Sa mga nagdaang taon, ang industriya ng pandaigdigang aparato ng medisina ay nagpapanatili ng mabilis at matatag na paglago, na may average na rate ng paglago na halos 4%, na mas mataas kaysa sa pambansang rate ng paglago ng ekonomiya sa parehong panahon. Ang Estados Unidos, Europa, at Japan ay sama-sama na sinakop ang pangunahing posisyon ng merkado sa pandaigdigang merkado ng kagamitang medikal. Ang Estados Unidos ang pinakamalaking tagagawa at mamimili ng mga aparatong medikal sa buong mundo, at ang pagkonsumo nito ay mahigpit na nasa nangungunang posisyon sa industriya. Kabilang sa mga nangungunang higante ng aparatong medikal sa buong mundo, ang Estados Unidos ay mayroong pinakamaraming bilang ng mga kumpanya ng medikal na aparato at nag-account para sa pinakamalaking proporsyon.
Pangunahing ipinakikilala ng artikulong ito ang karaniwang ginagamit na mga plastik na pang-engineering na medikal, na binubuo ng mga materyal na may madaling pagproseso ng mga hugis. Ang mga plastik na ito ay may posibilidad na medyo mahal na may kaugnayan sa timbang, dahil ang karamihan sa mga materyales ay nawala dahil sa mga labi sa panahon ng pagproseso.
Panimula sa karaniwang mga plastik na pang-engineering sa larangan ng medisina
Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS)
Ang terpolymer ay gawa sa SAN (styrene-acrylonitrile) at butadiene synthetic rubber. Mula sa istraktura nito, ang pangunahing kadena ng ABS ay maaaring BS, AB, AS, at ang kaukulang kadena ng sangay ay maaaring AS, S, AB at iba pang mga bahagi.
Ang ABS ay isang polimer kung saan ang bahagi ng goma ay nakakalat sa patuloy na yugto ng dagta. Samakatuwid, hindi ito simpleng isang copolymer o pinaghalong tatlong monomer na ito, ang SAN (styrene-acrylonitrile), na nagbibigay sa tigas ng ABS at tapusin sa ibabaw, binibigyan ng butadiene Para sa tigas nito, ang ratio ng tatlong sangkap na ito ay maaaring iakma kung kinakailangan. Karaniwang ginagamit ang mga plastik upang makagawa ng 4-pulgadang makapal na mga plato at 6-pulgada na mga pamalo ng diameter, na maaaring madaling mai-bonded at nakalamina upang mabuo ang mas makapal na mga plato at sangkap. Dahil sa makatuwirang gastos at madaling pagpoproseso nito, ito ay isang tanyag na materyal para sa mga prototype ng pagmamanupaktong numero (computer) na computer.
Ang ABS ay madalas na ginagamit upang paltosin ang malakihang mga shell ng kagamitang medikal. Sa mga nagdaang taon, ang ABS na puno ng glass fiber ay ginamit sa maraming lugar.
Acrylic dagta (PMMA)
Ang acrylic resin ay talagang isa sa mga pinakamaagang plastik na aparato ng medikal, at karaniwang ginagamit pa rin sa paghubog ng mga anaplastic na pagpapanumbalik. * Ang acrylic ay karaniwang polymethyl methacrylate (PMMA).
Ang acrylic dagta ay malakas, malinaw, napaproseso at nakakagapos. Ang isang karaniwang pamamaraan ng bonding acrylic ay ang solvent bonding sa methyl chloride. Ang acrylic ay may halos walang limitasyong mga uri ng mga rod, sheet at plate na hugis, at iba't ibang mga kulay. Ang mga acrylic resin ay partikular na angkop para sa light pipes at mga optikal na aplikasyon.
Ang acrylic resin para sa signage at display ay maaaring gamitin para sa mga benchmark test at prototype; gayunpaman, dapat mag-ingat upang matukoy ang bersyon ng marka ng medikal bago gamitin ito sa anumang mga klinikal na pagsubok. Ang mga komersyal na grade acrylic resin ay maaaring maglaman ng paglaban ng UV, mga retardant ng apoy, mga modifier ng epekto at iba pang mga kemikal, na ginagawang hindi angkop para sa klinikal na paggamit.
