整形可穿戴医疗设备

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。
瓷	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：

医疗器械的关键特性

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:

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^™，ultem^™，CYCOLOY^™
• 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，广泛使用为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。

---

这篇文章最早出现在SpecialChem.com．