JP5497604B2 - 医療用ガイドワイヤの製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、この文献は高珪素ステンレス鋼を用いることに対して、本発明は高珪素ステンレス鋼を用いなくても従来のオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304等)を用いて、芯線の引張破断強度を向上させ、かつ直線性等を向上させた医療用ガイドワイヤを得ることを目的とし、本発明とは技術思想が相違する。
しかし、この芯材は前記同様、高珪素ステンレス鋼から成り、本発明を用いた鋼材(ステンレス鋼SUS304、SUS316等)とは異なり、かつ本発明の芯線の金属素線の引張破断強度を向上させ、かつ直線性等を向上させる技術思想とは相違する。
そしてさらに、高強度の引張破断強度を有する金属素線を用いて金属素線の引張破断強度が急傾斜増大する温度域で鋼種に適した低温加熱処理下での所定条件での捻回加工、又所定条件下での捻回加工後の低温加熱処理により、直線性等を向上させた医療用ガイドワイヤとその製造方法の技術思想に関しては、何ら存在していない。
前記最終伸線工程までの総減面率を90%から99.5%とし、前記伸線工程後の低温加熱処理工程及び前記最終伸線工程後の低温加熱処理工程が、300℃から495℃で10分から180分とし、又は前記金属素線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには、300℃から525℃で10分から180分とし、前記最終伸線工程までの前記伸線工程後の低温加熱処理工程による前記金属素線の引張破断強度の増加率の合計が8%以上とし、前記最終伸線工程後の低温加熱処理工程の後に、前記金属素線に、前記金属素線の一端に捻回加工前の前記金属素線の引張破断力の5%から30%の負荷加重を加えた状態で、他端を100回/mから275回/mの捻回加工工程とし、その後、前記金属素線の温度が300℃から495℃で30秒から180分、又は前記金属素線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには、300℃から525℃で30秒から180分の低温加熱処理工程とする、前記捻回加工工程後の前記低温加熱処理工程とし、前記金属素線の引張破断強度をY(kgf/mm2 )とし、総減面率をX(%)とした場合に、450≧Y≧2.150X+70の関係式を満たし、前記金属素線を用いた前記芯線から成ることを特徴とする医療用ガイドワイヤの製造方法である。
この構成により、芯線の破断強度の増加率をより高めて、細線化された芯線を安定的に製造でき、且つ、引張破断強度が急傾斜増大する温度域での鋼種に適した低温熱処理下で、最終伸線工程後の低温加熱処理を施した芯線に捻回加工後の低温加熱処理工程とすることにより、熱間状態で捻回加工を行うよりも冷間状態で捻回加工を行うことのほうが結晶粒の微細化をより促進させ、その後引張破断強度が急傾斜増大する温度域で鋼種に適した低温加熱処理工程とすることにより、より高い直線性・回転伝達性と、より高い引張破断強度の芯線から成る医療用ガイドワイヤを製造することができる。
この構成により、低温加熱処理工程が芯線の引張破断強度がより急傾斜増大する温度域で鋼種に適した低温加熱処理条件とし、かつ捻回加工工程が芯線の表層部と内層部の硬度分布の不均質を極めて少なくして均質化させる捻回加工条件とすることにより、芯線の直線性・回転伝達性が極めて高く、先端側の曲がり癖がなく、かつ耐繰り返し曲げ疲労特性をさらに向上させた芯線から成る医療用ガイドワイヤを製造することができる。
この構成により、捻回加工工程後の低温加熱処理工程における、前記捻回加工工程の負荷加重と捻回数との相関関係を明確にして、高度の直線性・回転伝達性と高度の引張破断強度特性の双方備えた芯線を用いて成る医療用ガイドワイヤを製造することができる。
この構成により、捻回加工工程後の低温加熱処理工程における、前記捻回加工工程の負荷加重と捻回数との相関関係をより明確にして、より高度の直線性・回転伝達性と、より高度の引張破断強度特性の双方備えた芯線を用いて成る医療用ガイドワイヤを製造することができる。
尚、中間前側接合部41は、放射線不透過材コイル31の片端と放射線透過材コイル32の片端とが当接し、又はねじ込まれて異種金属どうしが一体化接合され、かつ芯線先端部21と接合部材4を用いて部分的に接合している。
従って、中間接合部(符号41、42)が無く、先導栓5と後端接合部43のみであってもよい。尚、コイル体3は、後述する放射線不透過材の金属線と、放射線透過材の金属線との異種金属のそれぞれの端部を溶接接合した後、伸線加工を行った線材をコイル状に巻回成形したコイル体構造としてもよい。
そして、表3は、総減面率が80.8%の場合の一次伸線のものを比較例1とし、比較例1に対して一次低温熱処理したもの比較例2として加えた。尚、前記金属素線1a〜1dは、SUS304材を用い、又金属素線1e〜1hは、Moを2重量%から3重量%を含むSUS316材を用い、そのうち金属素線1g、1hは後述する再溶解材のSUS316材を用いた。
そして総減面率が97.0%の金属素線1fは、金属素線1e の一次伸線後に前記同様の一次低温加熱処理を行い、その後最終伸線(二次伸線)を行ったものに前記同様の二次低温加熱処理を加えることにより、引張破断強度の増加率の合計は、21.7%となり前記総減面率が80.8%の比較例2に対して約6.8倍向上する。
