醫用塑料在醫療器械應用中的選擇標準
醫用塑料在醫療器械中的應用
醫療器械的設計、生產和組裝用的材料包括金屬、陶瓷、玻璃和塑料。塑料的使用持續保持增長, 特別是隨著一次性醫用耗材的增長而增長。
與金屬、陶瓷和玻璃相比,塑料具有優越的設計靈活性。它們可以加工成各種各樣的形狀,尺寸,厚度和顏色,他們的性能可以量身定做,以滿足廣泛的物理,機械,化學和生物相容性要求。添加劑和填料可用於使塑料靈活或剛性,絕緣或導電,親水性或疏水性,透明或不透明,耐化學和耐殺菌。塑料可以被許多不同的方法加工,從注塑成型和擠出成型,到成型零件,薄膜和纖維。與金屬、陶瓷和玻璃相比,它們是輕量級的,可以在強度、剛度、韌性、延性和抗衝擊性等方面有很好的平衡。許多應用程序使用塑料代替金屬或玻璃,以降低成本,利用設計靈活性,仍然保持性能。
這裡將醫用塑料分為四大類:
l通用熱塑性塑料（Commodity thermoplastics）包括聚氯乙烯、聚烯烴和聚苯乙烯，還包括環烯烴共聚物。
l工程塑料（Engineering thermoplastics）已改善了通用熱塑性塑料的熱力學性能。該聚合物系列由丙烯酸、碳酸、聚氨酯、縮醛產物、聚酯和聚醯胺組成。
l高溫熱塑性塑料（High-temperature thermoplastics）具有極高的耐高溫性,以及優異的強度、剛度和韌性。該系列材料包括polyimides, polyetherimides,polysulfones, polyarlyether ketones, liquidcrystalline polymers, and fluoropolymers.。
l用於醫療器械應用的其他聚合物包括苯乙烯、有機硅、熱塑
性彈性體和熱固性。
醫療器械選擇醫用材料的標準
在設計和開發醫療器械時,選擇潛在材料時需要考慮幾個因素。首先,了解組件或設備的預期用途是很重要的。如診斷設備或成像部件這樣的非一次性使用的設備要求將與一次性血袋是完全不同,這也與永久性脊柱植入物的不同。物理和機械性能,熱和電性能,化學和殺菌耐藥性,生物相容性,和連接和焊接能力只是一些標準,必須在選擇適當的評估塑料材料。
物理和機械性能
了解零件或產品的尺寸、尺寸和重量要求是很重要的。還必須考慮產品在使用過程中可能看到的負載、壓力和影響。物理特性包括特定的重力或密度、透明度和不透明度、顏色和美觀、吸水性、潤滑性和耐磨。重要的力學性能是抗拉強度、拉伸伸長率和抗衝擊性(全部用於韌性),以及剛度的彎曲模量。
熱性能
在零件或產品的加工和使用過程中,必須對熱量考慮進行評估。加工條件通常比最終使用溫度高得多。當暴露於熔化溫度、滅菌溫度和包括溫度和濕度在內的環境條件時,必須選擇合適的材料來滿足性能標準。熱量標準包括熔點和軟化點,加工溫度,熱偏轉(或變形)溫度在負載,玻璃轉變溫度,持續使用溫度和導熱係數。
電性能
隨著電子產品的使用量的增加,電導率或絕緣性必須得到解決。有些材料可能需要消散累積的靜態電荷,而其他材料可能需要電氣絕緣性能。電性能要考慮的是電導率,介電強度,體積或表面電阻率,和比較跟蹤指數。
化學性能
許多部件可能需要對各種類型的油脂、油脂、加工助劑、消毒劑、漂白劑和其他醫院化學藥品的耐藥性。在加工過程中和使用過程中,必須考慮產品的耐化學性。
滅菌性能
許多一次性的,植入物和包裝材料將需要各種滅菌方法,如蒸汽,乾熱,環氧乙烷,高能輻射。他們必須能夠經受住這些條件(蒸汽滅菌的水解穩定性,對蒸汽的耐熱性和高壓釜的條件,對氧化乙烯的化學耐藥性,氧化,以及高能輻射下的抗降解)。並且仍然保持他們的性能而服務於預期用途。
生物相容性
隨著微創手術的增加和植入物的使用,許多材料必須具有生物相容性,無毒,無刺激性。他們應該能夠在環境中表現完好,而不影響與他們接觸的體液和組織。材料將需要通過根據應用和預期的用途選擇生物相容性測試項目。
長期耐用性
醫療器械可能需要在不同的環境和熱量條件下長期使用。所以必須選擇合適的材料以滿足這些長期需要。
醫療器械包裝是另一個必須評估的領域。許多一次性器械在使用前包裝和消毒。包裝材料也使用塑料。必須考慮清晰度、透明度、韌性、撕裂強度、爆裂強度、密封和滅菌等要求。
醫療器械包括在心臟病、骨科、傷口護理、外科器械、診斷、藥物傳遞、眼科、呼吸、內窺鏡、感染控制和神經病學等領域使用的各種外科設備和設備。
心臟病和骨科都有望增長,特別是隨著老齡化人口的增加。各種診斷和治療方法用於心臟病和骨科。診斷設備使用的材料要求包括強度、剛度、韌性和尺寸穩定性。植入物中使用的材料(如心臟支架、脊柱、髖部和膝關節植入術)將需要生物相容性、殺菌耐藥性、耐久性、強度和尺寸穩定性。
反覆使用和滅菌的外科器械必須使用能夠經受反覆蒸汽滅菌的材料,因為蒸汽滅菌是醫院消毒設備最常見和最廉價的方法之一。這意味著所選材料必須具有良好的水解和熱穩定性。這些儀器必須具有良好的工效學和功能。識別方法,如顏色的使用也越來越重要。
藥物輸送產品包括針頭、油管、袋子、歧管、夾子和連接器。這些主要是一次性產品。除了成本,這些部分必須具有優良的化學和/或脂質耐藥性,靈活性,透明度和清晰度,殺菌耐藥性,韌性,撕裂和爆裂強度,柔軟性。壽命結束和處置要求也很重要。內窺鏡是一個領域,使用大量的電子和輔助產品,如相機,光源,顯示器和記錄設備。電、電、熱管理是非常重要的,包括材料的耐久性和韌性。
感染控制產品和設備包括手套、口罩、鋪巾和長袍。除了適合和舒適,這些產品的材料必須無刺激性,化學耐藥性,和防污。在鋪巾和長袍中加入的抗菌添加劑可以顯著減少感染和微生物的生長。
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