Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae'r diwydiant dyfeisiau meddygol byd-eang wedi cynnal twf cyflym a sefydlog, gyda chyfradd twf cyfartalog o tua 4%, sy'n uwch na'r gyfradd twf economaidd genedlaethol dros yr un cyfnod. Mae'r Unol Daleithiau, Ewrop a Japan ar y cyd yn meddiannu'r brif safle yn y farchnad dyfeisiau meddygol byd-eang. Yr Unol Daleithiau yw cynhyrchydd a defnyddiwr mwyaf dyfeisiau meddygol yn y byd, ac mae ei ddefnydd yn y safle blaenllaw yn y diwydiant. Ymhlith cewri dyfeisiau meddygol gorau'r byd, Yr Unol Daleithiau sydd â'r nifer fwyaf o gwmnïau dyfeisiau meddygol ac mae'n cyfrif am y gyfran fwyaf.
Mae'r erthygl hon yn cyflwyno plastigau peirianneg feddygol a ddefnyddir yn gyffredin yn bennaf, sy'n cynnwys deunyddiau â siapiau hawdd eu prosesu. Mae'r plastigau hyn yn tueddu i fod yn gymharol ddrud o'u cymharu â phwysau, oherwydd collir y mwyafrif o ddeunyddiau oherwydd malurion wrth eu prosesu.
Cyflwyniad i blastig peirianneg cyffredin yn y maes meddygol
Biwtadïen Acrylonitrile Styrene (ABS)
Mae'r terpolymer wedi'i wneud o SAN (styrene-acrylonitrile) a rwber synthetig biwtadïen. O'i strwythur, gall prif gadwyn ABS fod yn BS, AB, AS, a gall y gadwyn gangen gyfatebol fod yn UG, S, AB a chydrannau eraill.
Mae ABS yn bolymer lle mae'r cyfnod rwber wedi'i wasgaru yng nghyfnod parhaus y resin. Felly, nid copolymer na chymysgedd o'r tri monomer hyn yn unig mohono, SAN (styrene-acrylonitrile), sy'n rhoi caledwch a gorffeniad wyneb i ABS, ond mae bwtadien yn rhoi Er ei chaledwch, gellir addasu cymhareb y tair cydran hyn yn ôl yr angen. Defnyddir plastigau fel arfer i wneud platiau 4 modfedd o drwch a gwiail diamedr 6 modfedd, y gellir eu bondio a'u lamineiddio'n hawdd i ffurfio platiau a chydrannau mwy trwchus. Oherwydd ei gost resymol a'i brosesu hawdd, mae'n ddeunydd poblogaidd ar gyfer prototeipiau gweithgynhyrchu rheolaeth rifiadol cyfrifiadurol (CNC).
Defnyddir ABS yn aml i bothellu cregyn offer meddygol ar raddfa fawr. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, defnyddiwyd ABS wedi'i lenwi â ffibr gwydr mewn mwy o leoedd.
Resin acrylig (PMMA)
Resin acrylig mewn gwirionedd yw un o'r plastigau dyfeisiau meddygol cynharaf, ac mae'n dal i gael ei ddefnyddio'n gyffredin wrth fowldio adferiadau anaplastig. * Yn y bôn, methacrylate polymethyl (PMMA) yw acrylig.
Mae resin acrylig yn gryf, yn glir, yn brosesadwy ac yn bondiadwy. Un dull cyffredin o fondio acrylig yw bondio toddyddion â methyl clorid. Mae gan acrylig fathau bron yn ddiderfyn o wiail, siapiau dalen a phlât, a lliwiau amrywiol. Mae resinau acrylig yn arbennig o addas ar gyfer pibellau ysgafn a chymwysiadau optegol.
Gellir defnyddio resin acrylig ar gyfer arwyddion ac arddangos ar gyfer profion meincnod a phrototeipiau; fodd bynnag, rhaid cymryd gofal i bennu'r fersiwn gradd feddygol cyn ei ddefnyddio mewn unrhyw dreialon clinigol. Gall resinau acrylig gradd fasnachol gynnwys gwrthiant UV, gwrth-fflamau, addaswyr effaith a chemegau eraill, gan eu gwneud yn anaddas i'w defnyddio'n glinigol.