そして、又総減面率が99.5%の金属素線1hの引張破断強度は424kgf/mm2 となって実施例の中で最も高い値を示し、総減面率99.5%で引張破断強度は400kgf/mm2 以上を確保することができ、そして引張破断強度の増加率の合計は38.1%となり、比較例2に対して約11.9倍向上している。
つまり、総減面率90%の金属素線1bの低温加熱処理による引張破断強度の増加率の合計は、14.1%で、同様に総減面率94%の金属素線1dは17.5%となって、総減面率90%の金属素線1bよりも3.4%増大し、同様に総減面率97%の金属素線1fは、21.7%となって総減面率94%の金属素線1dよりも4.2%増大し、総減面率99.5%の金属素線1hに至っては、総減面率97%の金属素線1fよりも16.4%増大している。
以上のことから明らかに、芯線2に用いる金属素線の伸線の総減面率が90%から99.5%において引張破断強度は急激に増大し、そして前記金属素線を伸線加工後の所定条件で低温加熱処理を加えることにより、前記金属素線の引張破断強度はさらに増大する。 そして本発明の金属素線の各実施例における最終伸線までの低温加熱処理の引張破断強度の増加率の合計は、少なくとも8%を超えて10%以上であることを示し、その結果引張破断強度は250kgf/mm2 を超え、252kgf/mm2 から424kgf/mm2 の金属素線から成る芯線2を得ることができる。
そして、総減面率が90%以上としたのは、総減面率が80%(ばね第3版丸善株式会社63頁、図2.82参照)を超えて、90%以上を境にして、さらに引張破断強度が増大する変曲ポイントを見出したからである。(図2)
そして又、より好ましくは94%以上で、さらに好ましくは97%以上99.5%以下とした理由は、総減面率が94%、97%に至っては、前記したように引張破断強度がより飛躍的に増大する変曲ポイントを見出したからであり、そして総減面率が99.5%以下としたのは、これを超える伸線加工の強い加工度では、金属組織内に空隙が生じはじめて脆化が著しく、金属素線の断線が発生し易くなるからである。
そしてさらに又、最も好ましい態様として総減面率の上限を99%としたのは、特に芯線2の芯線先端部21は、押圧加工により矩形断面形状とする場合が多く(図1図示(ニ))、かかる場合に前記高強度の引張破断強度を有する金属素線は、押圧加工時に伸びが不足している為、芯線先端部21の外側外周部の表面に割れが発生し易く、所定寸法の押圧加工が困難となるからである。
芯線先端部21の押圧加工は、前記金属素線の最終低温加熱処理を行った後に押圧加工をしてもよいが、最終伸線後(前記金属素線1a〜1fでは二次伸線、金属素線1g、1hでは三次伸線)に押圧加工を行い、その後所定条件での低温加熱処理を施すことが望ましい。
この理由は、最終伸線後に低温加熱処理を行い、その後高強度の引張破断強度を有する金属素線に押圧加工を行うよりも、高強度の金属素線の伸び不足による芯線先端部21の外表面の傷、割れの発生がなく、そして押圧加工後に低温加熱処理を施すことのほうが押圧加工による局部的に発生した集中応力を除去して均質化させ、残留歪を除去して耐繰り返し疲労特性の高い芯線2を得ることができるからである。
又、金属素線の線直径が0.228mmの金属素線1hは、固溶化処理したオーステナイト系ステンレス鋼線でMoを2重量%から3重量%含むSUS316材の、後述する再溶解材で、引張破断強度が70kgf/mm2 の線材(母線)の線直径3.230mmを用いて、一次伸線後180℃から525℃で10分から180分の熱処理炉を用いた炉内での雰囲気加熱による一次低温加熱処理(本実施例では450℃で30分)を行い、その後二次伸線を行い、さらに前記一次低温加熱処理と同条件で二次低温加熱処理を行い、その後三次伸線(本実施例では最終伸線)を行い、総減面率を99.5%として引張破断強度を400kgf/mm2 とし、さらに前記一次、二次低温加熱処理と同条件で三次低温加熱処理を行った金属素線1hは、引張破断強度が424kgf/mm2 となり、前記各実施例の中で最も高い値を示す。従って、総減面率が99.5%で引張破断強度は400kgf/mm2 を確保することができる。
そしてこのように伸線と低温加熱処理を1セットとして、このセット回数を増やすことにより、又後述する製造方法を用いることにより金属素線の引張破断強度を450kgf/mm2 に向上させることができる。
この理由は、伸線の総減面率の上限を設けたことと同様に、前記上限を超えると高強度の引張破断強度を有する金属素線は伸びが不足している為、芯線2の芯線先端部21の断面形状を矩形断面(図1、図示(ニ))とする際の押圧加工により、割れが発生し易くなり、所定寸法の押圧加工が困難となるからである。
この引張破断強度特性が急激に低下する理由は、前述のように、この固溶化処理したオーステナイト系ステンレス鋼線は、前記520℃、540℃を超える温度から800℃に加熱されると、カーボンの析出、クロムの移動の為のエネルギーを必要とし、鋭敏化現象を生じて、特にカーボンが0.08%以下の通常のSUS304のオーステナイト系ステンレス鋼線では、700℃4分から5分程度で、この鋭敏化現象が現れ、引張破断強度が極端に低下するからである。
このように本発明は、強加工の伸線加工して総減面率の高いオーステナイト系ステンレス鋼線の温度による引張破断強度特性に着目して、かつ鋼種差に適した温度範囲に着目して芯線2の金属素線に低温加熱処理を加えることにより、引張破断強度特性を飛躍的に向上させた芯線2から成る医療用ガイドワイヤの新たな技術思想を提供するものである。
