Die afgelope paar jaar het die wêreldwye mediese toerustingbedryf vinnige en stabiele groei gehandhaaf, met 'n gemiddelde groeikoers van ongeveer 4%, wat hoër is as die nasionale ekonomiese groeikoers gedurende dieselfde tydperk. Die Verenigde State, Europa en Japan beklee gesamentlik die belangrikste markposisie op die wêreldmark vir mediese toestelle. Die Verenigde State is die grootste produsent en verbruiker van mediese toestelle ter wêreld, en die verbruik daarvan is beslis die leidende posisie in die bedryf. onder die wêreld se grootste mediese toerustingreuse het die Verenigde State die grootste aantal mediese toerustingondernemings en is dit die grootste deel.
In hierdie artikel word hoofsaaklik gebruikte plastiek vir mediese ingenieurswese bekendgestel, wat bestaan uit materiale wat maklik verwerkbaar is. Hierdie plastiek is geneig om relatief duur te wees in verhouding tot gewig, want die meeste materiale gaan verlore as gevolg van rommel tydens verwerking.
Inleiding tot algemene plastiek vir ingenieurswese in die mediese veld
Akrylnitrielbutadieenstireen (ABS)
Die terpolymeer is gemaak van SAN (styreen-akrylnitril) en sintetiese rubber butadieen. Vanuit sy struktuur kan die hoofketting van ABS BS, AB, AS wees, en die ooreenstemmende takketting kan AS, S, AB en ander komponente wees.
ABS is 'n polimeer waarin die rubberfase in die deurlopende fase van die hars versprei word. Daarom is dit nie bloot 'n kopolymeer of mengsel van hierdie drie monomere, SAN (styreen-akrylnitril), wat ABS-hardheid en oppervlakafwerking gee nie, maar butadiëne. Plastiek word gewoonlik gebruik om plate van 4 duim dik en stawe van 6 duim deursnee te maak, wat maklik vasgemaak en gelamineer kan word om dikker plate en komponente te vorm. As gevolg van die redelike koste en maklike verwerking, is dit 'n gewilde materiaal vir die vervaardiging van prototipes vir rekenaar numeriese beheer (CNC).
ABS word dikwels gebruik om skulpe van grootskaalse mediese toerusting af te blaas. In onlangse jare word ABS op gevul met glasvesel op meer plekke gebruik.
Akrielhars (PMMA)
Akrielhars is eintlik een van die vroegste plastiek vir mediese toerusting, en word steeds algemeen gebruik in die vorming van anaplastiese restaurasies. * Akriel is basies polimetielmetakrylaat (PMMA).
Akrielhars is sterk, helder, verwerkbaar en bindbaar. Een algemene metode om akriel te bind, is die oplosmiddelverbinding met metielchloried. Akriel het byna onbeperkte soorte stawe, plaat- en plaatvorms en verskillende kleure. Akrielhars is veral geskik vir ligte pype en optiese toepassings.
Akrielhars vir teken en vertoon kan gebruik word vir standaardtoetse en prototipes; daar moet egter gesorg word om die weergawe van die mediese graad te bepaal voordat dit in kliniese proewe gebruik word. Akrielhars van kommersiële gehalte kan UV-weerstand, vlamvertragers, impakwysigers en ander chemikalieë bevat, wat dit ongeskik vir kliniese gebruik maak.
Polivinielchloried (PVC)
PVC het twee vorme, styf en buigsaam, afhangende van die gebruik van weekmakers. PVC word gewoonlik gebruik vir waterpype. Die grootste nadele van PVC is swak weerbestandheid, relatiewe lae slagvastheid en die gewig van die termoplastiese plaat is redelik hoog (soortlike gewig 1,35). Dit word maklik gekrap of beskadig en het 'n relatiewe lae termiese vervormingspunt (160).
ongeplastiseerde PVC word in twee hoofformulerings vervaardig: Tipe I (korrosieweerstand) en Tipe II (groot impak). Tipe I PVC is die algemeenste gebruikte PVC, maar in toepassings wat 'n hoër slagvastheid benodig as Type I, het Type II 'n beter slagweerstand en effens verminderde korrosieweerstand. In toepassings wat hoë temperatuur formulerings benodig, kan polyvinylideenfluoried (PVDF) vir hoë suiwerheidstoedienings teen ongeveer 280 ° F gebruik word.
