https://litfl.com/intraosseous-access/

Materiālu sastāva un ražošanas procesu precīzā inženierija

Kā viena no fundamentālākajām un visuresošākajām ierīcēm mūsdienu veselības aprūpes sistēmās,zemādas adatasnodrošināt galveno klīnisko vērtību, nodrošinot zāļu ievadīšanu un ķermeņa šķidruma savākšanu ar minimālu audu traumu. Skatoties caur materiālu zinātnes objektīvu, zemādas adatu attīstības vēsture būtībā atspoguļo materiālu inženierijas pielietojuma attīstību medicīnas nozarēs.

Komerciāli dominējošās adatas ir izgatavotas no medicīniski -316LVM vakuuma-kausēta nerūsējošā tērauda, ​​zema-oglekļa austenīta sastāva, kas satur 16–18% hroma, 10–14% niķeļa un 2–3% molibdēna. Tā izcilā un visaptverošā veiktspēja izriet no trim galvenajām kompozīcijas priekšrocībām: molibdēns palielina izturību pret punktveida koroziju hlorīda{11}bagātajā vidē; ierobežots zems oglekļa saturs (mazāks vai vienāds ar 0,03%) novērš starpkristālu koroziju; Vakuuma kušana ierobežo sēra un fosfora piemaisījumus zem 0,01%, lai garantētu augstu substrāta tīrību. Neapstrādāta tērauda stienis ar sākotnējo ārējo diametru 6 mm tiek pakļauts 12–15 secīgām aukstās{18}}vilkšanas kārtām, lai to pakāpeniski samazinātu līdz smalkām mikrocaurulēm, kuru diametrs ir 0,2–0,7 mm, ar atkārtotu starpposma termisko apstrādi, lai novērstu sacietēšanu. Gatavās caurules sasniedz sienas biezuma pielaidi ±0,01 mm un iekšējās urbuma virsmas raupjumu Ra Mazāks vai vienāds ar 0,2 μm.

Niķeļa-hroma sakausējuma adatas nodrošina īpašas priekšrocības nišas specializētiem lietojumiem. Hastelloy C-276 (57% niķeļa, 16% hroma, 16% molibdēna) saglabā ķīmisko stabilitāti spēcīgā skābā un sārmainā vidē, ideāli piemērots ķīmijterapijas līdzekļu un radiogrāfisko kontrastvielu piegādei; Inconel 718 saglabā izcilu mehānisko izturību paaugstinātā temperatūrā un der augsta spiediena iesmidzināšanas sistēmām. Šie augstākās kvalitātes sakausējumi maksā 8–12 reizes vairāk nekā parastais nerūsējošais tērauds, taču, pakļaujoties korozīvām preparātiem, tie pagarina kalpošanas laiku 5–8 reizes. Ražošanas laikā tiek izmantota elektroķīmiskā slīpēšana, lai izveidotu īpaši blīvu nanomēroga hroma oksīda pasīvo plēvi (3–5 nm biezumā) uz kanulu iekšējās sienas, nomācot metāla jonu izskalošanos zem 0,1 ug/cm².

Medicīniskās -polimēru adatas ir alternatīvs tehniskais ceļš. Poliēterēterketona (PEEK) elastības modulis ir 3–4 GPa, kas ir salīdzināms ar cilvēka kaulu, un tas nerada attēlveidošanas artefaktus CT/MRI{4}}vadāmu intervences procedūru laikā; bioloģiski noārdāmās poli(pienskābes-ko{6}}glikolskābes) (PLGA) adatas cilvēka ķermenī pilnībā uzsūcas 3–6 mēnešu laikā, tādējādi novēršot nepieciešamību pēc sekundāras ķirurģiskas noņemšanas. Jaunākajā{10}}kompozītu tehnoloģijā polimēra matricā ir iekļautas 0,5–1 masas % oglekļa nanocaurules, lai trīskāršotu strukturālo stiepes izturību, vienlaikus saglabājot radiolucenci. Mikro-iesmidzināšanas veidnē tiek ražotas īpaši-smalkas kanulas ar 100 μm ārējo diametru un 30 μm iekšējo diametru un sienas biezuma vienmērīgumu ±2% robežās, pārsniedzot metāla aukstās vilkšanas izmēru ierobežojumus.

Vairāku-slāņu aizsardzības arhitektūra tiek realizēta, izmantojot pielāgotu virsmas funkcionalizāciju. Apakšējais pamatnes slānis sastāv no fiziski tvaiku{2}}pārklājuma titāna nitrīda pārklājuma (0,5–1 μm biezs), kura mikrocietība sasniedz 2500 HV, kas ir piecas reizes lielāka nekā pamatnes substrātam. Starpposma eļļošanas slānī tiek izmantota plazmas -uzlabota ķīmiska ar tvaiku pārklāta dimanta-, piemēram, oglekļa (DLC) plēve, lai samazinātu berzes koeficientu no 0,6 līdz 0,1. Ārējais slānis sastāv no potētām polietilēnglikola (PEG) polimēru sukām, kas veido 2–3 nm hidratētu robežslāni, kas samazina nespecifisko olbaltumvielu adsorbciju par 90%. Silikona smērvielu pārklājumi ir attīstījušies trīs paaudzēs: pirmās paaudzes fiziski adsorbētais silikons pēc sterilizācijas autoklāvā zaudē 30% pārklājuma; otrās paaudzes ķīmiski noenkurots silikons nodrošina ievērojami uzlabotu saistīšanās stabilitāti; trešās-paaudzes nano-sfēriskie silikona pārklājumi (50–100 nm daļiņu izmērs) veido lodīšu-gultņu mikrostruktūru pāri adatas virsmām un pretestību pret slīpsvītru par 60%.

Precīzā apstrāde nosaka gala veiktspēju. Piecšķautņu slīpēšanā tiek izmantotas piecas ģeometriski diferencētas slīpās malas (12 grādu primārā griešanas skaldne, divas 8 grādu sekundārās griešanas skaldnes, divas 5 grādu mazās griešanas skaldnes), lai nodrošinātu vienmērīgāku audu atdalīšanu. Lāzera mikroapstrāde nodrošina 20–50 μm diametra sānu caurumus gala tuvumā, lai atvieglotu zāļu radiālo izkliedi. Elektroķīmiskā pulēšana novērš zemvirsmas mikroplaisas papildus virsmas izlīdzināšanai, palielinot cikliskā lieces noguruma izturību no 200 cikliem standarta adatām līdz 1000 cikliem. Endoskops{11}}ar urbuma pārbaudes sistēmu ar 10 μm noteikšanas izšķirtspēju filtrē iekšējās sienas nepilnības, lai visām gatavajām adatām nodrošinātu nulles{14}defektu kvalitātes kritērijus.