Чому алюмінієві сплави підходять для розробки медичних приладів
Медичне обладнання має залишатися стабільним у розмірах, легко чиститися та достатньо легким для переміщення. Алюмінієві сплави відповідають усім трьом вимогам одночасно: високе співвідношення міцності-до-ваги забезпечує керованість пристроїв, які кріпляться на порталах, кронштейнах і-візках, теплопровідність допомагає розсіювати тепло від електроніки та двигунів, а шар оксиду, що самоутворюється, забезпечує корисну корозійну стійкість у вологих клінічних середовищах. Анодування покращує це, створюючи тверду герметичну поверхню, яка витримує багаторазове протирання лікарняними дезінфікуючими засобами.
Вибір сплаву зазвичай залежить від трьох питань. По-перше, чи буде деталь працювати в сильному магнітному полі, як у магнітно-резонансній томографії? По-друге, чи торкається компонент тканини, крові чи лікарського засобу? По-третє, як він буде стерилізуватися: паровим автоклавом, етиленоксидом, плазмою перекису водню чи радіацією? Відповіді визначають, чи є правильною відправною точкою товарний лист серії 5000-, деталь 6061-T6, що піддається термообробці, високоміцний інструмент 7075-T6 чи тонка фольга 8011-H18.
Марки сплавів і форми виробів
| Сорт і темперамент | Типова медична роль | Чому обрано |
|---|---|---|
| 5000 серія, наприклад 5052 | Портальні сканери, кришки, не-магнітні корпуси | Ефективно не-магнітний, має гарну стійкість до корозії, зварюється |
| 6061-T6 | Механічно оброблені каркаси, брекети, компоненти імплантатів із-модифікованою поверхнею | Збалансована міцність, оброблюваність і реакція на анодування |
| 6063-T5 і T6 | Тонкостінні екструдовані корпуси та ручки | Чудове екструзійне покриття та невелика вага |
| 3003 | Корпуси акумулятора та рідини | Хороша здатність до формування та стійкість до протікання після з’єднання |
| 7075-T6 | Щипці та високо{0}}хірургічні інструменти | Дуже висока міцність для даного перерізу |
| 8011-H18 | Фармацевтична блістерна-фольга холодного формування | Тонкі калібри з міцним бар'єром від вологи |
Допуски на склад і механічні властивості для цих форм виробів визначені в таких стандартах, як ASTM B209 для листів і пластин і ASTM B221 для екструдованих профілів. Покупці повинні підтвердити, що сертифікат станка відповідає виносці на кресленні, а також що позначення відпустки та діапазон товщини відповідають запланованому формуванню чи механічній обробці.
Обладнання для візуалізації та діагностики
Усередині магнітно-резонансної установки матеріал не повинен порушувати поле зображення. Тому не-магнітні сплави серії 5000- широко використовуються для портальних конструкцій і екрануючих панелей, де їх електропровідність також допомагає контролювати радіочастотні перешкоди, не впливаючи на магнітне поле. Точні литі та оброблені компоненти порталу зберігаються з допуском положення нижче 0,1 мм, щоб геометрія зображення залишалася повторюваною протягом усього терміну служби сканера.
Маса має таке ж значення, як і магнітна поведінка. Машинобудівники повідомляють, що заміна конструкцій з нержавіючої сталі на алюмінієві зменшує вагу приблизно на 40 відсотків, що знижує навантаження на підлогу, скорочує час монтажу та зменшує знос позиціонуючих приводів. Анодовані поверхні відповідають протоколам прибирання в лікарнях і стійкі до дезінфікуючих засобів, що застосовуються між пацієнтами.