この理由は、ステンレス鋼線の伸線時の断線原因は、表面疵もさることながら酸化物系介在物であることが最も多く、細線化するほどこの傾向が著しい。
そしてその化学成分は、介在物生成元素であるAl,Ti,Ca,Oの成分は低く、又硫化物の作用で伸線低下を引き起こすSも低く抑える。具体的なオーステナイト系ステンレス鋼線の化学成分は、重量%で、C:0.08%以下、Si:0.10%以下、Mn:2%以下、P:0.045%以下、S:0.010%以下、Ni:8%〜12%、Cr:16%〜20%、Mo:3%以下、Al:0.0020%以下、Ti:0.10%以下、Ca:0.005%以下、O:0.0020%以下、で残部がFeと不可避的不純物から成る。
そして再溶解材の製造方法としては、ステンレス鋼の溶製後のインゴットにフラックスを用いたエレクトロスラグ再溶解の製造方法等である。トリプル溶解材を用いても前記同様の効果が得られる。
関係式:450≧Y≧2.000X+70 ・・・(1)
前記関係式(1)において、例えば金属素線1bの総減面率Xは90%であることから、引張破断強度Yは250kgf/mm2 以上450kgf/mm2 以下となり、前記金属素線1bの引張破断強度は257kgf/mm2 で前記関係式(1)を満たし、同様に前記他の実施例も前記関係式(1)を満たしている。又金属素線1b、1d、1f、1hの最終伸線(二次伸線、又は三次伸線)までの低温加熱処理による引張破断強度の増加率の合計は12.1%から32.1%となり、いずれも8%以上である。
しかし比較例2は前記関係式(1)を満たしていなく、かつ最終伸線までの低温熱処理の引張破断強度の増加率の合計は3.2%で8%を大きく下回っている。
このことは、例えば前記金属素線1aと1b、又1cと1d等とを比較すれば明白である。尚、放射線透過材コイル32体内の芯線先端部21を低温加熱処理する方法は、引張破断強度が急傾斜増大する温度域と合致する前記鋼種に適した温度範囲での熱処理炉を用いた低温加熱処理、又不活性ガス中での光輝熱処理を用いる低温加熱処理、高周波電流加熱による低温加熱処理、そしてさらに、後述する接合部材4の溶融熱の利用による低温加熱処理等である。
関係式:450≧Y≧2.150X+70 ・・・(2)
前記関係式(2)において、例えば金属素線1dの一次、二次低温加熱処理は300℃から525℃の温度域(実施例は420℃、75分)であり、又総減面率Xは94%であることから、引張破断強度Yは272.1kgf/mm2 以上450kgf/mm2 以下となり、前記金属素線1dの引張破断強度は280kgf/mm2 で前記関係式(2)を満たし、同様に前記他の実施例も前記関係式(2)を満たしている。又金属素線1d、1f、1hの最終伸線(二次伸線、又は三次伸線)までの低温加熱処理による引張破断強度の増加率の合計は12.6%から32.1%となり、いずれも10%以上である。
しかし比較例2は前記関係式(2)を満たしていなく、かつ最終伸線までの低温熱処理の引張破断強度の増加率の合計は3.2%で10%を大きく下回っている。
関係式:450≧Y≧2.200X+70 ・・・(3)
前記関係式(3)において、例えば金属素線1dの総減面率Xは94.0%であることから、引張破断強度Yは276.8kgf/mm2 以上450kgf/mm2 以下となり、前記金属素線1dの引張破断強度は280kgf/mm2 で前記関係式(3)を満たし、同様に前記他の実施例も前記関係式(3)を満たしている。又金属素線1d、1f、1hの最終伸線(二次伸線、又は三次伸線)までの低温加熱処理による引張破断強度の増加率の合計は12.6%から32.1%となり、いずれも10%以上である。
しかし比較例2については、前記同様関係式(3)を満たしていない。
関係式:450≧Y≧2.300X+70 ・・・(4)
前記関係式(4)において、例えば金属素線1fの総減面率Xは97.0%であることから、引張破断強度Yは293.1kgf/mm2 以上450kgf/mm2 以下となり、前記金属素線1fの引張破断強度は321kgf/mm2 で前記関係式(4)を満たし、同様に前記他の実施例も前記関係式(4)を満たしている。又金属素線1f、1hの最終伸線(二次伸線、又は三次伸線)までの低温加熱処理による引張破断強度の増加率の合計は13.3%から32.1%となり、いずれも10%以上である。
しかし比較例2については、前記同様関係式(3)を満たしていない。
そして100回/mから200回/mの間で曲げ残留角度は最も小さくなって安定し、より好ましくは、120回/mから180回/mであり、さらに好ましくはこの捻回数の10%から30%、そして最も好ましくは、15%から25%%逆捻回させることが望ましい。具体的には、例えば120回/m一方向へ捻回後、逆方向へ12回/mから36回/m、最も好ましくは18回/mから30回/m逆方向へ捻回加工を行なう。これが望ましい理由は、一方向へ強加工捻回後の逆捻回により強加工捻回の捻り方向の応力を、逆捻回させて一時的に開放することにより低温加熱処理効果を高め、より直線性・回転伝達性の高い芯線2を得ることができる、と考えられるからである。
