Защо алуминиевите сплави са подходящи за инженеринг на медицински изделия
Медицинското оборудване трябва да остане стабилно по размери, лесно за почистване и достатъчно леко, за да се движи. Алуминиевите сплави отговарят едновременно и на трите изисквания: високо съотношение-към-тегло поддържа порталите, рамената и-монтираните в количката устройства управляеми, топлопроводимостта спомага за разсейването на топлината от електрониката и двигателите, а-самоформиращият се оксиден слой осигурява полезна устойчивост на корозия във влажни клинични среди. Анодирането прави това още повече, като произвежда твърда, запечатана повърхност, която издържа на многократно изтриване с болнични дезинфектанти.
Изборът на сплав обикновено следва три въпроса. Първо, ще работи ли частта в силно магнитно поле, както при ядрено-магнитен резонанс? Второ, докосва ли компонентът тъкан, кръв или лекарствен продукт? Трето, как ще бъде стерилизиран, дали чрез парен автоклав, етилен оксид, плазма с водороден пероксид или радиация? Отговорите определят дали стоков лист от серия 5000-, термично-обработваема част 6061-T6, инструмент с висока якост 7075-T6 или тънко фолио 8011-H18 е правилната отправна точка.
Класове сплави и форми на продукти
| Степен и нрав | Типична медицинска роля | Защо е избран |
|---|---|---|
| Серия 5000, например 5052 | Скенерни портали, капаци, не-магнитни корпуси | Ефективно не-магнитен, добра устойчивост на корозия, заваряем |
| 6061-T6 | Машинно обработени рамки, скоби, повърхностно{0}}модифицирани компоненти на импланти | Балансирана здравина, обработваемост и реакция на анодиране |
| 6063-T5 и T6 | Тънкостенни екструдирани корпуси и дръжки | Отлично покритие при екструдиране и леко тегло |
| 3003 | Корпуси за батерия и течност | Добра формоспособност и устойчивост на течове след съединяване |
| 7075-T6 | Форцепс и високо{0}}твърди хирургически инструменти | Много висока якост за дадено сечение |
| 8011-H18 | Студено{0}}формовано фармацевтично блистерно фолио | Тънки габарити със силна бариера срещу влага |
Допустимите отклонения на състава и механичните свойства за тези продуктови форми са определени в стандарти като ASTM B209 за листове и плочи и ASTM B221 за екструдирани профили. Купувачите трябва да потвърдят, че сертификатът на мелницата съответства на обозначението на чертежа и че обозначението на температурата и диапазонът на дебелината са подходящи за предвидения маршрут на формоване или обработка.
Оборудване за изображения и диагностика
Вътре в комплекта за магнитен резонанс материалът не трябва да нарушава полето за изобразяване. Не-магнитните сплави от серия 5000- следователно се използват широко за портални конструкции и екраниращи панели, където тяхната електрическа проводимост също помага за контролиране на радиочестотните смущения, без да се смущава магнитното поле. Прецизно отлятите и машинно обработени портални компоненти се поддържат при позиционни толеранси под 0,1 mm, така че геометрията на изображението да остане повторяема през целия живот на скенера.
Масата е толкова важна, колкото и магнитното поведение. Производителите на машини съобщават, че замяната на конструкциите от неръждаема стомана с алуминий намалява теглото с приблизително 40 процента, което намалява натоварването на пода, съкращава времето за монтаж и намалява износването на позициониращите задвижвания. Анодизираните повърхности отговарят на протоколите за болнично почистване и са устойчиви на дезинфектанти, прилагани между пациентите.
