用于医疗装置的改进的金属合金制造方法及图纸

一种医疗装置和一种用于至少部分形成医疗装置的方法和工艺，该医疗装置具有改进的物理特性。可以在不必增加该医疗装置的大小、体积和/或重量的情况下，在该医疗装置中实现新型金属合金的一种或多种改进的物理特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术要求2014年6月24日提交的美国临时申请序列号62/016,189的优先权，该申请通过引用结合在此。本专利技术总体上涉及医疗装置，并且具体地说，涉及一种至少部分由新型钼和铼金属合金形成的医疗装置，并且更具体地说，涉及至少部分由新型钼和铼金属合金形成的牙植入物、植入物或假体装置。专利技术概述本专利技术总体上涉及一种至少部分由新型金属合金制成的医疗装置，与过去的医疗装置相比，该医疗装置具有改进的特性。用于至少部分形成该医疗装置的该新型金属合金改进了这种医疗装置的一种或多种特性(例如，强度、耐用性、硬度、生物稳定性、可弯曲性、摩擦系数、径向强度、柔韧性、拉伸强度、拉伸伸长率、纵向延长、应力应变特性、改进的反冲特性、射线不透性、热敏性、生物相容性等)。可以在不必增加该医疗装置的大小、体积和/或重量的情况下，在该医疗装置中实现该新型金属合金的这些一种或多种改进的物理特性。在一些情况下，甚至当与至少部分由传统不锈钢或钴和铬合金材料形成的医疗装置相比，该医疗装置的体积、大小和/或重量减小时，也可以获得这些改进的物理特性。因此，用于至少部分形成该医疗装置的该新型金属合金可以因此1)增加该医疗装置的射线不透性，2)增加该医疗装置的径向强度，3)增加该医疗装置的屈服强度和/或极限拉伸强度，4)改进该医疗装置的应力应变特性，5)改进该医疗装置的压接和/或扩张特性，6)改进该医疗装置的可弯曲性和/或柔韧性，7)改进该医疗装置的强度和/或耐用性，8)增加该医疗装置的硬度，9)改进该医疗装置的纵向延长特性，10)改进该医疗装置的反冲特性，11)改进该医疗装置的摩擦系数，12)改进该医疗装置的热敏性特性，13)改进该医疗装置的生物稳定性和/或生物相容性特性，并且/或者14)能够制成更小、更薄和/或更轻重量的医疗装置。该医疗装置通常包含将这些所希望的特性赋予到该医疗装置的一种或多种材料，以便承受生产该医疗装置所需的制造工艺。这些制造工艺可以包括但不限于激光切割、蚀刻、压接、退火、拉伸、皮尔格轧制、电镀、电解抛光、化学抛光、清洁、酸洗、离子束沉积或植入、溅射镀膜、真空沉积等。在本专利技术的另一个非限制性方面中，可以包含该新型合金的医疗装置是矫形装置、PFO(卵圆孔未闭)装置、支架、阀门、脊柱植入物、血管植入物、移植物、导丝、护套、支架导管、电生理导管、海波管、导管、卡钉、切割装置、任何类型的植入物、起搏器、牙植入物、骨植入物、假体植入物或用于修复、替换和/或支撑骨(例如，肩峰、寰椎、枢椎、跟骨、腕、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、鹰嘴、顶骨、髌骨、指骨、桡骨、肋骨、骶骨、肩胛骨、胸骨、距骨、踝骨、颞骨、胫骨、尺骨、颧骨等)和/或软骨的装置、钉、杆、螺钉、柱、保持架、板、椎弓根螺钉、顶盖、铰链、接合系统、金属丝、锚定件、垫片、轴、脊柱植入物、锚定件、圆盘、球状物、张力带、锁定连接器或用于在体内支撑结构、在体内(诸如，但不限于人体)安装结构和/或修复结构的其他结构组件。在一个非限制性应用中，该医疗装置是牙植入物、牙填充物、牙盖、牙桥、牙套、牙齿清洁设备和/或在牙科学或正牙学领域使用的任何其他医疗装置。在另一个非限制性应用中，该医疗装置是支架。在另一个非限制性应用中，该医疗装置是脊柱植入物。在又一个非限制性应用中，该医疗装置是假体装置。虽然本专利技术将具体参考医疗装置来进行描述，但是应当理解，该新型合金可以用于经受可导致开裂和疲劳破坏的应力的其他部件(例如，汽车零件、弹簧、航天零件、工业机械等)中。在本专利技术的另一个非限制性方面中，碳纳米管(CNT)可以任选地结合到金属材料中，以便形成该新型合金。