そしてその電気抵抗加熱による低温加熱処理下で捻回加工を行なった後、芯線2を回転チャック9と固定チャック10からの固定を開放して、そして送りローラー14A、14Bにて芯線2を図示左側へ送り出し、切断刃15にて切断し、以後これを繰り返して連続的に直線性・回転伝達性の優れた芯線2を得ることができる。尚、芯線2に通電させて捻回数の増大に伴って徐変昇温させて電気抵抗加熱を行なってもよい。
具体的には、金属素線1fのとき、線直径が0.228mmで最終伸線工程(二次伸線)後の捻回加工前の引張破断強度が296kgf/mm2 であることから前記金属素線1fを用いた芯線2の引張破断力は12.08kgf(π×0.228×296÷4)となり、このときウエイト12は2.42kgf(20%のとき)が好ましい。
そしてこの5%から30%の範囲を逸脱すると、ウエイト12が軽いときにはうねりが発生したり、又重いときには捻回中に断線が発生したりして直線性の優れた芯線2を得ることができず、又生産性を高めることはできない。つまり、芯線2の捻回加工前の引張破断強度による引張破断力に応じてウエイト12の重さを変化させることが重要である。
以上述べたように、電気抵抗加熱と捻回加工条件は、電気抵抗加熱による低温熱処理条件として、380℃〜495℃で30秒から180分、そして捻回数は100回/mから275回/mで、好ましくは100回/mから200回/mで、より好ましくは120回/mから180回/mであり、さらに好ましくは、逆方向へ前記捻回数の10%から30%、そしてウエイト12は捻回加工前の芯線2の引張破断力の5%から30%が好ましい。
そして捻回数が上限範囲の傾き線(図示符号イ)を数式で表すと、負荷加重比が5%で捻回数は275回/mであり、又負荷荷重比が30%で捻回数は230回/mであることから、この傾き線(図示符号イ)は、下記関係式(5)で表すことができる。同様に下限範囲の傾き線(図示符号ハ)を数式で表すと、負荷加重比が5%で捻回数は120回/mであり、又負荷荷重比が30%で捻回数は100回/mであることから、この傾き線(図示符号イ)は、下記関係式(6)でそれぞれ表すことができる。
関係式:N=−1.8X+284 ・・・(5)
関係式:N=−0.8X+124 ・・・(6)
そしてこの上下限範囲の二つの関係式(5)(6)から高度の直線性・回転伝達性を備えた芯線を得る為の捻回数N(回/m)は、下記関係式(7)を満たすことが必要となる。
関係式:−0.8X+124≦N≦−1.8X+284 ・・・(7)
N:捻回数(回/m)
X:負荷荷重比(%)
関係式:N=−2.8X+264 ・・・(8)
そしてこの好ましい上下限の範囲は、図示符号ロとハで囲まれた範囲であることから、好ましい高度の直線性を備えた芯線を得る為の捻回数は、下記関係式(9)を満たすことが必要となる。
関係式:−0.8X+124≦N≦−2.8X+264 ・・・(9)
そして、これらの全ての条件を満たすことにより医療用ガイドワイヤとして要求される高強度の引張破断強度特性、残留角度の少ない高度の直線性、先端側への高度の回転伝達性等の品質を満足させることができる。
尚補足すれば、特許文献3には過捻回加工による捻回加工が記載されているが、本発明は過捻回加工を意味するのではなく、又特許文献3には前記捻回数と負荷荷重比との相関関係については、何ら解析されていない。
又ここでいう「低温加熱処理下での捻回加工」は、「芯線を所定温度に昇温させた状態での捻回加工」、又「常温で捻回を開始させた後、捻回させながら芯線を所定温度に昇温させる徐変昇温による捻回加工等」いずれの場合も含まれる。
そして前記「芯線を所定温度に昇温させた状態での捻回加工」は、加工度のより高い芯線(総減面率が94%から99.5%)での捻回時の断線を抑制する効果が高く、又「前記「常温で捻回を開始させた後、捻回させながら芯線を所定温度に昇温させる徐変昇温による捻回加工」は冷間状態での捻回加工による芯線の結晶粒の微細化を促進させ、引張破断強度が高く、かつ捻回数の増大に伴って局部的に増大する残留応力を徐変昇温により徐変除去し、さらに芯線の表層部と内層部の硬度分布の不均質性を一定範囲で均質化させて、高度の直線性を有する芯線を得ることができる。
この理由は、常温で、つまり冷間状態で捻回加工を行うことにより、熱間状態での捻回加工よりも結晶粒の微細化をより促進させて、その後の低温加熱処理による結晶粒の成長を抑止して、局部的に発生した残留応力を除去することにより、より引張破断強度の高い芯線を得ることができるからである。
従って、「前記低温加熱処理下での捻回加工」は、芯線の総減面率が高い場合(総減面率が94%以上99.5%以下)が望ましく、又「前記捻回加工後の低温加熱処理」は、芯線の総減面率が比較的低い場合(総減面率が90%以上97%以下)が望ましい。いずれを選択するかは、ガイドワイヤに要求される優先特性(引張破断強度、直線性・回転伝達性等)により決定する。
この構成により、芯線2が高強度の引張破断強度を有する金属素線から成り、病変部にて屈曲変形させたときに先端側の曲がり癖がなく、かつ耐繰り返し曲げ疲労特性を向上させたガイドワイヤ1Bを得ることができる。
そして又、この構造体では、放射線不透過材から成る接合部材4(後述する表4、符号A―1等)を用いて放射線透過材コイル32の複数箇所の所定間隔の中間接合部(符号411、412、413、・・・)の配置とすることにより、狭窄病変長の計測が可能となる測長メジャーとしての機能を併せもつことができる。尚、前記中間接合部411、412、413、・・・の各間隔は、等間隔、等差級数、等比級数の規則的な所定間隔を有する形態であればいずれであっても測長メジャーとして機能する。
