Në vitet e fundit, industria globale e pajisjeve mjekësore ka ruajtur një rritje të shpejtë dhe të qëndrueshme, me një normë mesatare rritjeje prej rreth 4%, e cila është më e lartë se norma e rritjes ekonomike kombëtare për të njëjtën periudhë. Shtetet e Bashkuara, Evropa dhe Japonia zënë së bashku pozicionin kryesor të tregut në tregun global të pajisjeve mjekësore. Shtetet e Bashkuara janë prodhuesi dhe konsumatori më i madh në botë i pajisjeve mjekësore, dhe konsumi i tyre është plotësisht në pozicionin udhëheqës në industri. Ndër gjigantët kryesorë të pajisjeve mjekësore në botë, Shtetet e Bashkuara kanë numrin më të madh të kompanive të pajisjeve mjekësore dhe zënë pjesën më të madhe.
Ky artikull prezanton kryesisht plastikat inxhinierike mjekësore të përdorura zakonisht, të cilat përbëhen nga materiale me forma të lehta për tu përpunuar. Këto plastike priren të jenë relativisht të shtrenjta në krahasim me peshën, sepse shumica e materialeve humbin për shkak të mbeturinave gjatë përpunimit.
Hyrje në plastikën e zakonshme inxhinierike në fushën mjekësore
Akrilonitrile Butadiene Stireni (ABS)
Terpolimeri është bërë nga SAN (stiren-akrilonitril) dhe gome sintetike butadiene. Nga struktura e tij, zinxhiri kryesor i ABS mund të jetë BS, AB, AS, dhe zinxhiri përkatës i degës mund të jetë AS, S, AB dhe përbërës të tjerë.
ABS është një polimer në të cilin faza e gomës shpërndahet në fazën e vazhdueshme të rrëshirës. Prandaj, nuk është thjesht një kopolimer ose përzierje e këtyre tre monomereve, SAN (stiren-akrilonitril), i cili jep fortësi ABS dhe përfundim sipërfaqësor, butadieni jep Për qëndrueshmërinë e tij, raporti i këtyre tre përbërësve mund të rregullohet sipas nevojës. Plastikat zakonisht përdoren për të bërë pllaka të trasha 4 inç dhe shufra me diametër 6 inç, të cilat mund të lidhen lehtësisht dhe të petëzohen për të formuar pllaka dhe përbërës më të trashë. Për shkak të kostos së tij të arsyeshme dhe përpunimit të lehtë, ai është një material i njohur për prototipet e prodhimit të kontrollit numerik kompjuterik (CNC).
ABS shpesh përdoret për të flluskuar predhat e pajisjeve mjekësore në shkallë të gjerë. Në vitet e fundit, ABS i mbushur me fibra qelqi është përdorur në më shumë vende.
Rrëshirë akrilike (PMMA)
Rrëshira akrilike është në të vërtetë një nga plastikat më të hershme të pajisjeve mjekësore dhe ende përdoret zakonisht në formimin e restaurimeve anaplastike. * Akriliku në thelb është metakrilat polimetil (PMMA).
Rrëshira akrilike është e fortë, e qartë, e përpunueshme dhe e lidhshme. Një metodë e zakonshme e lidhjes akrilike është lidhja e tretësit me klorur metil. Akriliku ka lloje pothuajse të pakufizuar të shufrave, formave të fletëve dhe pllakave, dhe ngjyra të ndryshme. Rrëshinat akrilike janë veçanërisht të përshtatshme për tuba të lehta dhe aplikime optike.
Rrëshira akrilike për sinjalistikën dhe shfaqjen mund të përdoret për prova dhe prototipa standarde; megjithatë, duhet pasur kujdes për të përcaktuar versionin e gradës mjekësore para se ta përdorni në ndonjë provë klinike. Rrëshinat akrilike të nivelit komercial mund të përmbajnë rezistencë UV, retardantë flakësh, modifikues të ndikimit dhe kimikate të tjera, duke i bërë ato të papërshtatshme për përdorim klinik.
