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의료 기술은 다양한 유형의 기기, 기구, 임플란트, 소프트웨어 및 기타 물품을 포괄하는 광범위한 분야입니다. 세계보건기구(WHO)는 시장에 7,000만 가지 종류의 의료기기가 있으며 XNUMX개 이상의 일반 그룹으로 분류되어 있다고 추정합니다.
이러한 일련의 장치를 제조하는 데에는 금속부터 열가소성 플라스틱, 세라믹, 조직 공학 의료 제품, 생물학적 재료에 이르기까지 다양한 재료가 사용됩니다. 각 재료는 특정 응용 분야에 대한 개별적인 장점을 가지고 있지만, 한 재료가 다른 이유로 눈에 띄는 이유는 다용도성입니다.
의료용 실리콘
실리콘은 탁월한 물리적 특성과 화학적 및 열적 분해에 대한 저항성을 제공하므로 대부분의 의료 기술 분야에서 응용됩니다. 아마도 가장 중요한 것은 실리콘이 화학적으로 불활성이어서 생체 적합성을 보장한다는 것입니다.
의료 부문에서 합성 폴리머를 최초로 사용한 것은 유리 제품과 바늘을 코팅하는 것이었지만, 지난 60년 동안 실리콘 회사들은 다양한 특성과 경도 수준을 갖춘 광범위한 의료용 재료를 시장에 출시했습니다. 액상 실리콘 고무는 보다 현대적인 개념 중 하나입니다. 도입 당시 액체 사출 성형이라는 보다 비용 효율적인 가공 방법을 가능하게 하여 생산 가능성을 변화시켰습니다.
Elkem Silicons의 미주 지역 의료 시장 관리자인 Michael Goglia에 따르면, 실리콘은 실리콘의 가공성과 탁월한 생체 적합성의 결합으로 인해 해당 분야에서 인기 있는 소재가 되었습니다.
“물질이 인체에 이식될 때마다 이식된 물질 주위에 염증을 일으키는 이물질 반응(FBR)이 발생할 수 있습니다. 실리콘은 역사적 연구 과정에서 이러한 반응을 억제하는 데 탁월한 것으로 나타났습니다.”라고 Goglia는 설명합니다. "또한 열가소성 수지와 같은 다른 기판에 접착할 수 있는 능력이 있으므로 다른 재료와 함께 사용하여 장치에 부드럽고 단단한 구성 요소를 제공할 수 있습니다."
실리콘의 다재다능함의 또 다른 요소는 제조업체가 사용할 수 있는 경화 메커니즘의 범위라고 그는 덧붙입니다. 주변 온도에서의 수분 경화, 높은 온도를 통해 공정을 가속화하는 열 경화, 심지어 빛을 사용하는 UVC 시스템과 같은 예를 나열합니다.
Goglia는 “이에 더해 오늘날 실리콘은 3D 프린팅이 가능합니다.”라고 말합니다. "3D 프린팅으로 프로토타입을 만든 다음 이를 전통적인 성형 방법을 사용하여 실제 생산으로 전환할 수 있습니다."
추가 장점 및 적용
이 모든 것이 의료 OEM에게 가능성의 세계를 열어주었고, 이를 통해 실리콘의 수많은 이점과 광범위한 가공 매개변수 범위를 활용할 수 있게 되었습니다. 생체적합성 덕분에 스텐트, 심장 박동기, 이식형 약물 전달 장치 등 장기 이식 장치에도 안전하게 사용할 수 있습니다.
촉감이 부드럽고 순응성이 뛰어나 압력 침대(보철 및 교정기), 환기 마스크 및 외상성 접착제에서 환자의 편안함을 향상시키는 데 사용되는 실리콘도 있습니다. 이 소재의 소수성은 수술 도구와 주사기에 효과적인 윤활 코팅이 되며, 이러한 발수성은 박테리아 저항성도 보장하는데 도움이 됩니다. 이는 의료 산업에 큰 이점입니다.
실리콘은 또한 환자의 건강 상태를 실시간으로 지속적으로 모니터링하기 위해 배터리와 인터넷 연결이 필요한 진단 장치에 중요한 응용 분야를 가지고 있습니다. 실리콘은 기존 플라스틱보다 낮은 온도에서 성형할 수 있고 기계적 또는 화학적 결합을 통해 여러 기판에 접착할 수 있기 때문에 이러한 조합이 가능하도록 하는 핵심 소재입니다.
다양한 형태의 실리콘이 의료 기기에 사용되는 이유를 쉽게 알 수 있습니다. 더 많은 장점을 살펴보기 위해 업계에서 사용되는 다양한 유형의 실리콘을 더 자세히 살펴보겠습니다.
