专利名称：用于血管介入式手术的形状记忆合金驱动的导向微型装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及形状记忆合金(SMA)应用于生物医学工程技术领域。
背景技术：
90年代初开始，介入式微创手术技术开始应用于血管病症的治疗。手术过程中，医生将导管插入血管中，在X光图像的引导下，将导管伸到目标位置，然后在目标位置完成一定的医疗过程。这样的介入式手术不仅能有效地解决血管病症，而且有很多突出的优点，如手术时间大大缩短，患者的痛苦极大减小，手术恢复时间从几个月缩短为几天等等。由于这些优点，介入式手术被越来越多的医生所采用，越来越多的患者所接受。但是常规的血管导管使用的是人工控制方式，这种方式依赖于机械性的偏移机制，力的传输受导管与曲折的血管壁摩擦接触的限制，需要较长的操作时间；导管操纵过程中作用在血管壁上的力无法估计，容易造成血管损伤；大多数导管的转向半径是固定的，手术过程中经常会多次更换不同转向半径的导管；而且血管的分支非常多，当导管成功的跨越了第一或第二分支后，医生就会对导管失去控制，将使整个设备变得无法预测。这就使得这种手术在有效性和安全性上存在很大的局限。形状记忆合金是能将自身的塑性变形在某一特定温度下自动恢复为原始形状的合金，它还具有耐磨损、抗腐蚀、高阻尼和超弹性等优异特点。因此可以满足各类工程和医学的应用需求，是一种非常优秀的功能材料。
发明内容
为解决现有介入式手术中人工方式控制导管导向所存在的手术的有效性和安全性受到局限的问题，进而提供了一种用于血管介入式手术的形状记忆合金驱动的导向微型装置，它能够从前端主动控制导管或导丝的运动方向，定位准确，从而缩短手术时间、减轻病人痛苦、提高手术的安全性和成功率。本发明包括偏置弹簧、至少三个形状记忆合金弹簧和至少两个连接件，偏置弹簧为压缩弹簧，连接件开有中心通孔，偏置弹簧穿过连接件上的中心通孔并与中心通孔固连为一体，形状记忆合金弹簧均匀分布在偏置弹簧的外侧并且分别与连接件的外表面固连为一体。本发明利用了形状记忆合金的特点，模拟自然界蛇的运动方式，SMA弹簧具有肌肉的作用，偏置弹簧同时具有骨骼和肌肉的作用。本发明的外径约为1.2毫米，安装在导管/导丝的前端，在不通电状态下，由于偏置弹簧的作用，整个微型装置接近直线状态；在通电的状态下，一根或多根SMA弹簧纵向收缩，迫使偏置弹簧弯曲收缩，从而实现整个导管导向微型装置的不同方向和半径的弯曲，为医生提供了实施介入手术安全且方便的治疗装置。
图1是本发明总体结构的主视图，图2是本发明总体结构的横截面剖视图，图3是本发明总体结构正常状态的立体示意图，图4是本发明弯曲状态下的立体示意图，图5是本发明在血管手术过程中的应用示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一(参见图1-图5)本实施方式由偏置弹簧1、三个形状记忆合金(SMA)弹簧2和两个连接件3组成，偏置弹簧1为压缩弹簧，连接件3开有中心通孔3-1，偏置弹簧1穿过两个连接件3上的中心通孔3-1并与中心通孔3-1固连为一体，三个形状记忆合金弹簧2均匀分布在偏置弹簧1的外侧并且分别与连接件3的外表面固连为一体。由于NiTi合金的抗拉强度在1000Mpa以上，延伸率在20％以上，疲劳寿命达107次，阻尼特性比普通的弹簧高10倍，其耐腐蚀性优于目前最好的医用不锈钢，本实施方式所述的偏置弹簧可选用以镍钛(NiTi)为基体的形状记忆合金材料。工作原理SMA弹簧2处于通电加热状态时，SMA弹簧2发生相变，产生强大的收缩力，使导管或导丝末端按需要的角度和半径转向指定方向的血管分支(如图4和图5所示)；当这些SMA弹簧2处于断电冷却状态时，SMA弹簧2发生逆相变，收缩力消失，在偏置弹簧1的作用下，微型装置恢复直线状态。
具体实施方式
二(参见图1-图5)本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于所述连接件3上的与偏置弹簧1的连接处为内凹圆弧面1-1，内凹圆弧面1-1形状和大小与偏置弹簧1的外径相吻合。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。由于内凹圆弧面1-1形状和大小与偏置弹簧1的外径相吻合，连接件3与偏置弹簧1的接触面积为最大，在SMA弹簧2发生相变时，保证了本发明动作的可靠性。
具体实施方式
三(参见图1-图5)本实施方式与具体实施方式
一或二的不同点在于所述连接件3为绝缘材料或外表面镀绝缘膜的导电材料。其它组成和连接关系与具体实施方式
一或二相同。本实施方式避免了SMA弹簧之间或SMA弹簧与偏置弹簧之间通电而影响整个微型装置性能的问题。
具体实施方式
