Yn 'e ôfrûne jierren hat de wrâldwide medyske yndustry-sektor rappe en stabile groei ûnderhâlden, mei in gemiddelde groei fan sawat 4%, wat heger is dan de nasjonale ekonomyske groei yn deselde perioade. De Feriene Steaten, Jeropa en Japan besette tegearre de haadmerkposysje yn 'e wrâldwide merk foar medyske apparaten. De Feriene Steaten is de grutste produsint en konsumint fan 'e wrâld fan medyske apparaten, en har konsumpsje is stevich yn' e liedende posysje yn 'e sektor. Under de wrâldreuzen foar medyske apparaten hawwe de Feriene Steaten it grutste oantal bedriuwen foar medyske apparaten en is it goed foar it grutste part.
Dit artikel yntroduseart foaral faak brûkte plastyske medyske technyk, dy't binne gearstald út materialen mei maklik te ferwurkjen foarmen. Dizze keunststoffen binne relatyf djoer relatyf oan gewicht, om't de measte materialen ferlern binne troch rommel by it ferwurkjen.
Yntroduksje ta mienskiplike yngenieurs plastyk yn it medyske fjild
Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS)
It terpolymeer is makke fan SAN (styreen-acrylonitril) en butadiene synthetisch rubber. Fanút har struktuer kin de haadketen fan ABS BS, AB, AS wêze, en de oerienkommende tûkketting kin AS, S, AB en oare komponinten wêze.
ABS is in polymear wêryn de rubberfaze wurdt ferspraat yn 'e trochgeande faze fan' e hars. Dêrom is it net samar in kopolymeer as mingsel fan dizze trije monomeren, SAN (styrene-acrylonitrile), dy't ABS-hurdens en oerflakfinish jout, butadiene jout Foar har taaiheid kin de ferhâlding fan dizze trije komponinten oanpast wurde as nedich. Kunststoffen wurde normaal brûkt om dikke platen fan 4 inch en roeden fan 6 inch diameter te meitsjen, dy't maklik kinne wurde bondele en laminaat om dikker platen en ûnderdielen te foarmjen. Fanwegen de ridlike kosten en maklike ferwurking is it in populêr materiaal foar prototypes foar kompjûter numerike kontrôle (CNC).
ABS wurdt faak brûkt om skulpen op grutskalige medyske apparatuer te blisterjen. De lêste jierren is ABS fol mei glêstried op mear plakken brûkt.
Acrylhars (PMMA)
Acrylhars is eins ien fan 'e ierste keunststoffen foar medysk apparaat, en wurdt noch altyd faak brûkt yn it foarmjen fan anaplastyske restauraasjes. * Acryl is yn prinsipe polymethylmethacrylaat (PMMA).
Acrylhars is sterk, dúdlik, ferwurkber en bondber. Ien mienskiplike metoade foar bondeljen fan acryl is oplosmiddelferbining mei methylchloride. Acryl hat hast unbeheinde soarten staven, blêd- en plaatfoarmen, en ferskate kleuren. Acrylharsen binne bysûnder geskikt foar ljochtbuizen en optyske tapassingen.
Acrylhars foar teken en werjaan kin brûkt wurde foar benchmarktests en prototypes; lykwols moat soarch wurde nommen om de ferzje fan medyske graad te bepalen foardat se wurdt brûkt yn alle klinyske proeven. Acrylharsen fan kommersjele kwaliteit kinne UV-ferset, flamvertragers, ynfloedmodifikaasjes en oare gemikaliën befetsje, wêrtroch se net geskikt binne foar klinysk gebrûk.
Polyvinylchloride (PVC)
PVC hat twa foarmen, stiif en fleksibel, ôfhinklik fan it meitsjen fan weekmakers. PVC wurdt meast brûkt foar wetterliedings. De wichtichste neidielen fan PVC binne minne weerbestindigens, relatyf lege ynfloedsterkte, en it gewicht fan 'e thermoplastyske plaat is frij heech (spesifike swiertekrêft 1.35). It is maklik skrast of beskeadige, en hat in relatyf leech termyske ferfoarmingpunt (160).
Unplastisearre PVC wurdt produsearre yn twa haadformulaasjes: Type I (korrosjebestriding) en Type II (hege ynfloed). Type I PVC is it meast brûkte PVC, mar yn tapassingen dy't in hegere stryksterkte nedich binne dan Type I, hat Type II in bettere striidbestindigens en in bytsje ferlege korrosjebestriding. Yn applikaasjes dy't formulieren op hege temperatuer nedich binne, kin polyvinylideenfluoride (PVDF) foar applikaasjes mei hege suverens brûkt wurde op sawat 280 ° F.