Polyvinyl chloride (PVC)
Ang PVC ay may dalawang anyo, matibay at may kakayahang umangkop, depende sa kung idinagdag o hindi ang mga plasticizer. Karaniwang ginagamit ang PVC para sa mga tubo ng tubig. Ang mga pangunahing kawalan ng PVC ay ang mahinang paglaban sa panahon, medyo mababa ang lakas ng epekto, at ang bigat ng thermoplastic sheet ay medyo mataas (tiyak na gravity 1.35). Madali itong gasgas o napinsala, at may isang mababang mababang thermal deformation point (160).
Ang unplasticized PVC ay ginawa sa dalawang pangunahing pormulasyon: Uri I (paglaban sa kaagnasan) at Type II (mataas na epekto). Ang Type I PVC ay ang pinakakaraniwang ginagamit na PVC, ngunit sa mga aplikasyon na nangangailangan ng mas mataas na lakas ng epekto kaysa sa Type I, ang Type II ay may mas mahusay na paglaban sa epekto at bahagyang nabawasan ang paglaban ng kaagnasan. Sa mga aplikasyon na nangangailangan ng formulasyon ng mataas na temperatura, ang polyvinylidene fluoride (PVDF) para sa mga application na may mataas na kadalisayan ay maaaring magamit sa humigit-kumulang na 280 ° F.
Ang mga produktong medikal na gawa sa plasticized polyvinyl chloride (plasticizedpvc) ay orihinal na ginamit upang palitan ang natural na goma at baso sa mga medikal na kagamitan. Ang dahilan para sa pagpapalit ay: ang mga plasticized polyvinyl chloride na materyales ay mas madaling isterilisado, mas malinaw, at may mas mahusay na katatagan ng kemikal at pagiging epektibo ng ekonomiya. Madaling gamitin ang mga produktong plastik na polyvinyl chloride, at dahil sa kanilang sariling lambot at pagkalastiko, maiiwasan nilang makapinsala sa mga sensitibong tisyu ng pasyente at maiwasang hindi komportable ang pasyente.
Polycarbonate (PC)
Ang Polycarbonate (PC) ay ang pinakamahirap na transparent plastic at napaka-kapaki-pakinabang para sa mga prototype na medikal na aparato, lalo na kung gagamitin ang bonding ng paggamot ng UV. Ang PC ay may maraming mga uri ng tungkod, plato at sheet, madali itong pagsamahin.
Bagaman higit sa isang dosenang mga katangian sa pagganap ng isang PC ay maaaring magamit nang nag-iisa o kasama ng pagsasama, pito ang madalas na maaasahan. Ang PC ay may mataas na lakas na nakakaapekto, transparent na transparency ng tubig, mahusay na paglaban ng kilabot, malawak na saklaw ng temperatura ng pagpapatakbo, katatagan ng dimensional, paglaban sa suot, tigas at tigas, sa kabila ng pagkadulas nito.
Ang PC ay madaling makukulay ng radiation sterilization, ngunit magagamit ang mga marka ng katatagan ng radiation.
Polypropylene (PP)
Ang PP ay isang magaan na timbang, murang polyolefin na plastik na may mababang lebel ng pagkatunaw, kung kaya't napakaangkop para sa thermoforming at pagpapakete ng pagkain. Ang PP ay nasusunog, kaya kung kailangan mo ng paglaban sa sunog, hanapin ang mga marka ng retardant na apoy (FR). Ang PP ay lumalaban sa baluktot, karaniwang kilala bilang "100-fold glue". Para sa mga application na nangangailangan ng baluktot, maaaring magamit ang PP.
Polyethylene (PE)
Ang Polyethylene (PE) ay karaniwang ginagamit na materyal sa pagpapakete at pagproseso ng pagkain. Ang ultra-high molekular weight polyethylene (UHMWPE) ay may mataas na resistensya sa pagsusuot, mababang coefficient ng pagkikiskisan, self-lubricity, ibabaw na hindi pagdirikit at mahusay na paglaban ng kemikal na pagkapagod. Pinapanatili din nito ang mataas na pagganap sa sobrang mababang temperatura (halimbawa, likidong nitrogen, -259 ° C). Nagsisimula ang UHMWPE na lumambot sa paligid ng 185 ° F at nawala ang paglaban sa hadhad.