そしてこの方法により、全体加熱する熱処理炉を用いなくても、部分的に、かつ任意な所望位置で、芯線2の各金属素線の引張破断強度特性を向上させて、特に曲げ応力が過大に加わり易い接合部の芯線2の耐繰り返し曲げ疲労特性を同時に向上させたガイドワイヤを得ることができる。
そして、図7は他の実施例4のガイドワイヤ1Dを示し、芯線2の先端部に短小の放射線不透過材コイル31、又は放射線透過材コイル322を単数、又は複数所定間隔にて接合部材4を用いて放射線不透過材コイル31、又は放射線透過材コイル322の端部を芯線2と接合し、その外周部には樹脂被膜6を形成し、芯線2が前記樹脂被膜6と直接接触している構造体を示す。尚、芯線2の金属素線は、前記金属素線1a〜1hと同様の製造工程を経た同一材料を用いる。
前記芯線は金属素線から成り、
前記金属素線は、固溶化処理したオーステナイト系ステンレス鋼線を用いて、伸線工程と伸線工程後の低温加熱処理を1セットとして少なくとも1セット以上繰り返した後に最終伸線工程を設けて、
前記最終伸線工程までの総減面率を90%から99.5%とし、
前記低温加熱処理工程が、180℃から495℃で10分から180分とし、又は前記金属素線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには、180℃から525℃で10分から180分とし、
前記最終伸線工程までの前記低温加熱処理工程による前記金属素線の引張破断強度の増加率の合計が8%以上とし、
その後、前記最終伸線後の前記金属素線に、前記金属素線の温度が180℃から495℃で30秒から180分、又は前記金属素線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには、180℃から525℃で30秒から180分の低温加熱処理工程下で、
前記金属素線の一端に捻回加工前の前記金属素線の引張破断力の5%から30%の負荷加重を加えた状態で、他端を100回/mから275回/mの捻回加工工程とする、前記低温加熱処理下での前記捻回加工工程とし、
前記金属素線の引張破断強度をY(kgf/mm2 )とし、総減面率をX(%)とした場合に、
450≧Y≧2.000X+70の関係式を満たし、
前記金属素線を用いた前記芯線から成ることを特徴とする医療用ガイドワイヤの製造方法である。
そして又、伸線工程と低温加熱処理工程を1セットとして5セット以上設けてもよいが、経済性、生産性等の観点から3セット以下が望ましいことは、前記同様である。
又、前記最終伸線工程後の前記金属素線から成る前記芯線の低温加熱処理工程で180℃から495℃で30秒から180分とし、又は前記芯線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには、180℃から525℃で30秒から180分としたのは、前記金属素線の伸線工程における前記低温加熱処理工程と同様の理由である。
この構成により、引張破断強度が急傾斜増大する温度域での鋼種に適した低温熱処理下で、最終伸線後の芯線に所定条件下での捻回加工を行うことにより、総減面率の高い強加工した芯線の捻回加工工程での断線を防いで、芯線の表層部と内層部の硬度分布の不均質を極めて少なくして均質化させ、引張破断強度が高く、かつ直線性・回転伝達性が向上した芯線から成る医療用ガイドワイヤを製造することができる。
前記最終伸線工程後の前記金属素線に、前記金属素線の一端に捻回加工前の前記金属素線の引張破断力の5%から30%の負荷加重を加えた状態で、他端を100回/mから275回/mの捻回加工工程とし、
その後、前記金属素線の温度が180℃から495℃で30秒から180分、又は前記金属素線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには、180℃から525℃で30秒から180分の低温加熱処理工程とする、前記捻回加工工程後の前記低温加熱処理工程とし、前記金属素線を用いた前記芯線から成ることを特徴とする医療用ガイドワイヤの製造方法である。
ここで芯線の低温加熱処理工程で金属素線の温度が180℃から495℃で30秒から180分、又は前記金属素線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには、180℃から525℃で30秒から180分としたのは、前記温度範囲が前述の図3において、強加工の伸線加工での芯線の引張破断強度が急傾斜増大する鋼種に適した温度範囲であり、加熱時間が30秒を下回れば捻回加工による直線性効果は乏しく、180分を超えれば、さらに直線性・回転伝達性を向上させる効果は期待できず、経済性、生産性の観点からである。
この構成により、特に捻回加工後の低温加熱処理工程とすることにより、熱間状態で捻回加工を行うよりも冷間状態で捻回加工を行うことのほうが金属素線の結晶粒の微細化をより促進させ、その後引張破断強度が急傾斜増大する温度域で鋼種に適した低温加熱処理工程とすることにより、より高い直線性・回転伝達性と、より高い引張破断強度の芯線から成る医療用ガイドワイヤを製造することができる。
前記最終伸線工程後の前記金属素線に、前記低温加熱処理工程下での前記捻回加工工程、又は前記捻回加工工程後の前記低温加熱処理工程における、前記低温加熱処理工程が、 前記金属素線の温度が300℃から495℃で30秒から180分、又は前記金属素線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには、300℃から525℃で30秒から180分の電気抵抗加熱とし、