Medyske produkten makke fan plastifisearre polyvinylchloride (plasticizedpvc) waarden oarspronklik brûkt om natuerlik rubber en glês te ferfangen yn medyske apparatuer. De reden foar de wikseling is: plastifisearre polyvinylchloride-materialen wurde makliker steriliseare, transparanter, en hawwe bettere gemyske stabiliteit en ekonomyske effektiviteit. Plastifisearre polyvinylchloride-produkten binne maklik te brûken, en fanwegen har eigen sêftens en elastisiteit kinne se foarkomme dat de gefoelige weefsels fan 'e pasjint beskeadige wurde en foarkomme dat de pasjint him ûngemaklik fielt.
Polycarbonate (PC)
Polycarbonate (PC) is it dreechste transparante plestik en is heul nuttich foar medyske apparaten foar prototype, fral as UV-curing-bonding brûkt wurdt. PC hat ferskate foarmen fan roede, plaat en blêd, it is maklik te kombinearjen.
Hoewol mear dan in tsiental prestaasjekarakteristiken fan in PC allinich of yn kombinaasje kinne wurde brûkt, wurdt faaks op sân fertrout. PC hat hege ympaktsterkte, transparante wettertransparânsje, goede krûpresistinsje, breed wurktemperatuerberik, dimensjoneel stabiliteit, wearsbestindigens, hurdens en styfens, nettsjinsteande syn duktiliteit.
PC wurdt maklik ferkleurd troch stralingssterilisaasje, mar stralingsstabiliteitsgraden binne beskikber.
Polypropyleen (PP)
PP is in lichtgewicht, goedkeap polyolefinplestik mei in leech smeltpunt, dus it is heul geskikt foar thermofoarming en itenferpakking. PP is brânber, dus as jo fjoerbestindigens nedich binne, sykje dan nei flamvertragende (FR) klassen. PP is bestand tsjin bûgen, algemien bekend as "100-fold lijm". Foar applikaasjes dy't bûgen nedich binne, kin PP wurde brûkt.
Polyetyleen (PE)
Polyetyleen (PE) is in faak brûkt materiaal yn itenferpakking en ferwurking. Ultraheg molekylgewicht polyetyleen (UHMWPE) hat hege wearze ferset, lege wriuwingskoëffisjint, selssmurigens, oerflak net-hechting en poerbêste wjerstân tsjin gemyske wurgens. It hâldt ek hege prestaasjes by ekstreem lege temperatueren (bygelyks floeibere stikstof, -259 ° C). UHMWPE begjint om 185 ° F te ferwachtsjen en ferliest syn wjerstânswjerstân.
Om't UHMWPE in relatyf hege útwreiding en krimppersintaazje hat as temperatuer feroaret, wurdt it net oanrikkemandearre foar applikaasjes mei nauwe tolerânsje yn dizze omjouwings.
Troch syn hege enerzjy op it oerflak, net-lijmich oerflak, kin PE lestich wêze om te binen. Komponinten binne it maklikst om tegearre te passen mei befestigingsmiddels, ynterferinsje as knipsen. Loctite produseart cyanoacrylaatkleefstoffen (CYA) (LoctitePrism oerflakgefoelige CYA en primer) foar it binen fan dizze soarten keunststoffen.
UHMWPE wurdt ek brûkt yn ortopedyske ymplantaten mei grut sukses. It is it meast brûkte materiaal yn 'e acetabulêre beker by totale heupartroplastyk en it meast foarkommende materiaal yn' e tibiale plato-komponint by totale knierartroplastyk. It is geskikt foar heul gepolijst kobalt-chrom-legearing. * Tink derom dat de materialen geskikt foar ortopedyske ymplantaten spesjale materialen binne, net yndustriële ferzjes. UHMWPE medyske klasse wurdt ferkocht ûnder de hannelsnamme Lennite troch Westlake Plastics (Lenni, PA).
Polyoxymetyleen (POM)
DuPont's Delrin is ien fan 'e meast bekende POM's, en de measte ûntwerpers brûke dizze namme om te ferwizen nei dit plestik. POM wurdt synthetisearre út formaldehyde. POM waard oarspronklik ûntwikkele yn 'e iere fyftiger jierren as in stoere, waarmtebestindige ferro-metalen ferfanging, algemien bekend as "Saigang". It is in stoere plestik mei in lege wriuwingskoëffisjint en hege krêft.