虽然该新型合金被描述为包含一种或多种金属和/或金属氧化物，但是应当理解，该新型合金中的一些或所有金属和/或金属氧化物可以被选自以下组的一种或多种材料取代：陶瓷类、塑料类、热塑性塑料类、热固性材料类、橡胶类、层压材料类、非织造材料类等。在该新型金属中使用的该一种或多种金属通常具有合金基体，并且该CNT可以任选地结合在该合金基体的晶粒结构中。据信，当使用时，该CNT的某些部分将穿过该金属材料的晶粒边界并且嵌入到相邻的晶粒中，从而形成这些晶粒之间另外的键合。当在动力学应用中采用新型合金时，在该合金上施加循环应力。在多个循环后的某个点，该新型合金将由于沿着晶粒边界开始并且扩展的疲劳破坏而开裂。据信，CNT穿过这些晶粒的附接将防止或延长裂纹扩展和疲劳破坏。另外，当该晶粒大小较大时，则该CNT完全嵌入到晶粒中。这些晶粒的孪晶受到CNT(完全嵌入或部分嵌入在该晶粒结构中)的存在的限制。此外，该CNT提供更好的表面耐腐蚀性。可以通过粉末冶金(通过向金属粉末或不同金属粉末的混合物添加该CNT来制成一种多组分合金)来制成包含该CNT的该新型合金。然后可以在高等静压下将该混合物压缩成预成型品，其中该粉末的颗粒熔合在一起，并且从而将该CNT捕获到该新型合金的基体中。然后可以在惰性气氛或还原性气氛下并且在将允许金属组分熔合并且固化的温度下对该预成型品进行烧结。根据所希望的晶粒结构，然后可以对熔合的金属进行退火，或者进一步处理成最终形状，然后进行退火。在未将该新型合金包封在惰性或还原性气氛中和/或在真空下的情况下，在任何时候都不应当将该新型合金加热到300℃以上。还可以若干种其他常规方式对该材料进行处理。具体地，一种方式是通过金属注射成型或金属成型技术，其中该金属和该CNT与粘合剂混合以形成一个浆料。然后在压力下将该浆料注入到具有所希望的形状的模具中。该浆料在该模具中固化并且然后去除。然后在多个步骤中烧结掉该粘合剂，从而留下致密的金属-CNT复合物。可以在惰性或还原性气氛中和/或在真空下将该新型合金加热到1500℃。大部分元素金属和合金具有限制其在动力学应用(其中在其使用过程中施加循环负载)中的用途的疲劳寿命。该新型合金延长了该医疗装置的疲劳寿命。据信，该新型合金具有增强的疲劳寿命，从而增强该新型合金中该金属的晶粒边界之间的结合强度，因此抑制、防止或延长导致疲劳破坏的开裂的开始以及扩展。例如，在矫形脊柱应用中，脊柱杆植入物在患者的整个生命中经历重复的循环，并且可以潜在地致使脊柱杆开裂。在这些装置中普遍使用钛；然而，钛具有低耐疲劳性。可以通过将钛金属与CNT以上文描述的方式制成合金来改进耐疲劳性。如果需要较高强度以及较高耐疲劳性，那么可以将该CNT与新型合金制成合金来获得这些特性。在向该新型合金的该金属材料添加至少约0.05重量％和最高达5重量％-10重量％，典型地至少约0.5重量％并且更典型地约0.5重量％-5％重量％的CNT的情况下，该新型金属合金可以表现出增强的疲劳寿命。在本专利技术的另一个和/或可替代的非限制性方面中，该医疗装置通常被设计成包含至少约25重量％的该新型金属合金(即，25％、25.01％、25.02％...99.98％、99.99％、100％以及在其之间的任何值或范围)；然而，这不是必需的。在本专利技术的一个非限制性实施例中，该医疗装置包含至少约40重量％的该新型金属合金。在本专利技术的另一个和/或可替代的非限制性实施例中，该医疗装置包含至少约50重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医疗装置，该医疗装置至少部分由改进该医疗装置的强度和延展性的金属合金形成，所述金属合金包含至少约55重量％的铼和钼合金的固溶体，所述金属合金包含至少约20重量％的铼和至少约20重量％的钼，所述金属合金包含约0.01重量％‑35重量％的一种或多种选自下组的另外的金属，该组由以下各项组成：铪、铌、锇、铂、锝、钛、钨、钒以及锆。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.24 US 62/016,1891.