Son illərdə qlobal tibbi cihaz sənayesi sürətli və sabit böyüməni davam etdirdi və ortalama böyümə sürəti təxminən 4% təşkil etdi ki, bu da eyni dövrdə milli iqtisadi böyümə sürətindən yüksəkdir. ABŞ, Avropa və Yaponiya birlikdə qlobal tibbi cihaz bazarında əsas bazar mövqeyini tutur. Amerika Birləşmiş Ştatları dünyanın ən böyük tibbi cihaz istehsalçısı və istehlakçısıdır və istehlakı sənayedə lider mövqedədir. Dünyanın ən böyük tibbi cihaz nəhəngləri arasında, ABŞ ən çox tibbi cihaz istehsal edən şirkətə sahibdir və ən böyük nisbətə sahibdir.
Bu məqalə əsasən işlənməsi asan formalı materiallardan ibarət olan çox istifadə olunan tibbi mühəndislik plastiklərini təqdim edir. Bu plastik kütlələrə nisbətən nisbətən bahalı olur, çünki əksər materiallar emal zamanı dağıntılar səbəbindən itir.
Tibb sahəsində ümumi mühəndislik plastiklərinə giriş
Akrilonitril Butadien Stiren (ABS)
Terpolimer SAN (stirol-akrilonitril) və butadien sintetik kauçukdan hazırlanır. Quruluşundan ABS-nin əsas zənciri BS, AB, AS, müvafiq filial zənciri AS, S, AB və digər komponentlər ola bilər.
ABS, rezin fazın qatranın davamlı fazasında paylandığı bir polimerdir. Bu səbəbdən ABS sərtliyini və səthi bitirən SAN (stiren-akrilonitril) olan bu üç monomerin sadəcə bir kopolimeri və ya qarışığı deyil, butadien verir Sertliyi üçün bu üç komponentin nisbəti lazım olduqda tənzimlənə bilər. Plastiklər ümumiyyətlə 4 düymlük qalın lövhələr və 6 düym diametrli çubuqlar hazırlamaq üçün istifadə olunur ki, bu da daha qalın lövhələr və komponentlər yaratmaq üçün asanlıqla yapışdırıla və laminasiya edilə bilər. Məqbul dəyəri və asan işlənməsi sayəsində kompüter ədədi idarəetmə (CNC) istehsalı prototipləri üçün məşhur bir materialdır.
ABS tez-tez böyük miqyaslı tibbi avadanlıq qabıqlarını qabartmaq üçün istifadə olunur. Son illərdə şüşə liflə doldurulmuş ABS daha çox yerdə istifadə olunur.
Akril qatran (PMMA)
Akrilik qatran əslində ilk tibbi cihaz plastiklərindən biridir və hələ də anaplastik restavrasiyaların qəliblənməsində istifadə olunur. * Akril əsasən polimetil metakrilatdır (PMMA).
Akril qatran güclü, şəffaf, işlənə bilən və yapışdırıcıdır. Akril birləşdirmə üsullarından biri də metil xloridlə birləşdirici həll etməkdir. Akril demək olar ki, məhdud olmayan çubuqlara, təbəqə və lövhə formalarına və müxtəlif rənglərə malikdir. Akril qatranlar xüsusilə yüngül borular və optik tətbiqlər üçün uygundur.
Tabela və ekran üçün akril qatran standart testlər və prototiplər üçün istifadə edilə bilər; Bununla birlikdə, hər hansı bir klinik sınaqda istifadə etməzdən əvvəl tibbi dərəcəli versiyasını təyin etməyə diqqət yetirilməlidir. Ticarət dərəcəli akril qatranlar ultrabənövşəyi müqavimət, alov gecikdiricilər, təsir modifikatorları və digər kimyəvi maddələr ehtiva edə bilər ki, bunlar klinik istifadəyə yararsızdır.