Mediese produkte van geplastifiseerde polivinielchloried (geplastifiseerde pvc) is oorspronklik gebruik om natuurlike rubber en glas in mediese toerusting te vervang. Die rede vir die vervanging is: geplastifiseerde polivinielchloriedmateriale word makliker gesteriliseer, deursigtiger en het beter chemiese stabiliteit en ekonomiese effektiwiteit. Geplastifiseerde polivinielchloriedprodukte is maklik om te gebruik, en vanweë hul sagte sagtheid en elastisiteit, kan dit voorkom dat die sensitiewe weefsel van die pasiënt beskadig word, en vermy dat die pasiënt ongemaklik voel.
Polikarbonaat (PC)
Polikarbonaat (PC) is die taaiste deursigtige plastiek en is baie nuttig vir prototipe mediese toestelle, veral as u UV-uitharding wil gebruik. PC het verskillende vorme van staaf, plaat en laken, dit is maklik om te kombineer.
Alhoewel meer as 'n dosyn prestasie-eienskappe van 'n rekenaar alleen of in kombinasie gebruik kan word, word daar meestal op sewe vertrou. Die rekenaar het 'n hoë slagvastheid, deursigtige deursigtigheid in water, goeie kruipweerstand, wye werkingstemperatuur, dimensionele stabiliteit, draweerstand, hardheid en styfheid, ondanks die rekbaarheid.
PC kan maklik verkleur word deur bestralingssterilisasie, maar bestralingsstabiliteitsgrade is beskikbaar.
Polipropileen (PP)
PP is 'n ligte, goedkoop poli-olefine plastiek met 'n lae smeltpunt, dus dit is baie geskik vir hittevorming en voedselverpakking. PP is vlambaar, dus as u brandweerstand benodig, soek vlamvertragende (FR) grade. PP is bestand teen buiging, algemeen bekend as 'n 100-voudige gom. Vir toepassings wat buig benodig, kan PP gebruik word.
Poliëtileen (PE)
Poliëtileen (PE) is 'n algemeen gebruikte materiaal in die verpakking en verwerking van voedsel. Ultra-hoë molekulêre gewig poliëtileen (UHMWPE) het 'n hoë slijtvastheid, lae wrywingskoëffisiënt, selfsmeerbaarheid, oppervlak nie-hechting en uitstekende chemiese uitputtingweerstand. Dit handhaaf ook hoë werkverrigting by uiters lae temperature (byvoorbeeld vloeibare stikstof, -259 ° C). UHMWPE begin sag word rondom 185 ° F en verloor sy skuurweerstand.
Aangesien UHMWPE 'n relatiewe hoë uitbreidings- en inkrimpingstempo het wanneer temperatuur verander, word dit nie aanbeveel vir toepassings met 'n noue verdraagsaamheid in hierdie omgewings nie.
Vanweë sy hoë oppervlakenergie, nie-kleefvlak, kan PE moeilik bindbaar wees. Komponente is die maklikste om saam te pas met bevestigingsmiddels, steuring of klap. Loctite vervaardig siaanoakrylaat kleefmiddels (CYA) (LoctitePrism oppervlak-ongevoelige CYA en onderlaag) om hierdie tipe plastiek te bind.
UHMWPE word ook met groot sukses in ortopediese inplantate gebruik. Dit is die mees gebruikte materiaal in die asetabulêre koppie tydens totale heupartroplastiek en die mees algemene materiaal in die tibiale plato-komponent tydens totale knieartroplastiek. Dit is geskik vir hoogs gepoleerde kobalt-chroom-allooi. * Let daarop dat die materiaal wat geskik is vir ortopediese inplantate spesiale materiale is, nie industriële weergawes nie. UHMWPE word onder die handelsnaam Lennite deur Westlake Plastics (Lenni, PA) verkoop.
Poliooksimetileen (POM)
DuPont se Delrin is een van die bekendste POM's, en die meeste ontwerpers gebruik hierdie naam om na hierdie plastiek te verwys. POM word gesintetiseer uit formaldehied. POM is oorspronklik in die vroeë vyftigerjare ontwikkel as 'n taai, hittebestande nie-ysterhoudende plaasvervanger, algemeen bekend as 'Saigang'. Dit is 'n taai plastiek met 'n lae wrywingskoëffisiënt en hoë sterkte.
