Последњих година глобална индустрија медицинских уређаја одржава брз и стабилан раст, са просечном стопом раста од око 4%, што је више од националне економске стопе раста у истом периоду. Сједињене Државе, Европа и Јапан заједно заузимају главну тржишну позицију на глобалном тржишту медицинских уређаја. Сједињене Државе су највећи светски произвођач и потрошач медицинских уређаја и његова потрошња је чврсто на водећем месту у индустрији. Међу водећим светским гигантима медицинских уређаја, Сједињене Државе имају највећи број компанија за медицинске уређаје и чине највећи удео.
Овај чланак углавном представља уобичајену медицинску инжењерску пластику која се састоји од материјала једноставних за обраду облика. Ове пластике имају тенденцију да буду релативно скупе у односу на тежину, јер се већина материјала губи услед остатака током обраде.
Увод у уобичајену инжењерску пластику у медицинској области
Акрилонитрил бутадиен стирен (АБС)
Терполимер је направљен од САН (стирен-акрилонитрил) и синтетичке гуме бутадиена. Према својој структури, главни ланац АБС-а могу бити БС, АБ, АС, а одговарајући ланац грана могу бити АС, С, АБ и друге компоненте.
АБС је полимер у коме се гумена фаза распршује у непрекидној фази смоле. Због тога није само кополимер или смеша ова три мономера САН (стирен-акрилонитрил) који даје АБС тврдоћу и површинску завршну обраду даје бутадиен. Због своје жилавости однос ове три компоненте може се прилагодити по потреби. Пластика се обично користи за израду плоча дебљине 4 инча и шипки пречника 6 инча, које се лако могу лепити и ламинирати да би се створиле дебље плоче и делови. Због својих прихватљивих трошкова и једноставне обраде, популаран је материјал за израду прототипова рачунарског нумеричког управљања (ЦНЦ).
АБС се често користи за мехуриће великих шкољки медицинске опреме. Последњих година на више места се користи АБС испуњен стакленим влакнима.
Акрилна смола (ПММА)
Акрилна смола је заправо једна од најранијих пластика медицинских уређаја и још увек се често користи за обликовање анапластичних рестаурација. * Акрил је у основи полиметил метакрилат (ПММА).
Акрилна смола је јака, бистра, обрадива и лепљива. Једна уобичајена метода везивања акрила је везивање растварача метилхлоридом. Акрил има готово неограничене врсте шипки, облика лимова и плоча и разних боја. Акрилне смоле су посебно погодне за лагане цеви и оптичке примене.
Акрилна смола за натписе и приказе може се користити за референтне тестове и прототипове; међутим, мора се водити рачуна да се одреди медицинска верзија пре него што се користи у било ком клиничком испитивању. Акрилне смоле комерцијалне класе могу садржати отпорност на УВ зраке, успориваче пламена, модификаторе удара и друге хемикалије, што их чини неприкладним за клиничку употребу.
Поливинил хлорид (ПВЦ)
ПВЦ има два облика, крут и флексибилан, у зависности од тога да ли се додају пластификатори или не. ПВЦ се обично користи за водоводне цеви. Главни недостаци ПВЦ-а су лоша временска отпорност, релативно мала чврстоћа на ударце, а тежина термопластичног лима је прилично велика (специфична тежина 1,35). Лако се огребе или оштети и има релативно ниску тачку топлотне деформације (160).
Непластификовани ПВЦ производи се у две главне формулације: тип И (отпорност на корозију) и тип ИИ (јак удар). ПВЦ типа И је најчешће коришћени ПВЦ, али у применама којима је потребна већа отпорност на удар од типа И, тип ИИ има бољу отпорност на ударце и благо смањену отпорност на корозију. У апликацијама које захтевају формулације на високој температури, поливинилиден флуорид (ПВДФ) за апликације високе чистоће може се користити на приближно 280 ° Ф.
Медицински производи од пластифицираног поливинилхлорида (пластифицирани пвц) првобитно су коришћени за замену природне гуме и стакла у медицинској опреми. Разлог замене је: пластификовани поливинилхлоридни материјали се лакше стерилишу, прозирнији су и имају бољу хемијску стабилност и економску ефикасност. Пластификовани производи од поливинилхлорида су једноставни за употребу, а због своје мекоће и еластичности могу избећи оштећење осетљивих ткива пацијента и избећи да се пацијент осећа нелагодно.
Поликарбонат (ПЦ)
Поликарбонат (ПЦ) је најтврђа прозирна пластика и веома је користан за прототипове медицинских уређаја, посебно ако се користи везивање са УВ очвршћавањем. ПЦ има неколико облика штапа, плоче и лима, лако се комбинује.
Иако се више од десетак карактеристика перформанси рачунара може користити самостално или у комбинацији, на седам се најчешће ослања. Рачунар има високу ударну чврстоћу, провидну прозирност воде, добру отпорност на пузање, широк опсег радних температура, стабилност димензија, отпорност на хабање, тврдоћу и крутост, упркос својој дуктилности.