Dahil ang UHMWPE ay may isang medyo mataas na rate ng paglawak at pag-ikli kapag nagbago ang temperatura, hindi inirerekumenda para sa malapit na mga aplikasyon ng pagpapaubaya sa mga ganitong kapaligiran.
Dahil sa mataas na enerhiya sa ibabaw nito, hindi malagkit na ibabaw, maaaring mahirap mabuklod ang PE. Ang mga bahagi ay pinakamadali upang magkasya kasama ang mga fastener, pagkagambala o mga snap. Gumagawa ang Loctite ng cyanoacrylate adhesives (CYA) (LoctitePrism ibabaw-insensitive na CYA at panimulang aklat) para sa pagbubuklod ng mga ganitong uri ng plastik.
Ginagamit din ang UHMWPE sa mga implant na orthopaedic na may malaking tagumpay. Ito ang pinaka-karaniwang ginagamit na materyal sa acetabular cup habang ang kabuuang hip arthroplasty at ang pinakakaraniwang materyal sa bahagi ng tibial plateau habang kabuuang tuhod na arthroplasty. Ito ay angkop para sa lubos na pinakintab na haluang metal ng cobalt-chromium. * Mangyaring tandaan na ang mga materyales na angkop para sa orthopedic implants ay mga espesyal na materyales, hindi mga pang-industriya na bersyon. Ang medikal na grade UHMWPE ay ibinebenta sa ilalim ng pangalang Lennite ng kalakal ng Westlake Plastics (Lenni, PA).
Polyoxymethylene (POM)
Ang DelP ng DuPont ay isa sa mga kilalang POM, at karamihan sa mga taga-disenyo ay ginagamit ang pangalang ito upang sumangguni sa plastik na ito. Ang POM ay na-synthesize mula sa formaldehyde. Ang POM ay orihinal na binuo noong unang bahagi ng 1950s bilang isang matigas, lumalaban sa init na di-ferrous na kapalit ng metal, na karaniwang kilala bilang "Saigang". Ito ay isang matigas na plastik na may mababang koepisyent ng alitan at mataas na lakas.
Si Delrin at katulad na POM ay mahirap na mabuklod, at ang pagpupulong ng mekanikal ay pinakamahusay. Karaniwang ginagamit ang Delrin para sa mga naka-machined na prototype ng aparatong medikal at mga closed fixture. Ito ay lubos na napoproseso, kaya't angkop ito para sa mga prototype ng kagamitan sa machining na nangangailangan ng lakas, paglaban ng kemikal, at mga materyales na nakakatugon sa mga pamantayan ng FDA.
Ang isang kawalan ng Delrin ay ang pagiging sensitibo sa radiation sterilization, na may posibilidad na gawing malutong ang POM. Kung ang radiation sterilization, snap fit, plastic spring mekanismo at manipis na seksyon na nasa ilalim ng pagkarga ay maaaring masira. Kung nais mong isteriliser ang mga bahagi ng B-POM, mangyaring isaalang-alang ang paggamit ng EtO, Steris o autoclaves, depende sa kung naglalaman ang aparato ng anumang mga sensitibong bahagi, tulad ng mga elektronikong aparato.
Naylon (PA)
Magagamit ang naylon sa 6/6 at 6/12 formulated. Ang naylon ay matigas at lumalaban sa init. Ang mga identifier na 6/6 at 6/12 ay tumutukoy sa bilang ng mga carbon atoms sa polymer chain, at ang 6/12 ay isang long-chain nylon na may mas mataas na resistensya sa init. Ang nylon ay hindi naproseso tulad ng ABS o Delrin (POM) sapagkat may posibilidad itong iwanang mga sticky chip sa mga gilid ng mga bahagi na maaaring kailanganing mabulok.
Ang Nylon 6, ang pinakakaraniwan ay cast nylon, na binuo ng DuPont bago ang World War II. Gayunpaman, ito ay hindi hanggang 1956, sa pagtuklas ng mga compound (co-catalstre at accelerators) na cast nilon naging komersyal na maaaring mabuhay. Sa bagong teknolohiyang ito, ang bilis ng polimerisasyon ay labis na nadagdagan, at ang mga hakbang na kinakailangan upang makamit ang polimerisasyon ay nabawasan.
