专利名称：将医疗装置装载到输送系统中的方法
技术领域：
本发明总体涉及表征材料的方法，更特别地，涉及用于表征形状记忆材料中的相 变的方法。
背景技术：
许多医疗装置依赖于工程材料(比如聚合物和金属合金)来在人体内执行各种功 能。在设计和研发医疗装置中，重要的是要理解部件材料的特性和性能，从而可确定在制造 和使用期间对材料响应的精确预测。对材料行为的理解对于认识特定过程控制(比如温度 控制)而言是至关重要的，需要确保材料响应不仅是可预测的而且是可重复的以及可信度高的。通常，采用各种测试技术来帮助表征工程材料。例如，可采用差示扫描量热法 (DSC)、动态机械分析(DMA)、拉伸测试和其它方法来确定各材料特性，包括相变温度和机械 性能。相变温度的确定是对聚合物和金属的材料表征的重要方面。DSC是一种用来确 定聚合物的熔融/玻璃转变温度和金属的相变温度的工业标准测试方法。特别地，该技 术广泛用于通常根据 ASTM 标准 F2004-05 "Standard Test Method for Transformation Temperature of Nickel-Titanium Alloys by Thermal Analysis (通过热分析测试镍钛合金的相变温度的标准测试方法)”来识别镍钛形状记忆合金中的相变，将该标准的全部内容 结合于本文以作参考。镍-钛形状记忆材料在较低温度相(马氏体)和较高温度相(奥氏体)之间可逆 地转变。正向相变和反向相变可通过施加和去除应力(超弹性作用)和/或通过温度变化 (形状记忆作用)来推动。奥氏体在特征上是较硬的相，而马氏体可变形直至大约8%的可 恢复应变。在合金中在马氏体相中诱发应变而实现的形状改变可在完成奥氏体反向相变时 复原，从而允许该材料返回之前的形状。一些镍钛形状记忆合金可具有两阶段相变，该两阶段相变除了单斜晶(B12)马氏 体相和立方晶(B》奥氏体相之外还包括菱形相(R相)相变。在冷却时马氏体相变之前以 及在加热时奥氏体相变之前发生两阶段形状记忆材料中的R相相变。如本领域技术人员通常所理解的，马氏体开始温度(Ms)指的是在冷却时马氏体相 变开始的温度，而马氏体结束温度(Mf)指的是马氏体相变终止的温度。奥氏体开始温度 (As)指的是在加热时奥氏体相变开始的温度，而奥氏体结束温度(Af)指的是奥氏体相变终 止的温度。R相开始温度(Rs)指的是对于两阶段形状记忆材料而言在冷却时R相相变开始 的温度，而R相结束温度(Rf)指的是在冷却时R相相变终止的温度。最后，R’相开始温度 (R’ s)为对于两阶段形状记忆材料而言在加热时R相相变开始的温度，而R’相结束温度 (R’ f)为在加热时R相相变终止的温度。DSC测试方法涉及通过多个相变的温度间隔在受控的环境中以受控的速率来加热 和冷却试样。连续监测和记录由于能量变化而引起的在测试材料和参考值之间的热流量 差。由于在试样中的相变而引起的能量吸收导致在加热时的吸热凹谷。由于在试样中的相 变而引起的能量释放导致在冷却时的放热峰值。相变温度(例如Ms、Mf、Rs、Rf等)可通过 确定每次相变的开始和结束而从DSC数据中得到。ASTM U M F 2005-05 "Standard Terminology for Nickel-Titanium shape Memory Alloys (镍钛形状记忆合金的标准术语)，，说明了用于具有一阶段相变或两阶段相 变的示例性DSC图形。这些DSC图形被复制成本专利文献中的图1和2。具有一阶段相变 的形状记忆合金响应于温度变化进行奥氏体与马氏体之间的一步变化。在冷却期间，合金 从奥氏体转变成马氏体；而在加热期间，合金从马氏体转变成奥氏体。因此，图1的DSC图 形显示出对应于相应相变的在冷却期间的单个峰值以及在加热期间的单个凹谷。具有两阶段相变的形状记忆合金响应于温度变化在晶体结构方面经受了涉及奥 氏体、马氏体和R相的两步变化。如图2所示，在冷却期间，合金从奥氏体转变为R相(第 一峰值)，然后从R相转变成马氏体(第二峰值)。在加热期间，合金从马氏体转变为R相 (第一凹谷)，然后从R相转变成奥氏体(第二凹谷)。