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液体硅橡胶在医疗业的应用

2018-02-08 03:05:05    4583次浏览

随着医疗器械行业对产品使用的医用材料的认知不断加深,液体硅橡胶独一无二的特殊性能使其应用范围得到扩大。随着这些特性被更广泛地熟知,新的应用和不断扩展的市场还在驱动着液体硅橡胶在医疗器械中更广泛地应用。

硅材料中的基本成分硅元素是地球上最常见并且易于获取的元素。而液体硅橡胶具备易于制作成复杂形状以及化学惰性,其实用性和优良特性使其从一开始就非常适合应用在医疗设备中。

液体硅橡胶的独特性能

在医疗用途方面,硅胶必须进行生物相容性测试并符合美国食品药品监督局的规定。医用硅胶在应用方面分为两类:有时间期限和不受时间限制的。通常受限的用于短期移植,不受限的用于长期移植。本文所述液体硅橡胶属于医用级别。

液体硅橡胶的生物相容性和低敏感性,使其在使用中发生过敏反应的风险降到最低。并且由于其卫生性,细菌和真菌几乎无法生长和传播。这些特性使其成为短期和长期移植设备的理想材料。

液体硅橡胶有弹性、耐用、透明,可接受紫外光照射并且抗张力。不同于传统的橡胶,液体硅橡胶能承受极端的温度,从-55℃到200℃不会变性。由于这种特性,液体硅橡胶制成的器械可以进行高压灭菌消毒。

液体硅橡胶也具备异乎寻常的永久性压缩形变性能,能够在同一部件中被制成不同的壁厚。加之材料的耐用性和可塑性,这些特征使其成为医疗设备的关键部件。

由于液体硅橡胶的化学惰性和耐温的特性,它有很长的保存时间和使用寿命。硅胶供应商建议原料应该在六个月内进行加工,但实际上含有液体硅橡胶的铸造部件能无限期地存放,尽管铸模工建议最长放置时间是三年。这种医用材料的耐用性延长了相应医疗设备的使用寿命,使厂商和终端用户都受益。

同样地,医疗器械行业对液体硅橡胶的医用材料表现出偏爱。不同于使一些用户过敏的橡胶,液体硅橡胶具有低敏感性。液体硅橡胶不含有聚氯乙烯中的邻苯二甲酸盐,这种塑化剂在实验中被发现可以扰乱内分泌系统并且损伤生殖和神经系统。

然而,造价是液体硅橡胶的一个缺陷。相比其他原材料,如热塑性弹性体(TPE)和热塑性聚氨酯(TPU),硅树脂的造价是它们的3-5倍;生产周期则更长,是它们的两倍。

在一些需要考虑成本的应用中,如果对液体硅橡胶的一些特性比如耐温、压缩变形和化学惰性等没有要求,可以使用更便宜的热塑性弹性体TPE和热塑性聚氨酯TPU。

图片不存在

液体硅橡胶的运用

液体硅橡胶被应用在众多医疗器械中,包括植入或非植入设备的密封圈、活塞、垫片和医疗电子设备的部件。生产者对液体硅橡胶的特殊运用包括:

