管和包括所述管的可操縱引入元件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及管和包括所述管的諸如導管、內窺鏡或護套的可操縱引入元件。本發(fā)明還涉及用于生產所述管的生產方法和生產裝置。
【背景技術】
[0002]US 6，872，433 B2公開了一種用于微創(chuàng)應用的裝置。該裝置具有縱軸，其中，該裝置從該縱軸在徑向方向上延伸，并且其中該裝置通過溫度的變化而被激活。該裝置包括具有用于至少定位該裝置的第一結構的第一單元，其中，第一結構包括一定量的形狀記憶合金。該裝置還包括具有用于至少定位該裝置的第二結構的第二單元，其中，第二結構包括一定量的形狀記憶聚合物。第一單元具有縱向延伸的具有至少一次纏繞的盤繞配置，并且第二單元包括圓柱體，其中，第一單元被定位在第二單元中，使得形狀記憶合金的溫度的變化使第一單元通過徑向收縮和縱向延伸而改變位置，并且拉伸包括第二結構的第二單元，第二結構包含沿縱軸的形狀記憶聚合物。

【發(fā)明內容】

[0003]形狀記憶合金與形狀記憶聚合物的組合不是非常穩(wěn)定。此外，形狀記憶聚合物在被加熱時改變其屬性。這導致定位裝置的準確度降低。
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種管和包括所述管的可操縱引入元件，其允許定位所述可操縱引入元件的準確度增加。本發(fā)明另一目的是提供一種用于生產所述管的生產裝置和生產方法。
[0005]在本發(fā)明的第一方面中，提出了一種管，所述管包括包含形狀記憶合金材料和非形狀記憶聚合物材料的復合材料。
[0006]所述管材料能夠被用于通過根據(jù)用于實現(xiàn)引入元件的優(yōu)選彎曲的需要來修改所述管的溫度，以相對容易的方式來使包括所述管的諸如導管、內窺鏡或護套的所述引入元件可操縱。此外，通過使用該操縱機構，所述引入元件能夠相對準確地被定位，因為所述復合材料包含非形狀記憶聚合物材料，所述非形狀記憶聚合物材料比形狀記憶聚合物材料更穩(wěn)定，并且所述非形狀記憶聚合物材料可以針對諸如硬度、剛度等的其他性質而被優(yōu)化。另夕卜，由于所述復合材料包含所述非形狀記憶聚合物材料，已經(jīng)針對廣泛的應用和特性得到證明的廣泛的潛在材料是可用的，廣泛的潛在材料能夠被用于例如使所述管適應期望應用的要求。此外，使用用于操縱所述引入元件的所述管能夠導致成本降低并且能夠實現(xiàn)小型化。
[0007]所述形狀記憶合金材料優(yōu)選地包括細長形狀記憶合金元件，例如可以是形狀記憶合金纖維線材件(wire pieces)的形狀記憶合金纖維。所述細長形狀記憶合金元件能夠增加所述管的剛度。
[0008]所述形狀記憶合金材料優(yōu)選地包括鎳鈦諾。例如，鎳鈦諾纖維可以被用作所述形狀記憶合金材料。鎳鈦諾是生物相容的，使得其允許在醫(yī)學應用中使用所述管。
[0009]所述細長形狀記憶合金元件與所述非形狀記憶聚合物之間的粘附力優(yōu)選地足夠好，以允許所述非形狀記憶聚合物跟隨所述細長形狀記憶合金元件的長度的變化。例如，如果所述細長形狀記憶合金元件收縮或再次變得更長，則良好的粘附力確保所述非形狀記憶聚合物材料能夠跟隨這些長度變化。此外，良好的粘附力能夠確保在停止熱激活之后，由所述非形狀記憶聚合物施加在所述細長形狀記憶合金元件上的應力將使其復位到原始大小。為了提供該良好的粘附力，所述細長形狀記憶合金元件的表面能夠被表面處置。例如，所述細長形狀記憶合金元件能夠具有粗糙化的表面。能夠通過例如磨削、滾軋、鍛造、尤其是做凹痕、蝕刻、噴砂或任何其他粗糙化技術來使所述形狀記憶合金元件的表面粗糙化。諸如表面涂層的其他表面處置也能夠被用于改進所述細長形狀記憶合金元件與所述非形狀記憶聚合物材料之間的粘附力。
[0010]所述非形狀記憶聚合物材料優(yōu)選為諸如熱塑性塑料、硅酮或熱固性塑料的常規(guī)聚合物。所述非形狀記憶聚合物材料也可以包括這些示范性地提到的常規(guī)聚合物中的兩種或全部的組合。所述非形狀記憶聚合物材料不是形狀記憶聚合物材料，不是例如在例如J.Leng 等人的文章 “Shape-memory polymers and their composites: Stimulus methodsand applicat1ns”(Progress in Materials Science 56，第 1077 至 1135 頁(2011 年))中公開的形狀記憶聚合物材料。