Delrin en soortgelyke POM is moeilik om te bind, en meganiese montering is die beste. Delrin word algemeen gebruik vir prototipes en geslote toebehore van mediese toestelle. Dit is baie verwerkbaar, dus is dit baie geskik vir prototipes van bewerkingstoerusting wat sterkte, chemiese weerstand en materiale benodig wat aan die FDA-standaarde voldoen.
Een nadeel van Delrin is sy sensitiwiteit vir bestralingssterilisasie, wat geneig is om POM broos te maak. As stralingssterilisasie, 'n snappas, 'n plastiese veermeganisme en 'n dun gedeelte onder las kan breek. As u B-POM-onderdele wil steriliseer, oorweeg dit om EtO, Steris of outoklawe te gebruik, afhangende daarvan of die toestel sensitiewe komponente bevat, soos elektroniese toestelle.
Nylon (PA)
Nylon is beskikbaar in 6/6 en 6/12 formulerings. Nylon is taai en hittebestand. Identifiseerders 6/6 en 6/12 verwys na die aantal koolstofatome in die polimeerketting, en 6/12 is 'n langketting nylon met 'n hoër hittebestandheid. Nylon is nie so verwerkbaar soos ABS of Delrin (POM) nie, omdat dit geneig is om klewerige skyfies op die rande van die dele wat moontlik ontrafel moet word, te laat.
Nylon 6, die mees algemene is gegote nylon, wat voor die Tweede Wêreldoorlog deur DuPont ontwikkel is. Dit was egter eers in 1956, toe die ontdekking van verbindings (ko-katalisators en versnellers) nylon gegiet het, kommersieel lewensvatbaar geword het. Met hierdie nuwe tegnologie word die polimerisasiesnelheid aansienlik verhoog en word die stappe wat benodig word om polimerisasie te bewerkstellig verminder.
As gevolg van minder verwerkingsbeperkings, bied gegote nylon 6 een van die grootste skikkinggroottes en aangepaste vorms van enige termoplast. Gietstukke sluit stawe, buise, buise en plate in. Hul grootte wissel van 1 pond tot 400 pond.
Nylonmateriaal het meganiese sterkte en 'n velvriendelike gevoel wat gewone materiale nie het nie. Voetafvalortoses, rehabilitasie-rolstoele en mediese verpleegbeddens benodig mediese toerusting gewoonlik onderdele met 'n sekere dravermoë, dus word PA66 + 15% GF gewoonlik gekies.
Gefluoreerde etileenpropileen (FEP)
Gefluoreerde etileenpropileen (FEP) het al die gewenste eienskappe van tetrafluoretileen (TFE) (polytetrafluoroethyleen [PTFE]), maar het 'n laer oorlewingstemperatuur van 200 ° C (392 ° F). Anders as PTFE, kan FEP volgens konvensionele metodes gespuit word en in stawe, buise en spesiale profiele uitgedruk word. Dit word 'n ontwerp- en verwerkingsvoordeel bo PTFE. Stawe tot 4,5 duim en plate tot 2 duim is beskikbaar. Die prestasie van FEP onder bestralingssterilisasie is effens beter as dié van PTFE.
Hoëprestasie ingenieurswese plastiek
Polyetherimide (PEI)
Ultem 1000 is 'n termoplastiese poliëetherimied hoëhitte polimeer, ontwerp deur General Electric Company vir spuitgiet. Deur die ontwikkeling van nuwe extrusietegnologie vervaardig vervaardigers soos AL Hyde, Gehr en Ensinger verskillende modelle en groottes van Ultem 1000. Ultem 1000 kombineer uitstekende verwerkbaarheid en hou voordele in besparing in vergelyking met PES, PEEK en Kapton in hoë hitte-toepassings (deurlopende gebruik tot 340 ° F). Ultem is outoklaveerbaar.
Polyetheretherketone (PEEK)
Polyetheretherketone (PEEK) is 'n handelsmerk van Victrex plc (VK), 'n kristallyne termoplastiese hoë temperatuur met 'n uitstekende weerstand teen hitte en chemiese stowwe, asook 'n uitstekende weerstand teen dra en 'n dinamiese weerstand. Dit word aanbeveel vir elektriese komponente wat 'n hoë deurlopende werktemperatuur (480 ° F) benodig, en buitengewoon lae emissies van rook en giftige dampe wat aan vlamme blootgestel word.