Dahil sa mas kaunting mga paghihigpit sa pagpoproseso, ang cast nylon 6 ay nagbibigay ng isa sa pinakamalaking laki ng array at pasadyang mga hugis ng anumang thermoplastic. Kasama sa cast ang mga bar, tubo, tubo at plate. Ang kanilang laki ay mula sa 1 pounds hanggang 400 pounds.
Ang mga materyal na naylon ay may lakas na mekanikal at pakiramdam ng balat na friendly na wala ang mga ordinaryong materyales. Gayunpaman, ang mga kagamitan sa medisina ay bumagsak sa mga orthose, rehabilitasyong mga wheelchair, at mga bed na pang-aalaga na pang-aalaga ay karaniwang nangangailangan ng mga bahagi na may isang tiyak na kapasidad sa pagdala, kaya't ang PA66 + 15% GF ay karaniwang napili.
Fluorined Ethylene Propylene (FEP)
Ang fluorinadong ethylene propylene (FEP) ay mayroong lahat ng kanais-nais na mga katangian ng tetrafluoroethylene (TFE) (polytetrafluoroethylene [PTFE]), ngunit may isang mas mababang temperatura ng kaligtasan ng buhay na 200 ° C (392 ° F). Hindi tulad ng PTFE, ang FEP ay maaaring ma-injection na hulma at ipalabas sa mga bar, tubo at espesyal na profile sa pamamagitan ng maginoo na pamamaraan. Ito ay naging isang disenyo at kalamangan sa pagproseso sa PTFE. Mga bar hanggang sa 4.5 pulgada at mga plato hanggang sa 2 pulgada ay magagamit. Ang pagganap ng FEP sa ilalim ng radiation sterilization ay bahagyang mas mahusay kaysa sa PTFE.
Mga plastik na may mahusay na pagganap
Polyetherimide (PEI)
Ang Ultem 1000 ay isang thermoplastic polyetherimide high-heat polymer, na dinisenyo ng General Electric Company para sa paghuhulma ng iniksyon. Sa pamamagitan ng pagbuo ng bagong teknolohiya ng pagpilit, ang mga tagagawa tulad ng AL Hyde, Gehr at ensinger ay gumagawa ng iba't ibang mga modelo at sukat ng Ultem 1000. Pinagsasama ng Ultem 1000 ang mahusay na kakayahang maproseso at may mga pakinabang sa pag-save ng gastos kumpara sa PES, PEEK at Kapton sa mataas na aplikasyon ng init (tuluy-tuloy na paggamit hanggang sa 340 ° F). Ang Autem ay maaaring autoclavable.
Polyhereherketone (PEEK)
Ang Polyhereherketone (PEEK) ay isang trademark ng Victrex plc (UK), isang mala-kristal na thermoplastic na may mataas na temperatura na may mahusay na init at kemikal na paglaban, pati na rin ang mahusay na paglaban sa pagsusuot at paglaban ng pabago-bagong pagod. Inirerekumenda para sa mga de-koryenteng sangkap na nangangailangan ng mataas na tuloy-tuloy na temperatura ng pagpapatakbo (480 ° F), at labis na mababang emisyon ng usok at nakakalason na usok na nakalantad sa apoy.
Ang PEEK ay nakakatugon sa mga Underwriters Laboratories (UL) na mga kinakailangan ng 94 V-0, 0.080 pulgada. Ang produkto ay may lubos na malakas na paglaban sa gamma radiation, kahit na lumalagpas sa polystyrene. Ang tanging karaniwang solvent na maaaring atake sa PEEK ay puro sulphuric acid. Ang PEEK ay may mahusay na paglaban sa hydrolysis at maaaring gumana sa singaw hanggang sa 500 ° F.
Polytetrafluoroethylene (PTFE)
Ang TFE o PTFE (polytetrafluoroethylene), na karaniwang tinatawag na Teflon, ay isa sa tatlong resin ng fluorocarbon sa grupo ng fluorocarbon, na buong binubuo ng fluorine at carbon. Ang iba pang mga dagta sa pangkat na ito, na kilala rin bilang Teflon, ay perfluoroalkoxy fluorocarbon (PFA) at FEP.