实际上，以及在一些科学著作中，如图3所示，一些镍钛形状记忆合金的DSC测试 呈现出在冷却期间的两个峰值310、320，但是在加热期间只有单个凹谷330。一些人接受下 述观点在冷却期间观察到的两个峰值对应于从奥氏体到R相以及从R相到马氏体的两阶 段相变，而在加热期间观察到的单个凹谷对应于从马氏体到奥氏体的一步相变。也就是说， 一些人认为，镍钛形状记忆合金可以在冷却期间具有朝着R相的正向相变而在加热期间没 有朝着R相的反向相变。其他人认为，两阶段反向相变实际上可以出现在加热期间，尽管在 DSC数据中只出现单个凹谷。但是，由于凹谷的重叠特性以及在ASTM标准F 2004-05中所规定的测试规程的缺陷，采用该DSC测试方法不能完全限定出两阶段反向相变。因此，只能 估计出相变温度，特别是R’ As0由于对在形状记忆合金中出现的相变的理解对于这些合金的医疗用途和其它用 途而言是至关重要的，所以期望有一种用于表征相变并且确定这些材料的相变温度的更好 方法。
发明内容
在此描述了一种用于表征形状记忆材料的相变的改进方法。该方法对于包括R相 相变的形状记忆合金而言尤为有利。该方法允许重叠差示扫描量热法(DSC)中的拐折部分 或其它数据以便去卷积成代表不同相变的子拐折。因此，在此所述的方法可允许为具有R 相相变的形状记忆合金毫无疑义地确定出相变温度，比如As和R’ f。根据一个实施例，本发明必需在加热和冷却期间从包括形状记忆材料的试样中记 录数据。试样的温度沿着第一方向变化至足以限定出在所记录的数据中的第一拐折部和第 二拐折部的第一温度。第一拐折部出现在第一温度间隔上，第二拐折部出现在第二温度间 隔上。试样的温度沿着第二方向变化至足以限定出在所记录数据中的第三拐折部的第二温 度。第三拐折部出现在第三温度间隔上，并且通过重叠主要子拐折部和次要子拐折部而形 成。试样的温度沿着第一方向变化至第三温度，该第三温度足以限定出在所记录数据中的 第一拐折部但是不足以限定第二拐折部。然后试样的温度沿着第二方向变化至足以限定出 处在所记录数据中的次要子拐折部的第四温度。根据另一个实施例，该方法包括在加热和冷却期间从包括形状记忆合金的试样中 记录数据，其中试样具有R相相变。将试样冷却至足以限定出在所记录数据中的第一拐折 部和第二拐折部的第一温度。第一拐折部出现在第一温度间隔上并且对应于从奥氏体到R 相的相变，第二拐折部出现在第二温度间隔上并且对应于从R相到马氏体的相变。将试样 加热至足以限定出在所记录数据中的第三拐折部的第二温度，其中第三拐折部出现在第三 温度间隔上并且通过重叠分别对应于从马氏体到R相的相变以及从R相到奥氏体的相变的 主要子拐折部和次要子拐折部而形成。将试样冷却至第三温度，该第三温度足以限定出第 一拐折部但是不足以限定出第二拐折部，由此该形状记忆合金具有基本上全部R相结构。 然后，将试样加热至足以限定出在所记录数据中的次要子拐折部的第四温度，其中次要子 拐折部对应于从R相到奥氏体的相变。根据另一个实施例，该方法包括在加热和冷却期间从包括形状记忆合金的试样中 记录数据，其中试样具有R相相变，并且将试样冷却至足以仅限定出在所记录数据中的第 一拐折部的第一温度。第一拐折部出现在第一温度间隔上并且对应于从奥氏体到R相的相 变。将试样加热至足以限定出在所记录数据中的第二拐折部的第二温度，其中第二拐折部 出现在第二温度间隔上并且对应于从R相到奥氏体的相变。从第二拐折部中确定出形状记 忆合金的奥氏体开始温度和奥氏体结束温度中的至少一个。
图1为具有一阶段相变的第一示例性形状记忆合金的DSC图；图2为具有两阶段相变的第二示例性形状记忆合金的DSC图3为具有两阶段相变的第三示例性形状记忆合金的DSC图；图4为根据第一实施例通过对第三示例性形状记忆合金进行双循环试验而产生 的DSC图；图5为根据第二实施例通过对第三示例性形状记忆合金进行双循环试验而产生 的DSC图；图6为显示出双循环试验的第一实施例的各步骤的流程图；图7为显示出双循环试验的第二实施例的各步骤的流程图；以及图8为显示出根据在此提出的试验和计算方案而去卷积成第一子凹谷和第二子 凹谷的重叠凹谷的曲线图。