Clorid polyvinyl (PVC)
Mae gan PVC ddwy ffurf, anhyblyg a hyblyg, yn dibynnu a yw plastigyddion yn cael eu hychwanegu ai peidio. Defnyddir PVC fel arfer ar gyfer pibellau dŵr. Prif anfanteision PVC yw gwrthsefyll tywydd gwael, cryfder effaith gymharol isel, ac mae pwysau'r ddalen thermoplastig yn eithaf uchel (disgyrchiant penodol 1.35). Mae'n hawdd ei grafu neu ei ddifrodi, ac mae ganddo bwynt dadffurfiad thermol cymharol isel (160).
Cynhyrchir PVC heb blastig mewn dau brif fformiwleiddiad: Math I (ymwrthedd cyrydiad) a Math II (effaith uchel). PVC Math I yw'r PVC a ddefnyddir amlaf, ond mewn cymwysiadau sydd angen cryfder effaith uwch na Math I, mae gan Math II wrthwynebiad effaith gwell a llai o wrthwynebiad cyrydiad. Mewn cymwysiadau sydd angen fformwleiddiadau tymheredd uchel, gellir defnyddio fflworid polyvinylidene (PVDF) ar gyfer cymwysiadau purdeb uchel ar oddeutu 280 ° F.
Yn wreiddiol, defnyddiwyd cynhyrchion meddygol wedi'u gwneud o glorid polyvinyl plastig (plasticizedpvc) i ddisodli rwber a gwydr naturiol mewn offer meddygol. Y rheswm am yr amnewid yw: mae deunyddiau polyvinyl clorid wedi'u plastigoli yn haws eu sterileiddio, yn fwy tryloyw, ac mae ganddynt well sefydlogrwydd cemegol ac effeithiolrwydd economaidd. Mae cynhyrchion polyvinyl clorid plastig yn hawdd eu defnyddio, ac oherwydd eu meddalwch a'u hydwythedd eu hunain, gallant osgoi niweidio meinweoedd sensitif y claf ac osgoi gwneud i'r claf deimlo'n anghyfforddus.
Polycarbonad (PC)
Polycarbonad (PC) yw'r plastig tryloyw caletaf ac mae'n ddefnyddiol iawn ar gyfer dyfeisiau meddygol prototeip, yn enwedig os yw bondio halltu UV i'w ddefnyddio. Mae gan PC sawl math o wialen, plât a dalen, mae'n hawdd ei gyfuno.
Er y gellir defnyddio mwy na dwsin o nodweddion perfformiad cyfrifiadur personol ar eu pennau eu hunain neu mewn cyfuniad, dibynnir yn fwyaf aml ar saith. Mae gan PC gryfder effaith uchel, tryloywder dŵr tryloyw, ymwrthedd ymgripiad da, ystod tymheredd gweithredu eang, sefydlogrwydd dimensiwn, ymwrthedd gwisgo, caledwch ac anhyblygedd, er gwaethaf ei hydwythedd.
Mae PC yn hawdd ei liwio gan sterileiddio ymbelydredd, ond mae graddau sefydlogrwydd ymbelydredd ar gael.
Polypropylen (PP)
Mae PP yn blastig polyolefin ysgafn, cost isel gyda phwynt toddi isel, felly mae'n addas iawn ar gyfer thermofformio a phecynnu bwyd. Mae PP yn fflamadwy, felly os oes angen gwrthiant tân arnoch, edrychwch am raddau gwrth-fflam (FR). Mae PP yn gwrthsefyll plygu, a elwir yn gyffredin fel "glud 100-plyg". Ar gyfer cymwysiadau sydd angen plygu, gellir defnyddio PP.
Polyethylen (AG)
Mae polyethylen (PE) yn ddeunydd a ddefnyddir yn gyffredin mewn pecynnu a phrosesu bwyd. Mae gan polyethylen pwysau moleciwlaidd ultra-uchel (UHMWPE) wrthwynebiad gwisgo uchel, cyfernod ffrithiant isel, hunan-lubricity, diffyg adlyniad arwyneb a gwrthsefyll blinder cemegol rhagorol. Mae hefyd yn cynnal perfformiad uchel ar dymheredd isel iawn (er enghraifft, nitrogen hylifol, -259 ° C). Mae UHMWPE yn dechrau meddalu tua 185 ° F ac yn colli ei wrthwynebiad crafiad.
