Essentiële Metalen voor Duurzame, Corrosiebestendige Medische Apparaten

Vandaag de dag is medische apparatuur contractproductie een bloeiende industrie. Medische apparatuur wordt gemaakt van specifieke metalen om te garanderen dat de apparatuur langdurig goed zal functioneren zonder het risico op corrosie of beïnvloeding door de omgevende omgeving, aangezien dit de herstel van de patiënt kan beïnvloeden.

Als u een ontwikkelaar bent van medische producten of andere apparatuur die in de gezondheidszorgomgeving wordt gebruikt, moet u de materialen van fabricage zorgvuldig kiezen. Over het algemeen, voor toepassingen die de hoogste kracht en duurzaamheid vereisen, wordt metaal meestal gekozen boven kunststof of andere materialen, met name wanneer gebruikt voor gereedschappen die grote mechanische spanning moeten weerstaan of als vervangende gewrichten.

Bovendien, naast puur mechanische eigenschappen, moeten metalen die in medische omgevingen worden gebruikt, ook voldoen aan specifieke standaarden die de meeste andere producten niet kunnen halen. Bijvoorbeeld, in de aanwezigheid van menselijke weefsels of lichaamsvloeistoffen, moeten ze mogelijk niet-toxisch zijn. Of ze moeten bestand zijn tegen reinigingschemicaliën, zoals reinigingsmiddelen en alcohol. Naast niet-toxisch, moet het metaal dat voor implantaten wordt gebruikt, ook niet-magnetisch en niet-corrosief zijn.

Het begrijpen van de verschillen tussen deze materialen en de vele mogelijkheden die elk metaal biedt, geeft ontwerpers een zekere mate van vrijheid bij het kiezen van de juiste graad of legering voor de toepassing. Fabrikanten van medische apparaten en inplantbare apparaten kunnen vandaag de dag kiezen uit een verscheidenheid aan effectieve metalen.

In dit artikel zullen we bestuderen welke materialen geschikt zijn voor het fabriceren van medische apparaten. Verscheidene veelvoorkomende metalen en metalenlegeringen zijn onmisbaar geworden.

Roestvrij Staal

Bij het geven van instructies om metalen onderdelen in een medisch apparaatontwerp te integreren, is de gebruikelijke keuze een van de 300-serie roestvrij staal.

Deze legeringen zijn eigenlijk niet-corrosief. Diverse oppervlakteafwerkingen kunnen worden geproduceerd, van reflecterend tot mat; het biedt uitstekende mechanische en fysieke eigenschappen; en het is gemakkelijker om koud te vormen of te verwerken in verschillende onderdelen.

De roestvrij staal legering bestaat uit 17% tot 25% chroom en 8% tot 25% nikkel. De aanwezigheid van chroom biedt enige corrosiebestendigheid van roestvrij staal door een onderzoek, hechtende en onzichtbare chroomoxidefilm op het oppervlak van de legering te vormen.

Roestvrij staal is een ideaal materiaal voor veel typen medische apparaten. Het is niet-toxisch, niet-corrosief, duurzaam, en kan gepolijst worden tot een heel fijn oppervlak voor gemakkelijke reiniging.

De meest voorkomende typen roestvrij staal die gebruikt worden voor medische implantaten en lichaamspiercingen zijn 316 en 316L, die hoge corrosiebestendigheid hebben. Dit is belangrijk omdat corrosie in het bloed infectie kan veroorzaken en mogelijk zelfs de dood. Veel mensen hebben ook allergische reacties op nikkel. Daarom kan het lage-nikkel roestvrij staal variëteiten vervangen.

De meeste chirurgische instrumenten zijn gemaakt van 440 roestvrij staal. Het is niet zo corrosiebestendig als 316, maar heeft een hogere koolstofinhoud, wat betekent dat het warmtebehandeld kan worden om erg scherpe snijden voor snijgereedschappen te creëren.

Het kan ook gebruikt worden voor pincetten, hemostaten en andere chirurgische instrumenten, die duurzaam moeten zijn en gemakkelijk te reinigen en te desinfecteren. Ook wordt roestvrij staal mesh soms gebruikt voor intravasculaire stents.

Titaan

Onder de veelvoorkomende metaalmaterialen is titaan een van de populairste metalen die gebruikt worden in de fabricage van medische apparaten. Naast medische apparatuur voor intern gebruik, wordt het ook gebruikt om apparatuur voor extern gebruik te fabriceren, zoals chirurgische instrumenten, tandheelkundige apparatuur, en orthopedische apparatuur. Zuiver titaan is het meest inert en het duurst - meestal gebruikt voor ultra-hoge betrouwbaarheid onderdelen of onderdelen die na de operatie bij de patiënt blijven. Titaan is nu een veelvoorkomende vervanging voor roestvrij staal en kan gebruikt worden om botsteunen en botvervangers te maken. Het is even sterk en duurzaam als roestvrij staal, tegelijkertijd lichter in gewicht, en heeft uitstekende biocompatibiliteit. Deze omvatten vervangende gewrichten, pacemaker behuizingen en andere metaal implantaten.