Klorid polivinil (PVC)
PVC ka dy forma, të ngurtë dhe fleksibël, në varësi të shtimit ose jo të plastifikatorëve. PVC përdoret zakonisht për tubat e ujit. Disavantazhet kryesore të PVC janë rezistenca e dobët e motit, forca relativisht e ulët e ndikimit dhe pesha e fletës termoplastike është mjaft e lartë (pesha specifike 1.35). Gërvishtet ose dëmtohet lehtësisht dhe ka një pikë relativisht të ulët të deformimit termik (160).
PVC e pa plastikuar prodhohet në dy formulime kryesore: Tipi I (rezistenca ndaj korrozionit) dhe Tipi II (ndikimi i lartë). Tipi I PVC është PVC-ja më e përdorur, por në aplikacione që kërkojnë forcë më të lartë goditjeje sesa Tipi I, Type II ka rezistencë më të mirë ndaj goditjes dhe rezistencë pak të zvogëluar të korrozionit. Në aplikimet që kërkojnë formulime me temperaturë të lartë, poliviniliden fluori (PVDF) për aplikime me pastërti të lartë mund të përdoret afërsisht në 280 ° F.
Produktet mjekësore të bëra nga klorur polivinil i plastifikuar (plasticizedpvc) u përdorën fillimisht për të zëvendësuar gomën natyrore dhe qelqin në pajisjet mjekësore. Arsyeja e zëvendësimit është: materialet e plastifikuara të klorurit polivinil sterilizohen më lehtë, më transparente dhe kanë qëndrueshmëri kimike dhe efektivitet më të mirë ekonomik. Produktet e plastifikuara të klorurit polivinil janë të lehta për t'u përdorur, dhe për shkak të butësisë dhe elasticitetit të tyre, ato mund të shmangin dëmtimin e indeve të ndjeshme të pacientit dhe të shmangin që pacienti të ndihet i pakëndshëm.
Polikarbonat (PC)
Polikarbonati (PC) është plastika më e ashpër transparente dhe është shumë e dobishme për prototip pajisjet mjekësore, veçanërisht nëse lidhja shëruese UV duhet të përdoret. PC ka disa forma të shufrës, pllakës dhe fletës, është e lehtë për t'u kombinuar.
Megjithëse më shumë se një duzinë karakteristikash të performancës së një PC mund të përdoren vetëm ose në kombinim, më shpesh mbështeten në shtatë. PC ka forcë të lartë goditjeje, transparencë uji transparente, rezistencë të mirë ndaj zvarritjes, diapazon të gjerë të temperaturës së funksionimit, qëndrueshmëri dimensionale, rezistencë ndaj konsumimit, fortësisë dhe ngurtësisë, pavarësisht dukshmërisë së tij.
PC zbardhet lehtësisht nga sterilizimi i rrezatimit, por notat e qëndrueshmërisë së rrezatimit janë në dispozicion.
Polipropileni (PP)
PP është një plastikë me peshë të lehtë, me kosto të ulët, me një pikë shkrirjeje të ulët, kështu që është shumë i përshtatshëm për formimin e termoformimit dhe paketimin e ushqimit. PP është e ndezshme, kështu që nëse keni nevojë për rezistencë ndaj zjarrit, kërkoni klasat e retardantit të flakës (FR). PP është rezistent ndaj përkuljes, i njohur zakonisht si "zam 100-fish". Për aplikime që kërkojnë përkulje, mund të përdoret PP.
Polietileni (PE)
Polietileni (PE) është një material i përdorur zakonisht në paketimin dhe përpunimin e ushqimit. Polietileni me peshë molekulare ultra të lartë (UHMWPE) ka rezistencë të lartë ndaj konsumimit, koeficient të ulët fërkimi, vetëlubrifikim, mos-ngjitje sipërfaqësore dhe rezistencë të shkëlqyeshme të lodhjes kimike. Ai gjithashtu mban performancë të lartë në temperatura jashtëzakonisht të ulëta (për shembull, azot i lëngshëm, -259 ° C). UHMWPE fillon të zbutet rreth 185 ° F dhe humbet rezistencën e tij në konsum.
