为最先进医疗器械提供支持的古河NT合金

医疗

以NT合金线为芯材的导丝

镍钛(Ni-Ti)合金(以下称为“NT合金”)作为同时具有形状记忆特性和超弹性特性的合金为人所知,现已开发出各种应用产品。特别是最近,在医疗领域的心肌梗塞和脑梗塞等血管疾病类的导管治疗方面,作为支架及导丝等医疗器械⽤材料被广泛使用。本产品发挥其在出现较大的变形后仍能恢复原状的特性以及柔软的特性(超弹性),为减轻患者身体负担的微创治疗方面做出了很大的贡献。

形状记忆合金与超弹性合金

金属在受外力(应力)影响变形后,可在外力消除的同时恢复原状的变形量是各不相同的。变形后依靠自身的力量恢复原状的性质叫做“弹性”,其变形范围叫做“弹性范围”,弹性范围的最大值叫做“弹性极限”。如果受到超过弹性极限的外力影响变形,金属本身就会无法恢复原状,发生永久变形。如果将在低温下发生变形的NT合金加热到一定以上的高温,就会恢复原状。我们将这种合金叫做形状记忆合金。通过组合使用普通金属弹簧和形状记忆合金弹簧,即可从机械角度实现在特定温度下启动的开关动作。例如,在温度低时关闭栓体,在温度上升后打开栓体排出热和蒸汽的功能等,就是形状记忆合金的最大优势。

此外,NT合金可在室温下发挥其超弹性特性。即使受到会使不锈钢和铝等普通金属发生永久变形的大的外力,超弹性合金也可恢复原状。可通过改变Ni和Ti的混合比例使形状记忆特性和超弹性特性发生改变。

形状记忆合金与超弹性合金的应力变形曲线

常规金属材料

如果受到超过弹性范围的外力,就无法恢复原状。

形状记忆合金

受力后发生变形,但加热后即可恢复原状。

超弹性合金

变形后如果外力消除,就会如同橡胶一样恢复原状。

超弹性合金与不锈钢的变形情况差异

使超弹性合金与不锈钢形成大致相同的变形

NT超弹性合金在外力消除后可恢复原状,但不锈钢仍保持弯曲状态,未恢复原状。

(图片提供:一般社团法人形状记忆合金协会)

相关链接

‶形状记忆NT合金·超弹性NT合金”(Furukawa Techno Material Co., Ltd.)

超弹性合金在医疗器械领域的应用

在血管内自动扩张的支架

血管遍布人体各处,是将血液输送到身体各个角落的通道。但是,如果血液的流动路径变窄或者发生堵塞,则氧气和营养物质就会无法到达相对应组织,从而导致生病。有时血管还会破裂,从而引发严重的症状。因此,需要进行去除堵塞原因、扩张血管、保持血流畅通的导管治疗。

扩张血管时,使用的是被称为导丝和球囊的器械,并且为了支撑血管内腔,需要将网纹筒状的、被称为支架的器具插入血管中。具有超弹性特性的NT合金制成的支架以细筒状经导管到达患处,在患处从导管中被释放出来后支架会自动扩张到指定的直径,从内侧支撑血管。支架用超弹性合金制成,可以扩大内腔,还可随着人的身体活动柔性变形,从而可以大大减轻对血管的压力。

古河电工集团的古河TECHNO MATERIAL提供用于制作这种网纹状支架的、用NT合金制成的管体。NT合金的难度在于混合比例仅偏差0.1%,变态温度即会发生约10℃的变动,机械特性也会随之发生变化。此外,NT合金管体在加工成支架后,需要留置在体内,因此是一款需要具备高水平的清洁度、真圆度、在人体内的稳定性以及较强的耐久性的高科技产品。

将支架与导管送至患处的导丝

(中央)导丝。(左右)作为导丝的芯材使用的NT合金线

将支架与导管送到血管内目的地的就是导丝。为确保导丝能在血管中顺畅前进,使用具有柔软超弹性的NT合金线制作导丝,并在其表面涂覆易于滑动的树脂膜。

为了确保导丝能穿过人体内复杂弯曲的血管内部到达深处,需要导丝具有能够沿着血管的通道形状柔性弯曲、并在不碰坏血管的情况下依靠在血管插入部施加的推进力在血管中前进的硬度。此外,还需要具有在血管的插入部旋转丝线时导丝的前端也会跟着旋转的特性。根据治疗方法和适用患处的不同,导丝有多种类型,为了满足这些要求特性,古河TECHNO MATERIAL提供符合各种特性要求的NT合金线。

株式会社古河TECHNO MATERIAL董事 特殊金属事业部营业部长 堀川宏说道:

“本公司的最大优势,就是自身拥有从NiTi铸块制造的熔炼铸造到热加工、冷拉、成形、记忆处理以及部件加工等二次加工的一贯的制造体制,可针对不同客户提供优质的质量、快速的开发和制造服务。现在,以实现事业化为目标的‘F-ELI(Furukawa Extra Low Inclusion wire)’,通过对在合金内部形成的氧化物等夹杂物进行抑制,实现了较高的耐久性,还通过一贯的制造体制确保了完美的可追溯性。由于使用支架和导丝的微创导管治疗对患者的身体负担小,还可降低治疗费,因此,正在不断推进更多新治疗方法的开发工作。古河TECHNO MATERIAL将以满足客户的要求为目标,努力开发性能更高的产品,为治疗更多的患者做贡献。