醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)過程中如何合理選配硅膠管
發(fā)布日期:2020-03-04
點(diǎn)擊次數(shù):2517
Marketsand Markets Research調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,全球醫(yī)用管材市場增速顯著,2022年有望突破94億美元。在預(yù)測范圍內(nèi),就體量而言,硅膠被認(rèn)定為全球醫(yī)用管材領(lǐng)域中使用量最大,使用增長速度最快的材料。
硅膠管的選擇還是比較復(fù)雜,需要考慮到機(jī)械性能方面的問題,如尺寸和硬度、可見度或需要不透射線的條紋以及高級(jí)設(shè)計(jì),如抗扭結(jié)性。
還有選擇可植入的硅膠管時(shí)要考慮到材料的純度、化學(xué)和生物兼容性、尺寸和耐用性,因?yàn)檫@些因素在產(chǎn)品性能中起著關(guān)鍵作用。
如果要為醫(yī)療器械開發(fā)提供成功的解決方案的話,就不單要了解硅膠的機(jī)械性能了,你還要去了解生物相容性,滲透性和先進(jìn)的擠出工藝。在本文中,我們將討論硅膠管材的所有重要因素,不管這些硅膠管是植入還是非植入部件。
了解機(jī)械性能
選擇硅膠管時(shí),尤其當(dāng)醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計(jì)越來越趨向于小型設(shè)備和藥物輸送裝置時(shí),需要考慮的主要機(jī)械性能是尺寸。目前,可生產(chǎn)的植入型硅膠管尺寸為0.007x 0.014英寸。但是,并非所有供應(yīng)商都有能力及時(shí)地將產(chǎn)品推向市場,所以在供應(yīng)商的選擇過程中應(yīng)牢記這一點(diǎn)。
另一個(gè)考慮因素是硬度。一般來說,從Shore A 20到Shore A 80硬度的硅膠都可通過擠出工藝成型。隨著硬度的增加,拉伸強(qiáng)度會(huì)降低。這是評(píng)估諸如傷口引流管之類的器械的重要因素,因?yàn)閷⒋祟愒O(shè)備從人體移除時(shí)會(huì)承受很大的壓力。
還有兩個(gè)需要考慮的機(jī)械因素是撕裂強(qiáng)度和拉伸性伸長率。如果硅膠管中有微小的裂縫痕跡,那么撕裂強(qiáng)度將嚴(yán)重影響著其變大程度。特別是當(dāng)硅膠管有可能接觸到有尖銳邊緣的部件時(shí),尤其需要考慮這一點(diǎn)。而伸長率與管材的彈性有關(guān),對(duì)于球囊導(dǎo)管是需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)機(jī)械性能。
最后,必須仔細(xì)評(píng)估管材的表面處理質(zhì)量。通常情況下,硅膠管表面的低摩擦對(duì)實(shí)際應(yīng)用非常重要。雖然可以通過表面涂層降低硅膠本身的粘性,但是這些涂層必須滿足生物兼容性,特別是在這些器械有可能接觸和進(jìn)入人體組織的情況下。
而硅膠管擠出過程中,通過調(diào)整工具設(shè)計(jì)和加工參數(shù),如擠出壓力,也可對(duì)最終管材的表面紋理產(chǎn)生積極影響。
管理揮發(fā)物和透明度
雖然管材具有高度的生物相容性,但仍需根據(jù)應(yīng)用選擇硅膠等級(jí)和添加劑。根據(jù)具體情況,在一些對(duì)揮發(fā)性要求很高的場合,需要考慮對(duì)硅膠進(jìn)行350ºF(176.67℃)高溫浸出測試和二次硫化工藝。
可見性對(duì)于某些類型的醫(yī)療器械很重要,例如向體內(nèi)輸送液體的藥物輸送器,或者從體內(nèi)向體外引流的器械。盡管硅膠本身是透明的,但某些為了增加硬度而添加的二氧化硅填料,還有為了顯影添加的硫酸鋇(BaSO4)和為了改性添加的二氧化鈦(TiO2)會(huì)降低或消除透明性,從而影響臨床醫(yī)生觀察液體是否按照所期望的軌跡流動(dòng)。
在某些情況下,設(shè)計(jì)者希望使硅膠管在體內(nèi)更加明顯可見,例如,在使用X射線或熒光透視鏡觀察時(shí),需要硅膠管材引導(dǎo)醫(yī)療裝置穿過身體??梢栽诠枘z管中的添加鋇類物,不僅使其在軟組織內(nèi)可見,同時(shí)仍可觀察液體狀態(tài)以驗(yàn)證流動(dòng)情況。另外,可以使用較高比例的鋇添加物來確保管子在穿過骨頭時(shí)也可見,以幫助外科醫(yī)生在脊柱中放置導(dǎo)管。
先進(jìn)的擠出工藝
抗扭結(jié)硅膠管和多腔硅膠管在某些醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)中非常重要。幾種類型的增強(qiáng)材料(包括一些具有生物相容性的增強(qiáng)材料)可減少管材發(fā)生扭結(jié)的趨勢,同時(shí)降低液體不流通的風(fēng)險(xiǎn)。這在植入醫(yī)療器械中尤為重要,因?yàn)橐后w輸送非常關(guān)鍵,在人身體運(yùn)動(dòng)過程中植入導(dǎo)管必須保持暢通狀態(tài)。
同樣,當(dāng)導(dǎo)絲在硅膠管中絕緣并經(jīng)受重復(fù)的動(dòng)態(tài)負(fù)載時(shí),例如在心臟起搏導(dǎo)線連接到起搏器外殼的地方,設(shè)計(jì)人員可以考慮使用連續(xù)扭結(jié)生產(chǎn)的多腔管,以最大程度地減少應(yīng)變硬化,從而降低或消除斷線的可能性。
最后,可以利用有機(jī)硅固有的滲透性來控制添加劑的釋放。例如,添加到導(dǎo)管中的抗菌成分可降低感染的風(fēng)險(xiǎn),并且添加到起搏導(dǎo)線中的抗炎成分有助于植入后的愈合。
綜上所述
隨著醫(yī)用管材市場的持續(xù)增長,設(shè)計(jì)人員在評(píng)估產(chǎn)品需求和供應(yīng)商時(shí)應(yīng)全面考慮管材的機(jī)械性能、表面光潔度、生物相容性、滲透性和先進(jìn)的擠出能力。當(dāng)供應(yīng)商成為您設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的一員時(shí),可以簡化開發(fā)過程并加快醫(yī)療設(shè)備的上市時(shí)間。供應(yīng)商提供的創(chuàng)新、工程和制造建議可幫助您通過顯著改善總體擁有成本、質(zhì)量和整體產(chǎn)品性能來獲得競爭優(yōu)勢。