•   Wtorek, 7 lutego 2023
Koła łańcuchowe

Najważniejsze metale dla przemysłu medycznego

Obecnie produkcja kontraktowa urządzeń medycznych jest dynamicznie rozwijającą się gałęzią przemysłu. Sprzęt medyczny jest wykonany z określonych metali, aby zapewnić, że sprzęt będzie działać prawidłowo przez długi czas, bez ryzyka korozji lub pod wpływem otaczającego środowiska, ponieważ może to mieć wpływ na odzyskanie pacjenta.

Jeśli jesteś twórcą produktów medycznych lub innego sprzętu używanego w środowisku opieki zdrowotnej, musisz starannie wybrać materiały do produkcji. Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku zastosowań wymagających najwyższej wytrzymałości i trwałości, metal jest zwykle wybierany zamiast plastiku lub innych materiałów, zwłaszcza w przypadku narzędzi, które wytrzymują duże obciążenia mechaniczne lub jako wymienne stawy.

Co więcej, oprócz właściwości czysto mechanicznych, metale stosowane w środowisku medycznym muszą również spełniać określone normy, których nie może spełnić większość innych produktów. Na przykład, w obecności ludzkich tkanek lub płynów ustrojowych, mogą być nietoksyczne. Mogą też być odporne na działanie środków czyszczących, takich jak detergenty i alkohol. Oprócz nietoksyczności, metal stosowany w implantach musi być również niemagnetyczny i niekorozyjny.

Zrozumienie różnic pomiędzy tymi materiałami i wielu możliwości oferowanych przez każdy metal daje projektantom pewien stopień swobody w wyborze odpowiedniego gatunku lub stopu dla danego zastosowania. Producenci sprzętu medycznego i urządzeń wszczepialnych mogą dziś wybierać spośród wielu efektywnych metali.

W tym artykule zbadamy, które materiały są odpowiednie do produkcji urządzeń medycznych. Kilka popularnych metali i stopów metali stały się niezbędne.

Stal nierdzewna

Kiedy dajemy instrukcje do integracji części metalowych do projektu urządzenia medycznego, zwykły wybór jest jednym z serii 300 stali nierdzewnej.

Stopy te są właściwie niekorozyjne. Różne wykończenia powierzchni mogą być produkowane, od odblaskowych do matowych; zapewnia doskonałe właściwości mechaniczne i fizyczne; i jest łatwiejsze do formowania na zimno lub przetwarzania w różnych częściach.

Stop stali nierdzewnej składa się z 17% do 25% chromu i 8% do 25% niklu. Obecność chromu zapewnia pewną odporność na korozję stali nierdzewnej poprzez tworzenie badań, kleju i niewidoczny film tlenku chromu na powierzchni stopu.

Stal nierdzewna jest idealnym materiałem dla wielu rodzajów urządzeń medycznych. Jest nietoksyczny, niekorozyjny, trwały, i może być polerowana do bardzo drobnej powierzchni dla łatwego czyszczenia.

Najczęstsze rodzaje stali nierdzewnej stosowane do implantów medycznych i przekłuwania ciała są 316 i 316L, które mają wysoką odporność na korozję. Jest to ważne, ponieważ korozja w krwi może powodować infekcje i ewentualnie nawet śmierć. Wiele osób ma również reakcje alergiczne na nikiel. Dlatego może on zastąpić odmiany stali nierdzewnej o niskiej zawartości niklu.

Większość narzędzi chirurgicznych są wykonane z 440 stali nierdzewnej. Nie jest tak odporny na korozję jak 316, ale ma wyższą zawartość węgla, co oznacza, że może być poddawany obróbce cieplnej, aby stworzyć bardzo ostre krawędzie dla narzędzi tnących.

Może być również stosowany do pincety, pęsety, hemostaty i innych narzędzi chirurgicznych, które muszą być trwałe i łatwe do czyszczenia i dezynfekcji. Ponadto, siatka ze stali nierdzewnej jest czasami używana do stentów wewnątrznaczyniowych.

Tytan

Wśród powszechnie stosowanych materiałów metalowych, tytan jest jednym z najbardziej popularnych metali używanych do produkcji wyrobów medycznych. Oprócz sprzętu medycznego do użytku wewnętrznego, jest on również wykorzystywany do produkcji sprzętu do użytku zewnętrznego, takiego jak narzędzia chirurgiczne, sprzęt stomatologiczny i sprzęt ortopedyczny. Czysty tytan jest najbardziej obojętny i najdroższy - zwykle używany do produkcji części o bardzo wysokiej niezawodności lub części pozostawianych na pacjencie po operacji. Tytan jest obecnie powszechnie stosowanym zamiennikiem stali nierdzewnej i może być wykorzystywany do produkcji podpór kostnych i substytutów kości. Jest równie mocny i trwały jak stal nierdzewna, a jednocześnie lżejszy i ma doskonałą biokompatybilność. Należą do nich stawy zamienne, puszki rozruszników serca i inne implanty metalowe.