PEEK voldoen aan Underwriters Laboratories (UL) 94 V-0 vereistes, 0,080 duim. Die produk het 'n baie sterk weerstand teen gammastraling, selfs meer as die van polistireen. Die enigste algemene oplosmiddel wat PEEK kan aanval, is gekonsentreerde swaelsuur. PEEK het 'n uitstekende hidrolise-weerstand en kan in stoom tot 500 ° F werk.
Polietetrafluoro-etileen (PTFE)
TFE of PTFE (polytetrafluoroethyleen), gewoonlik Teflon genoem, is een van die drie fluorkoolstofhars in die fluorkoolstofgroep, wat geheel en al uit fluoor en koolstof saamgestel is. Die ander harse in hierdie groep, ook bekend as Teflon, is perfluoralkoksyfluorkoolstof (PFA) en FEP.
Die kragte wat fluoor en koolstof saam bind, bied een van die sterkste chemiese bindings tussen nou simmetries gerangskikte atome. Die resultaat van hierdie bindingssterkte plus kettingkonfigurasie is 'n relatief digte, chemies inerte en termiese stabiele polimeer.
TFE weerstaan hitte en byna alle chemiese stowwe. Behalwe vir 'n paar vreemde spesies, is dit onoplosbaar in alle organiese materiaal. Sy elektriese werkverrigting is baie goed. Alhoewel dit 'n hoë slagvastheid het, vergeleke met ander ingenieurswese-termoplastiese materiale, is die slijtvastheid, treksterkte en kruipweerstand laag.
TFE het die laagste diëlektriese konstante en laagste dissipasiefaktor van alle vaste materiale. As gevolg van sy sterk chemiese verbinding, is TFE byna onaantreklik vir verskillende molekules. Dit het 'n wrywingskoëffisiënt tot so laag as 0,05 tot gevolg. Alhoewel PTFE 'n lae wrywingskoëffisiënt het, is dit nie geskik vir draende ortopediese toepassings nie, vanweë die lae kruipweerstand en lae slijtageienskappe. Sir John Charnley het hierdie probleem ontdek in sy baanbrekerswerk oor totale heupvervanging in die laat 1950's.
Polisulfon
Polysulfone is oorspronklik ontwikkel deur BP Amoco en word tans vervaardig deur Solvay onder die handelsnaam Udel, en polifenielsulfon word onder die handelsnaam Radel verkoop.
Polysulfon is 'n taai, stewige, sterk sterk deursigtige (ligbruin) termoplast wat sy eienskappe in 'n wye temperatuurbereik van -150 ° F tot 300 ° F kan handhaaf. Dit is ontwerp vir FDA-goedgekeurde toerusting en het ook alle USP Klas VI (biologiese) toetse geslaag. Dit voldoen aan die drinkwaterstandaarde van die National Sanitation Foundation, tot 180 ° F. Polisulfon het 'n baie hoë dimensionele stabiliteit. Na blootstelling aan kookwater of lug by 300 ° F is die lineêre dimensionele verandering gewoonlik 'n tiende van 1% of minder. Polisulfon het 'n hoë weerstand teen anorganiese sure, alkalieë en soutoplossings; selfs teen hoë temperature onder matige spanning, het dit 'n goeie weerstand teen skoonmaakmiddels en koolwaterstofolies. Polisulfon is nie bestand teen polêre organiese oplosmiddels soos ketone, gechloreerde koolwaterstowwe en aromatiese koolwaterstowwe nie.
Radel word gebruik vir instrumentbakkies wat hoë hittebestandheid en 'n hoë slagvastheid benodig, en vir hospitaal-outoklaafblaaktoepassings. Polysulfone-ingenieurshars kombineer hoë sterkte en langdurige weerstand teen herhaalde stoomsterilisasie. Hierdie polimere het bewys dat dit alternatiewe vir vlekvrye staal en glas is. Polisulfon van mediese gehalte is biologies inert, het 'n unieke lang lewensduur in die sterilisasieproses, kan deursigtig of ondeursigtig wees en is bestand teen die meeste algemene chemikalieë in die hospitaal.
