Соңғы жылдары дүниежүзілік медициналық құрылғылар өндірісі қарқынды және тұрақты өсуді сақтап отырды, орташа өсу қарқыны шамамен 4% құрады, бұл сол кезеңдегі ұлттық экономикалық өсу қарқынынан жоғары. Әлемдік медициналық құрылғылар нарығында АҚШ, Еуропа және Жапония бірігіп негізгі нарық позициясын алады. Америка Құрама Штаттары - бұл медициналық мақсаттағы бұйымдардың әлемдегі ең ірі өндірушісі және тұтынушысы және оны тұтыну осы салада жетекші орында. Медициналық құрылғыларды шығаратын әлемдегі ең алпауыт мемлекеттердің қатарында Америка Құрама Штаттары медициналық құрылғылар шығаратын компаниялардың саны бойынша ең көп және олардың үлесі ең көп.
Бұл мақалада көбінесе формасы оңай өңделетін материалдардан тұратын медициналық техниканың жиі қолданылатын пластикасы енгізілген. Бұл пластмассалар салмаққа қатысты салыстырмалы түрде қымбатқа түседі, өйткені көптеген материалдар өңдеу кезінде қоқыстың әсерінен жоғалады.
Медицина саласындағы кең таралған инженерлік пластикамен таныстыру
Акрилонитрил бутадиен стиролы (ABS)
Терполимер SAN (стирол-акрилонитрил) және бутадиен синтетикалық каучуктан жасалған. Оның құрылымынан ABS негізгі тізбегі BS, AB, AS, ал сәйкес тармақталған тізбегі AS, S, AB және басқа компоненттер болуы мүмкін.
АБС - бұл резеңке фазасы шайырдың үздіксіз фазасында дисперсияланатын полимер. Сондықтан ABS қаттылығы мен беткі қабатын беретін SAN (стирол-акрилонитрил) деген үш мономердің сополимері немесе қоспасы ғана емес, бутадиен береді Оның беріктігі үшін осы үш компоненттің арақатынасын қажет болған жағдайда реттеуге болады. Пластмассадан әдетте қалыңдығы 4 дюймдік плиталар мен диаметрі 6 дюймдік шыбықтар жасалады, оларды оңай жабыстырып, қалың плиталар мен компоненттерді қалыптастыру үшін ламинаттауға болады. Қолайлы құны мен оңай өңделуіне байланысты бұл компьютерлік сандық басқару (CNC) прототиптерін жасауға арналған танымал материал.
ABS көбінесе медициналық техниканың қабықшаларын көпіршікке айналдыру үшін қолданылады. Соңғы жылдары шыны талшықпен толтырылған ABS көбірек жерлерде қолданыла бастады.
Акрил шайыры (PMMA)
Акрил шайыры іс жүзінде медициналық бұйымдардың ең алғашқы пластиктерінің бірі болып табылады және әлі күнге дейін анапластикалық қалпына келтіруді қалыптау кезінде қолданылады. * Акрил негізінен полиметилметакрилат (PMMA) болып табылады.
Акрил шайыры берік, мөлдір, өңделетін және байланысады. Акрилді байланыстырудың кең таралған әдісінің бірі - метилхлоридпен еріткішпен байланыстыру. Акрилдің шексіз түрлері, қаңылтыр мен табақ формалары және түрлі-түсті түстері бар. Акрил шайырлары әсіресе жеңіл құбырларға және оптикалық қосымшаларға жарайды.
Акрил шайыры маңдайшалар мен дисплейге арналған, эталондық сынақтар мен прототиптер үшін қолдануға болады; дегенмен, кез-келген клиникалық зерттеулерде қолданар алдында медициналық деңгей нұсқасын анықтауға мұқият болу керек. Коммерциялық деңгейдегі акрил шайырларының құрамында ультрафиолет төзімділігі, отқа төзімді заттар, әсерді өзгертетін заттар және басқа химиялық заттар болуы мүмкін, бұл оларды клиникалық қолдануға жарамсыз етеді.
Поливинилхлорид (ПВХ)
ПВХ пластификаторлардың қосылуына немесе қосылмауына байланысты қатты және икемді екі формасы бар. ПВХ әдетте су құбырлары үшін қолданылады. ПВХ-ның негізгі кемшіліктері ауа райының нашар тұрақтылығы, соққы күшінің салыстырмалы түрде төмендігі және термопластикалық парақтың салмағы айтарлықтай жоғары (меншікті салмағы 1,35). Ол оңай сызылады немесе зақымдалады және салыстырмалы түрде төмен деформациялық температураға ие (160).