Istnieją medyczne stopów tytanu klasy specjalnie używane do produkcji urządzeń medycznych. Titanium 6AL4V ELI i Titanium 6AL4V są stopami składającymi się z 4% wanadu i 6% aluminium. Stop tytanu jest harmonijnie połączony z ludzkim ciałem, więc jest bardzo odpowiedni do produkcji urządzeń medycznych. Nie jest zaskakujące, że stopy tytanu mogą być również wykonane w wielu perforacji.

Inne rodzaje tytanu stosowane w urządzeniach medycznych obejmują Gr.23 i Gr.5, które są specjalnymi gatunkami stosowanymi przez określonych producentów urządzeń medycznych. Ti-6AL-4V ELI i Ti-6AL-4V są powszechnie stosowane w produkcji implantów dentystycznych i sprzętu dentystycznego, głównie ze względu na ich wysoką odporność na złamania.

Miedź tytan jest również odporne na bakterie i jest idealny do sprzętu chirurgicznego, ponieważ w przypadku narażenia na bakterie, nie ma potrzeby martwić się o zanieczyszczenia, i może być bezpiecznie stosowany z urządzeń, które emitują promieniowanie

Aluminium

Chociaż rzadko wchodzi w bezpośredni kontakt z ciałem, aluminium jest bardzo powszechnie stosowane w różnego rodzaju sprzęcie pomocniczym, który musi być lekki, wytrzymały i odporny na korozję. Przykłady obejmują ramy łóżek, wózki inwalidzkie, laski, stenty ortopedyczne i stenty dożylne. Ponieważ surowe aluminium jest łatwe do rdzewienia lub utleniania, części aluminiowe zazwyczaj muszą być malowane lub anodowane w celu zwiększenia trwałości.

Niob

Niob jest jednym z ogniotrwałych metali specjalnych stosowanych obecnie w sprzęcie medycznym. Niob jest wysoce obojętny i biokompatybilny. Oprócz jego cennych właściwości, takich jak wysoka przewodność cieplna i wysoka przewodność elektryczna, jest często używany do produkcji małych części rozruszników serca. Tantal jest wysoce porowaty metal ogniotrwały, który promuje wzrost kości i przylega do niego, tak, że tantal może być stosowany do implantów w obecności kości. Materiał ten jest również stosowany w diagnostycznych taśmach znacznikowych. Jednakże, ze względu na koszt i rzadkość elementu, tantal jest często używany jako materiał kompozytowy.

Tungsten

Wolfram jest również często częścią sprzętu medycznego, takich jak rury używane do wykonywania minimalnie inwazyjnych procedur laparoskopii i endoskopii. Oprócz zapewnienia wytrzymałości mechanicznej, wolfram może być również stosowany, gdy wymagana jest radiopacity, głównie w aplikacjach kontroli fluorescencji, a gęstość wolframu jest większa niż ołowiu, a także może być stosowany jako nieszkodliwy dla środowiska substytut ołowiu dla materiałów osłonowych promieniowania.

Nitinol

Nitinol jest stopem wykonanym z połączenia niklu i tytanu. Metal ten reaguje w sposób odwracalny na naprężenia dzięki swoim właściwościom superelastycznym. Pamięć kształtu jest terminem używanym do wyrażenia zdolności Nitinolu do poddania się deformacji w określonej temperaturze, a następnie do odzyskania pierwotnego kształtu po wystawieniu na działanie temperatury powyżej temperatury przemiany.

Ze względu na swoją zdolność do wytrzymywania dużych odkształceń, Nitinol jest szeroko stosowany jako idealny materiał do projektowania i inżynierii sprzętu medycznego. Niektóre urządzenia medyczne wykonane z tego metalu obejmują narzędzia takie jak urządzenia do biopsji i małe narzędzia do chwytania. Idealny do produkcji narzędzi medycznych, które mogą być łatwo rozszerzone i rozszerzone na dużą powierzchnię.

Ze względu na swoją wyjątkową wydajność i lekkość, Nitinol jest bardzo odpowiedni do produkcji biomedycznych zastosowań, takich jak zszywki, narzędzia do zastawek serca, złożone urządzenia dystansowe, kotwice kostne, urządzenia do zastawek serca i różne implanty.

Nitinol może być również wykorzystywany do produkcji markerów lokalizacyjnych i linii diagnostycznych do lokalizacji guzów piersi. Urządzenia te są preferowane, ponieważ są mniej inwazyjne w diagnostyce i leczeniu raka piersi.

Zobacz również