整形可穿戴医疗设备

于2017年4月25日发布

医疗设备-技术智能

金属和陶瓷在医疗行业普遍存在。然而,聚合物材料的独特性质及其共混物表现出常规材料的更好的替代品。

医疗技术的发展增加了对先进材料的需求,并将其应用于医疗行业的各种应用,从包装液体和固体到替代人体生物结构。医疗设备需求增加的主要驱动因素包括人口增长和老龄化、涉及电子产品和复杂/传染性疾病的先进医疗程序。

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、输液包及导管。
  • 诊断和手术设备:核磁共振仪、心电监护仪、外科手术设备。
  • ENT: 助听器。
  • 整形外科:肩关节、肘关节、髋关节、膝关节等关节的假体已被大量采用。
  • 药物输送系统:顾名思义,这包括可以将药物传送到确定目标的植入物。最近,人们对控制药物进入体内的需求产生了浓厚的兴趣。
  • 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,瓣膜和动脉往往形状疏松或堵塞。可采用置换或疏通装置来治疗受影响的区域。

其他应用如人工晶状体可用于治疗与眼睛相关的残疾。


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。用于治疗人类的医疗装置的早期实施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/骨置换,牙科植入物,正畸钢丝,支架和起搏器。

氧化铝和氧化锆

关节置换,牙齿植入。

牙科修复。

聚合物/塑料

关节替换,袋子,绷带,缝合线,假体,软组织替换,药物传输系统,血液接触设备,管道,和牙科种植体。


金属和陶瓷在医疗行业中普遍存在;但是,独特的财产高分子材料及其共混物具有替代传统材料的潜力。

以下是行业中使用的各种材料之间的定性比较:塑料在体格检查


医疗器械的关键特性

医疗设备必不可少的属性


塑料在医疗应用中的演变

聚合物系统在各种段中找到应用,它们由于其独特的特性而导致其他材料的潜在替代品。例如,常用以来的金属导管,自19世纪初以20世纪40年代的一次性导管取代。

这是各种高分子材料是如何被用于医学应用在过去一个世纪里:

医学应用中聚合物的演变

注:上图描绘了聚合物在医疗应用中的高级趋势

这里普遍存在的材料包括:

甲基丙烯酸:聚甲基丙烯酸甲酯

PDMS:聚二甲硅氧烷

PTFE.:聚四氟乙烯/聚四氟乙烯

挂钩:聚乙二醇

eva.:乙烯醋酸乙烯酯

PBT:聚对苯二甲酸丁二醇酯

PE.:聚乙烯

pa:聚酰胺/尼龙

聚氨酯: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

启用生物医疗器件的智能设备的最新进程导致消费者/患者的便利性提高。这导致了远程/主动诊断,治疗和指示。心力衰竭等慢性病可能导致立即死亡;这主要是由于检测/分析症状的缺乏/失败。每次说心脏病是一种渐进疾病。潜在心力衰竭的症状是:

  • 疲劳
  • 肿胀
  • 肩痛,和
  • 心率异常

分析这些条件参观诊断中心是至关重要的。但是,由于智能可穿戴设备的出现,技术发展到了这样一个阶段:在主动给药或推荐治疗方法之前,可以测试最简单的温度/心跳。

市场上已经有类似的产品了。旁边是…的插图LifeVest耐磨除颤器通过ZOLL Technologies。这种可穿戴设备不仅监测心脏条件的模式,而且还提供了休克治疗以恢复正常的心率。

目前正在研究用于诊断/治疗各种适应度/医疗参数的类似技术,包括:

  • 心率
  • BMI计算器
  • 关节炎
  • 传感艾滋病
  • 疼痛管理
  • 温度
  • 身体的姿势
  • 葡萄糖监测,和
  • 消化监测

各种高分子材料有助于实用和廉价的可穿戴设备。以下是可穿戴材料中使用的聚合物的指示性清单医疗设备

  • 聚氨酯:弹性材料/泡沫材料制成的可穿戴设备。
  • 胶粘剂(水胶体聚合物、环氧、聚氨酯、丙烯酸):贴片用胶粘剂。
  • 聚二甲基硅氧烷:灵活的材料,透明度和节能至关重要。
  • 聚酰亚胺/聚酯:结构材料,例如薄膜、无纺布或纺织品,用于柔性电子产品。
  • 聚吡咯/聚噻吩/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:影响测量和给药系统。
  • 聚乙二醇凝胶:添加着色剂可作为尿布等物体的视觉指示物。

其他结构聚合物包括商品/工程聚合物,例如:

  • 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®Ultraform®
  • 陶氏化学物质:健康+, ASPUN,Dowlex.
  • 英力士: Eltex®
  • 沙特基础工业公司聚碳酸酯,ultemCYCOLOY
  • Covestro: DUREFLEX, PATILON
  • 拜耳Makroblend.®、聚碳酸酯®,亚太经合组织®, Texin®
  • 德国汉高:Loctite.®、靛®, Flashcure®, Nuva-Sil®


材料的选择也取决于医疗应用的类别,如:

  • 永久植入
  • 临时植入
  • 尽量少接触人体组织或体液


聚合物在各种可穿戴医疗设备中的应用

  • BlackBox生物识别技术等公司已经开发了这种技术脑震荡可穿戴传感器,包括覆盖有塑料/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
  • vitaliti™等先进的创新产品用于监测超过15种医疗状况.Vitaliti是由CloudDx开发的。为了制造出这样轻巧安全的设备,各种聚合物被用于车身和电路等部件。
  • 麻省理工学院开发了一种可交联的硅基聚合物,可以作为护肤霜应用于皮肤,并通过催化剂液体固化。聚合物形成皮肤上的一层人造层可以使用用于治疗和美容应用
  • 软测量服由尼龙条制成,如Ecoflex®橡胶,其中包含由柔性电路制成的传感器。这套衣服可以用来监测髋关节、膝关节和踝关节矢状面关节角度
  • 可穿戴贴片/豆荚已在市场上提供,广泛使用药物输送在治疗糖尿病,烟草滥用和激素不平衡的条件下。Insulet Corp是可穿戴斑块的关键制造商。
  • 美国FDA已经批准腕带如Pulsewave®,它提供实时无创读数,包括心率、血压和呼吸频率.这些设备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的主动监测。这种装置要么作为补丁佩戴,要么嵌入由尼龙等材料制成的带子中。
  • 鞋类和服装应用包括监测应变和压缩模式.这些产品是由聚氨酯、聚二乙炔和其他静电纺丝聚合物制成的。
  • 颜色组成用于尿布和医用敷料;接触人体液体或血液后会变色的成分。这些产品中使用了烯烃基材料的聚合物/共聚物。
  • 胶粘剂/密封剂在…中起着至关重要的作用拿着靠近人体的医疗部件.市场上有温和的粘合剂,如MEDIFIX Solutions™,HydroSoft™adhesive, AR SoftWear™。


结论

塑料/聚合物由于其独特的性能,在过去的各种应用中获得了重要的应用。高分子材料与独特的电子传感/检测特性相结合,可用于先进的应用,如可穿戴医疗设备。聚合物在结构和功能方面的研究已经取得进展。这些设备可用于诊断、治疗、指示和执行远程监测。随着对可穿戴医疗设备的研究越来越多,观察功能材料的最新发展是很有趣的。

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这篇文章最早出现在SpecialChem.com