Медичні трубки – характеристики втоми при циклічному згинанні та крученні

Критичною проблемною точкою медичних трубок у багаторазових або багато{0}}циклових інтервенційних пристроях є втомна поломка після повторного згинання та скручування. Під безперервним циклічним механічним навантаженням мікротріщини виникають на краях, обрізаних лазером, на медичних трубках і повільно поширюються протягом тисяч циклів, зрештою спричиняючи руйнування трубки, витік просвіту або остаточну деформацію. Навіть якщо гіпотрубка проходить стендові випробування на статичний тиск і крутний момент, вона може вийти з ладу після тисячі циклів згинання під час прискорених випробувань на міцність. Втомна поломка медичних трубок створює серйозну клінічну небезпеку для пристроїв, які використовуються для складної судинної навігації, і це один із найпоширеніших видів поломки під час до-клінічної прискореної перевірки довговічності. Команди виробників комплектного обладнання витрачають значні інженерні ресурси на постійне перепроектування гіпотрубок, коли характеристики медичних трубок не відповідають вимогам циклічного терміну експлуатації. Багато команд дизайнерів недооцінюють концентрацію напруги на краях, вирізаних лазером, і розглядають статичну механічну міцність як достатній доказ тривалої- довговічності.

Принцип втоми візерункових медичних труб пов’язаний з концентрацією напруги на краях зрізу. Гострі виїмки та мікро-дефекти на краях прорізів підсилюють локальне напруження під час циклічного навантаження, значно прискорюючи ріст тріщин. Гладкі заокруглені лазерні краї зменшують цей ефект надрізу та уповільнюють утворення тріщин. Мікроструктура матеріалу та чистота сплаву медичних трубок також визначають базовий опір втомі. Наша технологія лазерного різання створює тонкий розріз 0,012 мм на медичних трубках від Ø0,20 мм до 20 мм. Вибираючи високочисті сплави для медичних трубок і оптимізуючи геометрію візерунка, ми розподіляємо циклічні навантаження на численні широкі ребра, а не концентруємо напругу на невеликій кількості вузьких деталей. Уривчасті спіральні візерунки створюють ширші ребра{10}}несучі навантаження, які покращують довговічність порівняно з повністю безперервними спіральними розрізами на тій самій заготовці медичної трубки. Вакуумне зняття напруги після лазерної обробки усуває залишкову термічну та механічну напругу, що утримується всередині стінки труби під час різання, запобігаючи поступовому накопиченню напруги під час повторного згинання та кручення.

Матеріали для медичних трубок класифікуються за здатністю до втоми, щоб відповідати різним вимогам циклічного терміну служби. Медична трубка L605 забезпечує надзвичайну стійкість до -циклічної втоми, кращу для периферичних судинних гіпотрубок із повторюваним рухом через кілька вигинів судин. 316Медична трубка L забезпечує хорошу стійкість до втоми для серцево-судинних пристроїв PTCA за помірного циклічного навантаження. Медична трубка Nitinol має супереластичні властивості, щоб протистояти постійній деформації під час циклічного згинання для нейромікрокатетерів. 17-7Медична трубка PH забезпечує високу міцність на розрив для низьких-циклів із високим{7}}навантаженням AAA. 304 медична трубка підходить для сечовивідних ендоскопічних пристроїв з низьким-циклом із меншою кількістю втомних вимог і меншою кількістю повторних циклів згинання. Кожен сплав має відмінні характеристики розповсюдження тріщин, тому ширина ребра візерунка та обробка країв повинні бути скориговані відповідно до цільової кількості циклів.

Робочий процес для-оптимізованих гіпотруб медичних труб: визначте необхідну кількість циклів, вимоги до амплітуди згину та кута кручення в документах специфікації OEM. Виберіть відповідний сплав медичних трубок, зовнішній діаметр, внутрішній діаметр і товщину стінки. Виберіть тип малюнка; переривчаста спіраль зазвичай віддається перевага для-важливих медичних трубок. Калібруйте лазер для чистого пропилу 0,012 мм і мінімізуйте термічне пошкодження країв медичних трубок. Після-зняття задирок, електрополірування та обробка вакуумного зняття напруги для округлення обрізаних країв і зменшення залишкової напруги. Проведіть прискорене циклічне випробування на втому на вигин і кручення, постійно перевіряючи зразки на наявність тріщин після досягнення цільових циклів. Підтримуйте відстежуваність за стандартом ISO13485 і повні записи про серійне виробництво. Упакуйте готові гіпотрубки за специфікацією замовника.

Практичний досвід заводу підтверджує величезну цінність зняття напруги та полірування країв для довговічності медичних трубок. Периферійна гіпотрубка, виготовлена ​​з медичної трубки L605 з невідшліфованими лазерними краями, вийшла з ладу лише після 22 000 циклів згинання, з видимими мікротріщинами, що походять від зрізаних кутів щілин. Після електрополірування та вакуумної обробки для зняття напруги на ідентичній медичній трубці та дизайні шаблону зразки витримали понад 800 000 циклів без утворення тріщин або остаточної деформації. Цей вражаючий результат довів, що обробка країв і зняття залишкової напруги лазерного різання медичних трубок є домінуючими факторами, що визначають довговічність, більш впливовими, ніж сам вибір сировини.

Підсумовуючи, циклічне втомне руйнування гіпотрубок, вирізаних лазером, виникає через концентрацію напруги на зрізаних краях медичної трубки. Вибір матеріалу, малюнок і обробка країв разом визначають термін служби медичних трубок під час повторюваних механічних навантажень. Гладкі краї зменшують точки виникнення тріщин і значно подовжують життєвий цикл готової гіпотрубки. Зняття залишкової напруги після лазерного різання має важливе значення для високо{4}}циклічного клінічного застосування.

Майбутній розвиток: моделювання прискореної втоми за допомогою аналізу кінцевих елементів буде використовуватися ширше для прогнозування характеристик медичних трубок перед розрізанням фізичних зразків. Медичні трубки з над-чистими лазерними розрізами та оптимізованою мікроструктурою сплаву підтримуватимуть нове покоління надійних інтервенційних пристроїв для периферичних і нервово-судинних втручань, знижуючи клінічний ризик і подовжуючи цикли обслуговування пристроїв.