[0011 ] 所述管優(yōu)選能通過使用聚合物成形技術來生產。所述聚合物成形技術優(yōu)選為諸如擠壓成型或注塑成型的常規(guī)技術，即所述管可以能通過擠壓成型和/或注塑成型來生產。在擠壓過程中，可以是短切纖維或線材件的所述形狀記憶合金材料，尤其是所述細長形狀記憶合金元件將在所述管的長度方向上自動地被對齊。如果所述形狀記憶合金元件，尤其是所述形狀記憶合金纖維，在所述管的長度方向上被對齊，則其在創(chuàng)建彎曲響應時更有效。例如，針對相同的彎曲響應可以需要較少的形狀記憶合金材料。
[0012]優(yōu)選的是，所述復合材料包括用于修改所述管的熱導率、電阻和剛度中的至少一個的另外的材料。例如，所述另外的材料可以包含傳導性粒子，尤其是導熱和/或導電粒子。所述另外的材料可以包括金屬材料和/或諸如碳納米管的碳材料和/或陶瓷材料。通過將另外的材料混入所述復合材料中，能夠例如將所述復合材料自身制成加熱元件，其中，在這種情況下，所述管僅需要被電連接以通過電阻電熱被加熱。所述另外的材料也能夠被用于通過根據(jù)需要來修改所述復合材料的熱導率以優(yōu)化所述管對熱刺激的響應。
[0013]在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種用于被引入到對象中的可操縱引入元件，其中，所述可操縱引入元件包括:
[0014]-如權利要求1所述的管，以及
[0015]-溫度修改元件，其用于修改所述管的至少一部分的溫度以彎曲所述管。
[0016]通過修改所述管的至少部分的溫度，能夠尤其是局部地修改，即加熱或冷卻所述管的溫度，從而使所述管彎曲。所述可操縱引入元件因此也能夠被視為是可操縱管。
[0017]所述可操縱引入元件優(yōu)選為可操縱護套、可操縱導管或可操縱內窺鏡。所述可操縱護套能夠在諸如導管的另外的器械上被拉動，以便使其他器械可操縱。所述管能夠與另外的管相組合。例如，具有包含形狀記憶合金材料和非形狀記憶聚合物材料的所述復合材料的所述管能夠是被布置在外管與內管之間的中間管。
[0018]所述溫度修改元件優(yōu)選地包括加熱元件和冷卻元件中的至少一個。所述加熱元件優(yōu)選地適于在一側加熱所述管的壁，以便使所述管彎曲。所述冷卻元件能夠被用于在通過加熱的熱激活已經(jīng)被停止之后，使所述可操縱引入元件較快地復位到其原始位置。
[0019]所述加熱元件優(yōu)選地適于通過電阻加熱、流體加熱以及光學加熱中的至少一種來加熱所述管的所述部分。尤其地，所述加熱元件能夠適于向所述管施加電流，使得所述管材料自身能夠被電阻加熱。或者，所述加熱元件能夠包括適于通過流體加熱、尤其是液體加熱或者光學加熱來加熱所述管的所述部分的單獨的元件。例如，所述加熱元件能夠包括用于提供由要加熱的所述管的所述部分吸收的光的光纖或其他光學器件。
[0020]所述冷卻元件能夠適于提供流體冷卻。尤其地，所述冷卻元件能夠適于提供用于冷卻所述管的部分的液體冷卻以彎曲所述管的所述部分。代替提供主動冷卻，所述溫度修改元件可以僅包括用于加熱所述管的加熱元件，其中，在這種情況下，可以使用例如通過所述引入元件的元件，例如通過例如鑲邊或線圈的所述引入元件的金屬零件傳導熱的自然冷卻。
[0021]在實施例中，所述溫度修改元件包括被定位在不同位置處以修改所述管的不同部分的溫度的若干溫度修改子元件，其中，所述溫度修改子元件中的至少兩個是能被彼此分開控制的。通過定址不同的溫度修改子元件，能夠獲得所述管的不同彎曲以根據(jù)需要來操縱所述引入元件。例如，所述溫度修改子元件能夠是加熱子元件，其中，所述多個加熱子元件能夠被用于在不同方向上，尤其是在所有方向上，優(yōu)選地在所述管長度的任何位置處進行彎曲。
[0022]在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種用于生產如權利要求1所述的管的生產裝置，其中，所述生產裝置包括:
[0023]-復合材料提供單元，其用于提供包括形狀記憶合金材料和非形狀記憶聚合物材料的復合材料，
[0024]-聚合物成形單元，其用于通過對所述復合材料應用聚合物成形技術來生產所述管。
[0025]在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種用于生產如權利要求1所述的管的生產方法，其中，所述生產方法包括:
[0026]-提供包括形狀記憶合金材料和非形狀記憶