نقطه درد

طراحانی که لوله های زیرپوستی Nitinol را انتخاب می کنند در مقایسه با جایگزین های فولاد ضد زنگ با چالش های منحصر به فردی روبرو هستند. عملکرد فوق الاستیک نیتینول به عملیات حرارتی و آسیب حرارتی لیزر بسیار حساس است. برش لیزری نادرست باعث ایجاد مناطق تحت تأثیر گرما{2}}می شود و قابلیت بازیابی شکل را از بین می برد. لوله نیتینول گرانتر از فولاد ضد زنگ است و ماشینکاری سخت تر است. عملکرد خستگی به طور قابل توجهی با ترکیب آلیاژ و پرداخت سطح متفاوت است. لوله زیرپوستی نیتینول ممکن است پس از خم شدن مکرر در داخل عروق عصبی و عروقی، ترک های سطحی ایجاد کند. تغییرات دسته ای مواد دمای تبدیل را تغییر می دهد و انعطاف پذیری را در دمای بدن تغییر می دهد. بسیاری از مهندسان عملکرد Nitinol را بیش از حد تخمین می زنند و الگوهای برش پیچیده را بدون تایید بازیابی فوق الاستیک پس از پردازش لیزر طراحی می کنند. تدارکات همچنین برای تامین لوله‌های زیرپوستی درجه نیتینول با گواهینامه کامل و تحمل ابعادی پایدار تلاش می‌کند.

اصل مقدمه

لوله زیرپوستی نیتینول یک لوله نازک-دیواره نیکل-تیتانیوم است که به خاطر فوق الاستیسیته و اثر حافظه شکل معروف است. در محدوده دمای بدن، نیتینول فوق الاستیک می تواند تغییر شکل خمشی زیادی داشته باشد و پس از برداشتن بار، به طور کامل به هندسه اصلی بازگردد. لوله از Ø0.20mm تا 20mm در دسترس است، با حداقل پهنای کرف لیزر 0.012mm. الگوهای برش لیزری سفتی درجه بندی شده ایجاد می کنند: بخش پروگزیمال گشتاور و نیروی فشار را منتقل می کند، در حالی که بخش دیستال نیتینول در آناتومی عروق منحنی آزادانه خم می شود. بر خلاف فولاد ضد زنگ، نیتینول تغییر شکل خمش دائمی را تحت بارهای فیزیولوژیکی معمولی حفظ نمی کند. پس از برش لیزری، عملیات حرارتی تخصصی خواص فوق الاستیک آسیب دیده توسط حرارت لیزر را بازیابی می کند. نیتینول زیست سازگار در برابر خوردگی مایعات بدن مقاوم است و برای تماس طولانی در مداخلات عروقی عصبی و عروقی و محیطی مناسب است. الگوهای برش از جمله مارپیچ قطع شده و هندسه های سفارشی، انعطاف پذیری را تنظیم می کنند و در عین حال بازیابی شکل را حفظ می کنند.

طبقه بندی لوله هایپودرمی نیتینول

لوله های زیر پوستی سوپرالاستیک نیتینول نوع غالب برای شفت های تحویل مداخله ای است که برای استفاده در دمای بدن انسان بهینه شده است. شکل{1}}لوله زیرپوستی نیتینول حافظه دار در دمای پایین تغییر شکل می‌دهد و پس از گرم شدن، شکل از پیش تعیین شده را بازیابی می‌کند، که برای تحویل تخصصی ایمپلنت استفاده می‌شود. درجه حرارت تغییر شکل مختلف برای کاربردهای عروقی عصبی و عروقی یا محیطی انتخاب می شود. انواع الگوی برش لیزری برای Nitinol شامل برش مارپیچ قطع شده، برش مارپیچ پیوسته و الگوهای سفارشی کاملاً سفارشی است. ضخامت دیواره لوله و ابعاد OD/ID با توجه به نیاز دستگاه سفارشی می شود. نیتینول{6}}درجه ایمپلنت مطابق با استاندارد ASTM F2063 برای مصارف پزشکی است. در مقایسه با لوله های زیرپوستی از جنس استنلس استیل، نیتینول محدوده کرنش الاستیک بسیار بیشتری را ارائه می کند، اما به کنترل دقیق تری بر ورودی حرارتی لیزر و عملیات حرارتی{9} پس از برش نیاز دارد.