四(参见图1-图5)本实施方式与具体实施方式
一、二或三的不同点在于所述偏置弹簧1与连接件3上的中心通孔3-1粘接为一体，所述形状记忆合金弹簧2分别与连接件3的外表面粘接为一体。其它组成和连接关系与具体实施方式
一、二或三相同。
具体实施方式
五(参见图1-图5)本实施方式与具体实施方式
一、二、三或四的不同点在于它又增加了两个连接件3，所增加的两个连接件3沿中心线方向间隔地置在本装置的中部。其它组成和连接关系与具体实施方式
一、二、三或四相同。
本发明所述连接件3可根据需要设置为多个，形成类似蛇形的一节一节的结构，只要能满足使用要求，都在本专利的保护范围内。
具体实施方式
六(参见图1-图5)本实施方式与具体实施方式
一、二、三、四或五的不同点在于它增加了外封装硅胶管4，外封装硅胶管4套装在所述形状记忆合金弹簧2的外面。其它组成和连接关系与具体实施方式
一、二、三、四或五相同。本实施方式所述的外封装硅胶管4可起到绝缘和保护装置的作用。
使用时，可分别对每个SMA弹簧的每一节的两端通电加热，通过调节供电电流进行控制，电流是可调的，电流值的范围为1毫安到150毫安。本发明的一个完整周期的运动可分解为收缩弯曲过程和舒张伸直过程两个过程收缩弯曲过程①对某一根SMA弹簧2通电加热，判断本装置的弯曲方向与血管分支6方向是否一致；②调整加热某一根或两根SMA弹簧2，使本装置的弯曲方向与血管分支6的方向一致；③调节供电电流控制弯曲半径(转角)，使本装置的前端进入指定的血管分支6；④SMA弹簧2保温，等待导管/导丝5的进给。舒张伸直过程⑤SMA弹簧2冷却，在偏置弹簧1的作用下SMA弹簧2逐渐舒张伸长，当低于马氏体相变温度后，在偏置弹簧1的作用下，SMA弹簧2恢复初始状态，整个装置恢复最初的近似直线状态。至此，本装置完成了一个血管分支6的引导转向过程(如图4和图5所示)。重复以上步骤，本发明可引导导管/导丝5在直径允许范围内的人体血管系统中进入任意血管分支6，辅助医生完成各种血管手术。
权利要求
1.用于血管介入式手术的形状记忆合金驱动的导向微型装置，其特征在于它包括偏置弹簧(1)、至少三个形状记忆合金弹簧(2)和至少两个连接件(3)，偏置弹簧(1)为压缩弹簧，连接件(3)开有中心通孔(3-1)，偏置弹簧(1)穿过连接件(3)上的中心通孔(3-1)并与中心通孔(3-1)固连为一体，形状记忆合金弹簧(2)均匀分布在偏置弹簧(1)的外侧并且分别与连接件(3)的外表面固连为一体。
2.根据权利要求1所述的用于血管介入式手术的形状记忆合金驱动的导向微型装置，其特征在于所述连接件(3)上的与偏置弹簧(1)的连接处为内凹圆弧面(1-1)，内凹圆弧面(1-1)形状和大小与偏置弹簧(1)的外径相吻合。
3.根据权利要求1或2所述的用于血管介入式手术的形状记忆合金驱动的导向微型装置，其特征在于所述偏置弹簧(1)与连接件(3)上的中心通孔(3-1)粘接为一体，所述形状记忆合金弹簧(2)分别与连接件(3)的外表面粘接为一体。
4.根据权利要求3所述的用于血管介入式手术的形状记忆合金驱动的导向微型装置，其特征在于所述连接件(3)为绝缘材料。
5.根据权利要求3所述的用于血管介入式手术的形状记忆合金驱动的导向微型装置，其特征在于所述连接件(3)为外表面镀绝缘膜的导电材料。
6.根据权利要求1、2、4或5所述的用于血管介入式手术的形状记忆合金驱动的导向微型装置，其特征在于它又增加了两个连接件(3)，所增加的两个连接件(3)沿中心线方向间隔地置在本装置的中部。
7.根据权利要求6所述的用于血管介入式手术的形状记忆合金驱动的导向微型装置，其特征在于它增加了外封装硅胶管(4)，外封装硅胶管(4)套装在所述形状记忆合金弹簧(2)的外面。
全文摘要
用于血管介入式手术的形状记忆合金驱动的导向微型装置，它涉及形状记忆合金(SMA)应用于生物医学工程技术领域。为解决现有介入式手术中人工方式控制导管导向所存在的手术的有效性和安全性受到局限的问题，本发明包括偏置弹簧(1)、至少三个形状记忆合金弹簧(2)和至少两个连接件(3)，偏置弹簧(1)为压缩弹簧，连接件(3)开有中心通孔(3－1)，偏置弹簧(1)穿过连接件(3)上的中心通孔(3－1)并与中心通孔(3－1)固连为一体，形状记忆合金弹簧(2)均匀分布在偏置弹簧(1)的外侧并且分别与连接件(3)的外表面固连为一体。本发明利用了形状记忆合金的特点，它能够从前端主动控制导管或导丝的运动方向，定位准确，从而缩短手术时间、减轻病人痛苦、提高手术的安全性和成功率。
文档编号A61F2/00GK1810214SQ200510127350
公开日2006年8月2日 申请日期2005年12月16日 优先权日2005年12月16日
发明者付宜利, 李显凌, 马炘, 梁兆光, 刘浩, 王树国 申请人:哈尔滨工业大学