独家|利用电镀技术优化医疗设备

来源:上海翊科精密挤出技术有限公司  发布时间:2016-03-10  点击:

过去,电镀被用于给黄金制成的电连接器这样的贵金属镀膜,以提高耐腐蚀性。然而,在这种应用广泛的制造技术基础上,电镀专家和医疗设备设计人员最近合作开发了一种新应用。从传统到创新设计,电镀工艺从许多方面给医疗器械行业带来了好处。


电镀工艺可以给金属镀膜,或者给塑料镀金属膜,这个过程需要把待镀膜的部件浸没在一系列化学溶液中。一般来说,这种工艺包括一个或多个清洁步骤,一个活化步骤,即去除物件表面附着的氧原子,还有一个电镀步骤,即通电将溶解在电镀池中的金属原子吸附到需要镀膜的物件上。


作为一种叠加式制造工艺,电镀以缓慢的速率建立起0.000003英寸薄的镀层。电铸作为一种相关的工艺,它的镀层建立在一个一次性或可重复使用的轴心上。当该轴心被除去,就会留下电铸的部分,这种工艺不是给物件镀膜,而是直接生成一个物体。

因此,电镀可以用于装配整个零部件,而且通常一次可以装配多个。

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电镀工艺自动将金属直接的附着到导管编织束交叉处,将交叉点融合在一起。通过融合每一个交叉点,独立的束变成一个壳,消除了束与束之间的相对滑动。


电镀技术如何优化医疗设备

电镀可以用来提高医疗装置各个方面的功能。例如,电镀金属可以被用来导热、导电,提供良好的耐磨性、耐腐蚀性,形成牢固的焊接,建立抗菌、具有生物相容的表面,还可以制造X射线不能穿透的标记物和导管编织束。

电镀的金属,如铜和银,是导热性最好的两种金属。因此,它们可被添加到医疗消融装置中传导热量,消除组织碳化和组织与器械之间的粘连。


因为金属是电的良导体,电镀历来被用于制作电子设备中使用的部件。银、铜、金是导电性最好的金属。然而,由于黄金昂贵,它极少用在医疗设备中。另一方面,各种厚度的银相对便宜,并且在许多情况下,银可以减少90%的寄生功率消耗,提高便携式设备的电池寿命。而且,由于导电率高,医疗装置的表面可以全部或者部分采用银和铜来导电。此外,在电镀过程中,电沉积物的几何形状可以塑造得符合最优尺寸,有助于降低整个装置的体积。

通过给镍涂层添加金刚石颗粒,电镀可以用来提高设备的耐磨性。另外,由于植入装置要经受体内潮湿的环境,许多医疗设备的消毒氯拭子会破坏金属表面,制造商必须考虑设计工艺中的抗腐蚀性。为了实现耐腐蚀性,可以给设备镀膜,这些材料包括铑、金、钯和镍。


焊接异种金属是很困难的,比如把不锈钢和镍钛焊接在一起。然而,通过用普通的可焊接材料给这些金属的表面镀膜,如镍或金,可以把异种金属改造得类似。这个工艺是有效减少贵重合金使用的方法,如镍钛合金。

因为银和铜具有抗菌性,这些金属薄膜能附着在医疗设备的表面以预防感染。此外,这种薄膜不会脱落,就像聚合物涂层一样。另外还有银和金也是生物相容性材料。由于金是惰性金属,不与身体发生化学反应形成有害化合物,使其适用于可植入装置的金属涂层。


如今这样的高密度金属制成的医疗设备,具有抵御辐射的功能,这个部位可以被X射线识别。不同于传统的机械标记带,电镀制成的抗射线标记能保持非常复杂的几何形状。另外,电镀制成的抗射线标记有更严格的公差,比机械加工的公差更小,同时消除了标记滑脱的危险。

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导管或类似导管的设备的任意部位都可以进行电镀, 这样电镀技术就能制成抗射线的金属涂层,这个涂层从原子级别层面附着在编制导管上。


电镀也可以用于给导管编织束表面镀膜,以便把束与束的交叉点机械的锁定在一起。这种工艺加强了导管近端到远端的扭矩传递,保留了导管的灵活性,提高了安装的精度。这中方法还提高了设备因扭矩原因产生故障的阈值,提高了导管的可扭动性、推送能力和抗打结能力,也能让医生更好地控制径向力。同时,这种工艺减少了导管的伸长,并防止编织束从前端散开。


改善医疗设备设计工艺



小型机械设计要么促进电镀工艺,要么会对它产生阻碍。例如用一种金属取代另一种电镀金属,可以显著的降低成本,提高设备的性能。同样的道理,如果这样简单的行为,如同切割路径一样发生了错误,这个部件就会在电镀阶段出现问题。


设备故障的原因有多种:

组件可能是分开的,不同材料之间的焊接部位可能断裂,或者他们的机械结构会被削弱。采用电镀工艺使制造商能够避免这些故障。例如,不同的金属可以通过表面镀膜让他们相似,从而让焊接更均匀牢固。电镀连接可以取代凹凸不平的连接,从原子层面建立起两种不同部件之间的连接。


遗憾的是,设计过程中很少将表面处理考虑在内。专业的电镀加工商经常收到零件报价请求,这些零件对表面光洁度要求甚少。他们还在考虑与其他厂商制造性方面的不同,如精密金属压模。可能需要达到一定的半径才能压模,然而电镀加工商会有一个疑问,这样的半径是否会形成液态表面张力液滴,变得难以清洗。


有时候由于原始设备制造商的设计师不具备电镀工艺的全面知识,在设计医疗设备部件时,他们应该依靠电镀工艺的专家。然而,从以往来看,电镀工艺专家与客户之间的合作并不让人满意。首先,作为一个化学过程,电镀工艺需要先进的管理。此外,电镀工业主要由小公司组成,对于所需的工艺管理能力,通常这些公司缺乏必要的资源和技术。因此,医疗器械生产企业应审查电镀供应商的质量体系,以确定他们完全遵照了工艺流程,这点也是最重要的。


患者如何受益于电镀技术



为了缩短住院时间,控制医疗成本,需要微创外科手术和对应的小型外科手术器械。由于微创手术创伤小,恢复快,患者也从中受益。

作为一种叠加式的制造工艺,电镀可用于制造微创手术中使用的工具和器械。例如,电镀导管可用于精确、快速定位装置,如血管支架或心脏瓣膜。因此,电镀工艺作为设计中一个有价值的工具,可以提供许多方案,解决当前艰难的医疗环境下医疗设备设计人员面临的挑战。


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