Meqenëse UHMWPE ka një shpejtësi relativisht të lartë zgjerimi dhe tkurrjeje kur ndryshon temperatura, nuk rekomandohet për aplikime të tolerancës së ngushtë në këto mjedise.
Për shkak të energjisë së saj të lartë sipërfaqësore, sipërfaqes jo-ngjitëse, PE mund të jetë e vështirë të lidhet. Komponentët janë më të lehta për t'u përshtatur së bashku me elemente fiksimi, ndërhyrje ose këputje. Loctite prodhon ngjitëse cianoakrilate (CYA) (LoctitePrism CYA dhe abetare e pandjeshme në sipërfaqe) për lidhjen e këtyre llojeve të plastikës.
UHMWPE përdoret gjithashtu në implantet ortopedike me shumë sukses. Isshtë materiali më i përdorur në kupën acetabulare gjatë artroplastikës totale të hip dhe materiali më i zakonshëm në përbërësin e pllajës tibiale gjatë artroplastikës totale të gjurit. Isshtë i përshtatshëm për aliazh kobalt-krom shumë të lëmuar. * Ju lutemi vini re se materialet e përshtatshme për implantet ortopedike janë materiale speciale, jo versione industriale. Shkalla mjekësore UHMWPE shitet me emrin tregtar Lennite nga Westlake Plastics (Lenni, PA).
Poloksimetilen (POM)
Delrin i DuPont është një nga POM-et më të njohur, dhe shumica e dizenjatorëve përdorin këtë emër për t'iu referuar kësaj plastike. POM sintetizohet nga formaldehidi. POM u zhvillua fillimisht në fillim të viteve 1950 si një zëvendësues i fortë, rezistent ndaj nxehtësisë i metaleve me ngjyra, i njohur zakonisht si "Saigang". Shtë një plastikë e fortë me një koeficient të ulët fërkimi dhe forcë të lartë.
Delrin dhe POM i ngjashëm janë të vështira për tu lidhur, dhe montimi mekanik është më i miri. Delrin përdoret zakonisht për prototipat e pajisjeve mjekësore të përpunuara dhe pajisjet e mbyllura. Highlyshtë shumë i përpunueshëm, prandaj është shumë i përshtatshëm për prototipet e pajisjeve të përpunimit që kërkojnë forcë, rezistencë kimike dhe materiale që plotësojnë standardet e FDA.
Një disavantazh i Delrin është ndjeshmëria e tij ndaj sterilizimit nga rrezatimi, i cili tenton ta bëjë POM të brishtë. Nëse sterilizimi i rrezatimit, përshtatja e shpejtë, mekanizmi i pranverës plastike dhe pjesa e hollë nën ngarkesë mund të prishen. Nëse dëshironi të sterilizoni pjesët B-POM, ju lutemi merrni parasysh përdorimin e EtO, Steris ose autoklavave, varësisht nga fakti nëse pajisja përmban ndonjë përbërës të ndjeshëm, siç janë pajisjet elektronike.
Najloni (PA)
Najloni është i disponueshëm në formulime 6/6 dhe 6/12. Najloni është i fortë dhe rezistent ndaj nxehtësisë. Identifikuesit 6/6 dhe 6/12 i referohen numrit të atomeve të karbonit në zinxhirin polimer, dhe 6/12 është një najloni me zinxhir të gjatë me rezistencë më të lartë të nxehtësisë. Najloni nuk është aq i përpunueshëm sa ABS ose Delrin (POM) sepse tenton të lërë copa ngjitëse në skajet e pjesëve që mund të kenë nevojë të zhbllokohen.
