消融导管制造商竞相研发微型消融导管

更小、更轻、更创新。

 

当与医疗设备设计师讨论他们的产品需求时,他们经常使用这些术语来解释他们的工作。其中,更小已成为下一代导管设计的关注点。

 

微注塑塑料和接触微小电子元件的能力对于缩小产品尺寸非常重要。但流体分配系统实际上引领着下一代消融导管技术的发展。

 

 

行业驱动因素

医疗设备制造商有充分理由将产品做得更小。更小的设备需要更少的存储和运输空间。

 

也许更重要的是,微技术通过减少侵入性和创伤性手术,有望降低成本。这意味着康复所需的时间更短,住院时间更短。

 

微创手术具有诸多优点,包括:

 

• 手术创伤更小
• 降低术后风险
• 门诊患者减少

 

医疗器械行业对微型化的追求也是一个重要的经济机遇。2019年,全球市场规模达到205亿美元,专家预计到2030年,这一数字将增长到440亿美元以上。

 

随着行业向更小型的设备发展,消融导管制造商在微点胶技术的应用方面处于领先地位。

 

 

什么是消融导管?

导管消融术是一种治疗快速心跳的微创疗法,其医学术语为心律失常。导管是一种细管,通过血管插入患者心脏。消融术是一种用于有策略地破坏异常组织并恢复心脏正常功能的技术。

 

该过程也称为心脏消融术或射频消融术。其目的是破坏小块组织。这些区域可能引起心律不齐。

 

 

 

 

为了制造出精确、高品质的消融导管,医疗器械制造商需要依靠精确的喷射和其他微流体分配技术。

 

 

 

 

微量点胶的流体特性

可微量分注的液体种类和粘度范围很广,包括:

 

• 粘合剂
• 环氧树脂
• 酯
• 助焊剂
• 润滑脂
• 漆器
• 油类
• 硅树脂
• 焊膏
• 弱酸
• 弱碱

 

不同供应商提供的液体配方多种多样,每种配方都针对不同的应用技术而专门设计。

 

首先,最重要的是,要分配的流体必须能够顺畅地流过分配头。粘度是指流体流动的阻力,是用于确定流体是否可分配的主要流变学特性之一。

 

然后,一旦液体到达基材,它必须能够重组和恢复,以防止其扩散并污染基材上的其他组件。

 

使材料恢复其原始粘度的流体属性是流体触变性的一部分——流体在受到外力作用时粘度降低。

 

了解待分配流体的触变性是成功进行微量分配的关键因素。

 

微点胶必须考虑的流体流变学的其他特性包括:

 

• 密度和重量
• 是否含有研磨性填料
• 是否安全分配或可燃

 

流体特性也可以通过所使用的分配过程进行修改。分配系统内的空气加热可以改变流体的粘度,流体压力和线速度也可以改变流体的粘度。

 

液体的储存方式也会影响其流变性。是否冷藏?如何加热?液体的性质会随着温度变化和保质期而变化。

 

为特定应用选择不同的液体并确定最佳分配参数是成功实施微点胶工艺的重要因素。

 

 

导管技术的微量点胶趋势

如今的导管设计正在突破材料和制造能力的极限。现代导管直径从2毫米缩小到1毫米甚至更小。

 

这些导管可以将心脏起搏器植入体内。此外,它们还具有支架、阀门、缝合和起搏功能。这些小型设备可以放置在靠近体内最佳工作区域的位置,从而发挥最大功效。

 

为了使微工程导管发挥作用,制造商们专注于能力、可扩展性和可持续性。他们使用快速原型和微成型技术。

 

The key to a micro catheter is thin walls. Subassembly design plays a role, too. Making it all fit together is critical.

 

喷出的微点直径为300-400微米,大约相当于五六个人类头发的厚度。为了达到如此微小的喷点尺寸,必须采用精密的流体喷点技术。

 

 

流体分配解决方案

消融导管的生产依赖于极其精确的制造技术。流体喷射解决方案,如PICO®系列流体喷射设备,为精密导管的生产增添了价值。

 

 

用于消融导管生产的PICO喷射系统

PICO Pµlse® XP射流阀和PICO® Toµch™ XP控制器是消融导管制造的理想选择,因为它们具有极高的精度和可重复性,并采用独特的自调节校准,可提高阀门之间的喷射性能。

 

具体来说,微量注液能力(小至0.5 nL)能够以高达1000Hz的频率精确地连续应用,使组织能够获得先进医疗设备制造所需的精确控制。这些功能与微米级冲程调整相结合,非常适合先进的心脏导管制造等复杂的非接触式应用。

 

 

 

 

联系导管生产用阀门解决方案

针阀是向基底上精确分配流体和点状物的重要工具。烧蚀导管制造通常需要直径小至150µm(0.15 mm)(0.006英寸)的微点。xQR41 MicroDot™ 阀能够以更复杂的角度在狭小空间内进行分配。