Пластикалық емес ПВХ екі негізгі құрамда шығарылады: I тип (коррозияға төзімділік) және II тип (жоғары әсер). I типті ПВХ ең жиі қолданылатын ПВХ болып табылады, бірақ I типке қарағанда жоғары соққы беріктігін қажет ететін қосымшаларда соққыға төзімділік жақсы және коррозияға төзімділік аздап төмендейді. Жоғары температуралы құрамдарды қажет ететін қосымшаларда, жоғары тазалыққа арналған поливинилден фторидін (PVDF) шамамен 280 ° F температурада қолдануға болады.
Пластикаландырылған поливинилхлоридтен (plasticizedpvc) жасалған медициналық бұйымдар бастапқыда медициналық техникадағы табиғи резеңке мен әйнекті ауыстыру үшін қолданылған. Ауыстырудың себебі: поливинилхлоридтің пластиктендірілген материалдары оңай зарарсыздандырылған, мөлдір және химиялық тұрақтылық пен экономикалық тиімділігі жоғары. Пластиктендірілген поливинилхлоридті өнімдерді қолдану оңай, және олардың жұмсақтығы мен икемділігі арқасында олар науқастың сезімтал тіндерін зақымдап, науқасқа ыңғайсыздық тудырмауы мүмкін.
Поликарбонат (ДК)
Поликарбонат (ДК) мөлдір пластик болып табылады және прототиптің медициналық құралдары үшін өте пайдалы, әсіресе ультрафиолетпен емдеуді байланыстыру қажет болса. ДК таяқшаның, табақтың және парақтың бірнеше формасы бар, оларды біріктіру оңай.
ДК-нің оннан астам жұмыс сипаттамаларын жеке немесе бірге қолдануға болатынына қарамастан, жетеуіне көбіне сенім артады. ДК соққыға төзімділігі жоғары, мөлдір судың мөлдірлігі, судың ағып кетуіне төзімділігі, жұмыс температурасының кең диапазоны, өлшемді тұрақтылығы, тозуға төзімділігі, қаттылығы мен қаттылығы икемділігіне қарамастан.
Компьютердің түсі радиациялық стерилизациямен оңай өзгереді, бірақ радиациялық тұрақтылық деңгейлері қол жетімді.
Полипропилен (PP)
PP - бұл жеңіл, бағасы төмен, балқу температурасы төмен полиолефинді пластик, сондықтан термоформинг пен тағамды орауға өте қолайлы. PP жанғыш, сондықтан сізге отқа төзімділік қажет болса, отқа төзімді (FR) сорттарын іздеңіз. PP бүгілуге төзімді, әдетте «100 есе желім» деп аталады. Иілуді қажет ететін қосымшалар үшін PP қолданылуы мүмкін.
Полиэтилен (PE)
Полиэтилен (PE) - тамақ өнімдерін орауда және өңдеуде жиі қолданылатын материал. Ультра жоғары молекулалық салмағы бар полиэтилен (UHMWPE) тозуға төзімділігі жоғары, үйкеліс коэффициенті төмен, өзін-өзі майлағыш, беті адгезияланбайды және химиялық қажуға төзімділігі жоғары. Ол сондай-ақ өте төмен температурада жоғары өнімділікті сақтайды (мысалы, сұйық азот, -259 ° C). UHMWPE шамамен 185 ° F жұмсарта бастайды және тозуға төзімділігін жоғалтады.
UHMWPE температура өзгерген кезде кеңею мен жиырылу жылдамдығы салыстырмалы түрде жоғары болғандықтан, бұл ортада төзімділікті жақын қолдану ұсынылмайды.
Беткі энергиясы жоғары болғандықтан, жабыспайтын беті PE-ді байланыстыруы қиын болуы мүмкін. Бөлшектерді бекіту элементтерімен, интерференциялармен немесе үзілістермен біріктіру оңай. Локтит пластмассаның осы түрлерін жабыстыру үшін цианоакрилат желімдерін (CYA) (LoctitePrism бетіне сезімтал емес CYA және праймер) шығарады.
UHMWPE ортопедиялық имплантта үлкен жетістікке жету үшін қолданылады. Бұл жамбастың жалпы артропластикасы кезінде ацетабулярлық тостағандағы ең көп қолданылатын материал және тізедегі жалпы артропластика кезінде жіліншік плато компонентіндегі ең көп таралған материал. Ол жоғары жылтыратылған кобальт-хром қорытпасына жарайды. * Ортопедиялық имплантацияға жарамды материалдар өнеркәсіптік нұсқалар емес, арнайы материалдар екенін ескеріңіз. Медициналық UHMWPE маркасы Westlake Plastics (Ленни, Пенсильвания) фирмасының Lennite сауда маркасымен сатылады.