Najloni 6, më i zakonshmi është najloni i derdhur, i cili u zhvillua nga DuPont para Luftës së Dytë Botërore. Sidoqoftë, vetëm në vitin 1956, me zbulimin e përbërjeve (bashkë-katalizatorë dhe përshpejtues), najloni u bë i qëndrueshëm nga ana tregtare. Me këtë teknologji të re, shpejtësia e polimerizimit rritet shumë dhe hapat e kërkuar për të arritur polimerizimin zvogëlohen.
Për shkak të më pak kufizimeve të përpunimit, najloni i hedhur 6 siguron një nga madhësitë më të mëdha të vargjeve dhe format e personalizuara të çdo termoplastike. Castings përfshijnë shufra, tuba, tuba dhe pllaka. Madhësia e tyre varion nga 1 paund deri në 400 paund.
Materialet najloni kanë forcë mekanike dhe ndjesi miqësore ndaj lëkurës që nuk kanë materialet e zakonshme. Sidoqoftë, ortozat e rënies së këmbëve të pajisjeve mjekësore, karriget me rrota rehabilituese dhe shtretërit infermierorë mjekësorë zakonisht kërkojnë pjesë me një aftësi të caktuar mbajtëse, kështu që zakonisht zgjidhet PA66 + 15% GF.
Etilen propilen i fluorizuar (FEP)
Etilen propileni i fluorizuar (FEP) ka të gjitha vetitë e dëshirueshme të tetrafluoroetilenit (TFE) (politetrafluoroetileni [PTFE]), por ka një temperaturë më të ulët mbijetese prej 200 ° C (392 ° F). Ndryshe nga PTFE, FEP mund të formohet me injeksion dhe të nxirret në shufra, tuba dhe profile speciale me anë të metodave konvencionale. Kjo bëhet një avantazh i dizajnit dhe përpunimit mbi PTFE. Bare deri në 4,5 inç dhe pllaka deri në 2 inç janë në dispozicion. Performanca e FEP nën sterilizimin rrezatues është pak më e mirë se ajo e PTFE.
Plastikat inxhinierike me performancë të lartë
Polietherimide (PEI)
Ultem 1000 është një polimer termoplastik polieterimid me nxehtësi të lartë, i projektuar nga General Electric Company për formimin e injeksionit. Përmes zhvillimit të teknologjisë së re të nxjerrjes, prodhues të tillë si AL Hyde, Gehr dhe Ensinger prodhojnë modele dhe madhësi të ndryshme të Ultem 1000. Ultem 1000 kombinon përpunueshmëri të shkëlqyeshme dhe ka avantazhe të kursimit të kostos krahasuar me PES, PEEK dhe Kapton në aplikime të nxehtësisë së lartë (përdorim i vazhdueshëm deri në 340 ° F). Ultem është i autoklavueshëm.
Polyetheretherketone (PEEK)
Polyetheretherketone (PEEK) është një markë tregtare e Victrex plc (UK), një termoplastik kristalor me temperaturë të lartë me rezistencë të shkëlqyeshme të nxehtësisë dhe kimike, si dhe rezistencë të shkëlqyer ndaj konsumimit dhe rezistencë dinamike të lodhjes. Rekomandohet për përbërësit elektrikë që kërkojnë temperaturë të lartë të funksionimit të vazhdueshëm (480 ° F), dhe emisione jashtëzakonisht të ulëta të tymit dhe tymrave toksikë të ekspozuar ndaj flakëve.
PEEK plotëson kërkesat e Underwriters Laboratories (UL) 94 V-0, 0,080 inç. Produkti ka rezistencë jashtëzakonisht të fortë ndaj rrezatimit gama, madje tejkalon atë të polisterolit. I vetmi tretës i zakonshëm që mund të sulmojë PEEK është acidi sulfurik i përqendruar. PEEK ka rezistencë të shkëlqyeshme ndaj hidrolizës dhe mund të veprojë në avull deri në 500 ° F.
