超彈性。該第二區段12之第二相變化溫度值介於攝氏25~90度之間，該第二相變化溫度值大於該使用環境溫度，用以提供形狀記憶(shape memory)特性。該合金線材1之材質可為鎳鈦合金或鎳鈦銅合金。例如，鎳鈦合金包含55.90wt%的鎳、平衡量的鈦及不可避免之雜質。或者，鎳鈦合金包含56.0wt%的鎳、平衡量的鈦及不可避免之雜質。

當該合金線材之使用環境溫度降低，一種麻田散相的結構會從原來奧斯田母相的結構中長出，且其過程是可逆的。當使用環境溫度低於相變化溫度時，若外力超過彈性極限，該合金線材中的麻田散相方位會重新排列，使該合金線材產生如塑性變形的情形；當使用環境溫度升高至大於相變化溫度時，麻田散相會轉變回原來的奧斯田母相，而記得恢復原來的形狀，稱為形 狀記憶特性。當使用環境溫度高於相變化溫度時，外力一樣會促使奧斯田母相產生麻田散相而得到如塑性變形的情形，但是如果外力去除，不穩定的麻田散相將立刻轉換回奧斯田母相，此時其塑性變形會隨著消失，稱為超彈性。因此，形狀記憶特性或超彈性的發生，完全取決於該合金線材之相變化溫度值相對於該合金線材之使用環境溫度的高低。換言之，由於會呈現超彈性或形狀記憶特性，都是以相變化溫度與使用環境溫度之間的狀況而定，若相變化溫度低於使用環境溫度，就是呈現超彈性；若相變化溫度高於使用環境溫度，就是呈現形狀記憶特性。

若該合金線材1被加工成一醫療用線材，則該第二區段12之第二相變化溫度值較佳地介於攝氏37~50度之間。該醫療用線材可為用於心導管檢查的導線或用於根管治療的銼針。

請參考圖2，其為本發明之一實施例之具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材的製造方法之流程圖。該合金線材的製造方法包括下列步驟：

在步驟S100中，請參考圖3，提供一合金線材單元1’，其包括相連接之第一區段11及第二區段12，該第一區段11及第二區段12皆具有一第一相變化溫度值，其介於攝氏-30~15度之間。

在提供該合金線材單元之步驟S100中，包括：提供一整捆線材9(如圖4所示)；利用一連續退火熱處理製程，使該整捆線材9的相變化溫度值介於攝氏-30~15度之間，其中該連續退火熱處理製程可使用一連續退火處理爐進行退火；以及，將該整捆線材9裁切成多個具有預定長度之合金線材單元1’(如圖3所示)。

在步驟S200中，請參考圖5，利用一熱處理製程，只加熱該第二區段12，並使該第二區段12的該第一相變化溫度值調整為一第二相變化溫度值，該第二相變化溫度值介於攝氏25~90度之間，藉此完成具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材 1，該第一區段11用以提供超彈性，且該第二區段12用以提供形狀記憶特性。該熱處理製程可使用正負電極21、22進行夾持，並將該第二區段12進行通電。

在步驟S300中，將該合金線材1加工成一醫療用線材，其中該第二區段12之第二相變化溫度值較佳地介於攝氏37~50度之間。舉例，該合金線材1經由裁切及外型加工製程而加工成一醫療用線材，該醫療用線材可為用於心導管檢查的導線1a(如圖6所示)或用於根管治療的銼針1b(如圖7所示)。

舉例，就用於心導管檢查的導線而言，先做出整支超彈特性，再做出形狀記憶特性的區域。詳細步驟如下：提供一整捆線材，以直徑0.48mm的鎳鈦線材為樣品，包含55.90wt%的鎳、平衡量的鈦及不可避免之雜質；一連續退火熱處理製程使用一連續退火處理爐進行退火，整捆線材(處理長度500m)在爐內等待的時間約1.5秒，溫度為攝氏700度，使該整捆線材的相變化溫度值為攝氏8度；將該整捆線材裁切成多個具有2m長度之合金線材單元；利用一熱處理製程，使用正負電極，將該合金線材單元之特定區段(處理長度5cm)進行通電，通電電流為1.6A，通電時間為35分，只加熱該合金線材單元之特定區段，並使該特定區段的相變化溫度值調整為攝氏40度，藉此完成具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材；最後，經由裁切及外型加工製程，將該合金線材加工成用於心導管檢查的導線(如圖6所示)。