具体实施例方式图3显示出从在包括R相相变的镍钛合金试样上进行传统的(单循环)试验中得 到的DSC数据。如前面所讨论的，在冷却期间得到该数据中的两个峰值310、320，但是在加 热期间只得到单个凹谷330。如前面所注意到的，在冷却期间在DSC数据中形成峰值，这是 因为出现的相变是放热的。换句话说，在形状记忆合金从一个相转变成另一个相时释放出 热量。相反地，在加热期间在DSC数据中形成吸热凹谷或子凹谷，这是因为在形状记忆合金 相变时试样吸收热量。图4和5显示出通过对产生出图3的数据的相同试样进行双循环试验而产生的 DSC数据。在图4的DSC数据中，例如，在冷却期间获得两个峰值420、430，而在加热期间获 得凹谷450和子凹谷480。子凹谷480与可利用来自双循环试验的数据通过推算限定出的 另一子凹谷重叠。如图8所示，凹谷450通过重叠子凹谷475、480而形成，因此可被称为重 叠的凹谷450。另外，通过推算限定出的子凹谷475可被称为第一子凹谷475，而通过试验确 定的子凹谷480可被称为第二子凹谷480。(该命名是根据在加热期间与相应子凹谷475、 480对应的相变出现的顺序而选定的)。根据两个实施例，通过采用在此所述的双循环DSC试验，可从在单DSC循环期间获 得的重叠凹谷450中隔离出对应于R相到奥氏体相变的第二子凹谷480。利用这些DSC数 据，还可通过推算限定出对应于马氏体到R相相变的重叠凹谷450的第一子凹谷475。因 此，通过将试验双循环方法与推算分析相结合，可毫无疑问地将重叠凹谷450分成其分量 第一子凹谷475和第二子凹谷480。因此，可正确地表征具有R相相变的形状记忆合金的相 变，并且可以精确地确定出相变温度(例如R’ S、R’ f、As*Af)。双循环试验第一示例性实施例图6为显示出双循环方法的第一实施例的各步骤的流程图。参照该流程图，步骤 610 将包括具有R相转变的形状记忆合金的试样放置在被构造用于记录加热和冷却期间 的数据的装置中。优选的是，该装置为差示扫描量热仪，并且所记录的数据是作为温度的函 数的热流量。步骤620 将试样冷却至足以限定出该数据中的第一拐折部和第二拐折部的 第一温度。第一拐折部出现在第一温度间隔上并且对应于从奥氏体到R相的相变，而第二 拐折部出现在第二温度间隔上并且对应于从R相到马氏体的相变。步骤630 然后，将试样 加热至足以限定该数据中的第三拐折部的第二温度。优选的是，该试样在第二温度下基本上全部是奥氏体。第三拐折部出现在第三温度间隔上，并且通过将分别对应于从马氏体到 R相的相变和从R相到奥氏体的相变的主要子拐折部和次要子拐折部重叠而形成。冷却至 第一温度以及加热至第二温度构成了 DSC试验的第一循环。步骤640 然后，将该试样冷却 至位于第一拐折部和第二拐折部之间的第三温度，由此该形状记忆合金具有基本上全部R 相结构，以及步骤650 将该试样加热至足以限定出该数据中对应于从R相到奥氏体的相变 的次要子拐折部的第四温度。冷却至第三温度和加热至第四温度构成了 DSC试验的第二循 环。记录整个试验的数据。该数据中的拐折部和子拐折部通常可被限定为与数据基线有明显偏离。例如，拐 折部和子拐折部明显足以与数据中的噪声区分开。在此所论述的示例性DSC数据的情况 中，例如如图1-5所示的，数据中的拐折部为在各个温度间隔上出现的峰值和凹谷(或子凹 谷)。在可以从形状记忆合金中获得的作为温度的函数的其它类型数据中，例如电阻率数 据，数据中的拐折部可采取相对于基线的弯曲或斜率变化形式。参照图4和6详细说明双循环试验的第一实施例。步骤610 将具有R相相变的镍 钛形状记忆合金试样放置在差示扫描量热计(例如来自TA INSTRUMENTS的DSC型号Q10) 中。通常根据ASTM标准2004-05进行试样和设备的准备，只是在测试之前优选不要在800°C 至850°C下将试样退火。通常不要进行退火以便避免改变或毁坏在前面的热机械处理期间 赋予试样的微观特征。在开始双循环试验的第一循环之前，可以进行预加热步骤(步骤61 以确保试样 至少部分为奥氏体。优选的是，形状记忆合金试样在冷却(步骤620)之前完全为奥氏体，以 确保可完全形成从奥氏体的相变。如果试样具有低于室温的Af值，则试样在室温下可以完 全为奥氏体。否则，可期望将试样加热至预热温度，在该预热温度下形状记忆合金具有奥氏 体结构。