Er zijn medische graad titaanlegeringen specifiek gebruikt om medische apparaten te fabriceren. Titaan 6AL4V ELI en Titaan 6AL4V zijn legeringen samengesteld uit 4% vanadium en 6% aluminium. Titaanlegering is harmonieuze gecombineerd met het menselijk lichaam, dus het is zeer geschikt voor medische apparaatfabricage. Het is niet verrassend dat titaanlegeringen ook in veel perforaties kunnen worden gemaakt.

Andere typen titaan die in medische apparaten worden gebruikt, omvatten Gr.23 en Gr.5, wat speciale graden zijn die door specifieke medische apparaatfabrikanten worden gebruikt. Ti-6AL-4V ELI en Ti-6AL-4V worden veel gebruikt in de fabricatie van tandheelkundige implantaten en tandheelkundige apparatuur, voornamelijk vanwege hun hoge breukweerstand.

Koper titaan is ook bestendig tegen bacteriën en ideaal voor chirurgische apparatuur, want als het blootgesteld is aan bacteriën, hoeft u u geen zorgen te maken over besmetting, en het kan veilig gebruikt worden met apparatuur die straling uitzendt.

Aluminium

Hoewel het zelden in direct contact met het lichaam komt, is aluminium erg veel gebruikt voor diverse typen ondersteuningsapparatuur, die licht, sterk, en corrosiebestendig moeten zijn. Voorbeelden zijn bedframes, rolstoelen, loopstokken, orthopedische steunen en intraveneuze stelen. Omdat rauw aluminium gemakkelijk roest of oxideert, moeten aluminiumonderdelen meestal geverfd of geanodiseerd worden om de duurzaamheid te verbeteren.

Niobium

Niobium is een van de refractaire speciale metalen die vandaag de dag in medische apparatuur worden gebruikt. Niobium is hoog inert en biocompatibel. Naast zijn waardevolle eigenschappen zoals hoge warmteleiding en hoge elektrische geleiding, wordt het vaak gebruikt om kleine onderdelen van pacemakers te maken. Tantalum is een hoog porieus refractair metaal dat botgroei bevordert en eraan hecht, zodat tantalum kan worden gebruikt voor implantaten in de aanwezigheid van bot. Dit materiaal wordt ook gebruikt voor diagnostische markeringstapes. Echter, vanwege de kosten en zeldzaamheid van het element, wordt tantalum vaak als composietmateriaal gebruikt.

Wolfraam

Wolfraam is ook vaak onderdeel van medische apparatuur, zoals buizen gebruikt om minimal-invasieve laparoscopie en endoscopie procedures uit te voeren. Naast het bieden van mechanische kracht, kan wolfraam ook worden gebruikt waar radiopacity vereist is, hoofdzakelijk in fluorescentie-inspectietoepassingen, en de dichtheid van wolfraam is groter dan die van lood, en het kan ook worden gebruikt als een milieu-vriendelijke loodvervanger voor stralingsafschermingsmaterialen.

Nitinol

Nitinol is een legering gemaakt van een combinatie van nikkel en titaan. Dit metaal reageert op een omkeerbare manier wanneer spanning wordt toegepast vanwege zijn supere lastische eigenschappen. Vormgeheugen is een term gebruikt om de capaciteit van Nitinol uit te drukken om vervorming te ondergaan bij een bepaalde temperatuur, en daarna zijn oorspronkelijke vorm te herstellen wanneer blootgesteld aan een temperatuur boven zijn transformatietemperatuur.

Vanwege zijn vermogen om grote vervormingen te weerstaan, wordt Nitinol wijd gebruikt als ideaal materiaal voor medische apparatuurontwerp en engineering. Sommige medische apparaten gemaakt met dit metaal omvatten gereedschappen zoals biopsiestaten en kleine grijpgereedschappen. Ideaal voor het fabriceren van medische gereedschappen die gemakkelijk uitgevouwen en uitgebreid kunnen worden tot een groot gebied.

Vanwege zijn unieke prestaties en lichtgewichtkenmerken, is Nitinol zeer geschikt voor het fabriceren van biomedische toepassingen, zoals klammern, hartklep gereedschappen, complexe spacer apparaten, botankers, hartklep apparaten, en diverse implantaten.

Het kan ook gebruikt worden om lokaleerbare markers en diagnostische lijnen te maken voor borsttumor lokalisatie. Deze apparaten worden bevorzugd omdat ze minder invasief zijn in de diagnose en behandeling van borstkanker.