肺导管的缓冲垫片,在导管前端缠绕柔软的液体硅橡胶以防导管介入对柔软的肺部组织产生撕裂。

双J管封堵部件。

硅胶减震器的最外层包被。

带有硅胶封堵头的聚碳酸酯消融管。

硅胶管耦合器。

医疗器械的硅胶密封帽。

对于液体硅橡胶更广阔的运用只受限于设计者的经验、教育和创造能力以及生产者的经验和对这种医疗材料革新运用的探索。

液体硅橡胶的工艺性能

在制造中,液体硅橡胶有结合与非结合的铸模效果。由液体硅橡胶制造的零件可以结合金属、塑料、玻璃、陶瓷和有机玻璃或者就是硅胶本身。

这种属性的制造优势是可以消除一个设备中单独的组件,例如运用嵌入铸模,液体硅橡胶制成的o形环和垫片可以直接铸造在需要保护的金属或塑料零件上,降低库存和组装费用。

制造商同样需要液体硅橡胶直接在硬塑料板上铸造的能力,来制造一个整体的部件,而不是把两种不同材料制成的单独零件像胶水一样粘在一起。通过这样生产一个独立的部件减少了组装分离部件的劳力步骤,减少了密封失败而导致泄漏的风险。这也为生产商提供了机会设计更吸引人且功能更强大的产品。液体硅橡胶可以被设计成各种颜色,也可以被加工成不同的硬度。

考虑到液体硅橡胶作为生产材料的多样性,铸模的工具可以快速的运用于各种项目从而控制造价。许多供应商能提供标准化的成品冷却台和工具组件。

工业趋势和未来展望

理想情况下,液体硅橡胶的铸模可以在十万级净化车间采用水平或者立体的挤压方式来进行。得益于液体硅橡胶的优点,不管是制造商还是终端用户都实现了预期中的持续增长。Fredonia Group报道,美国对于硅胶需求的年增长率是5.6%,到2016年将达到41亿美元。

一个明显的趋势是产品设计、研发团队和液体硅橡胶的铸模工程师更紧密的合作。尝到液体硅橡胶甜头的制造商意识到,在新设备的设计阶段与铸模工程人员密切合作能够充分发挥这种材料的优势。制造商和铸模工程师的紧密合作会确保被设计的产品工艺性能最优化,这样可以减少返工并加速产品问世。

生产商对液体硅橡胶的需求不断增长,这意味着铸模工程人员必须能按多种医疗器械项目要求非常精确的对液体硅橡胶铸模。对于没有太多铸造经验的铸模工程师而言,可能需要增加设备和洁净车间来生产精确的模具,同时需要确保操作者训练有素。生产商必须对铸模工程师和供货商进行严格的评估。对于铸模工程师经验、专业知识和设备的评估,包括进行工厂参观评估技术和能力是很重要的。

液体硅橡胶作为医用材料的前景

随着家庭保健设备和一次性设备的需求量增加,液体硅橡胶的需求量也将提升。比如美国老龄化的人口会使导管之类的泌尿设备和个人诊断设备的需求量增加。液体硅橡胶的卫生、低过敏性和易于清洁、消毒的特性有利于门诊医疗健康设施。

液体硅橡胶作为聚碳酸酯持续正压通气面罩上的密封部分,被越来越多地运用在治疗睡眠呼吸暂停疾病方面,这种材料密封性效果好,用在皮肤上也舒适,容易清洁和消毒并且抑制细菌生长。液体硅橡胶的生物相容性使其不会与皮肤组织起过敏反应。成品也可以设计成透明的,便于护理人员通过观察使用者的表情确定是否焦虑或者不舒适。

同时,液体硅橡胶在无针头注射器的研发中发挥着越来越大的作用,它可以帮助减少治疗过程中的针头用量。例如,安装在静脉注射管内的以聚碳酸酯包裹的液体硅橡胶止回阀,可以在不使用皮下注射针头的情况下,直接释放药物同时避免污染。

设备小型化需求的增长趋势,亟需注射模型成型机生产的精确微型模型,同时增大了液体硅橡胶的需求,因为液体硅橡胶的属性不会被模制品尺寸所影响。研发的另一个增长领域是液体硅橡胶在复合产品中的使用,该产品结合了硅橡胶和活性成分。

结论

日益增长的需求和精致的铸模技术使液体硅橡胶广泛地运用在设备中,同时精于液体硅橡胶铸模的工程师越来越多,这会使得液体硅橡胶被广泛地用于针对临床和家庭装置的医疗设备中。这种医用材料的实用性,加上人们对新应用开发的关注,预示了液体硅橡胶的辉煌前景。

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