Questo lavoro illustra una tecnica di fabbricazione a basso costo per fili/telai in nitinol con un fattore di forma ridotto utilizzando dispositivi sacrificali. La tecnica è dimostrata per la fabbricazione di telai autoespandibili progettati per impianti minimamente invasivi con forme complesse.
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Articolo metodologico
Rapida formazione e test di telai in NiTi autoespandibili con un fattore di forma ridotto adatti per impianti minimamente invasivi
In questo articolo
Sommario
Abstract
I fili NiTiNOL (comunemente indicati come nitinol o NiTi) presentano un'eccezionale memoria di forma e caratteristiche super elastiche, mentre la definizione della forma è spesso un processo costoso. Tra le fasi di questo processo, il trattamento termico richiede l'esposizione ad alte temperature per l'impostazione della forma. Tradizionalmente, a questo scopo vengono utilizzati infissi metallici. Tuttavia, i loro costi di produzione possono essere significativi, il che non è l'ideale per l'iterazione dei prototipi. Questo lavoro dimostra un approccio introdotto di recente che utilizza dispositivi sacrificali realizzati con tubi di rame, che elimina la necessità di dispositivi costosi. Questi tubi di rame consentono la formazione di geometrie complesse e offrono un'impalcatura per varie fasi del processo di fabbricazione. Inoltre, il persolfato di ammonio viene utilizzato per l'incisione selettiva del rame, che semplifica la produzione di telai in NiTi. I risultati di questo lavoro confermano l'efficacia di questa tecnica e dimostrano il successo dell'impostazione della forma dei fili NiTi per telai autoespandibili. Questa metodologia apre la strada alla ricerca futura, consentendo la prototipazione rapida di wireframe NiTi per varie applicazioni, in particolare quelle nei dispositivi medici.
Introduzione
I fili NiTi sono ampiamente utilizzati negli impianti medici, ma richiedono un processo iniziale di impostazione della forma durante la fabbricazione del dispositivo1. Vari dispositivi sono realizzati in NiTi, tra cui tubi per catetere, fili guida, cestelli per il recupero dei calcoli, filtri, aghi, lime dentali e altri strumenti chirurgici2. La biocompatibilità, la superelasticità e la resistenza alla fatica di NiTi lo rendono adatto a queste applicazioni. Inoltre, ha applicazioni nell'industria automobilistica e aerospaziale3.
L'uso d....
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Protocollo
NOTA: Vedere la Tabella dei materiali per i dettagli relativi a tutti i materiali utilizzati in questo protocollo. La Figura 1A mostra un esempio del telaio in rame/NiTi. Utilizzare guanti di sicurezza.
1. Iterazione di un progetto di un telaio/prototipo NiTi
- Allineare il filo NiTi all'interno di tubi di rame (o tubi di ottone; Figura 2A).
- Selezionare un filo NiTi (0,008 pollici) e un tubo di rame (diametro esterno 1,00 mm x 400 mm).
- Accendi lo stereoscopio e guarda visivamente il N....
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Risultati
I telai NiTi sono stati inseriti in varie topologie utilizzando dispositivi in plastica a basso costo e utensili manuali (Figura 1). Nelle fasi del protocollo da 1.1 a 1.4 (Figura 1A), i frame NiTi/Cu sono stati formati in topologie complesse. Dopo la fase 1.5 del protocollo, il Cu è stato inciso per rilasciare i frame NiTi (Figura 1B). Qui, il dispositivo Cu è stato completamente inciso, consentendo il rilascio del telaio NiTi util.......
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Discussione
In questo protocollo, più fasi richiedono un'attenzione meticolosa, come il trattamento termico (ricottura), l'incisione e la progettazione di dispositivi stampati in 3D. Grandi variazioni di temperatura da 500 °C 17 o dal tempo di ricottura del NiTi possono essere dannose per la superelasticità del filo NiTi e per ottenere le forme desiderate18. Il trattamento termico con condizioni imprecise (temperatura e tempo) può anche portare ad una .......
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Dichiarazioni
Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse.
Ringraziamenti
La ricerca riportata in questa pubblicazione è stata supportata dal National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering del National Institutes of Health con il numero di premio R21EB030654. Il contenuto è di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresenta necessariamente le opinioni ufficiali del National Institutes of Health. S. Alaie e J. Mata ringraziano anche il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale e il College of Engineering della New Mexico State University per il loro sostegno. Gli autori ringraziano Oscar Lara e Angel de Jesus Zuniga Ramirez per il loro contributo alla generazione della
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 304 SS Hypotubes Nome Generico: Ago | Tegra Medical | ||
| Telaio stampato in 3D per test Nome generico: filamento PLA | R3D | ||
| Parte polimerica stampata in 3D per termopressa Nome generico: filamento PLA | R3D | ||
| Persolfato di ammonio Nome generico: Persolfato di ammonio | Sigma-Aldrich | ||
| Chronoflex AR 22% Nome generico: Poliuretano | Biomateriali AdvanSource | elastomero uretanico in policarbonato aromatico | |
| Elettrodi a nastro in rame (1,00 mm x 400 mm) Nome generico: Tubo di rame | Forniture per elettroerosione Holepop & elettrodi | ||
| Dilatatore Nome Generico: Dilatatore | CANTONE | ||
| Ecoflex 00-30 Nome Generico: Ecoflex 00-30 | Liscia | silicone | |
| Catetere Fr 12 o 13 Nome Generico: Guaina | CANTONE | ||
| Filo di nichel titanio (0.008) Nome generico: Filo NiTi | Malin Co. | ||
| Asta in teflon PTFE 1/8" Diametro x 36" Nome generico: Politetrafluoroetilene | Sigillo Sterling & Fornitura, Inc. (STCC) | ||
| Tecoflex Nome generico: poliuretano termoplastico | Lubrizol | elastomero poliuretanico alifatico | |
| Tricloro(1H,1H,2H,2H-tridecafluoro-n-ottil)silano Nome generico: C8H4Cl3F13Si | Sigma-Aldrich | ||
| Dimetilacetammide (DMAC) Nome Generico: Dimetilacetammide | Sigma-Aldrich | ||
| SOLIDWORKS Nome generico: Software CAD proprietario | Dassault Systè Mes | ||
| FreeCAD Nome generico: Software CAD open source | freecad.org | ||
| ABS come resina fotopolimerica Nome generico: Resina fotopolimerica | ELEGOO |
Riferimenti
- Smith, S., Hodgson, E. Shape setting nitinol. Proc of the Mater Process Med Devices Conf. , 266-270 (2004).
- Kapoor, D. Nitinol for medical applications: A brief introduction to the properties and processing of nickel ti....
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Ristampe e permessi