Delrin en ferlykbere POM binne lestich te bondjen, en meganyske assemblage is it bêste. Delrin wurdt faak brûkt foar prototypen foar medyske apparaten en sletten armaturen. It is heul ferwurkber, dus it is heul gaadlik foar prototypen fan masjineringsapparatuer dy't sterkte, gemyske wjerstân nedich binne en materialen dy't foldogge oan FDA-standerts.
Ien neidiel fan Delrin is de gefoelichheid foar sterilisaasje foar strieling, dy't de neiging hat om POM broos te meitsjen. As strielingsterilisaasje, snap fit, plastysk springmeganisme en tinne seksje ûnder lêst kinne brekke. As jo B-POM-ûnderdielen sterilisearje wolle, beskôgje dan asjebleaft EtO, Steris as autoklaven, ôfhinklik fan oft it apparaat gefoelige komponinten befettet, lykas elektroanyske apparaten.
Nylon (PA)
Nylon is te krijen yn 6/6 en 6/12 formulearringen. Nylon is taai en waarmtebestindich. Identifiers 6/6 en 6/12 ferwize nei it oantal koalstofatomen yn 'e polymerkeatling, en 6/12 is in nylon mei lange keatling mei hegere waarmtebestindigens. Nylon is net sa ferwurkber as ABS as Delrin (POM), om't it de neiging hat om kleverige chips te litten oan 'e rânen fan ûnderdielen dy't miskien moatte wurde ûntbûn.
Nylon 6, it meast foarkommende is getten nylon, dat waard ûntwikkele troch DuPont foar de Twadde Wrâldoarloch. It wie lykwols pas yn 1956, mei de ûntdekking fan ferbiningen (ko-katalysators en fersnellers) dat getten nylon kommersjeel libbensfetber waard. Mei dizze nije technology wurdt de polymerisaasjesnelheid sterk ferhege, en wurde de stappen nedich om polymerisaasje te berikken fermindere.
Fanwegen minder ferwurkingsbeheiningen leveret getten nylon 6 ien fan 'e grutste arraygrutte en oanpaste foarmen fan elke thermoplast. Gieten omfetsje bars, buizen, buizen en platen. Harren grutte farieart fan 1 pûn oant 400 pûn.
Nylonmaterialen hawwe meganyske krêft en hûdfreonlik gefoel dat gewoane materialen net hawwe. Orthoses foar medyske apparatuer foet falle, rehabilitaasje rolstuollen en medyske ferpleechbedden fereaskje meastentiids ûnderdielen mei in bepaalde draachfermogen, sadat PA66 + 15% GF algemien wurdt selekteare.
Fluorineare etheenpropyleen (FEP)
Fluorineare etylenpropyleen (FEP) hat alle winsklike eigenskippen fan tetrafluoroethyleen (TFE) (polytetrafluoroethylene [PTFE]), mar hat in legere oerlibbingstemperatuer fan 200 ° C (392 ° F). Oars as PTFE kin FEP ynjeksje wurde getten en extrudearre yn bars, buizen en spesjale profilen troch konvinsjonele metoaden. Dit wurdt in foardiel foar ûntwerp en ferwurking boppe PTFE. Bars oant 4,5 inch en platen oant 2 inch binne te krijen. De prestaasjes fan FEP ûnder strielingsterilisaasje is wat better dan dy fan PTFE.
Plestik mei hege prestaasjes foar yngenieurs
Polyetherimide (PEI)
Ultem 1000 is in thermoplastysk polyetherimide polymeer mei hege waarmte, ûntwurpen troch General Electric Company foar ynjeksjefoarming. Troch de ûntwikkeling fan nije extrusjetechnology produsearje fabrikanten lykas AL Hyde, Gehr en Ensinger ferskate modellen en maten fan Ultem 1000. Ultem 1000 kombineart poerbêste ferwurkberens en hat kostenbesparjende foardielen yn ferliking mei PES, PEEK en Kapton yn applikaasjes mei hege hjitte (trochgeand gebrûk oant 340 ° F). Ultem is autoklaafber.