前記捻回加工工程が、前記金属素線の一端に捻回加工前の前記金属素線の引張破断力の5%から30%の負荷加重を加えた状態で、他端を100回/mから200回/mの捻回加工工程とし、
前記金属素線を用いた前記芯線から成ることを特徴とする医療用ガイドワイヤの製造方法である。
ここで、金属素線の低温加熱処理工程で、前記金属素線の温度範囲としたのは、前述の図3において、強加工の伸線加工での金属素線の引張破断強度が、より急傾斜増大する鋼種に適した温度範囲であり、又電気抵抗加熱としたのは、芯線の表層部と内層部の硬度分布の不均質性があっても内層部まで均一加熱することにより捻回加工を容易とする為であり、そして前記捻回条件としたのは、前述の図8、9において、より残留角度が少ない直線性・回転伝達性の高い芯線を得ることができるからである。
この構成により、低温加熱処理工程が芯線の引張破断強度がより急傾斜増大する温度域で鋼種に適した低温加熱処理条件とし、かつ捻回加工工程が芯線の表層部と内層部の硬度分布の不均質を極めて少なくして均質化させる捻回加工条件とすることにより、芯線の直線性・回転伝達性が極めて高く、先端側の曲がり癖がなく、かつ耐繰り返し曲げ疲労特性をさらに向上させた芯線から成る医療用ガイドワイヤを製造することができる。
前記最終伸線工程後の前記金属素線に、前記低温加熱処理工程下での前記捻回加工工程、又は前記捻回加工工程後の前記低温加熱処理工程における、前記捻回加工工程が、
前記金属素線の一端に負荷加重を加えた状態で他端を捻回し、
前記金属素線の捻回加工前の引張破断力P(kgf)に対する負荷加重W(kgw)の割合を負荷加重比X(%)とし、前記負荷加重比X(%)はW÷P×100の関係とした場合に、捻回数N(回/m)は、
−0.8X+124≦N≦−1.8X+284の関係式を満たし、
前記金属素線を用いた前記芯線から成ることを特徴とする医療用ガイドワイヤの製造方法である。
さらにより好ましい前記記載の医療用ガイドワイヤの製造方法は、
前記捻回加工工程が、前記金属素線の一端に負荷加重を加えた状態で他端を捻回し、
前記金属素線の捻回加工前の引張破断力P(kgf)に対する負荷加重W(kgw)の割合を負荷加重比X(%)とし、前記負荷加重比X(%)はW÷P×100の関係とした場合に、捻回数N(回/m)は、
−0.8X+124≦N≦−2.8X+264の関係式を満たし、
前記金属素線を用いた前記芯線から成ることを特徴とする医療用ガイドワイヤの製造方法である。
この構成により、「低温熱処理下での捻回加工工程」又は「捻回加工工程後の低温加熱処理工程」における、前記捻回加工工程の負荷加重と捻回数との相関関係を明確にして、高度の直線性・回転伝達性と高度の引張破断強度特性を備えた芯線を用いて成る医療用ガイドワイヤを製造することができる。
そして又、前記ガイドワイヤ1と前記マイクロカテーテル100との双方を貫挿させて、双方の反力を同時に支える構造体としての内径が1.91mmから2.67mmのガイディングカテーテル110を用い、前記ガイドワイヤ1と前記マイクロカテーテル100と前記ガイディングカテーテル110との組立体が好適な治療用具の組立体例である。
そしてガイドワイヤ1をマイクロカテーテル100内へ挿入し、かつ、ガイディングカテーテル110内へ前記ガイドワイワイヤ1と前記マイクロカテーテル100とを挿入する。かかる場合において、ガイドワイヤ1の細径化に追従してガイディングカテーテル110は7F〜8Fから6F(内径2.3mm〜2.7mmから内径1.91mm〜2.00mm)となり、この中に挿入するマイクロカテーテル100(内径0.28mmから内径0.90mm)とともに細径化することができる。
そして又、下肢血管治療用ガイドワイヤについては、心臓血管径に対して概ね2倍から5倍以上と血管径が太く、かつ狭窄病変長は3倍以上と長く、この為強く押し進んでいく前進力が要求され、その外径(D1 、D2 、D6 、D7 )は概ね0.457mm(0.018インチ)で、かつ強く押し進んでいく前進力を得る為には、この前進力を支える反力が必要である。
かかる場合の組立体としては、ガイドワイヤ1の外径が0.228mmから0.457mmでガイドワイヤ1を内径が0.28mmから0.90mmのバルーンカテーテル内へ挿入して一組とし、内径が1.91mmから2.67mmのガイディングカテーテル内へ、前記ガイドワイヤと前記バルーンカテーテルとを一組とする二組を挿入してキッシング手技を容易とすることを特徴とする組立体である。
具体的には、接合部材41、42は前記所定寸法の略円筒形状であり、又後端接合部材43は、前記所定寸法の前記放射線透過コイル材32と芯線2との接合で、その接合形状は、円筒状、又は手元側が先細りの略円錐形状である。(図1)尚、ここでいう接合部材4を用いて部分的に接合するとは、前記実施例で各接合部材41〜43の芯線2と放射線透過材コイル32との接合形態、及び先導栓5の芯線とコイル体3との接合形態のことをいう。
そして接合部材4は、溶融温度が180℃から495℃の共晶合金、又は前記金属素線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには180℃から525℃の共晶合金を用いる。ここでいう共晶合金とは、合金の成分比を変更することにより得られる最低融点(溶融温度)を有する特殊な合金のことをいい、具体的には、金又は銀を含む合金材で金錫系合金材として金80重量%、残部が錫で溶融温度が280℃、又銀錫系合金として銀3.5重量%、残部が錫で溶融温度が221℃、そして、金88重量%、残部がゲルマニウムで溶融温度が356℃、又銀と錫とインジウムから成り、溶融温度が450℃から472℃の共晶合金であり、その代表例を表4に示す。
