Ключевые металлы для долговечных, коррозионностойких медицинских устройств

Сегодня контрактное производство медицинских устройств — процветающая отрасль. Медицинское оборудование изготавливается из специфических металлов, чтобы гарантировать, что оборудование будет работать правильно долгое время без риска коррозии или влияния окружающей среды, так как это может повлиять на восстановление пациента.

Если вы разработчик медицинских продуктов или другого оборудования, используемого в среде здравоохранения, вам нужно тщательно выбирать материалы производства. Обычно, для применений, требующих наивысшей прочности и долговечности, металл обычно выбирают вместо пластика или других материалов, особенно когда используются для инструментов, выдерживающих большие механические нагрузки, или как заменители суставов.

Более того, помимо чисто механических свойств, металлы, используемые в медицинской среде, также должны соответствовать специфическим стандартам, которые большинство других продуктов не могут выполнить. Например, в присутствии человеческих тканей или телесных жидкостей они могут быть не токсичными. Или они должны устойчивы к чистящим химикатам, таким как моющие средства и спирт. Помимо нетоксичности, металл, используемый для имплантатов, также должен быть немагнитным и некоррозионным.

Понимание различий между этими материалами и множеством возможностей, которые предлагает каждый металл, дает дизайнерам определенную степень свободы в выборе подходящей марки или сплава для применения. Производители медицинских устройств и имплантируемых устройств сегодня могут выбирать из множества эффективных металлов.

В данной статье мы изучим, какие материалы подходят для производства медицинских устройств. Несколько распространенных металлов и металлических сплавов стали незаменимыми.

Нержавеющая сталь

При задании интеграции металлических деталей в дизайн медицинского устройства, обычным выбором является одна из нержавеющих сталей 300-й серии.

Эти сплавы фактически некоррозионны. Можно изготовить различные отделочные покрытия, от отражающих до матов; они обеспечивают отличные механические и физические свойства; и их легче холодово деформировать или обрабатывать в разные детали.

Сплав нержавеющей стали состоит из 17% до 25% хрома и 8% до 25% никеля. Наличие хрома обеспечивает некоторую коррозионную стойкость нержавеющей стали за счет формирования тонкой, адгезивной и невидимой оксидной пленки хрома на поверхности сплава.

Нержавеющая сталь — идеальный материал для многих типов медицинских устройств. Она нетоксична, некоррозионна, долговечна и может быть отполирована до очень тонкой поверхности для легкой очистки.

Наиболее распространенные типы нержавеющей стали, используемые для медицинских имплантатов и пирсингов, — 316 и 316L, которые имеют высокую коррозионную стойкость. Это важно, потому что коррозия в крови может вызвать инфекцию и возможно даже смерть. Многие люди также имеют аллергические реакции на никель. Поэтому можно заменить низконикелевыми сортами нержавеющей стали.

Большинство хирургических инструментов изготавливаются из нержавеющей стали 440. Она не такая коррозионностойкая, как 316, но имеет более высокое содержание углерода, что означает, что ее можно термически обрабатывать для создания очень острых режущих кромок для режущих инструментов.

Ее также можно использовать для пинцетов, пинцетов, гемостатов и других хирургических инструментов, которые должны быть долговечными и легкими в очистке и дезинфекции. Кроме того, сетка из нержавеющей стали иногда используется для внутрисосудистых стентов.

Титан

Среди распространенно используемых металлических материалов титан — один из самых популярных металлов, используемых в производстве медицинских устройств. Помимо медицинского оборудования для внутреннего использования, он также используется для производства оборудования для внешнего использования, такого как хирургические инструменты, стоматологическое оборудование и ортопедическое оборудование. Чистый титан — самый инертный и самый дорогой — обычно используется для деталей ультравысокой надежности или деталей, оставляемых у пациента после операции. Титан теперь является обычной заменой нержавеющей стали и может использоваться для изготовления костных опор и костных заменителей. Он такой же сильный и долговечный, как нержавеющая сталь, при этом легче по весу и имеет отличную биосовместимость. К ним относятся заменители суставов, корпусы кардиостимуляторов и другие металлические имплантаты.