Компјутер се лако обоји стерилизацијом зрачењем, али постоје степени стабилности зрачења.
Полипропилен (ПП)
ПП је лагана, јефтина полиолефинска пластика са ниском тачком топљења, тако да је врло погодна за термоформирање и паковање хране. ПП је запаљив, па ако вам је потребна ватроотпорност, потражите класе успоривача пламена (ФР). ПП је отпоран на савијање, познат као "100-струки лепак". За примене које захтевају савијање, може се користити ПП.
Полиетилен (ПЕ)
Полиетилен (ПЕ) је уобичајени материјал у паковању и преради хране. Полиетилен ултра високе молекулске тежине (УХМВПЕ) има високу отпорност на хабање, низак коефицијент трења, самоподмазивост, површинску неприањаност и одличну отпорност на хемијски замор. Такође одржава високе перформансе на изузетно ниским температурама (на пример, течни азот, -259 ° Ц). УХМВПЕ почиње да омекшава око 185 ° Ф и губи отпорност на хабање.
Будући да УХМВПЕ има релативно високу стопу ширења и стезања када се температуре мењају, не препоручује се за апликације са блиском толеранцијом у овим окружењима.
Због велике површинске енергије, нелепљиве површине, ПЕ може бити тешко лепити. Компоненте је најлакше уклопити помоћу причвршћивача, сметњи или шкљоцања. Лоцтите производи цијаноакрилатне лепкове (ЦИА) (ЛоцтитеПрисм површински неосетљиви ЦИА и прајмер) за лепљење ових врста пластике.
УХМВПЕ се такође са великим успехом користи у ортопедским имплантатима. То је материјал који се најчешће користи у ацетабуларној чаши током тоталне артропластике кука и најчешћи материјал у компоненти висоравни тибије током тоталне артропластике колена. Погодан је за високо полирану легуру кобалт-хрома. * Имајте на уму да су материјали погодни за ортопедске имплантате специјални материјали, а не индустријске верзије. Вестлаке Пластицс (Ленни, ПА) под заштитним именом Ленните продаје медицински квалитет УХМВПЕ.
Полиоксиметилен (ПОМ)
ДуПонтов Делрин је један од најпознатијих ПОМ-ова, а већина дизајнера користи ово име да би се позвала на ову пластику. ПОМ се синтетише из формалдехида. ПОМ је првобитно развијен раних 1950-их као жилава, топлотно отпорна замена обојених метала, позната као "Саиганг". То је жилава пластика са малим коефицијентом трења и великом чврстоћом.
Делрин и слични ПОМ се тешко везују, а механички склоп је најбољи. Делрин се обично користи за обрађене прототипове медицинских уређаја и затворене арматуре. Високо је обрадив, па је врло погодан за прототипове машинске опреме која захтева чврстоћу, хемијску отпорност и материјале који задовољавају ФДА стандарде.
Недостатак Делрина је његова осетљивост на радијациону стерилизацију, која тежи да ПОМ постане крхка. Ако се стерилизација зрачењем, снап фит, пластични опружни механизам и танки део под оптерећењем могу сломити. Ако желите да стерилишете Б-ПОМ делове, размислите о употреби ЕтО, Стериса или аутоклава, у зависности од тога да ли уређај садржи неке осетљиве компоненте, као што су електронски уређаји.
Најлон (ПА)
Најлон је доступан у формулацијама 6/6 и 6/12. Најлон је жилав и отпоран на топлоту. Идентификатори 6/6 и 6/12 односе се на број атома угљеника у полимерном ланцу, а 6/12 је најлон дугог ланца са већом отпорношћу на топлоту. Најлон се не може обрађивати као АБС или Делрин (ПОМ) јер обично оставља лепљиве иверје на ивицама делова који ће можда морати да се очисте.
Најлон 6, најчешћи је ливени најлон, који је ДуПонт развио пре Другог светског рата. Међутим, тек 1956, откривањем једињења (ко-катализатора и акцелератора), најлон је постао комерцијално одржив. Овом новом технологијом брзина полимеризације се знатно повећава, а кораци потребни за постизање полимеризације се смањују.
Због мање ограничења обраде, ливени најлон 6 пружа једну од највећих величина низа и прилагођене облике било ког термопласта. Одливци укључују шипке, цеви, цеви и плоче. Њихова величина се креће од 1 до 400 килограма.
Најлонски материјали имају механичку чврстоћу и осећај погодан за кожу као што то немају обични материјали. Међутим, за ортозе за падове медицинске опреме, инвалидска колица за рехабилитацију и медицинске кревете за негу обично су потребни делови са одређеном носивошћу, па се углавном бира ПА66 + 15% ГФ.
Флуорисани етилен пропилен (ФЕП)
Флуороетилен пропилен (ФЕП) има сва пожељна својства тетрафлуороетилена (ТФЕ) (политетрафлуороетилен [ПТФЕ]), али има нижу температуру преживљавања од 200 ° Ц (392 ° Ф). За разлику од ПТФЕ, ФЕП се уобичајеним методама може ињекционо пресовати и истискивати у шипке, цеви и посебне профиле. Ово постаје предност дизајна и обраде у односу на ПТФЕ. Доступне су шипке до 4,5 инча и плоче до 2 инча. Перформансе ФЕП-а под стерилизацијом зрачењем су нешто боље од ПТФЕ-а.