そして、接合部材4の溶融熱により各接合部の前記金属素線の引張破断強度は増大し、この引張破断強度増大に伴い引張応力は増大し、その結果接合部での芯線2の耐繰り返し曲げ疲労特性は向上する。
この方法によれば、全体加熱する雰囲気加熱による熱処理炉を用いなくても、部分的に一定の狭い範囲であっても必要部位の芯線2の引張破断強度を向上させることができる。 そしてさらに、この構造体では、等間隔の中間接合部材411、412、413の配置とすることにより、狭窄病変長の計測が可能となる効果を併せもつことができる。尚、中間接合部材の位置、及びその範囲を前記寸法としたのは、この範囲であれば、一般的に冠状動脈に多く見られる狭窄病変位置に該当するからである。
そして補足すれば、先導栓5に共晶合金である接合部材4を用いることにより、先導栓5と芯線2との接合部での金属素線の引張破断強度を向上させることができ、その結果狭窄病変内で前記接合部での耐屈曲疲労特性を向上させることができる。尚、補足すれば、この接合工程は芯線先端部21の機械的加工の研削工程後に、又は研削工程後に押圧加工した後に、芯線先端部21の外周部にコイル体3を装着し、その後接合部材4を用いて接合部材41〜43、411、412、413の接合、及び先導栓5を接合する。その後コイル体3の外周部に樹脂被膜6を施す工程となる。
そして前記金系共晶合金の接合部材4を用いて放射線透過材コイル32と、放射線不透過材コイル31とを部分的に接合する際、放射線不透過材コイル31の金属線が金、又は金成分を含む材料、並びに金めっきした材料であれば、前記接合部材4との濡れ性が向上し、より望ましい接合形態である。
可とう性細長体から成る芯線と、前記芯線の先端部に前記芯線を貫挿したコイルスプリング体を装着し、前記芯線と前記コイルスプリング体とを接合部材を用いて部分的に接合した医療用ガイドワイヤにおいて、
前記芯線は金属素線から成り、
前記金属素線は、固溶化処理したオーステナイト系ステンレス鋼線を用いて、伸線と伸線後の低温加熱処理を1セットとして少なくとも1セット以上繰り返した後に最終伸線を設けて、
前記最終伸線までの総減面率を90%から99.5%とし、
前記低温加熱処理が、180℃から495℃とし、又は前記金属素線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには、180℃から525℃とし、
前記最終伸線までの前記低温加熱処理による前記金属素線の引張破断強度の増加率の合計が8%以上とし、
前記最終伸線した後に、前記芯線と前記コイルスプリング体とを前記接合部材を用いた部分的な接合が、前記接合部材の溶融熱を利用した低温加熱処理とし、
前記接合部材は、180℃から495℃の溶融温度をもつ共晶合金から成り、又は前記芯線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには、180℃から525℃の溶融温度をもつ共晶合金から成り、
前記金属素線の引張破断強度をY(kgf/mm2 )とし、総減面率をX(%)とした場合に、
450≧Y≧2.000X+70の関係式を満たし、
前記金属素線を用いた前記芯線から成ることを特徴とする医療用ガイドワイヤである。
可とう性細長体から成る芯線と、前記芯線の先端部に前記芯線を貫挿したコイルスプリング体を装着し、前記芯線と前記コイルスプリング体とを接合部材を用いて部分的に接合した医療用ガイドワイヤの製造方法において、
前記芯線は金属素線から成り、
前記金属素線は、固溶化処理したオーステナイト系ステンレス鋼線を用いて、伸線工程と伸線工程後の低温加熱処理を1セットとして少なくとも1セット以上繰り返した後に最終伸線工程を設けて、
前記最終伸線工程までの総減面率を90%から99.5%とし、
前記低温加熱処理工程が、180℃から495℃で10分から180分とし、又は前記金属素線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには、180℃から525℃で10分から180分とし、
前記最終伸線工程までの前記低温加熱処理工程による前記金属素線の引張破断強度の増加率の合計が8%以上とし、
その後、前記最終伸線後の前記金属素線に、前記金属素線の温度が180℃から495℃で30秒から180分、又は前記金属素線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには、180℃から525℃で30秒から180分の低温加熱処理工程下で、
前記金属素線の一端に捻回加工前の前記金属素線の引張破断力の5%から30%の負荷加重を加えた状態で、他端を100回/mから275回/mの捻回加工工程とする前記低温加熱処理下での前記捻回加工工程とし、
その後、前記芯線と前記コイルスプリング体とを前記接合部材を用いて部分的に接合する工程が、前記接合部材の溶融熱を利用した低温加熱処理工程とし、
前記接合部材は、180℃から495℃の溶融温度をもつ共晶合金から成り、又は前記芯線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには、180℃から525℃の溶融温度をもつ共晶合金から成り、