의료용 실리콘의 종류
액체 실리콘 고무(LSR)가 인기 있는 선택입니다. 이는 일반적으로 사출 성형 기계 내에서 사용되며, 완전하고 신속하게 경화되어 정밀한 세부 사항, 엄격한 공차 및 낮은 수축률을 갖춘 복잡한 부품을 만듭니다.
Goglia는 "이것은 확장 가능하고 비용 효율적이며 뛰어난 생체 적합성 특성으로 널리 알려져 있기 때문에 의료 엔지니어가 선택하는 재료가 되었습니다."라고 말했습니다. "소규모 설계는 3D 프린팅 금형의 벤치탑 환경에서 수행할 수 있으며 연중무휴로 실행되는 완전 자동화된 다중 캐비티 주입 환경까지 확장할 수 있습니다."
고점도 고무(HCR)는 점도가 더 높으며 고강도 성형 및 압출 공정에 더 적합합니다. 일반적인 응용 분야에는 의약품 이송 호스 및 개스킷, 유체 취급 및 공급 튜브는 물론 카테터에 사용할 수 있는 고강도 풍선이 포함됩니다. 전반적으로 LSR과 HCR의 성능 특성은 유사할 수 있으며 각 재료는 매우 다양한 의료 응용 분야를 자랑합니다. 이들 사이의 선택은 일반적으로 필요한 물리적 특성과 제조 방법에 따라 결정됩니다. Elkem Silicons는 차별화된 성능 기준을 충족하는 다양한 등급으로 미국, 유럽, 아시아에서 전 세계적으로 HCR 등급 소재를 생산합니다.
다른 형태의 실리콘은 접착 특성을 갖고 있어 기판 사이에 고강도 탄성 결합이 필요한 응용 분야에 탁월한 밀봉 솔루션이 됩니다. 이 재료는 수분 경화 XNUMX액형 시스템과 XNUMX액형 추가 경화 시스템으로 제공됩니다. 이 제품은 실리콘에 실리콘을 접착하는 데 탁월할 뿐만 아니라 널리 사용되는 다양한 의료용 기재에 실리콘을 안전하고 효과적으로 접착하는 데에도 탁월합니다.
이러한 동일한 특성으로 인해 실리콘의 긴 목록에 또 다른 의학적 응용 분야인 피부 접착력이 추가됩니다. 상처 치료, 의료용 테이프 및 경피 약물 전달 패치 제품에 사용되는 Silbione™ 실리콘 피부 접착제와 같은 실리콘 접착제는 피부에 안정적이면서도 외상이 없고 저자극성 접착력을 제공합니다. 또한 일정 기간 동안 미디어를 제거하고 교체할 수 있어 환자의 유연성이 향상됩니다.
의료용 RTV(상온 경화) 실리콘은 쉽게 혼합하고 경화하여 부드럽지만 내구성이 뛰어난 엘라스토머로 만들 수 있는 두 부분으로 구성된 시스템으로 구성됩니다. 보철 라이너, 교정 삽입물, 붕대 및 신발 안창에 이상적인 RTV는 환자의 피부와 접촉하는 부드러운 부품을 제조할 때 편안함과 생체 적합성을 제공합니다.
실리콘은 젤과 액체 형태로도 제공됩니다. 젤은 쿠션이나 유방 형태와 같은 장치에 사용되는 매우 부드러운 엘라스토머입니다. 실리콘 오일은 폴리디메틸실록산 오일, 에멀젼 및 RTV 윤활제로 만들어지며 바이알, 주사기 등 비경구 포장 구성 요소와 수술 도구를 코팅하고 윤활하는 데 사용됩니다.
실리콘은 매우 다양한 형태로 제공되고 제공할 수 있는 장점 목록이 있기 때문에 의료 기기 설계자는 단일 기기 내에서 다양한 유형의 실리콘을 사용하는 것이 일반적입니다. Elkem의 진단 및 장기 의료용 임플란트 프로젝트 리더인 Philipp Schattling은 웨어러블 장치를 예로 들어 다음과 같이 설명합니다. .
“보통 하나의 기술만으로는 모든 요구 사항을 모두 충족할 수 없기 때문에 이는 어려울 수 있습니다. 실리콘의 장점은 다양한 기술을 포괄한다는 것입니다. 우리는 접착제, 실란트, 접착제, 하우징용 LSR, 튜브용 HCR을 보유하고 있습니다.”
의료용 실리콘 기술 전체를 선택하기 위해 의료 기기 OEM은 Elkem Silicons의 Silbione™ LSR, HCR, 실리콘 접착제, 실리콘 피부 접착제, RTV, 실리콘 젤 및 실리콘 유체 제품을 탐색할 수 있습니다. 이 소재는 고객이 제품을 차별화하고 정확한 최종 성능을 보장할 수 있도록 뛰어난 물리적 특성을 제공합니다. 또한 가공 용이성을 염두에 두고 설계되어 고객의 생산성 향상과 경쟁력 강화를 보장합니다.
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