Инжењерска пластика високих перформанси
Полиетеримид (ПЕИ)
Ултем 1000 је термопластични полиетеримидни полимер високе топлоте, дизајниран од компаније Генерал Елецтриц за бризгање под притиском. Кроз развој нове технологије екструзије, произвођачи као што су АЛ Хиде, Гехр и Енсингер производе различите моделе и величине Ултем 1000. Ултем 1000 комбинује одличну обрадивост и има предности уштеде трошкова у поређењу са ПЕС, ПЕЕК и Каптон у апликацијама са високим загревањем (континуирана употреба до 340 ° Ф). Ултем се може аутоклавирати.
Полиетеретеркетон (ПЕЕК)
Полиетеретеркетон (ПЕЕК) је заштитни знак компаније Вицтрек плц (УК), кристалног високотемпературног термопласта са одличном отпорношћу на топлоту и хемикалије, као и одличном отпорношћу на хабање и динамичком отпорношћу на замор. Препоручује се за електричне компоненте којима је потребна висока континуирана радна температура (480 ° Ф) и изузетно ниске емисије дима и токсичних испарења изложених пламену.
ПЕЕК испуњава захтеве Ундервритерс Лабораториес (УЛ) 94 В-0, 0,080 инча. Производ има изузетно јаку отпорност на гама зрачење, чак и већу од полистирена. Једино уобичајено отапало које може да нападне ПЕЕК је концентрована сумпорна киселина. ПЕЕК има одличну отпорност на хидролизу и може да ради у пари до 500 ° Ф.
Политетрафлуороетилен (ПТФЕ)
ТФЕ или ПТФЕ (политетрафлуороетилен), обично назван тефлон, једна је од три флуороугљеничне смоле у групи флуороугљеника, која се у потпуности састоји од флуора и угљеника. Остале смоле у овој групи, познате и као тефлон, су перфлуороалкокси флуорокарбон (ПФА) и ФЕП.
Силе које везују флуор и угљеник заједно пружају једну од најјачих познатих хемијских веза међу блиско симетрично распоређеним атомима. Резултат ове везе чврстоће и конфигурације ланца је релативно густ, хемијски инертан и термички стабилан полимер.
ТФЕ се одупире топлоти и готово свим хемијским супстанцама. Осим неколико страних врста, нерастворљив је у свим органским материјама. Његове електричне перформансе су врло добре. Иако има високу чврстоћу на удар, у поређењу са осталим инжењерским термопластима, његова отпорност на хабање, затезна чврстоћа и отпор пузању су ниски.
ТФЕ има најмању диелектричну константу и најнижи фактор расипања од свих чврстих материјала. Због своје јаке хемијске везе, ТФЕ је готово непривлачан за различите молекуле. То резултира коефицијентом трења од само 0,05. Иако ПТФЕ има низак коефицијент трења, није погодан за носиве ортопедске примене због своје мале отпорности на пузање и ниских својстава хабања. Сир Јохн Цхарнлеи је открио овај проблем у свом пионирском раду на тоталној замени кука крајем 1950-их.
Полисулфон
Полисулфон је првобитно развио БП Амоцо, а тренутно га производи Солваи под трговачким именом Удел, а полифенилсулфон се продаје под трговачким именом Радел.
Полисулфон је жилава, крута, прозирна (светло јантарна) термопластика велике чврстоће која може да одржи своја својства у широком температурном опсегу од -150 ° Ф до 300 ° Ф. Дизајниран за опрему коју је одобрила ФДА, такође је прошао све УСП класе ВИ (биолошке) тестове. Испуњава стандарде воде за пиће Националне санитарне фондације, до 180 ° Ф. Полисулфон има врло високу димензионалну стабилност. Након излагања кипућој води или ваздуху на 300 ° Ф, линеарна промена димензија обично износи десетину од 1% или мање. Полисулфон има високу отпорност на неорганске киселине, алкалије и растворе соли; чак и на високим температурама под умереним нивоом стреса, има добру отпорност на детерџенте и угљоводонична уља. Полисулфон није отпоран на поларне органске раствараче као што су кетони, хлоровани угљоводоници и ароматични угљоводоници.
Радел се користи за носаче инструмената који захтевају високу отпорност на топлоту и високу чврстоћу на ударце, као и за примену у болничким аутоклавним лежиштима. Полисулфонска инжењерска смола комбинује високу чврстоћу и дуготрајну отпорност на поновљену стерилизацију паром. Показало се да су ови полимери алтернатива нерђајућем челику и стаклу. Полисулфон медицинског квалитета је биолошки инертан, има јединствени дуг животни век у процесу стерилизације, може бити провидан или непрозиран и отпоран је на већину уобичајених болничких хемикалија.