Gan fod gan UHMWPE gyfradd ehangu a chrebachu gymharol uchel pan fydd y tymheredd yn newid, ni argymhellir ar gyfer cymwysiadau goddefgarwch agos yn yr amgylcheddau hyn.
Oherwydd ei egni arwyneb uchel, arwyneb nad yw'n gludiog, gall fod yn anodd bondio AG. Mae'n haws cydrannau i gyd-fynd â chaewyr, ymyrraeth neu gipiau. Mae Loctite yn cynhyrchu gludyddion cyanoacrylate (CYA) (CYA ansensitif arwyneb a LoctitePrism a primer) ar gyfer bondio'r mathau hyn o blastigau.
Defnyddir UHMWPE hefyd mewn mewnblaniadau orthopedig gyda llwyddiant mawr. Dyma'r deunydd a ddefnyddir amlaf yn y cwpan acetabular yn ystod arthroplasti clun cyfan a'r deunydd mwyaf cyffredin yn y gydran llwyfandir tibial yn ystod arthroplasti pen-glin cyfan. Mae'n addas ar gyfer aloi cobalt-cromiwm caboledig iawn. * Sylwch fod y deunyddiau sy'n addas ar gyfer mewnblaniadau orthopedig yn ddeunyddiau arbennig, nid fersiynau diwydiannol. Gwerthir gradd feddygol UHMWPE o dan yr enw masnach Lennite gan Westlake Plastics (Lenni, PA).
Polyoxymethylene (POM)
DelP DuPont yw un o'r POMs mwyaf adnabyddus, ac mae'r rhan fwyaf o ddylunwyr yn defnyddio'r enw hwn i gyfeirio at y plastig hwn. Mae POM wedi'i syntheseiddio o fformaldehyd. Datblygwyd POM yn wreiddiol yn gynnar yn y 1950au fel eilydd metel anfferrus caled, gwrthsefyll gwres, a elwir yn gyffredin fel "Saigang". Mae'n blastig caled gyda chyfernod ffrithiant isel a chryfder uchel.
Mae'n anodd bondio Delrin a POM tebyg, a chynulliad mecanyddol sydd orau. Defnyddir Delrin yn gyffredin ar gyfer prototeipiau dyfeisiau meddygol wedi'u peiriannu a gosodiadau caeedig. Mae'n brosesadwy iawn, felly mae'n addas iawn ar gyfer prototeipiau o offer peiriannu sy'n gofyn am gryfder, ymwrthedd cemegol, a deunyddiau sy'n cwrdd â safonau FDA.
Un anfantais i Delrin yw ei sensitifrwydd i sterileiddio ymbelydredd, sy'n tueddu i wneud POM yn frau. Os gall sterileiddio ymbelydredd, ffit snap, mecanwaith gwanwyn plastig a darn tenau o dan lwyth dorri. Os ydych chi eisiau sterileiddio rhannau B-POM, ystyriwch ddefnyddio EtO, Steris neu awtoclafau, yn dibynnu a yw'r ddyfais yn cynnwys unrhyw gydrannau sensitif, fel dyfeisiau electronig.
Neilon (PA)
Mae neilon ar gael mewn fformwleiddiadau 6/6 a 6/12. Mae neilon yn galed ac yn gwrthsefyll gwres. Mae dynodwyr 6/6 a 6/12 yn cyfeirio at nifer yr atomau carbon yn y gadwyn bolymer, ac mae 6/12 yn neilon cadwyn hir sydd ag ymwrthedd gwres uwch. Nid yw neilon mor brosesadwy ag ABS neu Delrin (POM) oherwydd ei fod yn tueddu i adael sglodion gludiog ar ymylon rhannau y gallai fod angen eu deburio.