Polivinil xlorid (PVC)
PVC, plastikləşdiricilərin əlavə edilib edilməməsindən asılı olaraq sərt və çevik iki formaya malikdir. PVC ümumiyyətlə su boruları üçün istifadə olunur. PVC-nin əsas dezavantajları zəif hava müqaviməti, nisbətən aşağı təsir gücü və termoplastik təbəqənin çəkisi olduqca yüksəkdir (xüsusi çəkisi 1.35). Asanlıqla cızıqlanır və ya zədələnir və nisbətən aşağı istilik deformasiya nöqtəsinə (160) malikdir.
Plastikləşdirilməmiş PVC iki əsas formulada istehsal olunur: Tip I (korroziyaya davamlılıq) və Tip II (yüksək təsir). Tip I PVC ən çox istifadə edilən PVC'dir, lakin Tip I-dən daha yüksək təsir gücünə ehtiyac duyan tətbiqetmələrdə Tip II daha yaxşı zərbə müqavimətinə və bir az azalmış korroziyaya davamlıdır. Yüksək temperaturlu formulasiyalar tələb olunan tətbiqetmələrdə yüksək saflıqlı tətbiqlər üçün poliviniliden florid (PVDF) təxminən 280 ° F-də istifadə edilə bilər.
Plastikləşdirilmiş polivinil xloriddən (plastikləşdirilmiş pvc) hazırlanmış tibbi məhsullar əvvəlcə tibbi avadanlıqlarda təbii kauçuk və şüşələrin əvəz edilməsi üçün istifadə edilmişdir. Əvəzetmənin səbəbi budur: plastikləşdirilmiş polivinilxlorid materialları daha asan sterilizasiya olunur, daha şəffafdır və daha yaxşı kimyəvi dayanıqlığa və iqtisadi effektivliyə malikdir. Plastikləşdirilmiş polivinil xlorid məhsulların istifadəsi asandır və öz yumşaqlığı və elastikliyi sayəsində xəstənin həssas toxumalarına zərər verməməkdən və xəstəni narahat hiss etməkdən çəkinmək olar.
Polikarbonat (PC)
Polikarbonat (PC) ən sərt şəffaf plastikdir və prototip tibbi cihazlar üçün çox faydalıdır, xüsusən də ultrabənövşəyi müalicə yapışqanı istifadə edilsə. PC çubuq, boşqab və təbəqənin bir neçə formasına malikdir, birləşdirmək asandır.
Bir PC-nin ondan çox performans xüsusiyyətini tək və ya birlikdə istifadə etmək mümkün olsa da, yeddisi ən çox güvənilir. PC, elastikliyinə baxmayaraq yüksək zərbə gücünə, şəffaf su şəffaflığına, yaxşı sürünmə müqavimətinə, geniş işləmə temperatur aralığına, ölçülü dayanıqlığa, aşınma müqavimətinə, sərtliyə və sərtliyə malikdir.
PC radiasiya sterilizasiyası ilə asanlıqla rəng dəyişir, lakin radiasiya sabitliyi dərəcələri mövcuddur.
Polipropilen (PP)
PP, aşağı ərimə nöqtəsi olan yüngül, ucuz bir poliolefin plastikdir, buna görə termoformlaşdırma və qida qablaşdırması üçün çox uyğundur. PP yanıcıdır, bu səbəbdən yanğına davamlılığa ehtiyacınız varsa, alov gecikdirən (FR) dərəcələrə baxın. PP, ümumiyyətlə "100 qat yapışqan" olaraq bilinən əyilməyə davamlıdır. Bükülmə tələb edən tətbiqetmələr üçün PP istifadə edilə bilər.
Polietilen (PE)
Polietilen (PE) qida qablaşdırmasında və emalında çox istifadə olunan bir materialdır. Ultra yüksək molekulyar ağırlıqlı polietilen (UHMWPE) yüksək aşınma müqavimətinə, aşağı sürtünmə əmsalı, öz-özünə yağlama, səthə yapışmamaq və mükəmməl kimyəvi yorğunluq müqavimətinə malikdir. Həm də son dərəcə aşağı temperaturda yüksək performans saxlayır (məsələn, maye azot, -259 ° C). UHMWPE 185 ° F ətrafında yumşalmağa başlayır və aşınma müqavimətini itirir.
