2025年3月7日
この研究は、犠牲治具を使用して、小さなフォームファクターで形状を設定するニチノールワイヤー/フレームの低コスト製造技術を示しています。この技術は、複雑な形状の低侵襲インプラント用に設計された自己拡張型フレームの製造に実証されています。
自己拡張型ニチノール フレームを使用した医療用インプラントのプロトタイピングには、テスト前に時間のかかる設計および製造プロセスが必要です。革新的なテクノロジーにより、このタイムラインが短縮され、プロトタイプの設計、製造、テストが迅速化されます。従来の技術は大量生産に最適です。
ただし、さまざまなプロトタイプ、特にインプラント開発の初期段階でニチノールから作られたプロトタイプを迅速に反復するには、費用対効果の高い技術が必要です。このプロトコルにより、ニチノール フレームの高速反復と経カテーテル送達のテストが可能になります。また、フレームまたはステントが自己拡張の最小要件を満たしているかどうかを評価することもできます。
これは、12 のフランス語文字を使用して、心房中隔に固定されるインプラントのフレームの設計で具体的に実証されています。私たちの研究室は、心不全患者のバイオマーカーを遠隔モニタリングするための概念実証型埋め込み型圧力センサーを開発しています。エレクトロニクスを使わない革新的なデザインに関心があります。
また、高度な製造技術と人工知能を活用して、新しい概念実証インプラントを設計しています。まず、ニッケルチタン線と銅管を選択します。ステレオスコープの電源を入れ、モニターに表示されているニッケルチタン線と銅管を操作しながら目視で調べます。
ワイヤーをチューブ内の位置合わせし、チューブに完全に押し込みます。3D プリントされたフィクスチャを準備するには、フィクスチャまたはテンプレートの STL ファイルをダウンロードします。調整が必要な場合は、同じリポジトリから SDLRD ファイルをダウンロードします。
独自のCADソフトウェアで設計調整を行い、STLファイルとしてエクスポートします。次に、スライス ソフトウェアを開き、STL ファイルをインポートします。3Dプリントするオブジェクトを選択し、スライスのペインをクリックします。
ファイルをGコードファイルとして保存し、マイクロSDカードに保存します。その後、マイクロSDカードを引き出します。次に、FDM 3D プリンターの電源を入れ、マイクロ SD カードを挿入します。
画面から、[準備]、[予熱]の順に選択して[PLA]を選択します。次に、[戻って印刷] を選択します。G コード ファイルを選択し、[印刷] をタップします。
機械が部品を 3D プリントするまで待ちます。3Dプリントが完了したら、プリントしたパーツを取り外し、ペンチを使って支持構造を切断します。次に、粗いエッジがある部分をヤスリで削ります。
そして、マーカーで穴あけする領域に印を付けます。ハンドドリルを使用して、3Dプリントされた形状に穴を開けます。ドライバーを使用して、3D プリントされた部品の穴にネジを通します。
次に、ニッケルチタンと銅のフレームを持ち、中央の穴に通します。ピンセットまたはペンチを使用して、すべてのネジの周りで銅管を折りたたんだり曲げたりして、目的の形状を形成します。次に、ネジを緩めます。
はんだ付けガンを使用して、3D プリントされた治具を加熱して柔らかくします。その後、ピンセットまたはペンチを使用して不要な部分を取り除きます。次に、炉管の電源を入れ、サーモケーブルを使用して温度を監視します。
温度が摂氏500度に達したら、銅とニッケルチタンのフレームを炉に3分間入れます。その後、フックを使用してニッケルチタンと銅のフレームを取り出し、蒸留水で急冷します。銅をエッチングするには、ニッケルチタンと銅のフレームを過硫酸アンモニウム溶液に約8時間浸します。
銅が完全にエッチングされたら、ピンセットを使用してフレームを取り外し、解放されたニッケルチタンフレームを蒸留水で3回すすいでください。次に、顕微鏡の電源を入れ、その下にニッケルチタンワイヤーを置き、望ましくない曲率や寸法がないか確認します。まず、低侵襲インプラント用のニッケルチタンフレームを設計して印刷します。
フレームの側面を覆うには熱可塑性フィルムでは、ヒートプレスを開き、ポリウレタンがスペーサーに付着しないように、フッ素樹脂フィルムを使用してポリウレタンエラストマーフィルムをスペーサーにラミネートします。ニッケルチタンワイヤーまたはフレームをスペーサーの周りとフィルムの上に置きます。次に、2 番目のポリウレタン フィルムとフッ素ポリマー フィルムの別の層をラミネートします。
温度を華氏240度に設定します。その後、プレスの上部を閉じてロックし、60秒待ちます。最後に、接着フィルムの余分な部分をハサミで切ります。
まず、ニッケルチタンフレームを設計し、側面を血液適合性エラストマーで覆います。フレンチ12カテーテルを手で持ち、拡張器と針に通します。次に、シリコン片をホルダーに固定します。
針と拡張器を使用して、シリコン片に穴を開けます。次に、カテーテルを徐々に穴に通し、拡張器と針を引っ込めます。ニッケルチタンフレームを折りたたんで、カテーテルの近位端に押し込みます。
ポリテトラフルオロエチレンロッドを使用して、フレームをカテーテルの遠位端に向かって押し、フレームの最初の側を外します。次に、カテーテルを引っ込めて、シリコンゴムの反対側にあるニッケルチタンフレームの2番目の側を外します。次に、フレームを顕微鏡で検査して、あらゆる種類の故障や望ましくない変形がないか確認します。
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この研究では、犠牲用固定具を使用した、小型で低コストなチタンニッケル線/フレームの形状設定の製造技術を説明します。この技術は、複雑な形状の最小侵襲性インプラント用に設計された自己拡張フレームの製造に使用されます。
Rapid prototyping of self-expanding NiTi frames addresses a critical bottleneck in early-stage medical device development, enabling faster iteration and evaluation of implantable structures. This approach reduces the cost and time associated with traditional shape-setting, supporting agile design cycles for minimally invasive implants. The methodology enhances portfolio agility by allowing R&D teams to quickly assess device feasibility and performance before scale-up.
This fabrication and testing protocol integrates into the early discovery-to-preclinical continuum for implantable devices, bridging concept validation and preclinical readiness.