整形可穿戴医疗设备

2017年4月25日出版

医疗器械 - 技术智能

金属和陶瓷在医疗工业中普遍使用。然而,聚合物材料及其共混物的独特性能显示出作为传统材料更好替代品的潜力。

医疗技术的发展增加了对先进材料的需求及其在医学行业的各种应用中的应用,从包装液体和固体中取代人类的生物结构。增加医疗设备需求的主要驱动因素包括生长和老龄化人口,涉及电子产品和复杂/传染病的高级医疗程序。

以下是塑料材料在医学上应用的一些突出领域:

  • 通用医疗用品:绷带、手套、血袋、导管、注射器、静脉输液包和导管。
  • 诊断和外科设备:MRI机器,ECG监视器和手术设备。
  • ENT:助听器。
  • 整形外科:肩部,肘部,臀部,膝关节等关节的假体已经看到了大量的采用。
  • 药物递送系统顾名思义,这包括可以将药物传递到确定目标的植入物。最近,人们对将药物有控制地释放到体内产生了浓厚的兴趣和需求。
  • 牙科:牙齿和牙龈容易被细菌腐蚀/破坏。在这种情况下,种植牙是有用的。
  • 心血管疾病的应用由于脂肪沉积或其他原因,瓣膜和动脉往往会疏松或堵塞。可以使用替换或疏通设备来治疗受影响的区域。

其他应用如人工晶体可用于治疗与眼睛有关的残疾。


为什么塑料?

各种材料迎合医疗器械行业。这些包括金属、复合材料和聚合物。早期用于治疗人类的医疗设备包括金属和陶瓷等材料。

以下是一些材料及其在医疗行业中的应用:

材料
应用程序

不锈钢

支架、手术器械。

钛及其合金

关节/骨骼置换,牙科植入物,牙齿矫正钢丝,支架和起搏器。

氧化铝/氧化锆

关节置换,牙齿种植。

牙齿修复。

聚合物/塑料

关节置换、包、绷带、缝线、假体、软组织置换、药物输送系统、血液接触设备、导管和牙科植入物。


金属和陶瓷在医疗行业很普遍;然而,其独特的性质聚合物材料及其共混物表现出常规材料更好的替代品。

以下是行业中使用的各种材料的定性比较:塑料在体格检查


医疗设备中必不可少的关键属性

医疗设备的基本属性


塑料在医疗应用中的发展

聚合物体系在许多领域都有应用,由于其独特的性能,它们有可能取代其他材料。例如,从18世纪早期开始普遍使用的金属导管在20世纪40年代被一次性导管所取代。

这里有一个例子,说明了各种高分子材料是如何被用于医疗应用在过去的世纪:

聚合物在医学应用中的发展

注:上图描述了聚合物在医疗应用中的高水平趋势

这里流行的材料包括:

PMMA聚甲基丙烯酸甲酯

PDMS:聚二甲硅氧烷

聚四氟乙烯:聚四氟乙烯/聚四氟乙烯

挂钩:聚乙二醇

伊娃乙烯醋酸乙烯酯

PBT.:聚丁烯对苯二酸酯

体育:聚乙烯

巴勒斯坦权力机构:聚酰胺/尼龙

PU.:聚氨酯

聚氯乙烯:聚氯乙烯

个人电脑:聚碳酸酯

FR-PS / PEEK:纤维增强聚苯乙烯或聚醚醚酮


技术重点-可穿戴医疗设备

智能设备的最新发展使生物医疗设备更方便消费者/病人。这导致了远程/主动诊断、治疗和适应症。心力衰竭等慢性疾病可能导致立即死亡;这主要是由于缺乏检测/分析症状/失败。心脏病是一种进展性疾病。潜在心力衰竭的症状有:

  • 乏力
  • 肿胀
  • 肩痛,
  • 异常心率

分析这些条件访问诊断中心是至关重要的。但是,由于智能可穿戴设备的发展,技术发展到一个阶段,最简单的温度/心跳可以测试,直到积极的药物管理或推荐疗法。

类似的产品已经在市场上提供。旁边是一个插图Lifevest可穿戴除颤器由海关技术。这款可穿戴设备不仅能监测心脏状况,还能进行休克治疗以恢复正常心率。

正在研究类似的技术,用于诊断/治疗各种健身/医疗参数,包括:

  • 心率
  • 体重指数计算器
  • 关节炎
  • 传感艾滋病
  • 疼痛管理
  • 温度
  • 身体的姿势
  • 血糖监测,
  • 消化监控

各种聚合物材料有助于有用且廉价的可穿戴装置。以下是可穿戴的聚合物的指示性清单医疗设备

  • 聚氨酯:弹性/泡沫制成的可穿戴设备。
  • 胶粘剂(水胶体聚合物、环氧、聚氨酯、丙烯酸):贴片胶粘剂。
  • 聚二甲硅氧烷:透明度和节能至关重要的灵活材料。
  • 聚酰亚胺/聚酯:用于薄膜、无纺布或纺织品的结构材料,例如柔性电子产品。
  • 聚吡咯/ polythiopene /聚苯胺:导电聚合物取代金属。
  • 单壁纳米管:电子皮肤。
  • 阳离子聚合物自组装:影响测量和药物传递系统。
  • 聚乙二醇凝胶:添加着色剂可以作为视觉指示物,如尿布。

其他结构聚合物包括商品/工程聚合物,如:

  • 聚乙烯
  • 聚丙烯
  • 聚碳酸酯
  • 聚酰胺
  • 聚氯乙烯
  • 聚乙烯醇
  • 聚酯,
  • 聚酰胺


值得注意的材料供应商包括:

  • 杜邦公司:PE872,PE772,PE410,PE773
  • 巴斯夫: HyGentic®超词®
  • 陶瓷化学品:健康+, ASPUN, DOWLEX
  • 英力士:Eltex.®
  • 沙特基础工业公司lexan.,聚醚酰亚胺CYCOLOY
  • Covestro: DUREFLEX, PATILON
  • 拜耳Makroblend®、聚碳酸酯®,APEC.®,texin.®
  • 德国汉高:乐泰®、靛®,闪存®, Nuva-Sil®


材料的选择还取决于医疗应用的类,例如:

  • 永久植入
  • 临时植入
  • 与人组织或流体的最小接触


在各种可穿戴医疗设备中使用聚合物

  • Blackbox Biometric等公司已开发可穿戴震荡传感器,包括覆盖塑料/聚合物的印刷电路板。该传感器主要用于测量运动员和士兵的创伤性脑损伤
  • 先进的创新产品,如Vitaliti™监控超过15条医疗条件.Vitaliti由CloudDx开发。为了制造这种轻量化和安全的设备,各种聚合物被用于部件,如车身和电路。
  • MIT开发了可交联的硅氧烷基聚合物,可作为乳膏施加到皮肤上,并通过催化剂液体固化。聚合物形成一个皮肤上的人造层并且可以使用用于治疗和美容
  • 软测量服是由尼龙带制成的,比如Ecoflex®橡胶,它含有由柔性电路制成的传感器。这套衣服可以用来监控臀部,膝关节和脚踝矢状平面接头角
  • 可穿戴补丁/豆荚已经在市场上可用并被广泛使用药物输送在治疗糖尿病、烟草滥用和荷尔蒙失衡等疾病方面发挥了重要作用。Insulet公司是可穿戴式贴片的主要制造商。
  • 美国FDA已经批准了Pulsewave®等腕带实时非侵入性读数,包括心率,血压和呼吸率.这些装置使用导电弹性聚合物,如聚二甲基硅氧烷和其他弹性体。
  • 目前正在进行广泛的研究监控关节.这些研究包括监测膝关节角度和疼痛传感器,​​用于主动监测。这种装置可以作为贴片而磨损或嵌入由诸如尼龙的材料制成的带中。
  • 鞋类和服装应用包括监测应变和压缩模式.这些产品由聚氨酯、聚二乙炔和其他电纺聚合物等材料制成。
  • 颜色组成用于尿布和医疗敷料;当它们接触人类液体或血液时,就会改变颜色。这些产品中使用了基于烯烃材料的聚合物/共聚物。
  • 粘合剂/密封剂play将医疗部件靠近人体.柔和的粘合剂,如Medifix Solutions™,HydroSoft™粘合剂和Ar Softwear™。


结论

由于其独特的特性,塑料/聚合物的应用在过去的各种应用中获得了重要性。聚合物材料与电子设备的独特感测/检测性能结合时可用于可穿戴医疗设备的先进应用中。在结构和功能角色中使用聚合物进行了研究进展。这些设备可用于诊断,处理,指示和执行远程监控。随着对可穿戴医疗器械的研究重点增加,观察功能材料的最新发展是有趣的。

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这篇文章最早出现在SpecialChem.com