Neilon 6, y mwyaf cyffredin yw neilon cast, a ddatblygwyd gan DuPont cyn yr Ail Ryfel Byd. Fodd bynnag, dim ond tan 1956, pan ddarganfuwyd cyfansoddion (cyd-gatalyddion a chyflymyddion) y daeth neilon cast yn fasnachol hyfyw. Gyda'r dechnoleg newydd hon, mae'r cyflymder polymerization yn cynyddu'n fawr, ac mae'r camau sy'n ofynnol i gyflawni polymerization yn cael eu lleihau.
Oherwydd llai o gyfyngiadau prosesu, mae neilon cast 6 yn darparu un o'r meintiau arae mwyaf a siapiau arfer unrhyw thermoplastig. Mae'r castiau'n cynnwys bariau, tiwbiau, tiwbiau a phlatiau. Mae eu maint yn amrywio o 1 pwys i 400 pwys.
Mae gan ddeunyddiau neilon gryfder mecanyddol ac mae croen-gyfeillgar yn teimlo nad oes gan ddeunyddiau cyffredin. Fodd bynnag, mae orthoses gollwng traed offer meddygol, cadeiriau olwyn adfer, a gwelyau nyrsio meddygol fel arfer yn gofyn am rannau sydd â chynhwysedd dwyn llwyth penodol, felly dewisir PA66 + 15% GF yn gyffredinol.
Propylen Ethylene Fflworinedig (FEP)
Mae gan propylen ethylen fflworinedig (FEP) holl briodweddau dymunol tetrafluoroethylene (TFE) (polytetrafluoroethylene [PTFE]), ond mae ganddo dymheredd goroesi is o 200 ° C (392 ° F). Yn wahanol i PTFE, gellir mowldio chwistrelliad ac allwthio FEP i fariau, tiwbiau a phroffiliau arbennig trwy ddulliau confensiynol. Daw hyn yn fantais dylunio a phrosesu dros PTFE. Mae bariau hyd at 4.5 modfedd a phlatiau hyd at 2 fodfedd ar gael. Mae perfformiad FEP o dan sterileiddio ymbelydredd ychydig yn well na pherfformiad PTFE.
Plastigau peirianneg perfformiad uchel
Polyetherimide (PEI)
Mae Ultem 1000 yn bolymer gwres uchel polyetherimide thermoplastig, a ddyluniwyd gan General Electric Company ar gyfer mowldio chwistrelliad. Trwy ddatblygu technoleg allwthio newydd, mae gweithgynhyrchwyr fel AL Hyde, Gehr a Ensinger yn cynhyrchu modelau a meintiau amrywiol o Ultem 1000. Mae Ultem 1000 yn cyfuno prosesadwyedd rhagorol ac mae ganddo fanteision arbed costau o'i gymharu â PES, PEEK a Kapton mewn cymwysiadau gwres uchel (defnydd parhaus. hyd at 340 ° F). Mae Ultem yn awtoclafadwy.
Polyetheretherketone (PEEK)
Mae polyetheretherketone (PEEK) yn nod masnach Victrex plc (UK), thermoplastig tymheredd uchel crisialog gyda gwrthiant gwres a chemegol rhagorol, yn ogystal ag ymwrthedd gwisgo rhagorol a gwrthsefyll blinder deinamig. Argymhellir ar gyfer cydrannau trydanol sy'n gofyn am dymheredd gweithredu parhaus uchel (480 ° F), ac allyriadau isel iawn o fwg a mygdarth gwenwynig sy'n agored i fflamau.
Mae PEEK yn cwrdd â gofynion Underwriters Laboratories (UL) 94 V-0, 0.080 modfedd. Mae gan y cynnyrch wrthwynebiad cryf iawn i ymbelydredd gama, hyd yn oed yn fwy na gwrthiant polystyren. Yr unig doddydd cyffredin sy'n gallu ymosod ar PEEK yw asid sylffwrig crynodedig. Mae gan PEEK wrthwynebiad hydrolysis rhagorol a gall weithredu mewn stêm hyd at 500 ° F.
Polytetrafluoroethylene (PTFE)
Mae TFE neu PTFE (polytetrafluoroethylene), a elwir fel arfer yn Teflon, yn un o'r tri resinau fflworocarbon yn y grŵp fflworocarbon, sy'n cynnwys fflworin a charbon yn gyfan gwbl. Y resinau eraill yn y grŵp hwn, a elwir hefyd yn Teflon, yw fflworocarbon perfluoroalkoxy (PFA) a FEP.