UHMWPE temperatur dəyişdikdə nisbətən yüksək bir genişlənmə və daralma dərəcəsinə sahib olduğundan, bu mühitlərdə yaxın tolerantlıq tətbiq etmələri tövsiyə edilmir.
Yüksək səth enerjisi, yapışqan olmayan səth səbəbindən PE-nin bağlanması çətin ola bilər. Komponentləri bağlama elementləri, müdaxilə və ya qapaqlar ilə birləşdirmək ən asandır. Loctite, bu tip plastikləri birləşdirmək üçün siyanoakrilat yapışdırıcılar (CYA) (LoctitePrism səthinə həssas olmayan CYA və astar) istehsal edir.
UHMWPE ortopedik implantlarda da böyük uğurla istifadə olunur. Ümumi kalça artroplastikası zamanı asetabular kubokda ən çox istifadə edilən və ümumi diz artroplastikası zamanı tibial plato komponentində ən çox istifadə edilən materialdır. Yüksək cilalanmış kobalt-xrom ərintisi üçün uygundur. * Ortopedik implantlar üçün uyğun materialların sənaye versiyaları deyil, xüsusi materiallar olduğunu unutmayın. Tibbi dərəcəli UHMWPE, Westlake Plastics (Lenni, PA) tərəfindən Lennite ticarət adı altında satılır.
Polioksimetilen (POM)
DuPont'un Delrin ən məşhur POM-larından biridir və əksər dizaynerlər bu plastikdən istifadə etmək üçün bu addan istifadə edirlər. POM formaldehiddən sintez olunur. POM, əvvəllər 1950-ci illərin əvvəllərində, ümumiyyətlə "Saigang" kimi tanınan, sərt, istiyə davamlı rəngli metal əvəzedicisi olaraq hazırlanmışdır. Aşağı sürtünmə əmsalı və yüksək gücü olan sərt bir plastikdir.
Delrin və bənzər POM-un bağlanması çətindir və mexaniki montaj ən yaxşısıdır. Delrin ümumiyyətlə işlənmiş tibbi cihaz prototipləri və qapalı qurğular üçün istifadə olunur. Yüksək dərəcədə işlənə bilər, buna görə güc, kimyəvi müqavimət və FDA standartlarına cavab verən materiallar tələb edən emal avadanlıqlarının prototipləri üçün çox uyğundur.
Delrinin bir dezavantajı, POM-u qırılmağa meylli olan radiasiya sterilizasiyasına həssaslığıdır. Radiasiya sterilizasiyası halında, uyğunlaşma, plastik yay mexanizmi və yük altında nazik hissə qıra bilər. B-POM hissələrini sterilizasiya etmək istəyirsinizsə, cihazın elektron cihazlar kimi həssas komponentlərin olub-olmamasına bağlı olaraq, EtO, Steris və ya otoklav istifadə etməyi düşünün.
Neylon (PA)
Neylon 6/6 və 6/12 formulalarında mövcuddur. Neylon sərt və istiyə davamlıdır. 6/6 və 6/12 identifikatorları polimer zəncirindəki karbon atomlarının sayına aiddir və 6/12, daha yüksək istilik müqavimətinə sahib uzun zəncirli bir neylondur. Neylon, ABS və ya Delrin (POM) qədər işlənə bilməz, çünki parçalanması lazım ola biləcək hissələrin kənarında yapışqan çiplər qoymağa meyllidir.
Neylon 6, ən çox yayılmış, II Dünya Müharibəsindən əvvəl DuPont tərəfindən hazırlanan tökmə neylondur. Bununla birlikdə, 1956-cı ilə qədər neylon tökən birləşmələrin (ko-katalizatorlar və sürətləndiricilər) kəşfi ilə ticari cəhətdən etibarlı oldu. Bu yeni texnologiya ilə polimerləşmə sürəti çox artır və polimerləşmə üçün lazım olan addımlar azalır.