Ang mga puwersang nagbubuklod sa fluorine at carbon ay magkakasamang nagbibigay ng isa sa pinakamalakas na kilalang mga bono ng kemikal sa mga malapit na simetriko na nakaayos na mga atomo. Ang resulta ng lakas ng bono na ito kasama ang pagsasaayos ng kadena ay isang medyo siksik, iners na chemically, at thermally stable polymer.
Nilalabanan ng TFE ang init at halos lahat ng kemikal na sangkap. Maliban sa ilang mga banyagang species, hindi malulutas ito sa lahat ng organikong bagay. Napakaganda ng pagganap ng elektrisidad nito. Bagaman mayroon itong mataas na lakas na nakakaapekto, kumpara sa iba pang mga thermoplastics ng engineering, ang paglaban ng suot, lakas ng makunat at paglaban ng kilabot ay mababa.
Ang TFE ay may pinakamababang pare-pareho na dielectric at pinakamababang kadahilanan ng pagwawaldas ng lahat ng mga solidong materyales. Dahil sa malakas na koneksyon ng kemikal na ito, ang TFE ay halos hindi nakakaakit sa iba't ibang mga molekula. Nagreresulta ito sa isang koepisyent ng alitan na kasing baba ng 0.05. Bagaman ang PTFE ay may mababang koepisyent ng alitan, hindi ito angkop para sa mga aplikasyon ng orthopaedic na nagdadala ng pag-load dahil sa mababang resistensya ng kilabot at mababang pag-aari ng pagkasira. Natuklasan ni Sir John Charnley ang problemang ito sa kanyang pangunguna sa buong pagpapalit ng balakang sa huling bahagi ng 1950s.
Polysulfone
Ang Polysulfone ay orihinal na binuo ni BP Amoco at kasalukuyang gawa ni Solvay sa ilalim ng pangalang kalakalan na Udel, at ang polyphenylsulfone ay ibinebenta sa ilalim ng pangalang kalakalan na Radel.
Ang Polysulfone ay isang matigas, matibay, mataas na lakas na transparent (light amber) na thermoplastic na maaaring mapanatili ang mga katangian nito sa isang malawak na saklaw ng temperatura mula -150 ° F hanggang 300 ° F. Dinisenyo para sa kagamitan na inaprubahan ng FDA, naipasa rin nito ang lahat ng mga pagsubok sa USP Class VI (biological). Natutugunan nito ang mga pamantayan ng inuming tubig ng National Sanitation Foundation, hanggang sa 180 ° F. Ang Polysulfone ay may napakataas na dimensional na katatagan. Pagkatapos ng pagkakalantad sa kumukulong tubig o hangin sa 300 ° F, ang linear dimensional na pagbabago ay karaniwang isang-ikasampu ng 1% o mas mababa. Ang Polysulfone ay may mataas na paglaban sa mga inorganic acid, alkalis at solusyon sa asin; kahit na sa mataas na temperatura sa ilalim ng katamtamang antas ng pagkapagod, mayroon itong mahusay na paglaban sa mga detergent at langis ng hidrokarbon. Ang polysulfone ay hindi lumalaban sa mga polar organic solvents tulad ng ketones, chlorine hydrocarbons at aromatikong hydrocarbons.
Ginagamit ang Radel para sa mga trays ng instrumento na nangangailangan ng mataas na paglaban ng init at lakas ng epekto, at para sa mga aplikasyon ng autoclave tray ng ospital. Ang polysulfone engineering resin ay nagsasama ng mataas na lakas at pangmatagalang paglaban sa paulit-ulit na isterilisasyon ng singaw. Ang mga polimer na ito ay napatunayan na mga kahalili sa hindi kinakalawang na asero at baso. Ang medikal na marka ng polysulfone ay biologically inert, mayroong natatanging mahabang buhay sa proseso ng isterilisasyon, maaaring maging transparent o opaque, at lumalaban sa pinakakaraniwang mga kemikal sa ospital.
