https://litfl.com/intraosseous-access/

Производство одноразовых игл для подкожных инъекций является кульминацией точности.техника, материаловедение и контроль качества. Вся производственная линия работает в соответствии с двойными стандартами ISO 13485 и GMP, при этом требования к чистоте достигают уровня ISO 7 (количество частиц размером более или равного 0,5 мкм в каждом кубическом метре воздуха не должно превышать 352 000). Процесс начинается с полосового материала из нержавеющей стали толщиной 0.3 - 0.5 мм и проходит более 20 этапов обработки, превращаясь в готовые игольчатые головки. Общее время обработки составляет 12 - 15 минут, а скорость производственной линии может достигать 300 - 500 игл в минуту.

В процессе формования труб применяется многоэтапная-техника глубокой вытяжки. Из исходного листового материала штампуют трубную заготовку диаметром 8 мм. Затем его последовательно вытягивают в формах из вольфрамового-углеродистого сплава, при этом каждый процесс вытяжки приводит к уменьшению площади поперечного- сечения на 15-20%. Между ними проводится прерывистый светлый отжиг (под защитой водорода, при температуре 1050-1150 градусов). К 10-му процессу вытяжки диаметр уменьшается до 1,2 мм, а толщина стенки составляет 0,15 мм. На этом этапе проводится первая электролитическая полировка для удаления поверхностного дефектного слоя толщиной 5-8 мкм. На заключительном этапе волочения микротрубок используется поликристаллическая алмазная форма с допуском апертуры ± 1 мкм и шероховатостью поверхности Ra менее или равной 0,05 мкм. Такой уровень точности обеспечивает ламинарное течение жидкого лекарственного средства и снижает турбулентность на 40%.

Процесс шлифования наконечника является ключевым технологическим барьером. Кончик иглы с тремя-поверхностями необходимо последовательно обрабатывать на трех прецизионных шлифовальных станках: первый этап - черновое шлифование для формирования основной наклонной поверхности (угол 15-20 градусов) с зернистостью шлифовального круга 400# и линейной скоростью 25-30 м/с; второй этап – тонкое шлифование вторичной наклонной поверхности (12-15 градусов) зернистостью 800#; третий этап - сверхтонкое шлифование с формированием режущей ленты зернистостью 2000# и шириной режущей ленты 0,03-0,05 мм. Новейшая игольная головка с пятью поверхностями добавляет еще два процесса: четвертый этап - шлифовка переходной изогнутой поверхности (радиус кривизны 0,1-0,2 мм), а пятый этап - полировка режущей кромки, в результате чего радиус дуги достигает 0,5-1 мкм, что составляет всего одну десятую диаметра эритроцита. Такая конструкция снижает силу прокола с 1,8 Н до 0,8 Н, как у традиционной иглы.

Лазерная микрообработка произвела революцию в формировании кончиков игл. Фемтосекундный лазер (длина волны 1030 нм, ширина импульса 350 фс, мощность 20 Вт) непосредственно формирует торец кончика иглы посредством абляции, с минимальным размером элемента 5 мкм и точностью угла ±0,5 градуса. По сравнению с механическим шлифованием, лазерная обработка не приводит к износу инструмента, консистенция улучшается на 50%, а также позволяет обрабатывать сложные структуры, такие как микрокрючки (для фиксации тканей) или боковые отверстия (для диффузионной инъекции). Лазерная технология с водным-наведением еще больше уменьшает зону термического воздействия, уменьшая слой термического повреждения с 10–20 мкм традиционного лазера до 2–3 мкм, сохраняя при этом исходные механические свойства материала.

Управление процессом нанесения кремниевого покрытия определяет удобство использования. Традиционный метод нанесения покрытия погружением позволяет получить толщину силиконового масла 1-3 мкм, но он имеет плохую однородность (с коэффициентом вариации 15-20%). Новый метод плазмохимического осаждения из паровой фазы создает на поверхности трубки иглы алмазоподобную углеродную пленку толщиной 50-100 нм с коэффициентом трения 0,08-0,12 и не требует силиконового масла, что исключает риск аллергии, вызванной каплями силиконового масла (с размером частиц 0,5-5 мкм). Онлайн-контроль качества использует интерферометр белого света для отбора проб и проверки толщины покрытия (требуется 50 ± 5 нм) и поверхностной энергии (требуется менее или равной 25 мН/м) каждые 10 минут.

Автоматизированная сборка обеспечивает точность выравнивания-на уровне миллиметра. Соединение между шприцем и иглодержателем фиксируется с помощью клея, отверждаемого УФ--, при этом объем дозирования находится в диапазоне от 0,8 до 1,2 мг, а требование к концентричности составляет менее или равно 0,05 мм. Визуальная система (5 миллионов пикселей, разрешение 5 мкм) определяет количество и положение клея в режиме реального времени и автоматически отбраковывает дефектную продукцию. В процессе горячей клепки используется высокочастотный индукционный нагрев-(частота 400 кГц, мощность 2-3 кВт, время 0,3-0,5 секунды) для частичной пластификации иглодержателя и наматывание шприца под давлением 30-50 Н, при этом требуемая прочность на разрыв должна быть > 15 Н. Шестиосный датчик силы контролирует кривую силы клепки и выявляет мелкие дефекты.

Процесс стерилизации является последней гарантией биологической безопасности. Стандартные параметры стерилизации оксидом этилена: концентрация 600 ± 30 мг/л, температура 50 ± 2 градуса, относительная влажность 60 ± 10 % и время воздействия 180 минут. Новая стерилизация электронным лучом (с энергией 10 МэВ и дозой 25 - 40 кГр) обладает сильным проникновением, а время обработки составляет всего 30 секунд, без химических остатков, но селективна к упаковочным материалам. При асептическом тестировании применяется метод мембранной фильтрации. Для каждой партии отбирают 200 образцов и культивируют их в пептонно-соевом бульоне в течение 14 дней. Роста микробов быть не должно.

Полный-статистический контроль процессов (SPC) обеспечивает стабильное качество. Мониторинг в реальном времени-ключевых параметров: угол CPK кончика больше или равен 1,67, внутренний диаметр CPK больше или равен 1,33, а сила прокола CPK больше или равна 1.50. 100 %. Осуществляется проверка машинным зрением, в число объектов проверки входят: дефект наконечника (чувствительность 10 мкм), однородность покрытия и целостность печатного знака. Испытание на силу прокола имитирует реальную ткань (10% желатина, твердость по Шору А) 25–30 со стандартом: сила прокола иглой 30G 0,8–1,2 Н, игла 27G 1,2–1,8 Н, с коэффициентом вариации менее или равным 10%. Для ежегодной калибровки оборудования используется стандартный калибр иглы (стандарт ISO 7864), гарантирующий, что погрешность измерительной системы составляет < 2 мкм.