Полиоксиметилен (POM)
DuPont's Delrin - ең танымал POM-дың бірі, және дизайнерлердің көпшілігі осы атауды осы пластикке сілтеме жасау үшін пайдаланады. ПОМ формальдегидтен синтезделеді. POM бастапқыда қатаң, ыстыққа төзімді түсті металды алмастырғыш ретінде 1950-ші жылдардың басында дамыған, әдетте «Сайган» деп аталады. Бұл үйкеліс коэффициенті төмен және беріктігі жоғары қатты пластик.
Делринді және соған ұқсас POM-ны байланыстыру қиын, ал механикалық құрастыру жақсы. Делрин әдетте медициналық қондырғылардың прототиптері мен жабық қондырғылар үшін қолданылады. Бұл өте өңделетін, сондықтан ол FDA стандарттарына сәйкес келетін беріктігін, химиялық төзімділігін және материалдарды қажет ететін өңдеу жабдықтарының прототиптеріне өте қолайлы.
Делриннің бір кемшілігі - оның радиациялық стерилизацияға сезімталдығы, ол POM-ны сынғыш етеді. Егер радиациялық стерилизация болса, тез жарамды, пластмасса серіппелі механизм және жүктемедегі жіңішке бөлік сынуы мүмкін. Егер сіз B-POM бөлшектерін зарарсыздандырғыңыз келсе, құрылғыда электронды құрылғылар сияқты сезімтал компоненттердің болуына байланысты EtO, Steris немесе автоклавтарды қолдануды қарастырыңыз.
Нейлон (PA)
Нейлон 6/6 және 6/12 формулаларында қол жетімді. Нейлон қатты және ыстыққа төзімді. 6/6 және 6/12 идентификаторлары полимер тізбегіндегі көміртек атомдарының санын білдіреді, ал 6/12 - ыстыққа төзімділігі жоғары ұзын тізбекті нейлон. Нейлон ABS немесе Delrin (POM) сияқты өңделмейді, өйткені ол бөлшектердің шеттерінде жабысқақ чиптер қалдыруға бейім, олар қажет болуы мүмкін.
Нейлон 6, ең көп тарағаны - Дюпон екінші дүниежүзілік соғысқа дейін жасаған құйылған нейлон. Алайда, 1956 жылы ғана қосылыстардың (ко-катализаторлар мен үдеткіштердің) ашылуымен нейлон құйылып, коммерциялық тұрғыдан тиімді болды. Осы жаңа технологияның көмегімен полимерлену жылдамдығы едәуір артады және полимеризацияға жету үшін қажетті қадамдар азаяды.
Өндіруге шектеулер аз болғандықтан, құйылған нейлон 6 кез-келген термопластикалық массивтің ең үлкен өлшемдері мен тапсырыс формаларын ұсынады. Кастингтерге штангалар, түтіктер, түтіктер мен плиталар жатады. Олардың мөлшері 1 фунттан 400 фунтқа дейін.
Нейлон материалдар механикалық беріктігі бар және қарапайым материалдарда жоқ теріге жағымды сезімге ие. Алайда, медициналық жабдықтар аяққа арналған ортопедтер, реабилитациялық мүгедектер арбалары және медициналық мейірбикелер төсектері әдетте белгілі бір жүк көтергіштігі бар бөлшектерді қажет етеді, сондықтан PA66 + 15% GF таңдалады.
Фторланған этилен пропилені (FEP)
Фторланған этилен пропилені (FEP) тетрафторэтиленнің (TFE) барлық қажетті қасиеттеріне ие (политетрафторээтилен [PTFE]), бірақ 200 ° C (392 ° F) тіршілік ету температурасы төмен. PTFE-ден айырмашылығы, FEP-ді инъекциялық қалыптауға және штангаларға, түтіктерге және арнайы профильдерге әдеттегі әдістермен экструдтауға болады. Бұл PTFE-ге қарағанда дизайн мен өңдеудің артықшылығы болады. 4,5 дюймге дейінгі барлар және 2 дюймге дейінгі тақтайшалар бар. Радиациялық стерилизация кезінде FEP өнімділігі PTFE-ге қарағанда сәл жақсы.
Жоғары өнімді инженерлік пластиктер
Полиэтеримид (PEI)
Ultem 1000 - термопластикалық полиэтеримидті жоғары қыздырғыш полимер, General Electric компаниясы инжекциялық қалыптау үшін жасаған. Жаңа экструзия технологиясын дамыту арқылы AL Hyde, Gehr және Ensinger сияқты өндірушілер Ultem 1000-дің әртүрлі модельдері мен өлшемдерін шығарады. Ultem 1000 керемет өңделгіштікті біріктіреді және PES, PEEK және Kapton-мен салыстырғанда үнемдеу артықшылықтарына ие 340 ° F дейін). Ультем автоклавты.