Politetrafluoroetileni (PTFE)
TFE ose PTFE (polytetrafluoroetileni), i quajtur zakonisht Teflon, është një nga tre rrëshirat fluorokarbonike në grupin fluorokarbon, i cili përbëhet tërësisht nga fluori dhe karboni. Rrëshinat e tjera në këtë grup, të njohura edhe si Teflon, janë fluorokarboni perfluoroalkoksi (PFA) dhe FEP.
Forcat që lidhin fluorin dhe karbonin së bashku sigurojnë një nga lidhjet kimike më të forta të njohura midis atomeve të rregulluara në mënyrë simetrike. Rezultati i kësaj fortësie të lidhjes plus konfigurimit të zinxhirit është një polimer relativisht i dendur, kimikisht inert dhe termikisht i qëndrueshëm.
TFE i reziston nxehtësisë dhe pothuajse të gjitha substancave kimike. Me përjashtim të disa specieve të huaja, është e patretshme në të gjitha materiet organike. Performanca e tij elektrike është shumë e mirë. Megjithëse ka rezistencë të lartë në goditje, krahasuar me termoplastikat e tjera inxhinierike, rezistenca ndaj konsumimit, rezistenca në tërheqje dhe rezistenca ndaj zvarritjes janë të ulëta.
TFE ka konstantën më të ulët dielektrike dhe faktorin më të ulët të shpërndarjes nga të gjitha materialet e ngurta. Për shkak të lidhjes së saj të fortë kimike, TFE është pothuajse jo tërheqëse për molekula të ndryshme. Kjo rezulton në një koeficient fërkimi deri në 0,05. Megjithëse PTFE ka një koeficient të ulët fërkimi, nuk është i përshtatshëm për zbatime ortopedike që mbajnë ngarkesë për shkak të rezistencës së ulët të zvarritjes dhe vetive të ulëta të konsumimit. Sir John Charnley e zbuloi këtë problem në punën e tij pioniere për zëvendësimin total të kofshëve në fund të viteve 1950.
Polisulfon
Polysulfone u krijua fillimisht nga BP Amoco dhe aktualisht prodhohet nga Solvay me emrin tregtar Udel, dhe polifenilsulfoni shitet me emrin tregtar Radel.
Polysulfoni është një termoplastik i ashpër, i ngurtë, me forcë të lartë transparente (qelibar i lehtë) që mund të ruajë vetitë e tij në një diapazon të gjerë të temperaturave nga -150 ° F deri në 300 ° F. Projektuar për pajisje të aprovuara nga FDA, ajo ka kaluar gjithashtu të gjitha testet e USP Klasa VI (biologjike). Ai plotëson standardet e ujit të pijshëm të Fondacionit Kombëtar të Sanitetit, deri në 180 ° F. Polysulfoni ka qëndrueshmëri dimensionale shumë të lartë. Pas ekspozimit në ujë të vluar ose ajër në 300 ° F, ndryshimi dimensionale lineare është zakonisht një e dhjeta e 1% ose më pak. Polysulfoni ka rezistencë të lartë ndaj acideve inorganike, alkaleve dhe solucioneve të kripës; edhe në temperatura të larta nën nivele të moderuara stresi, ai ka rezistencë të mirë ndaj detergjenteve dhe vajrave të hidrokarbureve. Polysulfoni nuk është rezistent ndaj tretësve organikë polare siç janë ketonet, hidrokarburet e klorituar dhe hidrokarburet aromatike.
Radel përdoret për sirtarët e instrumenteve që kërkojnë rezistencë të lartë të nxehtësisë dhe forcë të lartë goditjeje, dhe për aplikime të tabakave të autoklavës në spital. Rrëshira inxhinierike polysulfone kombinon rezistencë të lartë dhe rezistencë afatgjatë ndaj sterilizimit të përsëritur të avullit. Këto polimere kanë provuar të jenë alternativa ndaj çelikut të pandryshkshëm dhe qelqit. Polysulfoni i gradës mjekësore është biologjikisht inert, ka një jetë unike të gjatë në procesin e sterilizimit, mund të jetë transparent ose i errët dhe është rezistent ndaj kimikateve më të zakonshme të spitalit.