可通过在预热步骤期间记录表现为作为温度的函数的热流量的数据而在现场确定 出适当的预热温度。如果在加热之前试样不完全为奥氏体，则可形成在数据中表示试样的 至少一部分朝向奥氏体相变的吸热凹谷。对于一些试样而言，在测试之前，试样的~值可以 至少大约是已知的。预热温度因此可以选择为高于在加热期间看起来完全形成凹谷的温度 或高于已知的Af值。例如，可将预热温度选择为高于Af至少30°C，这与ASTM标准2004-05 一致。在另一个实施例中，预热温度可以比在加热期间看起来完全形成凹谷的温度高至少 大约30°C或者比该温度高10°C。根据其它实施例，该预热温度可以是至少大约40°C，或至 少大约50°C，或者至少大约60°C。其它预热温度也是可能的。还优选的是，预热温度被保持足以使试样在该温度下达到均衡的时间。例如，可以 将试样加热至预热温度，并且在该温度下保持从大约30秒至大约90秒的时间。优选的是， 将该试样保持在该预热温度下大约60秒。还可以采用其它保持时间。在如上所述的可选地预热(步骤61 试样之后，将试样冷却(步骤620)至足以 限定出数据中的第一峰值420和第二峰值430的第一温度410。如上所述，第一峰值420对 应于形状记忆合金从奥氏体到R相的相变，并且它出现在第一温度间隔上。第二峰值430 对应于从R相到马氏体的相变并且出现在第二更低的温度间隔上。参照图4，第一温度间隔 的上边界420a、下边界420b可分别作为相变温度&和民，而第二温度间隔的上边界430a、 下边界430b可分别作为接近Mf和Ms。(对于采用切线技术正式确定这些相变温度将讨论 如下)。优选的是，以与在ASTM标准2004-05中所规定的速率一致的速率进行冷却至第一温度410。例如，可以以大约10°C /分钟的速率将试样冷却至第一温度410。第一温度410可以是大约Mf_30°C，与ASTM标准2004-05 —致。根据另一个实施 例，第一温度410可以是低于第二峰值430的第二温度间隔的下边界430a的任意温度，例 如低于下边界430a至少大约10°C，或者低于下边界430a至少大约30°C。就绝对值而言， 第一温度410可以是至多大约180°C、至多大约150°C、至多大约130°C或至多大约为低于第 二温度间隔的下边界430a的另一温度。优选的是，试样被保持在第一温度410下足以在该温度下达到均衡的时间。例如， 可以将试样保持在第一温度410下大约30秒至大约90秒。优选的是，将该试样保持在第 一温度410下大约60秒。还可以采用其它保持时间。如上所述，在将试样保持在第一温度410之后，然后可以将试样加热至足以限定 出数据中的至少一个凹谷450的第二温度440。该凹谷450出现在具有下边界450a和上边 界450b的第三温度间隔上。优选的是，试样在第二温度440下完全为奥氏体。根据一个实施例，第二温度440可以大约为Af+30°C。根据另一个实施例，第二温 度440可以为高于对应于凹谷450的第三温度间隔的上边界450b的任意温度，例如高于上 边界450b至少大约10°C，或者高于上边界450b至少大约30°C。就绝对值而言，第二温度 440可以高于第三温度间隔的上边界450至少大约30°C、至少大约40°C、至少大约60°C或 者至少大约另一温度。如前面所指出的并且如图3所示的，虽然试样已经经历了从马氏体到R相的相变 以及从R相到奥氏体的相变，但是在加热至第二温度440时从DSC数据中显然可看到仅单 个凹谷450。因此，该单个凹谷450可以被称为叠加凹谷450，因为它是通过将分别对应于 从马氏体到R相的相变以及从R相到奥氏体的相变的第一子凹谷和第二子凹谷叠加而形成 的。这些叠加的第一子凹谷和第二子凹谷在从DSC试验的第一冷却加热循环中获得的数据 中不明显。该试验的第二冷却-加热循环被设计成分离出并且限定出在前面加热步骤期间 获得的叠加凹谷450的第二子凹谷。换句话说，通过进行双循环试验的第二冷却-加热循 环可以在DSC数据中分离出R相到奥氏体的相变。将试样冷却(步骤640)至在第一峰值420和第二峰值430之间的第三温度460， 在该温度下该形状记忆合金具有基本上完全R相结构。