Polyetheretherketon (PEEK)
Polyetheretherketone (PEEK) is in hannelsmerk fan Victrex plc (UK), in kristalline thermoplastyske heechtemperatuer mei poerbêste hitte- en gemyske wjerstân, en ek poerbêste wearze ferset en dynamyske wurgensbestindigens It wurdt oanrikkemandearre foar elektryske komponinten dy't hege trochgeande wurktemperatuer (480 ° F) fereaskje, en ekstreem lege útstjit fan reek en giftige dampen bleatsteld oan flammen.
PEEK foldocht oan Underwriters Laboratories (UL) 94 V-0 easken, 0.080 inch. It produkt hat ekstreem sterke wjerstân tsjin gammastraling, sels mear as dy fan polystyreen. It iennichste mienskiplike oplosmiddel dat PEEK kin oanfalle is konsintrearre swavelsoer. PEEK hat poerbêste ferset tsjin hydrolyse en kin wurkje yn stoom oant 500 ° F.
Polytetrafluoretyleen (PTFE)
TFE as PTFE (polytetrafluoroetyleen), meast Teflon neamd, is ien fan 'e trije fluorkoalstofharsen yn' e fluorkoalstofgroep, dy't folslein bestiet út fluor en koalstof. De oare harsen yn dizze groep, ek wol Teflon neamd, binne perfluoralkoxyfluorkoalstof (PFA) en FEP.
De krêften dy't fluor en koalstof bine tegearre leverje ien fan 'e sterkst bekende gemyske bondingen ûnder nau symmetrysk oardere atomen. It resultaat fan dizze bondingssterkte plus kettingkonfiguraasje is in relatyf dicht, gemysk inert, en thermysk stabyl polymear.
TFE ferset hitte en hast alle gemyske stoffen. Utsein in pear frjemde soarten is it ûnoplosber yn alle organyske saken. Syn elektryske prestaasjes is heul goed. Hoewol it hege slachsterkte hat, yn ferliking mei oare technyske thermoplasten, is syn slijtvastens, treksterkte en krûpresistinsje leech.
TFE hat de leechste dielektrike konstante en leechste dissipaasjefaktor fan alle fêste materialen. Troch syn sterke gemyske ferbining is TFE hast unattraktyf foar ferskate molekulen. Dit resulteart yn in wriuwingskoëffisjint sa leech 0,05. Hoewol PTFE in lege wriuwingskoëffisjint hat, is it net geskikt foar dragende ortopedyske tapassingen fanwegen syn lege krûpresistinsje en lege slijteigenskippen. Sir John Charnley ûntdekte dit probleem yn syn pionierswurk oer totale heupferfanging ein jierren '50.
Polysulfone
Polysulfon waard oarspronklik ûntwikkele troch BP Amoco en wurdt op it stuit produsearre troch Solvay ûnder de hannelsnamme Udel, en polyfenylsulfon wurdt ferkocht ûnder de hannelnamme Radel.
Polysulfon is in taaie, stive, transparante (ljocht amber) thermoplast, dy't syn eigenskippen kin behâlde yn in breed temperatuerberik fan -150 ° F oant 300 ° F. Edntwurpen foar FDA-goedkarde apparatuer, hat it ek alle USP Klasse VI (biologyske) tests trochjûn. It foldocht oan de drinkwetterstandards fan 'e National Sanitation Foundation, oant 180 ° F. Polysulfon hat heul dimensjonele stabiliteit. Nei bleatstelling oan siedend wetter as loft by 300 ° F is de lineêre dimensjeferoaring meastentiids in tsiende fan 1% of minder. Polysulfon hat hege wjerstân tsjin anorganyske soeren, alkalis en sâltoplossingen; sels by hege temperatueren ûnder matige stressnivo's, hat it in goede wjerstân tsjin reinigingsmiddels en koalwaterstofoaljes. Polysulfon is net resistint foar polêre organyske oplosmiddelen lykas ketones, gechlorineerde koalwetterstoffen en aromatische koalwetterstoffen.
Radel wurdt brûkt foar ynstrumintbakken dy't hege waarmtebestindigens en hege ympaktsterkte fereaskje, en foar applikaasjes foar autoklaafbak foar sikehûzen. Polysulfone engineering hars kombineart hege krêft en lange termyn ferset tsjin werhelle stoomsterilisaasje. Dizze polymearen hawwe bewiisd alternativen te wêzen foar RVS en glês. Polysulfon fan medyske kwaliteit is biologysk inert, hat in unyk lang libben yn it sterilisaasjeproses, kin transparant of ûntrochsichtich wêze, en is bestindich tsjin meast foarkommende sikehûsgemikaliën.
