Avicenna Technology, Montevideo, Minnesota, USA 聚醚嵌段酰胺(PEBA)已成功應(yīng)用于各種導(dǎo)管設(shè)計(jì)中。本文說(shuō)明PEBA與激光加工的兼容性如何能夠簡(jiǎn)化導(dǎo)管制造過(guò)程，例如，與其它制造方法相比，它更容易將單硬度擠出物轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N硬度軸。 有價(jià)值的材料特性 聚醚嵌段酰胺(PEBA)又稱為Pebax，是一種可用于醫(yī)用導(dǎo)管的熱塑彈性體，兼具熱塑材料和橡膠彈性材料的優(yōu)點(diǎn)。PEBA的熱塑特性意味著在高溫下更易加工、擠出和成型，而彈性使之在拉伸、壓縮或變形后經(jīng)過(guò)冷卻即可恢復(fù)原來(lái)的長(zhǎng)度或形狀。 PEBA由于重量輕，能提供各種柔性和硬度，能量歸還率更高，抗疲勞特性更佳且在物理和熱學(xué)應(yīng)力作用下具有更好的尺寸穩(wěn)定性（參見(jiàn)表1），因此在同類熱塑彈性體中性能突出。該材料對(duì)各種化學(xué)物質(zhì)都具有較強(qiáng)的耐受性，且不易被鹽或硫酸腐蝕。它符合美國(guó)藥典VI級(jí)認(rèn)證要求，可采用各種方法（包括伽馬輻射、高壓蒸汽和環(huán)氧乙烷）進(jìn)行滅菌。醫(yī)療器械行業(yè)中的管件擠壓商和導(dǎo)管制造商報(bào)告稱PEBA在很多方面都是一種模型材料。它具有較寬的熱學(xué)工作域，根據(jù)硬度的不同，其熔點(diǎn)介于134 °C 至174 °C之間。PEBA可與熱塑性聚氨酯共擠出，使設(shè)計(jì)者制造出復(fù)合管件。PEBA通過(guò)加熱或環(huán)氧化物易與其它材料結(jié)合。這一特性使得PEBA成為復(fù)合球囊導(dǎo)管的理想軸材料。 PEBA的剛度范圍、各種硬度下的穩(wěn)定密度及易于溶融加工的特性也使其成為制造由熔融PEBA部件組成的多硬度導(dǎo)管軸的首選材料。采用這種設(shè)計(jì)的導(dǎo)管通過(guò)高硬度近端部分提供極佳的推動(dòng)能力和扭矩，在低硬度遠(yuǎn)端部分則能提供靈活的操控性。為了更好地將軸上的扭力傳遞至末端，通常采用不銹鋼織帶進(jìn)行強(qiáng)化。 激光加工的優(yōu)點(diǎn) FIGURE 1: Laser drilling PEBA catheters accommodates fluid aspiration or drug delivery.許多導(dǎo)管設(shè)計(jì)需要孔和槽等加工特征，有時(shí)是凹槽和錐體。機(jī)械法（如鉆孔、研磨和刮削）可用于實(shí)現(xiàn)上述特性，但可能會(huì)在特征邊緣留下毛刺，并可能給導(dǎo)管材料施加不希望的熱和應(yīng)力。此外，導(dǎo)管壁上的不銹鋼織帶可能妨礙利用鉆頭或刀片的接觸加工法。采用激光能量進(jìn)行非接觸式導(dǎo)管加工無(wú)需施加應(yīng)力或熱即可將聚合物材料從嵌入的織帶上切除，因此成為一種有吸引力的替代方法（圖1和2）。此外，如有需要，特定形式的激光能量還可以同時(shí)切除聚合物和編帶。 FIGURE 2: Laser marking PEBA catheters embeds product data and creates permanent traceability.工序 激光能量是高度相干的，即激光僅在唯一特定波長(zhǎng)下發(fā)射能量。激光能量還是高度定向的，這意味著激光束的光子緊密成簇且平行傳輸。這種特性使得激光束的能量可以通過(guò)光纖或透鏡和鏡面光束傳輸系統(tǒng)進(jìn)行控制（遮蔽、聚焦和改變方向）。 