更特别地，第三温度460优选地被 选择成在对应于第一峰值420的第一温度间隔的下边界420a与对应于第二峰值430的第 二温度间隔的上边界430b之间(换句话说，低于大约&并且高于大约Mf)。根据一个实施 例，第三温度460在从大约_50°C至大约-20°C的范围内。优选的是，在与ASTM标准2004-05中所规定的速率一致的速率下冷却至第三温度 460。例如，可以以大约10°C/分钟的速率将试样冷却至第三温度460。还优选的是，将试 样在第三温度460下保持足以在该温度下达到均衡的时间。例如，可保持该试样在第三温 度460下大约30秒至大约90秒的时间。优选的是，将试样保持在第三温度460下大约60 秒。也可以采用其它保持时间。接着，将试样加热(步骤650)至足以限定出数据中的第二子凹谷480的第四温度 470。优选的是，试样在该第四温度470下为奥氏体。第二子凹谷480是通过在加热期间形 状记忆合金从R相到奥氏体的相变而形成的，并且它出现在第四温度间隔上。参照图4，第 四温度间隔的上边界480a、下边界480b可以作为相变温度As和Af0由于试样在前面冷却步骤期间不会进入马氏体相，所以在该位置处在试样中不会存在任何马氏体，并且在加热 时不会出现任何从马氏体到R相的相变。因此，双循环试验的这部分允许分离出对应于R 相到奥氏体的相变的第二子凹谷480。因此，可确定出不能从传统的单循环DSC测试中辨别 出的相变温度As。根据一个实施例，第四温度470可以是大约Af+30°C。根据另一个实施例，并且与 第二温度440的说明一致的是，第四温度470可以是高于凹谷450的第四温度间隔的上边 界450b的任意温度，例如高于上边界450b至少10°C，或者高于上边界450b至少30°C。就 绝对值而言，第四温度470可以高于凹谷450的上边界450b至少大约30°C、至少大约40°C、 至少大约60°C或至少大约另一温度。优选的是，在与在ASTM标准2004-05中所规定的速率一致的速率下加热至第四温 度470(步骤650)。例如，可以以大约10°C /分钟的速率将试样加热至第四温度470。还 优选的是，将试样在第四温度470下保持足以在该温度下达到均衡的时间。例如，可以将试 样保持在第四温度下(470)大约30秒至大约90秒。优选的是，将试样保持在第四温度下 (470)大约60秒。也可以采用其它保持时间。第二示例性实施例图7为显示出双循环方法的第二实施例的各步骤的流程图。参照该流程图，将包 括具有R相转变的形状记忆合金的试样放置在被构造用于记录在加热和冷却期间的数据 的装置中(步骤710)。优选的是，该装置为差示扫描量热仪，并且所记录的数据为作为温 度的函数的热流量。将试样冷却至足以仅限定出该数据中的第一拐折部的第一温度(步骤 720)。第一拐折部出现在第一温度间隔上并且对应于从奥氏体到R相的相变。然后，将试 样加热至足以限定该数据中的子拐折部的第二温度(步骤730)。该子拐折部出现在第二 温度间隔上并且对应于从R相到奥氏体的相变。冷却至第一温度和加热至第二温度构成了 DSC试验的第一循环。然后，将该试样冷却至足以限定出(重新限定)第一拐折部并且限定 出数据中的第二拐折部的第三温度(步骤740)，其中第二拐折部出现在第三温度间隔上并 且对应于从R相到马氏体的相变。最后，将该试样加热至足以限定出该数据中的第三拐折 部的第四温度(步骤750)。该第三拐折部出现在第四温度间隔上，并且通过将分别对应于 从马氏体到R相的相变和从R相到奥氏体的相变的叠加主要子拐折部和次要子拐折部而形 成。通过加热至第二温度而限定出的子拐折部为次要子拐折部。冷却至第三温度和加热至 第四温度构成了 DSC试验的第二循环。记录整个试验的数据。如上所提到的，该数据中的拐折部和子拐折部通常可被限定为与数据基线明显偏 离。例如，拐折部和子拐折部明显足以与数据中的噪声区分开。在此所论述的示例性DSC 数据的情况中，例如在图1-5中所示的，数据中的拐折部为在各个温度间隔上出现的峰值 和凹谷(或子凹谷)。在可从形状记忆合金中获得的作为温度的函数的其它类型数据(例 如电阻率数据)中，数据中的拐折部可采取相对于基线的弯曲或斜率变化的形式。下面参照图5和7对双循环试验的第二实施例进行详细说明。将具有R相相变 的镍钛形状记忆合金试样放置在差示扫描量热计(例如来自TA INSTRUMENTS的DSC型号 Q10)中(步骤710)。通常根据ASTM标准2004-05进行试样和设备的准备，只是在测试之 前优选不要在80(TC至850°C下将试样退火。通常不要进行退火以便避免改变或毁坏在前 面热机械处理期间赋予试样的微观特征。