Импланти, инструменти и стерилизация
В ортопедичната работа скелета на основата на порест алуминий-и хибридните конструкции от-титан{1}}алуминий насърчават врастването на костта, като докладвани проучвания описват скорости до три пъти по-бързи от напълно твърдите импланти. Повърхностно-модифицираните компоненти 6061-T6 спомагат за ограничаване на отделянето на метални йони в комплектите за смяна на стави, докато лазерно-спечените персонализирани импланти могат да съответстват на анатомията на пациента до около 0,2 mm. Регулирането на модула на еластичност намалява екранирането на напрежението в сравнение с по-твърдите титаниеви конструкции и се съобщава, че коленните дистанционери от клас имплант остават в експлоатация петнадесет години или повече.
За ръчни инструменти CNC-машинно обработеният форцепс 7075-T6 осигурява приблизително два пъти по-голяма твърдост от еквивалентен дизайн от неръждаема стомана, а кухите дръжки намаляват умората по време на дълги процедури. Микро-дъговото оксидиране създава не-отразяваща, устойчива на износване повърхност, която е по-безопасна при хирургично осветление, а автоклавируемите покрития са докладвани, че запазват острието си през повече от 500 цикъла на стерилизация с пара. Бариатричните инструменти използват алуминий именно за да компенсират по-голямата дължина и тегло, изисквани от такива процедури.
Преносими устройства и фармацевтични опаковки
Тънкостенните-екструзии 6063 абсорбират ударите, които понася полевото оборудване, а се съобщава, че анодизирането със сребърни-йони намалява бактериалната колонизация с около 99 процента. Топлинната проводимост поддържа преносимите кислородни концентратори и ръчните скенери в рамките на безопасни работни температури, докато корпусите 3003 са устойчиви на изтичане, когато батериите са стерилизирани. Леката конструкция помага на ръчните скенери да останат под 800 g, което е важно за персонала, който ги носи през цялата смяна.
В опаковките на лекарства студено{0}}формованото блистерно фолио 8011-H18 осигурява почти-пълна бариера срещу влага за хигроскопични формулировки, а лазерното ецване добавя доказателство за фалшифициране директно към повърхността на фолиото. Печатните алуминиеви вериги поддържат интелигентно опаковане-наблюдение на температурата, рециклируеми-през опаковки, отговарящи на единични-дози, и защитени-от деца затваряния съчетават капаци от фолио с контролирани от въртящ момент функции за отцепване.
Често задавани въпроси
Въпрос: Магнитни ли са алуминиевите сплави?
Висока{0}}чистота и алуминиевите сплави от серия 5000- са ефективно немагнитни, поради което се използват за портали за скенери и екраниращи панели. Феромагнитното замърсяване от инструментите все още трябва да се контролира по време на обработката.
В: Коя сплав е най-добра за машинно обработена медицинска рамка?
6061-T6 е обичайният избор, защото се обработва чисто, анодизира предсказуемо и предлага балансирано съотношение на здравина-към тегло. Когато твърдостта на единица маса е ограничаващият фактор, може да се предпочете 7075-T6.
В: Могат ли алуминиевите части да бъдат стерилизирани с пара?
да Анодизираните и микро-дъгово оксидираните повърхности понасят повтарящи се цикли на автоклав, а се съобщава, че квалифицираните покрития издържат повече от 500 цикъла. Броят на циклите и времето на експозиция се валидират за всяко устройство.
В: Подходящо ли е алуминиевото фолио за фармацевтични блистери?
Студено{0}}формованото фолио 8011-H18 се използва широко за хигроскопични лекарства, тъй като образува силна бариера срещу влага и може да се оформя без дупки. Лаковете и печатните системи са квалифицирани за директен контакт с наркотици.
В: Как алуминият намалява защитата от напрежение?
Неговият по-нисък еластичен модул, в сравнение със стоманата или титана, позволява натоварването да се прехвърля по-плавно към околната кост, което намалява резорбцията, която много твърдите импланти могат да предизвикат.
В: Какво трябва да се провери в сертификата на мелницата?
Проверете обозначението на сплавта и температурата, допустимите отклонения на дебелината и ширината, механичните свойства за тестваната партида и всяка допълнителна проверка, съгласувана с производителя на устройството, преди пускане в производство.
