Инженерное дело в микро-мире: материаловедение и процессы производства игл для подкожных инъекций

https://www.mycomedical.com/post/hypodermic-иглы-и-шприцы

Ключевые слова:Игла для подкожных инъекций

Обычная игла для подкожных инъекций, которую мы видим ежедневно, на самом деле представляет собой кристаллизацию точной технологии производства. Он должен одновременно отвечать множеству строгих требований: -прочность, ударная вязкость, острота и биосовместимость-в чрезвычайно малых масштабах, опираясь на глубокую интеграцию материаловедения и процессов точной обработки.

Выбор базового материала: преобладание нержавеющей стали

Как уже упоминалось, нержавеющая сталь 304 или 316L является абсолютным мейнстримом. Это связано с тем, что аустенитная нержавеющая сталь может достигать чрезвычайно высокой прочности на разрыв (обычно более 2000 МПа) после холодной обработки, что позволяет игольной трубке противостоять изгибающему напряжению во время прошивки даже при тонких стенках (толщина стенки менее 0,1 мм). Для особых нужд,-таких как проколы под контролем МРТ,-требующих более высокой коррозионной стойкости,-никелевые-сплавы на основе (такие как Inconel 625) выбираются из-за их не-магнитных свойств, позволяющих избежать воздействия магнитного поля. Хотя одноразовые пластиковые иглы имеют низкую-стоимость, их недостаточная жесткость и прокалывающая сила ограничивают их использование в первую очередь в сценариях с низким-сопротивлением, таких как оральное орошение или предварительно-заполненные интерфейсы катетера.

Производственный процесс: трансформация стальной трубки в наконечник иглы

Производство игл для подкожных инъекций начинается с бесшовных капиллярных трубок из нержавеющей стали. Первым шагом является «волочение труб»: посредством многопроходного волочения грубые трубы постепенно уменьшаются до требуемого наружного диаметра (обычный диапазон: от 0,3 до 1,2 мм), при этом строго контролируется однородность толщины стенок. Второй этап — «формирование кончика иглы»: с помощью высокоскоростных-вращающихся прецизионных шлифовальных кругов или лазеров на концах трубок шлифуются определенные геометрические формы. Наиболее распространенной является конструкция с тремя-сколями, при которой три поверхности среза пересекаются, образуя острую режущую кромку, которая прорезает кожу, как скальпель, а не разрывает ткань. Иглы высокого-класса могут даже иметь конструкцию с пятью-скосами или с обратным-срезом, чтобы еще больше снизить сопротивление резанию.

Обработка поверхности и покрытие

Хотя заточенные кончики игл острые, на поверхности остаются микроскопические заусенцы, повышающие устойчивость к проколу. Поэтому необходима электрополировка-с использованием электрохимического растворения для удаления заусенцев и достижения шероховатости поверхности Ra < 0,1 мкм. Далее следует критический процесс «покрытия». В дополнение к смазочному слою силиконового масла некоторые иглы для инъекций лекарств длительного-действия покрывают внутреннюю стенку игольной трубки инертными полимерами, такими как политетрафторэтилен (ПТФЭ), чтобы предотвратить адсорбцию лекарства или химические реакции с металлом. Наконец, втулка (пластиковая деталь, соединяющаяся со шприцем) -отливается под давлением и приваривается ультразвуком или приклеивается эпоксидной смолой к трубке иглы, обеспечивая абсолютно герметичное соединение.

Контроль качества: окончательная проверка под микроскопом

Готовые иглы должны пройти 100% онлайн-проверку, включая проверку с помощью оптического микроскопа на наличие дефектов режущей кромки, проверку потока воздуха на засорение и испытание на растяжение для проверки прочности соединения втулки. Партии образцов также проходят испытания на имитацию прокола для регистрации пиковой силы, необходимой для прокалывания искусственной кожи. Только продукты, прошедшие эти строгие испытания, получают маркировку «стерильные» и «одноразовые», попадая в глобальную цепочку медицинских поставок. Эта тонкая игла является свидетельством того, что человечество победило болезни макро-масштаба посредством мастерства в микро-масштабе.