Daha az işləmə məhdudiyyətləri səbəbindən, döküm neylon 6, hər hansı bir termoplastikanın ən böyük ölçü ölçülərindən və xüsusi formalarından birini təmin edir. Dökümlərə çubuqlar, borular, borular və plitələr daxildir. Ölçüləri 1 funtdan 400 lirəyə qədərdir.
Neylon materiallarda mexaniki qüvvə və adi materiallarda olmayan dəri dostu hissi var. Bununla birlikdə, tibbi avadanlıqlar ayaq açıcı ortezlər, reabilitasiya əlil arabaları və tibb bacıları yataqları ümumiyyətlə müəyyən bir daşıyıcı qabiliyyətə sahib hissələrə ehtiyac duyduğundan, ümumiyyətlə PA66 +% 15 GF seçilir.
Fluorlu etilen propilen (FEP)
Ftorlu etilen propilen (FEP) tetrafluoroetilenin (TFE) (polytetrafluoroethylene [PTFE]) bütün arzuolunan xüsusiyyətlərinə malikdir, lakin 200 ° C (392 ° F) daha aşağı sağ qalma temperaturuna malikdir. PTFE-dən fərqli olaraq, FEP enjekte edilə bilər və ənənəvi üsullarla çubuqlara, borulara və xüsusi profillərə ekstrüde edilə bilər. Bu, PTFE ilə müqayisədə dizayn və işlənmə üstünlüyü olur. 4,5 düymə qədər çubuqlar və 2 düymə qədər boşqablar mövcuddur. FEP-nin radiasiya sterilizasiyasındakı performansı PTFE-dən daha yaxşıdır.
Yüksək performanslı mühəndis plastikləri
Polieterimid (PEI)
Ultem 1000, General Electric şirkəti tərəfindən enjeksiyon üçün tökülmüş termoplastik polieterimid yüksək istilik polimeridir. Yeni ekstruziya texnologiyasının inkişafı ilə AL Hyde, Gehr və Ensinger kimi istehsalçılar Ultem 1000-in müxtəlif model və ölçülərini istehsal edirlər. Ultem 1000 mükəmməl işlənmə qabiliyyətini birləşdirir və yüksək istilik tətbiqetmələrində (davamlı istifadə) PES, PEEK və Kapton ilə müqayisədə qənaət üstünlüklərinə malikdir. 340 ° F-ə qədər). Ultem avtoklavdır.
Polietereterketon (PEEK)
Polietereterketon (PEEK), mükəmməl istilik və kimyəvi müqavimətə malik, həm də mükəmməl aşınma müqaviməti və dinamik yorğunluq müqavimətinə malik kristal yüksək temperaturlu termoplastik olan Victrex plc (UK) ticarət markasıdır. Yüksək davamlı işləmə temperaturu (480 ° F) və alovlara məruz qalan tüstü və zəhərli dumanların son dərəcə az emissiyası tələb olunan elektrik komponentləri üçün tövsiyə olunur.
PEEK, Underwriters Laboratories (UL) 94 V-0 tələblərinə cavab verir, 0.080 düym. Məhsul qamma radiasiyasına son dərəcə güclü müqavimət göstərir, hətta polistirendən çoxdur. PEEK-ə hücum edə biləcək yeganə ümumi həlledici konsentrat kükürd turşusudur. PEEK əla hidroliz müqavimətinə malikdir və 500 ° F-yə qədər buxarda işləyə bilər.
Polytetrafluoroethylene (PTFE)
TFE və ya PTFE (poletetrafloroetilen), ümumiyyətlə Teflon adlanır, tamamilə flor və karbondan ibarət olan florokarbon qrupundakı üç florokarbon qatranından biridir. Teflon olaraq da bilinən bu qrupdakı digər qatranlar perfluoroalkoksi florokarbon (PFA) və FEPdir.