當心導管的導線在人體內的運動過程中，該特定區段可提供形狀記憶特性，亦即當使用環境溫度低於相變化溫度時，若外力超過彈性極限，使該特定區段產生如塑性變形的情形，以避免造成血管的傷害；當使用環境溫度升高至大於相變化溫度時，該特定區段會記得恢復原來的形狀。心導管的導線之其他區段仍提供超彈性，以協助心導管的導線在人體內的運動過程中順利前進。

再舉例，就用於根管治療的銼針而言，先做出整支 超彈特性，再做出形狀記憶特性的區域。詳細步驟如下：提供一整捆線材，以直徑1.2mm的鎳鈦線材為樣品，包含56.0wt%的鎳、平衡量的鈦及不可避免之雜質；一連續退火熱處理製程使用一連續退火處理爐進行退火，整捆線材(處理長度100m)在爐內等待的時間約1.5秒，溫度為攝氏700度，使該整捆線材的相變化溫度值為攝氏10度；將該整捆線材裁切成多個具有5cm長度之合金線材單元；利用一熱處理製程，使用正負電極，將該合金線材單元之特定區段(處理長度2cm)進行通電，通電電流為10A，通電時間為55分，只加熱該合金線材單元之特定區段，並使該特定區段的相變化溫度值調整為攝氏40度，藉此完成具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材；最後，經由裁切及外型加工製程，將該合金線材加工成用於根管治療的銼針(如圖7所示)。

當根管的銼針在人體內的運動過程中，該特定區段可提供形狀記憶特性，亦即當使用環境溫度低於相變化溫度時，若外力超過彈性極限，使該特定區段產生如塑性變形的情形，以避免造成根管的傷害；當使用環境溫度升高至大於相變化溫度時，該特定區段會記得恢復原來的形狀。根管的銼針之其他區段仍提供超彈性，以協助根管的銼針在人體內的運動過程中順利前進。

綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧合金線材

11‧‧‧第一區段

12‧‧‧第二區段

Claims (10)

1. 一種具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材，包括：一第一區段，其具有一第一相變化溫度值，該第一相變化溫度值小於一使用環境溫度，用以提供超彈性；以及一第二區段，連接該第一區段，該第二區段具有一第二相變化溫度值，該第二相變化溫度值大於該使用環境溫度，用以提供形狀記憶特性。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有記憶特性及超彈性之合金線材，其中該第一相變化溫度值介於攝氏-30~15度之間，且該第二相變化溫度值介於攝氏25~90度之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具有記憶特性及超彈性之合金線材，其中該合金線材被加工成一醫療用線材，且該第二區段之該第二相變化溫度值介於攝氏37~50度之間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具有記憶特性及超彈性之合金線材，其中該醫療用線材為用於心導管檢查的導線或用於根管治療的銼針。
5. 一種具有記憶特性及超彈性之合金線材的製造方法，包括下列步驟：提供一合金線材單元，其包括相連接之第一及第二區段，該第一及第二區段皆具有一第一相變化溫度值；以及利用一熱處理製程，只加熱該第二區段，並使該第二區段的該第一相變化溫度值調整為一第二相變化溫度值，該第二相變化溫度值大於該第一相變化溫度值，藉此完成具有形狀記憶特性及超彈性之合金線材。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具有記憶特性及超彈性之合金線材的製造方法，其中該第一相變化溫度值介於攝氏-30~15度之間，且該第二相變化溫度值介於攝氏25~90度之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之具有記憶特性及超彈性之合金線材的製造方法，更包括下列步驟：將該合金線材加工成一醫療用線材，其中該第二區段之該第二相變化溫度值介於攝氏37~50度之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述之具有記憶特性及超彈性之合金線材的製造方法，其中該醫療用線材為用於心導管檢查的導線或用於根管治療的銼針。
9. 如申請專利範圍第5項所述之具有記憶特性及超彈性之合金線材的製造方法，其中提供該合金線材之步驟，包括：提供一整捆線材；利用一連續退火熱處理製程，使該整捆線材的相變化溫度值介於攝氏-30~15度之間；以及將該整捆線材裁切成多個具有預定長度之合金線材。
10. 如申請專利範圍第5項所述之具有記憶特性及超彈性之合金線材的製造方法，其中該熱處理製程使用正負電極進行夾持，並將該第二區段進行通電。

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