Существуют медицинские сорты титановых сплавов, специально используемые для производства медицинских устройств. Титан 6AL4V ELI и Титан 6AL4V — сплавы, состоящие из 4% ванадия и 6% алюминия. Титановый сплав гармонично сочетается с человеческим телом, поэтому он очень подходит для производства медицинских устройств. Неудивительно, что титановые сплавы также могут быть сделаны в многие перфорации.

Другие типы титана, используемые в медицинских устройствах, включают Gr.23 и Gr.5, которые являются специальными сортами, используемыми конкретными производителями медицинских устройств. Ti-6AL-4V ELI и Ti-6AL-4V обычно используются в производстве стоматологических имплантатов и стоматологического оборудования, главным образом из-за их высокой стойкости к трещинам.

Медный титан также устойчив к бактериям и идеален для хирургического оборудования, потому что если он подвергается воздействию бактерий, не нужно беспокоиться о загрязнении, и его можно безопасно использовать с оборудованием, излучающим радиацию.

Алюминий

Хотя он редко контактирует с телом напрямую, алюминий очень часто используется для различных типов поддерживающего оборудования, которое должно быть легким, прочным и коррозионностойким. Примеры включают рамы кроватей, инвалидные коляски, трости, ортопедические стопы и внутривенные стойки. Поскольку сырой алюминий легко ржавеет или окисляется, алюминиевые детали обычно нужно красить или анодировать для улучшения долговечности.

Ниобий

Ниобий — один из рефрактарных специальных металлов, используемых в медицинском оборудовании сегодня. Ниобий высоко инертен и биосовместим. Помимо его ценных свойств, таких как высокая теплопроводность и высокая электропроводность, он часто используется для изготовления мелких деталей кардиостимуляторов. Тантал — высокопористый рефрактарный металл, который способствует росту кости и прикрепляется к ней, поэтому тантал можно использовать для имплантатов в присутствии кости. Этот материал также используется для диагностических маркерных лент. Однако из-за стоимости и редкости элемента тантал часто используется как композиционный материал.

Вольфрам

Вольфрам также часто является частью медицинского оборудования, таких как трубки, используемые для выполнения малоинвазивных лапароскопических и эндоскопических процедур. Помимо обеспечения механической прочности, вольфрам также может использоваться там, где требуется рентгенопрозрачность, в основном в флюоресцентных инспекционных приложениях, и плотность вольфрама больше, чем у свинца, и он также может использоваться как экологически безвредная замена свинца для материалов радиационной защиты.

Нитиол

Нитиол — сплав, сделанный из комбинации никеля и титана. Этот металл обратимо реагирует при приложении напряжения благодаря своим суперэластическим свойствам. Формовая память — термин, используемый для выражения способности Нитиола подвергаться деформации при определенной температуре, а затем восстанавливать свою исходную форму при воздействии температуры выше его температуры превращения.

Благодаря своей способности выдерживать большие деформации, Нитиол широко используется как идеальный материал для проектирования и инженерии медицинского оборудования. Некоторые медицинские устройства, изготовленные с использованием этого металла, включают инструменты, такие как биопсийные устройства и маленькие захватные инструменты. Идеально для производства медицинских инструментов, которые могут легко расширяться и расширяться на большую площадь.

Благодаря своим уникальным свойствам и легким характеристикам, Нитиол очень подходит для производства биомедицинских применений, таких как скобы, инструменты для сердечных клапанов, сложные 스페йсерные устройства, костные якоря, устройства сердечных клапанов и различные имплантаты.

Он также может использоваться для изготовления локализуемых маркеров и диагностических линий для локализации опухолей молочной железы. Эти устройства предпочтительны, потому что они менее инвазивны в диагностике и лечении рака молочной железы.