آشنایی با پوشش های کم اصطکاک برای دستگاه های پزشکی

در دنیای اصطکاک کم، پوشش های روان کننده برای تجهیزات پزشکی متنوع و پیچیده هستند. انواع مختلفی از پوشش ها وجود دارد که هر کدام مزایا، معایب و کاربردهای خاص خود را دارند. این مقاله یک نمای کلی از موارد زیر ارائه می دهد:

• محبوب ترین پوشش های دستگاه های پزشکی روان کننده
• آنچه را که می توان از هر نوع انتظار داشت را مشخص کنید

پوشش‌های روان‌کننده معمولاً با درجه روان‌کنندگی یا میزان کاهش اصطکاکشان متمایز می‌شوند. برای درک این که این اندازه گیری ها به چه معنا هستند، ابتدا باید یاد بگیریم که چگونه این اندازه گیری ها به دست می آیند.

در صنعت تجهیزات پزشکی، اصطکاک با چیزی که به عنوان تست Pinch شناخته می شود اندازه گیری می شود. در تست پینچ، یک دستگاه روکش دار روی ابزاری محکم می شود که دستگاه را بین فک های یک گیره می کشد که بار روی قطعه ایجاد می کند. در حین گیره، قسمت پوشش داده شده با سرعت ثابت برای یک فاصله ثابت کشیده می شود و مقاومت در برابر کشش بر حسب گرم نیروی کشش اندازه گیری می شود. گرم نیروی کششی مورد نیاز برای غلبه بر اصطکاک تولید شده توسط گیره ها تقسیم بر نیروی گیره، ضریب اصطکاک (CoF) را به دست می دهد.

نیروی گیره 500 گرمی (Force Clamp) یک تنظیم رایج است. هر چه نیروی کشش مورد نیاز بیشتر باشد، CoF بیشتر و روانکاری سطح کمتر می شود. هر چه نیروی کشش کمتر باشد، CoF کمتر و روانکاری بیشتر می شود.

هنگام اندازه گیری اصطکاک بین دو سطح، ویژگی دیگر نیروی کشش اصطکاک استاتیک در مقابل نیروی کشش اصطکاک دینامیکی است. اصطکاک استاتیک نیرویی است که برای شکستن نیروی اصطکاک اولیه لازم است تا دو سطح بتوانند نسبت به یکدیگر حرکت کنند. نیروی کشش اصطکاک دینامیکی نیرویی است که برای حفظ حرکت پس از شروع آن لازم است. اصطکاک ایستا (که گاهی اوقات به آن چسبندگی گفته می شود) تقریباً همیشه به طور قابل توجهی بالاتر از اصطکاک دینامیکی است.

اکنون که درک درستی از نحوه به دست آوردن CoF و اهمیت مقادیر مختلف گرم نیروی کششی مورد نیاز داریم، می‌توانیم نگاهی به برخی از پوشش‌های رایج بیندازیم و آنها را با هم مقایسه کنیم.

قبل از اینکه انواع مختلف پوشش ها را بررسی کنیم، اجازه دهید با نگاهی به خواص یک نمونه بدون پوشش برای ارائه یک نقطه مرجع شروع کنیم. ماده بسیار رایج مورد استفاده در دستگاه های پزشکی PEBAX نام تجاری بلوک آمید پلی اتر است. هنگامی که بدون پوشش، PEBAX (سختی 55 ShoreD) به طور کلی نتایج آزمایش پینچ حدود 500 تا 600 گرم نیروی کششی ایجاد می کند. با فرض استفاده از نیروی گیره 500 گرمی، CoF (1.0-1.2) سطح بسیار پایینی از روانکاری خواهد بود. سایر مواد ساخت و ساز کاتتر بدون پوشش مانند نایلون 12، پلی اتیلن و سایرین دارای CoF مشابهی هستند. چنین سطح بالایی از اصطکاک باعث می شود بسیاری از روش های کم تهاجمی کاتتر امروزی تقریبا غیرممکن شود. سازندگان دستگاه‌ها به انواع پوشش‌ها روی آورده‌اند تا روان‌کاری سطحی را فراهم کنند که توسط مواد کاتتر برهنه ارائه نمی‌شود.