Mae'r grymoedd sy'n clymu fflworin a charbon gyda'i gilydd yn darparu un o'r bondiau cemegol cryfaf y gwyddys amdanynt ymhlith atomau sydd wedi'u trefnu'n gymesur yn agos. Canlyniad y cryfder bond hwn ynghyd â chyfluniad cadwyn yw polymer cymharol drwchus, anadweithiol yn gemegol, a sefydlog yn thermol.
Mae TFE yn gwrthsefyll gwres a bron pob sylwedd cemegol. Ac eithrio ychydig o rywogaethau tramor, mae'n anhydawdd ym mhob deunydd organig. Mae ei berfformiad trydanol yn dda iawn. Er bod ganddo gryfder effaith uchel, o'i gymharu â thermoplastigion peirianneg eraill, mae ei wrthwynebiad gwisgo, ei gryfder tynnol a'i wrthwynebiad ymgripiad yn isel.
Mae gan TFE y ffactor afradu cyson ac isaf dielectrig isaf o'r holl ddeunyddiau solet. Oherwydd ei gysylltiad cemegol cryf, mae TFE bron yn anneniadol i wahanol foleciwlau. Mae hyn yn arwain at gyfernod ffrithiant mor isel â 0.05. Er bod gan PTFE gyfernod ffrithiant isel, nid yw'n addas ar gyfer cymwysiadau orthopedig sy'n dwyn llwyth oherwydd ei wrthwynebiad ymgripiad isel a'i briodweddau gwisgo isel. Darganfu Syr John Charnley y broblem hon yn ei waith arloesol ar amnewid clun yn llwyr ar ddiwedd y 1950au.
Polysulfone
Datblygwyd Polysulfone yn wreiddiol gan BP Amoco ac ar hyn o bryd mae'n cael ei gynhyrchu gan Solvay o dan yr enw masnach Udel, ac mae polyphenylsulfone yn cael ei werthu o dan yr enw masnach Radel.
Mae polysulfone yn thermoplastig caled, anhyblyg, cryfder uchel tryloyw (ambr ysgafn) sy'n gallu cynnal ei briodweddau mewn ystod tymheredd eang o -150 ° F i 300 ° F. Wedi'i gynllunio ar gyfer offer a gymeradwywyd gan FDA, mae hefyd wedi pasio holl brofion Dosbarth VI (biolegol) USP. Mae'n cwrdd â safonau dŵr yfed y Sefydliad Glanweithdra Cenedlaethol, hyd at 180 ° F. Mae gan polysulfone sefydlogrwydd dimensiwn uchel iawn. Ar ôl dod i gysylltiad â dŵr berwedig neu aer ar 300 ° F, mae'r newid dimensiwn llinol fel arfer yn un rhan o ddeg o 1% neu lai. Mae gan polysulfone wrthwynebiad uchel i doddiannau asidau anorganig, alcalïau a halen; hyd yn oed ar dymheredd uchel o dan lefelau straen cymedrol, mae ganddo wrthwynebiad da i lanedyddion ac olewau hydrocarbon. Nid yw polysulfone yn gallu gwrthsefyll toddyddion organig pegynol fel cetonau, hydrocarbonau clorinedig a hydrocarbonau aromatig.
Defnyddir radel ar gyfer hambyrddau offerynnau sy'n gofyn am wrthwynebiad gwres uchel a chryfder effaith uchel, ac ar gyfer cymwysiadau hambwrdd awtoclaf mewn ysbytai. Mae resin peirianneg polysulfone yn cyfuno cryfder uchel ac ymwrthedd tymor hir i sterileiddio stêm dro ar ôl tro. Mae'r polymerau hyn wedi profi i fod yn ddewisiadau amgen i ddur gwrthstaen a gwydr. Mae polysulfone gradd feddygol yn anadweithiol yn fiolegol, mae ganddo oes hir unigryw yn y broses sterileiddio, gall fod yn dryloyw neu'n anhryloyw, ac mae'n gallu gwrthsefyll y cemegau ysbyty mwyaf cyffredin.
