由呈现应力残留马氏体状态的形状记忆合金制成的医疗装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种运用至少部分由形状记忆合金制成的可变形制品对象的方法。该方法包括将对象由第一预定形状变形为第二预定形状的步骤，此时形状记忆合金至少部分地处于其稳态马氏体状态与第一温度。以一限定装置对已变形制品对象施加一阻抗力，在阻抗力存在下将对象由第一温度加热至第二温度。合金由稳态马氏体转变成亚稳态应力残留马氏体状态。然后可移除阻抗力，允许合金转变成其奥氏体状态，使对象完全回复至第一形状。运用此方法首要是用于医疗装置等各种装置，在本发明专利技术中也予以揭示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一些装置，尤其是涉及以形状记忆合金所制成的医疗装置及其使用方法。参考的共同申请中的专利申请本专利申请是于2002年5月30日提出申请的名称为“外科手术夹涂药器装置”的第10/158,673号美国专利申请的部份连续申请，该美国专利申请是于2000年6月12日提出申请的名称为“外科手术夹”的第09/592,518号美国专利申请的部份连续申请案，这些专利申请的内容在此并入作为参考。词汇及缩写符号奥氏体(Austenite)-高温、高对称相态。这里所述的奥氏体相态包括诸如B2和R等各种结构。马氏体(Martensite)-低温、低对称相态。这一相态与奥氏体相态具有不同的微结构，但作为样品，例如制成装置时，该状态与奥氏体状态具有完全相同的外观形状。这一状态在此也可归为未变形的或冷却-诱发的马氏体，这些术语可互换使用，其表达无区别。变形马氏体-为一种具有与未变形马氏体不同微结构的马氏体状态。以这一状态合金所制成的装置，其外观形状与未变形马氏体状态合金所制成的装置有所不同。马氏体相变-由奥氏体至马氏体的无扩散相态转变。这里的马氏体逆相变是指由马氏体转变成奥氏体的相态变化。Ms-马氏体开始转变的温度。Mf-马氏体已转变完成的温度。As-马氏体逆相变开始的温度。Af-马氏体逆相变完成的温度，合金已完全为奥氏体。Md-可能得到应力诱发马氏体(stress-induced martensite，SIM)或应力残留马氏体(stress-retained martensite，SRM)的最高温度。SMA-形状记忆合金，除了其它特性以外，尤其是指具有SME、SE及SEP特性的合金，在大变形后可恢复其原始形状。通常的形状记忆合金包括但不限于镍钛合金。SME-形状记忆效应，是SMA的一种特性，该合金在加热下恢复其原始形状。仅在合金于温度低于Af时变形才会发生此效应。SE-超弹性效应，是SMA的一种特性，该合金在无负荷下恢复其原始形状，通常地(但不是必要)是在等温状态下。仅在合金于温度高于Af时变形及无负荷才会发生此效应。此效应也被称为超弹性(pseudoelasticity)。SEP-超弹性塑性效应，是SMA的一种特性，该合金在无负荷下恢复其原始形状，通常的(但不是必要)是在等温状态下。仅在合金于温度低于Af时变形以及在温度高于Af时无负荷才会发生此效应。SRM-应力残留马氏体，是由温度低于Af的马氏体相变以及应用限定装置在温度高于Af作用所获得的变形的亚稳态马氏体状态。SIM-应力诱发马氏体，是由奥氏体于温度高于Ms时转变所获得的变形的马氏体状态。在以下的说明中，术语“相态(phase)”及“状态(state)”将交互使用，两者间在含义上并无区别。
技术介绍
具有形状记忆特性的各种金属及金属合金为本领域的已知技术。形状记忆合金(SMA)可同时显示形状记忆效应(SME)及超弹性效应(SE)。在现象学上，当以SMA制成的装置于降低温度时变形，并在加热时恢复原状，将产生SME现象。当以SMA制成的装置于负荷时变形，并在移除负荷及在不改变温度下恢复原状，将产生SE现象。SME及SE的恢复机制都伴随有马氏体逆相变产生。于SME状态下，在加热后恢复原状，而SE状况则是在移除负荷后恢复原状。以形状记忆合金(SMA)所制成的装置在冷却到低于其由奥氏体转变至马氏体状态的温度以下时，非常容易由其原状变形为新的形状。现请参见附图说明图1，完全奥氏体相态产生于Af或其以上温度。当从Af或其以上温度开始冷却时，将合金开始从奥氏体状态转变成马氏体状态的温度标示为Ms。转变完成的温度(在下面)标示为Mf，Mf仅呈现马氏体相态。在Ms与Mf之间，马氏体与奥氏体相态均存在。