Імплантати, інструменти та стерилізація
В ортопедичних роботах каркаси на основі пористого-алюмінію та гібридні конструкції з-титану{1}}алюмінію сприяють вростанню кістки, а згідно з дослідженнями, темпи росту в три рази вищі, ніж у повністю твердих імплантатів. Поверхнево-модифіковані компоненти 6061-T6 допомагають обмежити вивільнення іонів металу в вузлах для заміни суглобів, у той час як лазерні-спечені індивідуальні імплантати можуть відповідати анатомії пацієнта приблизно до 0,2 мм. Регулювання модуля пружності зменшує екранування від напруги порівняно з більш жорсткими титановими конструкціями, і, як повідомляється, колінні прокладки імплантатів залишаються в експлуатації протягом п’ятнадцяти років або більше.
Для ручних інструментів щипці 7075-T6 із ЧПК-обробкою забезпечують приблизно вдвічі більшу жорсткість, ніж еквівалентна конструкція з нержавіючої сталі, а порожнисті ручки зменшують втому під час тривалих процедур. Мікро-дугове окислення створює не-відбиваючу, зносостійку поверхню, яка є безпечнішою під хірургічним освітленням, а автоклавна обробка, як повідомляється, зберігає свою передову поверхню протягом понад 500 циклів стерилізації парою. Баріатричні інструменти використовують алюміній саме для компенсації більшої довжини та ваги, яких вимагають такі процедури.
Портативні пристрої та фармацевтична упаковка
Тонкостінні-екструзії 6063 поглинають удари, які відчуває польове обладнання, а анодування-іонами срібла, як повідомляється, зменшує колонізацію бактерій приблизно на 99 відсотків. Теплопровідність підтримує безпечну робочу температуру портативних кисневих концентраторів і портативних сканерів, а корпуси 3003 запобігають витоку під час стерилізації акумуляторних блоків. Легка конструкція допомагає портативним сканерам мати вагу менше 800 г, що важливо для персоналу, який носить їх протягом повної зміни.
В упаковці для ліків холодноформована блістерна фольга 8011-H18 забезпечує майже-повний бар’єр від вологи для гігроскопічних складів, а лазерне травлення додає докази втручання безпосередньо на поверхню фольги. Друковані алюмінієві схеми підтримують інтелектуальну упаковку-відстеження температури, придатні для вторинної переробки проштовхувальні-наскрізні упаковки, що відповідають одиниці-роздачі доз, а-захищені від дітей кришки поєднують кришку з фольги з функціями відриву з контрольованим крутним моментом.
Часті запитання
З: Чи є алюмінієві сплави магнітними?
Алюмінієві сплави високої-чистоти й 5000-серії фактично немагнітні, тому їх використовують для порталів сканерів і екрануючих панелей. Під час обробки необхідно контролювати феромагнітне забруднення інструментів.
Питання: Який сплав найкраще підходить для обробленої медичної рами?
6061-T6 є звичайним вибором, оскільки він чисто обробляється, передбачувано анодується та пропонує збалансоване співвідношення міцності-до ваги. Якщо жорсткість на одиницю маси є обмежуючим фактором, 7075-T6 може бути кращим.
З: Чи можна стерилізувати алюмінієві деталі парою?
так Анодовані та мікро-окиснені поверхні витримують багаторазові цикли автоклавування, а відповідні покриття, як повідомляється, витримують понад 500 циклів. Кількість циклів і час впливу перевіряються для кожного пристрою.
З: Чи підходить алюмінієва фольга для фармацевтичних блістерів?
Холодноформована фольга 8011-H18 широко використовується для гігроскопічних препаратів, оскільки вона утворює міцний бар’єр для вологи та може надаватися без отворів. Лаки та системи друку придатні для прямого контакту з лікарськими засобами.
З: Як алюміній зменшує екранування напруги?
Його нижчий модуль пружності порівняно зі сталлю чи титаном дозволяє більш поступово передавати навантаження на навколишню кістку, що зменшує резорбцію, яку можуть спровокувати дуже жорсткі імплантати.
Питання: Що слід перевірити в сертифікаті заводу?
Перевірте позначення сплаву та відпуску, допуски на товщину та ширину, механічні властивості випробовуваної партії та будь-які додаткові перевірки, погоджені з виробником пристрою, перед випуском у виробництво.