سه نوع پوشش روان کننده

روغن سیلیکون (سیلوکسان)

این نوع پوشش از دیرباز برای کاهش اصطکاک سطحی روی کاتترهای پزشکی، معرفی کننده ها و غیره استفاده می شود. عموماً توسط سازنده اعمال می شود و نسبتاً ارزان است. CoF بسیار کاهش یافته در حدود 0.13 و تقریباً 125-175 گرم نیروی کششی ارائه می دهد. با این حال، استفاده از دستگاه‌هایی که با روغن سیلیکون پوشانده شده‌اند، دشوار است، زیرا بسیار متحرک هستند و می‌توانند به سایر مناطق تولیدی که نامطلوب هستند سرایت کنند. به عنوان مثال، وجود روغن سیلیکون بر روی یک سطح می تواند مانع از چسبیدن سایر پوشش های تقویت کننده سطح به سطح دستگاه شود. هنگامی که روغن سیلیکون وجود دارد، تمیز کردن آن از روی دستگاه یا سطح کار می تواند بسیار دشوار باشد. در نتیجه، این پوشش‌ها می‌توانند یک خطر آلاینده بزرگ برای سازنده باشند.

PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن)

یکی دیگر از مواد پرکاربرد برای کاهش اصطکاک که بیشتر با نام تجاری تفلون شناخته می شود. این ماده به عنوان یک ماده ساختمانی برای محصولات نوع کاتتر یا به عنوان یک پوشش اضافی برای سیم های راهنما و سایر وسایل ساخته شده از فلز استفاده شده است. PTFE معمولا بین 150 تا 200 گرم نیروی کششی یا CoF حدود 0.3 – 0.4 را نشان می دهد. فلزات روی زمین مانند فولاد ضد زنگ و نیتینول، PTFE عملکردی مشابه روغن سیلیکون ارائه می دهد. مزیت اصلی پوشش‌های PTFE این است که در هنگام خشک بودن مقداری روان‌کاری را فراهم می‌کنند و برای اجرا به هیچ منبع رطوبتی نیاز ندارند.

پوشش های هیدروفیل

اصطلاح “آب دوست” به این معنی است که آن آب دوست دارد، به عبارت دیگر وقتی در معرض رطوبت قرار می گیرد به راحتی خیس می شود. بیشتر پوشش های آبدوست از یک پوشش پلیمری با پیوند متقابل شل تشکیل شده است که وقتی در معرض منبع قرار می گیرد به راحتی مایع را جذب می کند. این پوششی که دستگاه را احاطه کرده است مانند یک اسفنج میکروسکوپی عمل می کند و آب (یا مایع دیگر) تا زمانی که پوشش مرطوب بماند، ویژگی های اصطکاک کم عالی را ارائه می دهد.

در مقایسه با پوشش‌های PTFE که آبگریز هستند و آب را دفع می‌کنند، پوشش‌های آبدوست هنگامی که خیس می‌شوند، روان‌کنندگی بالاتری (CoF کمتر) ارائه می‌کنند. دستگاه‌هایی که با این پوشش‌ها روکش می‌شوند، نیروی کششی کمتر از 3 گرم و مقادیر CoF کمتر از 0.01 را نشان می‌دهند. در استفاده بالینی، دستگاه هایی که با مواد آبدوست پوشانده شده اند، کنترل برتری را نشان می دهند، رفتار چسبندگی کمتری (اصطکاک استاتیک) نشان می دهند و برای انجام هر حرکتی به نیروی بسیار کمتری نیاز دارند.

پوشش‌های آبدوست از 3 تا 25 گرم نیروی کششی بهترین CoF را ارائه می‌کنند که میانگین آن بین 01 تا 05.0 است. این سطح بالای روانکاری دستگاه ها را قادر می سازد تا مسیرهای تشریحی پرپیچ و خم را طی کنند و در عین حال تحریک بافت را کاهش داده و به راحتی بیمار می افزایند.

برخی از انواع پوشش های آبدوست ممکن است ذرات را از سطح خود در هنگام استفاده تولید کنند. برای این کاربردها که تولید ذرات از یک پوشش حیاتی است، مانند سیستم قلبی عروقی و عصبی، فرمول انتخابی باید به طور خاص برای تولید ذرات کم طراحی شده باشد. تنها محدودیت واقعی این دسته از پوشش‌ها این است که برای اجرا باید هیدراته شوند.

پوشش‌های آبدوست تجاری موجود مانند پوشش‌های UV روان کننده سیستم پزشکی هارلند بین 8 تا 12 گرم نیروی کششی دارند که اصطکاک روی سطح بدون پوشش را تا 98 درصد کاهش می‌دهد. این نوع عملکرد کم اصطکاک، توانایی دستگاه را برای حرکت در مسیرهای تشریحی پرپیچ و خم افزایش می دهد، کنترل دستگاه را بهبود می بخشد، آسیب بافت را کاهش می دهد و به راحتی بیمار می افزاید.

پیشرفت در بهبود سطح، به ویژه پوشش های هیدروفیل با اصطکاک کم، رشد جراحی کم تهاجمی را تسریع کرده است. این پوشش‌ها اکنون بر انواع تخصص‌های جراحی، از جمله رویه‌های قلبی عروقی، ارتوپدی، اورولوژی، محیطی و عصبی تأثیر می‌گذارند.