如在前面实施例中所述的，在开始双循环试验的第一循环之前可以进行预热步骤 715。因此，在此不再重复对设计用来确保试样在冷却之前为奥氏体的可选的预热步骤716 的说明。参照图5，将试样冷却至足以仅限定出数据中的第一峰值520的第一温度510(步 骤720)。换句话说，将试样冷却至低于第一峰值520但高于第二峰值(例如，560)的第一 温度，该第二峰值可以在进一步冷却时限定出。第一峰值520对应于从奥氏体到R相的相 变，并且出现在第一温度间隔上。第一温度间隔的上边界520a、下边界520b可以分别作为 相变温度&和Rs。在第一温度510下，试样优选全部为R相。优选将第一温度510选择为小于第一峰值520的下边界520a但高于在冷却时形 成的任意其它峰值(例如R相到马氏体)的上边界。也就是说，第一温度优选低于大约& 但是高于马氏体开始温度Ms。根据一个实施例，第一温度510在从大约-50°C到大约-20°C 的范围内。可按照与在ASTM标准2004-05中所规定的速率一致的速率进行冷却至第一温度 510(步骤720)。例如，试样可以按照大约10°C/分钟的速率冷却至第一温度510。还优选 的是，试样在第一温度510下保持足以在该温度下达到均衡的时间。例如，可以将试样保持 在第一温度510下大约30秒至大约90秒。优选的是，将试样保持在第一温度510下大约 60秒。还可以采用其它保持时间。接着，将试样加热至足以限定出数据中的子凹谷(第二子凹谷)540的第二温度 530(步骤730)。该第二子凹谷540是通过在加热期间形状记忆合金从R相到奥氏体的相 变而形成的，并且它出现在第二时间间隔上。参照图5，第二温度间隔的上边界540a、下边 界MOb可以作为相变温度As和Af。由于试样在前面冷却步骤期间不会进入马氏体相，所 以此时在试样中不存在任何马氏体，并且在加热时没有从马氏体到R相的相变。因此，这部 分双循环试验允许分离出对应于R相到奥氏体相变的第二子凹谷讨0。因此，能够从这些数 据中确定出不能从传统的单循环DSC测试中辨别出的相变温度K。根据一个实施例，第二温度530可以大约为Af+30°C。根据另一个实施例，第二温 度530可以为高于第二子凹谷MO的上边界MOb的任意温度，比如高于上边界MOb至少 大约10°C，或者高于上边界MOb至少大约30°C。就绝对值而言，第二温度530可以高于第 二子凹谷540的上边界MOb至少大约30°C、至少大约40°C、至少大约60°C或者至少大约另 一温度。优选的是，按照与在ASTM标准2004-05中所规定的速率一致的速率进行加热至 第二温度530(步骤730)。例如，可以按照大约10°C /分钟的速率将试样加热至第二温度 530。还优选的是，将试样在第二温度530下保持足以在该温度下达到均衡的时间。例如， 可以将试样保持在第二温度530下大约30秒至大约90秒。优选的是，将试样保持在第二 温度530下大约60秒。还可以采用其它保持时间。然后，将试样冷却至足以重新限定出第一峰值520并且限定出数据中的第二峰值 560的第三温度550 (步骤740)。如上面所指出的，第一峰值520对应于形状记忆合金从奥 氏体到R相的相变，并且它出现在第一温度间隔上。第二峰值560对应于从R相到马氏体 的相变，并且出现在第三更低的温度间隔上。参照图5，第一温度间隔的上边界520a、下边 界520a可以分别作为相变温度&和民，并且第三温度间隔的上边界560a、下边界560b可以分别大致作为Mf和Fs (下面将论述采用切线技术正式确定这些相变温度的方法)。优选 的是，以与在ASTM标准2004-05中所规定的速率一致的速率冷却至第三温度550。例如，可 以按照大约10°C /分钟的速率将试样冷却至第三温度550。根据一个实施例，第三温度550可以为大约Mf_30°C。