如图1所示，当由SMA所制成的装置由Mf或其以下温度加温时，合金将于As温度开始逆转回奥氏体状态。在Af温度时，完成逆相变，此时合金为100％奥氏体。图1的曲线表示可逆的马氏体相变，其决定上述的形状记忆效应(SME)。在图1中，Md表示在该温度或该温度以上即使施加变形作用力均不可能有任何马氏体存在。如图1所示，Mf与Af之间可能含有100％奥氏体、或者100％马氏体、或者是奥氏体与马氏体的混合物。如上所述，在此温度范围内存在的各种状态，是分别取决于温度是从Af以上还是从Mf以下发生改变，以及温度改变的大小幅度。这是马氏体相变中的滞后现象(hysteresis)导致的结果。现请参见图2，其显示形状记忆合金经受控制应力及温度改变所产生的相变图。区域10代表稳态的马氏体相态，区域12代表亚稳态的马氏体相态。克劳修斯-克拉佩龙关系线(Clausius-Clapeyron(CC)relatonship)14将稳态奥氏体区域16与亚稳态马氏体区域12分开。CC关系线14代表由于温度作用诱发马氏体所需的临界应力。现请参见图3A和图3B，图3A显示形状记忆效应(SME)应力与温度的关系图。在图3A中，以SMA所制成的装置在全奥氏体状态由Af以上温度初始冷却20，到合金开始转变成马氏体的Ms以下温度。已冷却的装置因为应力而产生塑性变形22。当变形力移除24时，该装置保持其已变化的形状，即如图所示的类似平行四边形的形状。对装置加热26至Af以上温度导致其相态转变成100％奥氏体，装置将完全恢复原状。图3B为使用形状记忆效应(SME)的另一种可行方法，显示在Ms以上温度及Af以下温度形成一个由SMA所制成的装置，其合金为全奥氏体状态。奥氏体受应力27而形成变形马氏体(应力诱发马氏体)。该装置保持变形状态直到移除28负荷。当加热29到Af以上温度，将产生相变，该合金转变成100％奥氏体，装置完全恢复原状。在图3A和图3B中，以及如下所述的图5、图6和图7中，长方形及平行四边形分别代表未变形及已变形的微装置，如图4所示的那样。在这些几何形状内的小圈为合金粒子。在长方形及平行四边形内的小长方形及平行四边形为合金的微结构(结晶格)。从图4可见，当由奥氏体到马氏体再到变形马氏体时，所发生的微结构(结晶格)的改变是非常明显的。为方便图示说明，在图3A中程序22和24的细微变化以及在图3B中程序27和28的细微变化分别进行显示。但应当明确，在这些图示中的个别现象可能在等温下产生。总之，在各种情况下，图3A中的程序22和24在Ms以下温度产生，图3B中的程序27及28则在Ms与Af温度之间产生。以SMA所制成的医疗装置是根据形状记忆效应(SME)来实现其所需效应。SME在医疗装置应用上有两个主要缺点第一，使用SME，要求该装置必须在人体内部加热，因而需承担损害人体组织的风险。第二，在许多基于SME的装置的使用时，不能提供许多应用所要求的长期受压功能。如上所述，许多SMA呈现出超弹性(SE)作用，其主要特点在于负荷及非负荷下较大非线性可回复应变能力。现请参见图5，该图表示装置在初始稳态奥氏体的SE作用，即处于Af以上温度但在Md以下温度的SE作用。需说明的是，本说明书的所有操作均在Md以下温度进行。该装置因变形34而成为亚稳态马氏体状态。这一状态在图5中以代表CC关系线的斜线14以上区域来表示。所形成的马氏体通常为应力诱发马氏体(SIM)。通过变形力移除36使合金恢复其奥氏体状态，装置因而弹性地完全恢复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用可变形制品对象的方法，其具有可选择的第一与第二预定形状，所述制品对象的至少一部份是由形状记忆合金制成，所述方法包括以下步骤：ａ）以一变形力将对象由第一预定形状变形为第二预定形状，此时所述形状记忆合金至少部分地处于其稳态马氏体 状态与第一温度；ｂ）以一限定装置对已变形制品对象施加一阻抗力；ｃ）在阻抗力下将对象由第一温度加热至第二温度，使合金由其稳态马氏体状态转变成亚稳态应力残留马氏体状态，并使对象保持其第二形状；以及ｄ）移除阻抗力，允许合金 转变成奥氏体状态，使对象完全回复至第一形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：里奥尼德莫内舍维奇，迈克尔阿拉德，埃米尔泊乐，诺亚本多夫拉克斯，
申请(专利权)人：尼蒂医学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]