 

这些接触式阀门与非接触式阀门(如PICO喷射分配系统)不同,因为它们必须与分配表面接触才能施加流体。这使得它们比喷射系统速度慢,但可靠性和准确性并不低。

 

对于需要低至微升级分注量的应用,741MD MicroDot 阀可提供气动操作和控制。导管制造商选择此解决方案是因为它能够以0.18毫米(0.007英寸)的直径稳定地分配微滴,不受流体中夹带空气的影响,并且能够实现无滴漏关闭。

 

 

 

 

787MS MicroSpray 阀门是微喷射需求的理想选择,也是消融导管制造商的热门选择。这是因为小口径标准喷雾阀能够形成精确、均匀的喷雾模式,其喷雾模式直径比标准喷雾阀小30%。该阀门能够形成直径为3.3毫米(0.13英寸)至19毫米(0.75英寸)的喷雾模式。

 

同样,781Mini喷雾阀也提供了消融导管制造所需的精度。喷雾阀能够以1毫米(0.04英寸)的宽度进行喷雾控制。它能够提供均匀的喷雾模式、更高的精度和边缘清晰度。

 

 

 

 

用于导管生产的手持式流体分配解决方案

自动完成制造先进消融导管所需的精确动作通常是不可能的。许多技术精湛的人才能完成这些小工件所需的极其精确的动作。

 

UltimusPlus™是手动分配液体的常用解决方案。UltimusPlus I-II分配器可通过先进的触摸屏控制分配参数,简化设置和操作。

 

 

 

 

为了满足精细线条和点的需求,制造商使用33 ga Optimum Chamfered Tips。倒角喷嘴非常适合在精细表面之间分配材料或进行精确、可重复的微量沉积。

 

在33-ga规格下,喷嘴能够持续喷出0.10毫米/0.004英寸的液线。当与Optimum注射器枪管搭配使用时,该产品能够提供医疗设备制造所需的纯净、无污染和无静电性能。

 

 

微量点胶生产面临的挑战

随着工程师们不断设计出新的消融导管,生命科学行业的其他领域也在寻求类似的突破。用于控制心律、疼痛和血压的小型植入式设备已经屡见不鲜。

 

他们在消融导管制造方面面临的挑战是不断缩小液体沉积物的体积。这些创新应用要求沉积物的体积达到纳升甚至更小。这是制造领域的一次重大变革,从微升到纳升,具体来说,沉积物的体积为4纳升。

 

 

 

 

喷射技术带来了新的制造机会,但成熟的接触式流体点胶技术仍然是一种可行且受欢迎的制造选择。接触式点胶利用表面张力特性进行可重复且精确的点胶。

 

最基本的接触点分配方式是释放出一滴液体,在喷嘴末端形成一个小液滴。表面张力使液滴保持稳定形状,并通过接触释放到基底上。

 

虽然这是一种行之有效且广受欢迎的方法,但它确实存在局限性。其中一个原因是每种液体的表面张力都会影响液滴的大小。此外,基板的特性也会影响液滴的大小。此外,接触式点胶要求制造商在X、Y、Z轴的Z轴定位上做到极其精确。

 

对于需要精细线条和点的设计,喷射技术可以提供出色的制造解决方案。喷射技术消除了装配液表面张力带来的挑战。由于喷射技术提供了施力,因此不存在表面张力。

 

 

微量点胶的未来

微量点样时代已经到来。然而,生命科学行业中的哪些人、如何以及哪些领域选择利用这种流体点样技术还有待确定。

 

不过,像导管这样的医疗设备的生产前景更加明朗。随着全球需求的持续增长,更高效的制造解决方案必不可少。自动化系统需要微流体点胶功能来满足需求。

 

微应用需要更可重复的流程和更快的周期时间。

 

就消融导管制造而言,未来微技术制造的成功需要焊接电极,并对焊膏进行战略定位。使用环氧树脂糊剂来保护电子部件并对其进行操作是一项艰巨的任务,需要加以解决。导管制造商需要可靠的解决方案,以便将微量的流体反复地涂覆在表面上。

 

 

结论

微米级技术的竞争已经到来,并且只会愈演愈烈。Nordson EFD等公司已经开发出相关技术,通过减小流体沉积物来帮助消融导管等行业取得成功。他们需要继续将沉积物做得更小。

 

人们正在努力制造更小、更专业的导管。喷射技术的进步将使微创专业导管成为可能。未来,在微米级水平上精确分配细线和点的技术将至关重要。这些技术将决定未来的结果。

 

[i] Are You Ready for the Miniaturization Revolution in Electronics? (mclpcb.com)

 

 

资源

 

PICO XP 喷射系统

 

xQR41 MicroDot 阀

 

741MD 微点阀

 

787MS 微量喷雾阀

 

781Mini 喷雾阀门

 

UltimusPlus 分配器

 

Optimum 倒角针头

 

MicroDot 点胶针头

 

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