راهنمای عملیات عملی

قبل از انتخاب درجه لوله زیرپوستی نیتینول برای کاربردهای دمای بدن{0} دمای تغییر شکل هدف را تأیید کنید. نقشه های 2 بعدی/3 بعدی که OD، ID، ضخامت دیوار و الگوی برش لیزری را تعریف می کنند، آماده کنید. برای به حداقل رساندن مناطق تحت تأثیر گرما{5}}از انرژی بیش از حد لیزر در طول برش اجتناب کنید. پس از برش لیزر، عملیات حرارتی کنترل شده را برای بازیابی فوق الاستیسیته انجام دهید. برای بهبود پرداخت سطح و کاهش شروع ترک ناشی از خستگی، پولیش الکتریکی را اعمال کنید. تست بازیابی سوپرالاستیک، تست خستگی خمشی چرخه ای و تست پیچش را انجام دهید. گواهی ترکیب شیمیایی و اسناد انطباق با ASTM را تأیید کنید. گواهی ISO13485 تامین کننده لوله Nitinol را تایید کنید. نمونه‌های تست رومیزی تحت دمای بدن شبیه‌سازی شده ۳۷ درجه، مطابق با شرایط عملیاتی بالینی. عیوب سطح را با استفاده از میکروسکوپ ارزیابی کنید. از بسته بندی سفارشی برای محافظت از لوله های زیرپوستی ظریف Nitinol در برابر تغییر شکل پلاستیک در حین حمل و نقل استفاده کنید.

تجربه صنعتی عملی

گرمای لیزر بزرگترین دشمن لوله های زیرپوستی نیتینول است. گرمای بیش از حد باعث کاهش دائمی سوپرالاستیسیته می شود. بسیاری از خرابی‌های نمونه اولیه ناشی از نادیده گرفتن{1}} عملیات حرارتی لیزری است. خراش های سطحی روی لوله نیتینول به عنوان نقاط شروع ترک عمل می کنند و عمر خستگی را به شدت کاهش می دهند. الکتروپولیش مقاومت در برابر خستگی را به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد. لوله Nitinol برش مارپیچی پیوسته خمش عالی را ارائه می دهد، اما برای حفظ استحکام فشار باید حذف کل شیار را محدود کند. الگوهای مارپیچی منقطع بازیابی سوپرالاستیک و انتقال گشتاور را برای دستگاه های عصبی عروقی متعادل می کند. مهندسان باید عملکرد نیتینول را در دمای 37 درجه آزمایش کنند، نه دمای اتاق، زیرا دمای تبدیل به طور مستقیم انعطاف پذیری را در دمای بدن تغییر می دهد. تغییرات دسته‌ای در نسبت نیکل{9}}تیتانیوم دمای تبدیل را تغییر می‌دهد، بنابراین بررسی گواهی‌نامه مواد ضروری است.

خلاصه

لوله زیرپوستی نیتینول بازیابی خمش فوق الاستیک بی بدیل را برای مسیرهای تشریحی پیچیده ارائه می دهد. عملکرد آن به شدت به درجه آلیاژ، کنترل حرارتی لیزری و عملیات حرارتی برش{1} بستگی دارد. پرداخت سطح برای افزایش عمر خستگی بسیار مهم است. آزمایش باید در دمای فیزیولوژیکی انجام شود. نیتینول جایگزینی جهانی برای فولاد ضد زنگ نیست و باید زمانی انتخاب شود که خمش قابل برگشت بزرگ مورد نیاز است.

چشم انداز و پیشنهاد

لوله‌های زیرپوستی نیتینول آینده ساختارهای لایه‌ای کامپوزیتی را که لایه‌های بیرونی نیتینول و آسترهای داخلی فولاد ضد زنگ را ترکیب می‌کنند، بررسی خواهد کرد. تیم های طراحی باید مدل های شبیه سازی حرارتی را برای پیش بینی تاثیر حرارت لیزر بسازند. تامین کنندگان باید برش لیزر فمتوثانیه ای با حرارت کم- را برای نیتینول بهینه کنند. مشخصات مواد باید شامل آزمایش دمای تبدیل برای هر دسته باشد. از تجزیه و تحلیل ریسک برای مقایسه گزینه های Nitinol و فولاد ضد زنگ در ابتدای طراحی دستگاه استفاده کنید.