管和包括所述管的可操纵引入元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及管和包括所述管的诸如导管、内窥镜或护套的可操纵引入元件。本发明还涉及用于生产所述管的生产方法和生产装置。
【背景技术】
[0002]US 6，872，433 B2公开了一种用于微创应用的装置。该装置具有纵轴，其中，该装置从该纵轴在径向方向上延伸，并且其中该装置通过温度的变化而被激活。该装置包括具有用于至少定位该装置的第一结构的第一单元，其中，第一结构包括一定量的形状记忆合金。该装置还包括具有用于至少定位该装置的第二结构的第二单元，其中，第二结构包括一定量的形状记忆聚合物。第一单元具有纵向延伸的具有至少一次缠绕的盘绕配置，并且第二单元包括圆柱体，其中，第一单元被定位在第二单元中，使得形状记忆合金的温度的变化使第一单元通过径向收缩和纵向延伸而改变位置，并且拉伸包括第二结构的第二单元，第二结构包含沿纵轴的形状记忆聚合物。
【发明内容】
[0003]形状记忆合金与形状记忆聚合物的组合不是非常稳定。此外，形状记忆聚合物在被加热时改变其属性。这导致定位装置的准确度降低。
[0004]本发明的目的是提供一种管和包括所述管的可操纵引入元件，其允许定位所述可操纵引入元件的准确度增加。本发明另一目的是提供一种用于生产所述管的生产装置和生产方法。
[0005]在本发明的第一方面中，提出了一种管，所述管包括包含形状记忆合金材料和非形状记忆聚合物材料的复合材料。
[0006]所述管材料能够被用于通过根据用于实现引入元件的优选弯曲的需要来修改所述管的温度，以相对容易的方式来使包括所述管的诸如导管、内窥镜或护套的所述引入元件可操纵。此外，通过使用该操纵机构，所述引入元件能够相对准确地被定位，因为所述复合材料包含非形状记忆聚合物材料，所述非形状记忆聚合物材料比形状记忆聚合物材料更稳定，并且所述非形状记忆聚合物材料可以针对诸如硬度、刚度等的其他性质而被优化。另夕卜，由于所述复合材料包含所述非形状记忆聚合物材料，已经针对广泛的应用和特性得到证明的广泛的潜在材料是可用的，广泛的潜在材料能够被用于例如使所述管适应期望应用的要求。此外，使用用于操纵所述引入元件的所述管能够导致成本降低并且能够实现小型化。
[0007]所述形状记忆合金材料优选地包括细长形状记忆合金元件，例如可以是形状记忆合金纤维线材件(wire pieces)的形状记忆合金纤维。所述细长形状记忆合金元件能够增加所述管的刚度。
[0008]所述形状记忆合金材料优选地包括镍钛诺。例如，镍钛诺纤维可以被用作所述形状记忆合金材料。镍钛诺是生物相容的，使得其允许在医学应用中使用所述管。
[0009]所述细长形状记忆合金元件与所述非形状记忆聚合物之间的粘附力优选地足够好，以允许所述非形状记忆聚合物跟随所述细长形状记忆合金元件的长度的变化。例如，如果所述细长形状记忆合金元件收缩或再次变得更长，则良好的粘附力确保所述非形状记忆聚合物材料能够跟随这些长度变化。此外，良好的粘附力能够确保在停止热激活之后，由所述非形状记忆聚合物施加在所述细长形状记忆合金元件上的应力将使其复位到原始大小。为了提供该良好的粘附力，所述细长形状记忆合金元件的表面能够被表面处置。例如，所述细长形状记忆合金元件能够具有粗糙化的表面。能够通过例如磨削、滚轧、锻造、尤其是做凹痕、蚀刻、喷砂或任何其他粗糙化技术来使所述形状记忆合金元件的表面粗糙化。诸如表面涂层的其他表面处置也能够被用于改进所述细长形状记忆合金元件与所述非形状记忆聚合物材料之间的粘附力。
[0010]所述非形状记忆聚合物材料优选为诸如热塑性塑料、硅酮或热固性塑料的常规聚合物。所述非形状记忆聚合物材料也可以包括这些示范性地提到的常规聚合物中的两种或全部的组合。所述非形状记忆聚合物材料不是形状记忆聚合物材料，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 页(2011 年))中公开的形状记忆聚合物材料。