根据另一个实施例，第三温 度550可以为低于对应于第二峰值的第三温度间隔的下边界560a的任意温度，例如低于下 边界560a至少大约10°C，或者低于下边界560a至少大约30°C。就绝对值而言，第三温度 可以至多大约180°C、至多大约150°C、至多大约130°C或至多大约为低于第三温度间隔的 下边界560a的另一温度。优选的是，将试样保持在第三温度550下足以在该温度下达到均衡的时间。例如， 可以将试样保持在第三温度550下大约30秒至大约90秒。优选的是，将该试样保持在第 三温度550下大约60秒。还可以采用其它保持时间。如上所述，在将试样保持在第三温度550之后，然后可以将试样加热至足以限定 出数据中的至少一个凹谷580的第四温度570(步骤750)。优选的是，试样在第四温度570 下完全为奥氏体。根据一个实施例，第四温度570可以为大约Af+30°C。根据另一个实施例，第四温 度570可以为高于对应于凹谷580的第四温度间隔的上边界580b的任意温度，比如高于上 边界580b至少大约10°C，或者高于上边界580b至少大约30°C。就绝对值而言，第四温度 570可以高于第四温度间隔的上边界580b至少大约30°C、至少大约40°C、至少大约60°C或 者至少大约另一温度。如前面所指出的并且如图3所示的，虽然试样已经经历了从马氏体到R相的相变 以及从R相到奥氏体的相变，但是在加热(步骤750)至第四温度570时从DSC数据中仅可 得到单个凹谷580。因此，该单个凹谷570可以被称为叠加凹谷580，该叠加凹谷580是通 过将分别对应于从马氏体到R相的相变以及从R相到奥氏体的相变的第一子凹谷和第二子 凹谷叠加而形成的。根据该实施例，在双循环DSC试验的第一冷却-加热循环中通过试验 限定出第二子凹谷M0。如下所述，可以采用从双循环DSC测试获得的数据通过推算限定出 第一子凹谷。利用来自双循环试验的数据的计算方法用来限定马氏体到R相相变(即，第一子凹谷)的计算方法使用了上面根据两个 实施例所述的来自双循环试验的记录数据。回想到双循环试验允许限定出并且分离出对应 于R相到奥氏体相变的第二子凹谷。双循环试验还限定出通过将第一子凹谷和第二子凹谷 叠加而形成的凹谷(“叠加凹谷”)。计算分析的目标在于利用对应于第二子凹谷和叠加凹 谷的DSC数据来限定出和分离出对应于马氏体到R相相变的第一子凹谷。所记录的DSC数据由χ数据点和y数据点构成，其中χ为摄氏温度(°C )，而y为 以瓦特/克(W/g)为单位的热流量(热函)。DSC设备包括软件，比如利用TA Instruments 的通用分析软件，该软件基于这些数据点产生图形。可以将这些χ数据和y数据输出并且 进行数学操作，或者可以将数据输入到曲线拟合软件程序中，该曲线拟合软件程序确定出 拟合这些数据点的曲线的公式。用于限定出对应于马氏体到R相相变的第一子凹谷的第一种计算方法为直接的 数学减法。如上所述，双循环试验允许第二子凹谷从在加热时形成的叠加凹谷中分离出。对应于叠加凹谷和第二子凹谷的数据以X和y格式从DSC软件程序中输出。由于叠加凹谷 和第二子凹谷都具有共同的x(温度)值，所以可以采用直接的减法来确定出第一子凹谷的 y (热函)值。数学公式可采用下述形式X(A+E') = XaY(A+r )-YA = Yr其中X(A+K,)和Ik分别代表叠加凹谷和第二子凹谷的χ值，并且Y(A+K, )、Ya和Yk,分 别代表叠加凹谷、第二子凹谷和第一子凹谷的y值。利用所计算出的并且归一化的\，(热 函)值，然后例如如图8所示将第一子凹谷475以及通过试验确定的叠加凹谷450和第二 子凹谷480绘制成x(温度)的函数。表1显示出如上所述的已经输出并且经过数学减法而确定出的对应于马氏体到R 相相变的第一子凹谷的形式的示例性形状记忆合金试样的一部分DSC数据。由于用来产生 DSC曲线的数据量相当大，所以仅显示出一部分数据。可以将所得到的(x，y)值反馈到DSC 软件程序中，并且绘制出对应于叠加凹谷、第一子凹谷和第二子凹谷的曲线。表1 表明用来确定第一子峰值的数学减法的部分DSC数据
权利要求