Fluor və karbonu bir-birinə bağlayan qüvvələr, simmetrik şəkildə düzülmüş atomlar arasında bilinən ən güclü kimyəvi əlaqələrdən birini təmin edir. Bu bağ gücü və zəncir konfiqurasiyasının nəticəsi nisbətən sıx, kimyəvi cəhətdən təsirsiz və istilik baxımından sabit bir polimerdir.
TFE istilik və demək olar ki, bütün kimyəvi maddələrə müqavimət göstərir. Bir neçə xarici növ xaricində, bütün üzvi maddələrdə həll olunmur. Elektrik performansı çox yaxşıdır. Çarpma dayanımının yüksək olmasına baxmayaraq, digər mühəndislik termoplastları ilə müqayisədə aşınma müqaviməti, çəkilmə gücü və sürünmə müqaviməti azdır.
TFE bütün qatı materialların ən aşağı dielektrik sabitinə və ən aşağı yayılma faktoruna malikdir. Güclü kimyəvi əlaqəsi sayəsində TFE fərqli molekullar üçün demək olar ki, cəlbedicidir. Bu, 0.05-ə qədər sürtünmə əmsalı ilə nəticələnir. PTFE aşağı sürtünmə əmsalı olmasına baxmayaraq, aşağı sürünmə müqavimətinə və aşınma xüsusiyyətlərinə görə yük daşıyan ortopedik tətbiqetmələr üçün uyğun deyil. Sir John Charnley bu problemi 1950-ci illərin sonlarında ümumi itburnu dəyişdirmə üzrə ilk işində aşkar etdi.
Polisülfon
Polysulfone, əvvəlcə BP Amoco tərəfindən hazırlanmışdır və hal-hazırda Solvay tərəfindən Udel ticarət adı ilə istehsal olunur və polifenilsülfon, Radel ticarət adı altında satılır.
Polisülfon, xüsusiyyətlərini -150 ° F - 300 ° F arasında geniş bir temperatur aralığında qoruya bilən, sərt, sərt, yüksək dərəcədə şəffaf (yüngül kəhrəba) termoplastikdir. FDA tərəfindən təsdiqlənmiş avadanlıq üçün dizayn edilmiş, eyni zamanda bütün USP Class VI (bioloji) testlərindən də keçmişdir. 180 ° F-ə qədər olan Milli Təmizlik Vəqfinin içməli su standartlarına cavab verir. Polisülfon çox yüksək ölçülü stabilliyə malikdir. 300 ° F-də qaynar suya və ya havaya məruz qaldıqdan sonra, xətti ölçülü dəyişiklik ümumiyyətlə% 1-in və ya daha azının onda biri olur. Polisülfon qeyri-üzvi turşulara, qələvilərə və duz məhlullarına qarşı yüksək müqavimət göstərir; orta stres səviyyəsində yüksək temperaturda belə, yuyucu maddələrə və karbohidrogen yağlarına qarşı yaxşı müqavimət göstərir. Polisülfon ketonlar, xlorlu karbohidrogenlər və aromatik karbohidrogenlər kimi qütb üzvi həlledicilərə qarşı davamlı deyil.
Radel, yüksək istilik müqaviməti və yüksək zərbə gücü tələb edən alət qabları və xəstəxana otoklav tepsisi tətbiqləri üçün istifadə olunur. Polisülfon mühəndis qatranı yüksək gücü və təkrarlanan buxar sterilizasiyasına uzunmüddətli müqaviməti birləşdirir. Bu polimerlərin paslanmayan polad və şüşəyə alternativ olduğu sübut edilmişdir. Tibbi dərəcəli polisülfon bioloji cəhətdən təsirsizdir, sterilizasiya prosesində bənzərsiz bir ömrü var, şəffaf və ya qeyri-şəffaf ola bilər və ən çox yayılmış xəstəxana kimyəvi maddələrinə davamlıdır.