[0011 ] 所述管优选能通过使用聚合物成形技术来生产。所述聚合物成形技术优选为诸如挤压成型或注塑成型的常规技术，即所述管可以能通过挤压成型和/或注塑成型来生产。在挤压过程中，可以是短切纤维或线材件的所述形状记忆合金材料，尤其是所述细长形状记忆合金元件将在所述管的长度方向上自动地被对齐。如果所述形状记忆合金元件，尤其是所述形状记忆合金纤维，在所述管的长度方向上被对齐，则其在创建弯曲响应时更有效。例如，针对相同的弯曲响应可以需要较少的形状记忆合金材料。
[0012]优选的是，所述复合材料包括用于修改所述管的热导率、电阻和刚度中的至少一个的另外的材料。例如，所述另外的材料可以包含传导性粒子，尤其是导热和/或导电粒子。所述另外的材料可以包括金属材料和/或诸如碳纳米管的碳材料和/或陶瓷材料。通过将另外的材料混入所述复合材料中，能够例如将所述复合材料自身制成加热元件，其中，在这种情况下，所述管仅需要被电连接以通过电阻电热被加热。所述另外的材料也能够被用于通过根据需要来修改所述复合材料的热导率以优化所述管对热刺激的响应。
[0013]在本发明的另一方面中，提出了一种用于被引入到对象中的可操纵引入元件，其中，所述可操纵引入元件包括:
[0014]-如权利要求1所述的管，以及
[0015]-温度修改元件，其用于修改所述管的至少一部分的温度以弯曲所述管。
[0016]通过修改所述管的至少部分的温度，能够尤其是局部地修改，即加热或冷却所述管的温度，从而使所述管弯曲。所述可操纵引入元件因此也能够被视为是可操纵管。
[0017]所述可操纵引入元件优选为可操纵护套、可操纵导管或可操纵内窥镜。所述可操纵护套能够在诸如导管的另外的器械上被拉动，以便使其他器械可操纵。所述管能够与另外的管相组合。例如，具有包含形状记忆合金材料和非形状记忆聚合物材料的所述复合材料的所述管能够是被布置在外管与内管之间的中间管。
[0018]所述温度修改元件优选地包括加热元件和冷却元件中的至少一个。所述加热元件优选地适于在一侧加热所述管的壁，以便使所述管弯曲。所述冷却元件能够被用于在通过加热的热激活已经被停止之后，使所述可操纵引入元件较快地复位到其原始位置。
[0019]所述加热元件优选地适于通过电阻加热、流体加热以及光学加热中的至少一种来加热所述管的所述部分。尤其地，所述加热元件能够适于向所述管施加电流，使得所述管材料自身能够被电阻加热。或者，所述加热元件能够包括适于通过流体加热、尤其是液体加热或者光学加热来加热所述管的所述部分的单独的元件。例如，所述加热元件能够包括用于提供由要加热的所述管的所述部分吸收的光的光纤或其他光学器件。
[0020]所述冷却元件能够适于提供流体冷却。尤其地，所述冷却元件能够适于提供用于冷却所述管的部分的液体冷却以弯曲所述管的所述部分。代替提供主动冷却，所述温度修改元件可以仅包括用于加热所述管的加热元件，其中，在这种情况下，可以使用例如通过所述引入元件的元件，例如通过例如镶边或线圈的所述引入元件的金属零件传导热的自然冷却。
[0021]在实施例中，所述温度修改元件包括被定位在不同位置处以修改所述管的不同部分的温度的若干温度修改子元件，其中，所述温度修改子元件中的至少两个是能被彼此分开控制的。通过定址不同的温度修改子元件，能够获得所述管的不同弯曲以根据需要来操纵所述引入元件。例如，所述温度修改子元件能够是加热子元件，其中，所述多个加热子元件能够被用于在不同方向上，尤其是在所有方向上，优选地在所述管长度的任何位置处进行弯曲。
[0022]在本发明的另一方面中，提出了一种用于生产如权利要求1所述的管的生产装置，其中，所述生产装置包括:
[0023]-复合材料提供单元，其用于提供包括形状记忆合金材料和非形状记忆聚合物材料的复合材料，
[0024]-聚合物成形单元，其用于通过对所述复合材料应用聚合物成形技术来生产所述管。
[0025]在本发明的另一方面中，提出了一种用于生产如权利要求1所述的管的生产方法，其中，所述生产方法包括:
[0026]-提供包括形状记忆合金材料和非形状记忆