一种医疗装置，该医疗装置至少部分由改进该医疗装置的强度和延展性的金属合金形成，所述金属合金包含至少约55重量％的铼和钼合金的固溶体，所述金属合金包含至少约20重量％的铼和至少约20重量％的钼，所述金属合金包含约0.01重量％-35重量％的一种或多种选自下组的另外的金属，该组由以下各项组成：铪、铌、锇、铂、锝、钛、钨、钒以及锆。2.如权利要求1所述的医疗装置，其中所述金属合金包含0.01重量％-35重量％的一种或多种选自下组的另外的金属，该组由以下各项组成：铪、锇、铂、锝以及钒。3.如权利要求1所述的医疗装置，其中所述金属合金包含0.01重量％-35重量％的两种或更多种另外的金属，所述另外的金属中的一种是选自下组，该组由铪、锇、铂、锝以及钒组成，第二种不同的另外的金属是选自下组，该组由铪、铌、锇、铂、锝、钛、钨、钒以及锆组成。4.如权利要求1所述的医疗装置，其中所述金属合金具有受控量的氮、氧以及碳，以便减少所述金属合金中的微开裂，所述金属合金的氮含量小于所述金属合金中氧和碳的组合含量，所述金属合金包括至少约1.2:1的氧与氮的原子比，所述金属合金包括至少约2:1的碳与氮的原子比。5.如权利要求2或3所述的医疗装置，其中所述金属合金具有受控量的氮、氧以及碳，以便减少所述金属合金中的微开裂，所述金属合金的氮含量小于所述金属合金中氧和碳的组合含量，所述金属合金包括至少约1.2:1的氧与氮的原子比，所述金属合金包括至少约2:1的碳与氮的原子比。6.如权利要求1所述的医疗装置，其中所述金属合金包含小于约0.2重量％的碳、小于约0.1重量％的氧以及小于约0.001重量％的氮。7.如权利要求2-5中任一项所述的医疗装置，其中所述金属合金包含小于约0.2重量％的碳、小于约0.1重量％的氧以及小于约0.001重量％的氮。8.如权利要求1所述的医疗装置，其中所述金属合金包含至少约95重量％的铼和钼以及小于约5重量％的选自下组的金属，该组由以下各项组成：铪、铌、锇、铂、锝、钛、钨、钒以及锆、或其混合物。9.如权利要求2-7中任一项所述的医疗装置，其中所述金属合金包含至少约95重量％的铼和钼以及小于约5重量％的选自下组的金属，该组由以下各项组成：铪、铌、锇、铂、锝、钛、钨、钒以及锆、或其混合物。10.如权利要求1所述的医疗装置，其中所述金属合金具有至少约70ksi的平均屈服强度和至少约60ksi的平均极限拉伸强度，所述金属合金具有约5-10ASTM的平均晶粒大小，所述金属合金具有至少约25％的平均拉伸伸长率，所述金属合金具有在77°F下的至少约60的洛氏A硬度的平均硬度，并且所述金属合金具有至少约13.4gm/cc的平均密度。11.如权利要求2-9中任一项所述的医疗装置，其中所述金属合金具有至少约70ksi的平均屈服强度和至少约60ksi的平均极限拉伸强度，所述金属合金具有约5-10ASTM的平均晶粒大小，所述金属合金具有至少约25％的平均拉伸伸长率，所述金属合金具有在77°F下的至少约60的洛氏A硬度的平均硬度，并且所述金属合金具有至少约13.4gm/cc的平均密度。12.如权利要求1所述的医疗装置，其中所述金属合金具有小于约0.001重量％的氮含量，所述金属合金具有小于约0.2重量％的碳含量，具有小于约0.1重量％的氧含量，所述金属合金包括约0.2:1和最高达约50:1的氧与碳的原子比，所述金属合金包括至少约1.2:1和最高达约100:1的氧与氮的原子比，所述金属合金包括至少约2:1和最高达约100:1的碳与氮的原子比。13.如权利要求2-11中任一项所述的医疗装置，其中所述金属合金具有小于约0.001重量％的氮含量，所述金属合金具有小于约0.2重量％的碳含量，具有小于约0.1重量％的氧含量，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·洛斯，U·帕特尔，
申请(专利权)人：怡康医疗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US