1.一种将医疗装置装载到输送系统中的方法，所述方法包括在一温度下提供包括两阶段形状记忆合金的医疗装置，在所述温度下所述合金的至少 一部分为奥氏体；在所述温度下向所述医疗装置施加应力，所述应力足以从所述奥氏体的至少一部分形 成R相；获得所述医疗装置的输送构型；以及将处于所述输送构型中的所述医疗装置装载到限制构件中，其中所述输送构型包括应 力诱发的R相。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述施加到所述医疗装置上的应力不足以从所述R 相形成马氏体。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述输送构型不包括应力诱发的马氏体。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述应力诱发的R相在所述医疗装置的 所述输送构型中出现在最大应变区域中。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述施加到所述医疗装置上的应力足以从所述R相 的至少一部分形成马氏体。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述医疗装置的所述输送构型还包括应力诱发的马 氏体。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述施加到所述医疗装置上的应力不超 过 200MPa。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述温度在所述形状记忆合金的大约As 与AS+10°C之间，优选在形状记忆合金的大约As与AS+6°C之间。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述温度为所述形状记忆合金的Af或~ 以上，所述合金在该温度下全部为奥氏体。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括在向所述医疗装置施加应 力之前，对所述形状记忆合金进行处理以使得在所述形状记忆合金的马氏体开始温度和R 相开始温度之间的差最大。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，向所述医疗装置施加应力包括使所述医疗 装置径向压缩，并且所述医疗装置优选为自扩张支架。
12.一种用于医疗装置的输送系统，所述输送系统包括限制构件；以及医疗装置，所述医疗装置包括两阶段形状记忆合金，所述医疗装置通过所述限制构件 保持处于输送构型中，所述输送构型包括应力诱发的R相。
13.如权利要求12所述的输送系统，其中所述应力诱发的R相在所述医疗装置的所述 输送构型中存在于最大应变区域中。
14.如权利要求12或13所述的输送系统，其中所述输送构型不包括应力诱发的马氏体。
15.一种医疗装置，所述医疗装置包括(a)支架，所述支架用于在人体内放置在管腔内，以使得所述支架基本上处于人的体 温，所述支架包括两阶段形状记忆合金，所述合金的至少一部分在体温下包括奥氏体；以及(b)限制件，所述限制件用于在低于人的体温的温度下将所述支架保持在变形形态中， 以便将所述支架以其变形形态在人体内放置在管腔内，所述变形通过形成应力诱发的R相 而发生；其中，所述支架充分变形，以使得在所述支架处于人的体温时，在装置的温度没有 改变的情况下，从支架中去除限制件会将支架的至少一部分从其变形形态释放。
全文摘要
本发明公开了一种用于将医疗装置装载到输送系统中的方法，该方法包括在一温度下提供包括两阶段形状记忆合金的医疗装置，在所述温度下所述合金的至少一部分为奥氏体。在所述温度下向所述医疗装置施加应力，所述应力足以从所述奥氏体的至少一部分形成R相。获得医疗装置的输送构型，并且将医疗装置装载到限制构件中。优选的是，医疗装置的输送构型包括应力诱发的R相。
文档编号C22F1/00GK102056575SQ200980121274
公开日2011年5月11日 申请日期2009年4月23日 优先权日2008年4月23日
发明者J·M·卡尔森, M·A·马格努松 申请人:库克公司