Полиэтеретеркетон (PEEK)
Полиэтеретеркетон (PEEK) - бұл өте ыстық және химиялық төзімділікке, сондай-ақ тозуға төзімділікке және динамикалық шаршауға төзімділікке ие кристалды жоғары температуралы термопластик - Victrex plc (Ұлыбритания) сауда маркасы. Ол үздіксіз жұмыс температурасын (480 ° F) қажет ететін электрлік компоненттерге, сондай-ақ жалынның әсеріне ұшыраған түтін мен улы түтінге аз мөлшерде ұсынылады.
PEEK Underwriters Laboratories (UL) 94 V-0 талаптарына сәйкес келеді, 0,080 дюйм. Өнім гамма-сәулеленуге өте күшті, тіпті полистиролдан асып түседі. PEEK-ке шабуылдай алатын жалғыз жалпы еріткіш - бұл концентрацияланған күкірт қышқылы. PEEK гидролизге төзімділігі жоғары және 500 ° F дейін бумен жұмыс істей алады.
Политетрафторэтилен (PTFE)
TFE немесе PTFE (политетрафторэтилен), әдетте тефлон деп аталады, ол фтор мен көміртектен тұратын фторокарбонат тобындағы үш фторкөміртекті шайырдың бірі. Осы топтағы басқа шайырлар, олар тефлон деп те аталады, бұл фторторкокислоры (ФФА) және ФЭП.
Фтор мен көміртекті байланыстыратын күштер симметриялы орналасқан атомдардың арасында ең күшті химиялық байланыстардың бірін қамтамасыз етеді. Бұл байланыстың беріктігі мен тізбектің конфигурациясының нәтижесі салыстырмалы түрде тығыз, химиялық инертті және термиялық тұрақты полимер болып табылады.
TFE жылу мен барлық химиялық заттарға қарсы тұрады. Бірнеше шетелдік түрлерден басқа, ол барлық органикалық заттарда ерімейді. Оның электрлік өнімділігі өте жақсы. Соққыға төзімділігі жоғары болғанымен, басқа инженерлік термопластиктермен салыстырғанда оның тозуға төзімділігі, созылуға беріктігі және созылуға төзімділігі төмен.
TFE барлық қатты материалдардың ең төменгі диэлектрлік тұрақты және ең аз диссипация коэффициентіне ие. Мықты химиялық байланысының арқасында TFE әр түрлі молекулаларға жағымсыз. Бұл 0,05-ке дейінгі үйкеліс коэффициентіне әкеледі. PTFE-нің үйкеліс коэффициенті төмен болғанымен, ол төмен көтерілуге төзімділігі мен тозу қасиеттерінің төмендігіне байланысты жүк көтеретін ортопедиялық қолдануға жарамайды. Сэр Джон Чарнли бұл мәселені 1950 жылдардың аяғында жамбасты толық ауыстыру жөніндегі ізашарлық жұмысында тапты.
Полисульфон
Полисульфонды бастапқыда BP Amoco компаниясы жасаған және қазіргі уақытта Solvay компаниясы Udel сауда атауымен шығарады, ал полифенилсульфон Радел сауда атымен сатылады.
Полисульфон - өз қасиеттерін -150 ° F-ден 300 ° F-қа дейін кең температурада сақтай алатын, қатты, беріктігі жоғары мөлдір (ашық сары) термопластик. FDA мақұлдаған жабдыққа арналған, ол сонымен бірге USP VI класындағы (биологиялық) барлық сынақтардан өтті. Ол Ұлттық санитарлық қордың 180 ° F дейінгі ауыз су стандарттарына сәйкес келеді. Полисульфонның өте жоғары өлшемді тұрақтылығы бар. Қайнаған суға немесе ауаға 300 ° F әсер еткеннен кейін сызықтық өлшемдік өзгеріс әдетте 1% -дан оннан бір бөлігін құрайды. Полисульфонның бейорганикалық қышқылдарға, сілтілерге және тұз ерітінділеріне төзімділігі жоғары; орташа стресс деңгейіндегі жоғары температурада да, ол жуғыш заттар мен көмірсутек майларына жақсы төзімділікке ие. Полисульфон кетондар, хлорланған көмірсутектер және хош иісті көмірсутектер сияқты полярлы органикалық еріткіштерге төзімді емес.
Радель ыстыққа төзімділігі мен соққыға төзімділігі жоғары аспаптық науаларға және ауруханалық автоклавтық табақшаға арналған. Полисульфонды инженерлік шайыр жоғары беріктікті және буды бірнеше рет зарарсыздандыруға ұзақ мерзімді төзімділікті біріктіреді. Бұл полимерлер баспайтын болат пен шыныға балама екендігі дәлелденді. Медициналық деңгейдегі полисульфон биологиялық тұрғыдан инертті, зарарсыздандыру процесінде ерекше ұзақ өмір сүреді, мөлдір немесе мөлдір емес болуы мүмкін және ауруханада жиі кездесетін химиялық заттарға төзімді.