在激光加工工序中，激光燒蝕是通過(guò)將材料的吸收特性與合適的激光波長(zhǎng)相匹配，然后以正確的能量密度和時(shí)間將選擇的波長(zhǎng)應(yīng)用于特定的材料上，從而汽化材料。當(dāng)合適設(shè)置功率、脈沖、焦距和持續(xù)時(shí)間等工序變量時(shí)，激光能量即可破壞材料的分子鍵，引起材料蒸發(fā)。真正的激光燒蝕并不依靠熱量來(lái)熔化或燒掉材料，因此激光燒蝕具有清潔和精加工的特性，不會(huì)對(duì)周圍區(qū)域產(chǎn)生熱效應(yīng)。 PEBA是一種對(duì)紫外光(UV)敏感的材料，經(jīng)紫外線輻射后易降解。在為PEBA設(shè)計(jì)激光燒蝕工序時(shí)，應(yīng)首先考慮上述材料特性。UV能譜的波長(zhǎng)范圍從接近紫色的400 nm近紫外光到接近X光的10 nm極紫外光。商用激光發(fā)出的UV波長(zhǎng)范圍從第三代Nd:YAG固態(tài)激光器的355 nm到氟氣準(zhǔn)分子激光器的157 nm。由于PEBA在長(zhǎng)波長(zhǎng)UV輻射下的燒蝕效果不佳，對(duì)PEBA執(zhí)行激光加工時(shí)實(shí)際UV波長(zhǎng)一般越短越好。 追求短UV波長(zhǎng)通常會(huì)使激光加工商使用氬氟氣準(zhǔn)分子激光器的193 nm波長(zhǎng)。但這種選擇也不無(wú)挑戰(zhàn)。193 nm波長(zhǎng)屬于能譜的真空紫外區(qū)段，可被空氣中的氧氣迅速吸收。因此，采用193 nm波長(zhǎng)UV的激光燒蝕必須在真空或惰性無(wú)氧環(huán)境下進(jìn)行。 撇去上述基礎(chǔ)設(shè)施挑戰(zhàn)不談，氬氟準(zhǔn)分子激光器波長(zhǎng)和所有準(zhǔn)分子激光器波長(zhǎng)產(chǎn)生的激光束尺寸確具吸引力。準(zhǔn)分子激光器的原始光束達(dá)12 mm高 × 24 mm寬。經(jīng)過(guò)遮蔽和聚焦后，原始光束仍可形成較大的工作光束，使激光加工商能夠在工作場(chǎng)地應(yīng)用寬度超過(guò)2.5 mm的高階能量，并在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)切除大量PEBA材料。例如，每分鐘可以切除0.084 mm3的PEBA材料，相當(dāng)于每分鐘切除長(zhǎng)100 mm、深0.051 mm的材料。增加激光脈沖率可進(jìn)一步加快批量切除工序。表1：PEBA的特性（來(lái)源：Arkema） 這可能是激光加工給PEBA導(dǎo)管制造商帶來(lái)的最大優(yōu)勢(shì)。激光加工可以切除導(dǎo)管軸上的大段PEBA，形成直徑較小的區(qū)域，作為低硬度PEBA的最佳結(jié)合位置。可以想象，與將PEBA分立部件與內(nèi)軸和熱收縮外殼熔合的制造方法相比，這種方法更容易將單硬度擠出物轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘤捕容S，從而簡(jiǎn)化導(dǎo)管制造過(guò)程。 精度和效率 PEBA的品質(zhì)使之成為理想的導(dǎo)管材料。它與激光加工的兼容性進(jìn)一步促使其成為適用于醫(yī)療器械應(yīng)用領(lǐng)域的材料。這一方法可以避免機(jī)械加工中常見(jiàn)的多余瑕疵，同時(shí)可以高效且精確地切除大量材料以獲得特定導(dǎo)管部件。 Chad Carson是 Avicenna Technology 總裁 Ronald Sik是 Avicenna Technology 新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)協(xié)調(diào)員