前記金属素線の引張破断強度をY(kgf/mm2 )とし、総減面率をX(%)とした場合に、
450≧Y≧2.000X+70の関係式を満たし、
前記金属素線を用いた前記芯線から成ることを特徴とする医療用ガイドワイヤの製造方法である。
この構成により、特に芯線先端部21の押圧加工による局部的に発生している残留応力の除去、及びコイルスプリング体のコイル成形加工による局部的に発生している残留応力を除去し、かつ接合部での芯線先端部21の引張破断強度向上に伴う耐繰り返し曲げ疲労特性を向上させることができる医療用ガイドワイヤ、及びその製造方法である。
以上説明のとおり、本発明の医療用ガイドワイヤは、強加工の伸線加工と低温加熱処理とを組み合わせて、強加工の伸線加工した金属素線の温度と引張破断強度特性との相関性に着目して、引張破断強度が急傾斜増大する温度域での鋼種に適した低温加熱処理を行うことにより、高強度の引張破断強度を有する金属素線を得ることができる。
そしてさらに、最終伸線した後の芯線に、芯線の温度が芯線の引張破断強度が急傾斜増大する温度域で鋼種に適した「低温加熱処理下での捻回加工」、又は「捻回加工後の低温加熱処理」を行うことにより、芯線の引張破断強度が高く、かつ直線性・回転伝達性の高い芯線を用いて成る医療用ガイドワイヤにより、狭窄病変部へ導入する際の屈曲変形後のストレート状への復元力を高め、かつ耐繰り返し曲げ疲労特性を向上させた新たな技術思想から成る医療用ガイドワイヤ等を提供するものである。以上の諸効果がある。
2 芯線
21 芯線先端部
3 コイルスプリング体(コイル体)
31 放射線不透過材コイル
32 放射線透過材コイル
33 内側コイルスプリング体
4 接合部材
41 中間前側接合部
42 中間後側接合部
43 後端接合部
5 先導栓
6 樹脂被膜
7 親水性被膜
100 マイクロカテーテル
110 ガイディングカテーテル
Claims (4)
- 可とう性細長体から成る芯線と、前記芯線の先端部に前記芯線を貫挿したコイルスプリング体を装着し、前記芯線と前記コイルスプリング体とを接合部材を用いて部分的に接合した医療用ガイドワイヤの製造方法において、
前記芯線は金属素線から成り、
前記金属素線は、固溶化処理したオーステナイト系ステンレス鋼線の再溶解材を用いて、伸線工程と伸線工程後の低温加熱処理工程とを1セットとして少なくとも1セット以上繰り返した後に、最終伸線工程と最終伸線工程後の低温加熱処理工程とを設けて、
前記最終伸線工程までの総減面率を90%から99.5%とし、
前記伸線工程後の低温加熱処理工程及び前記最終伸線工程後の低温加熱処理工程が、300℃から495℃で10分から180分とし、又は前記金属素線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには、300℃から525℃で10分から180分とし、
前記最終伸線工程までの前記伸線工程後の低温加熱処理工程による前記金属素線の引張破断強度の増加率の合計が8%以上とし、
前記最終伸線工程後の低温加熱処理工程の後に、前記金属素線に、前記金属素線の一端に捻回加工前の前記金属素線の引張破断力の5%から30%の負荷加重を加えた状態で、他端を100回/mから275回/mの捻回加工工程とし、
その後、前記金属素線の温度が300℃から495℃で30秒から180分、又は前記金属素線がMoを含むオーステナイト系ステンレス鋼線のときには、300℃から525℃で30秒から180分の低温加熱処理工程とする、前記捻回加工工程後の前記低温加熱処理工程とし、
前記金属素線の引張破断強度をY(kgf/mm2 )とし、総減面率をX(%)とした場合に、
450≧Y≧2.150X+70の関係式を満たし、
前記金属素線を用いた前記芯線から成ることを特徴とする医療用ガイドワイヤの製造方法。 - 請求項1に記載の医療用ガイドワイヤの製造方法において、
前記捻回加工工程が、前記金属素線の一端に捻回加工前の前記金属素線の引張破断力の5%から30%の負荷加重を加えた状態で、他端を100回/mから200回/mの捻回加工工程とし、
前記金属素線を用いた前記芯線から成ることを特徴とする医療用ガイドワイヤの製造方法。 - 請求項1又は2に記載の医療用ガイドワイヤの製造方法において、
前記捻回加工工程が、
前記金属素線の一端に負荷加重を加えた状態で他端を捻回し、
前記金属素線の捻回加工前の引張破断力P(kgf)に対する負荷加重W(kgw)の割を負荷加重比X(%)とし、前記負荷加重比X(%)はW÷P×100の関係とした場合に、捻回数N(回/m)は、
−0.8X+124≦N≦−1.8X+284の関係式を満たし、
前記金属素線を用いた前記芯線から成ることを特徴とする医療用ガイドワイヤの製造方法。 - 請求項3に記載の医療用ガイドワイヤの製造方法において、
前記捻回加工工程が、前記金属素線の一端に負荷加重を加えた状態で他端を捻回し、
前記金属素線の捻回加工前の引張破断力P(kgf)に対する負荷加重W(kgw)の割合を負荷加重比X(%)とし、前記負荷加重比X(%)はW÷P×100の関係とした場合に、捻回数N(回/m)は、
−0.8X+124≦N≦−2.8X+264の関係式を満たし、
前記金属素線を用いた前記芯線から成ることを特徴とする医療用ガイドワイヤの製造方法。
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