Anglies pluošto kompozicinės medžiagos vis dažniau naudojamos diagnostikos, gydymo, sveikatos priežiūros ir susijusių medicinos prietaisų srityse. Palaipsniui didėjant paklausai medicinos rinkoje, atitinkamos anglies pluošto medicininės medžiagos taip pat nuolat plečiasi ir diegia pritaikymo metodus bei formas.
Medicininių anglies pluošto medžiagų tyrimai prasidėjo dar septintajame dešimtmetyje. Tuo metu tiriant dirbtinių kraujagyslių antikoaguliacines medžiagas buvo nustatyta, kad anglies pluošto medžiagos turėjo puikių anti-krešėjimo savybių. Po 1970 m. Bokros pasiūlė naudoti anglies pluošto medžiagas kaip biomedicininius prietaisus. Remiantis šiuolaikiniais moksliniais tyrimais, anglies pluošto medžiagos pasižymi geru biologiniu suderinamumu, mažai dirgina biologinius audinius, nėra -toksiškumo, ne-kancerogeniškumo, mažo savitojo svorio, o elastingumo modulis panašus į žmogaus kaulus. Jis turi potencialų pranašumą – tapti ketvirtąja implantų medžiagų karta.
Anglies pluošto kompozicinių medžiagų privalumai medicinos srityje
1. Anizotropija ir projektuojamumas
Anglies pluošto kompozicinės medžiagos yra anizotropinės medžiagos, turinčios skirtingas savybes pluošto kryptimi ir statmenos pluošto krypčiai, o tai suteikia didelę dizaino laisvę. Keičiant klojimo būdą (pvz., klojimo kampą, klojimo tvarką), kad būtų pakeistas gaminio elastingumas ir stiprumas, galima patenkinti specifinius naudojimo reikalavimus. Medicinos įrangos komponentai dažnai veikia skirtingas žmogaus kūno dalis, o specifiniai skirtingų komponentų veikimo reikalavimai yra skirtingi.
2. Didelis rentgeno spindulių pralaidumas
Rentgeno spindulių pralaidumas yra susijęs su prasiskverbiamos medžiagos elementų sudėtimi, atominiu skaičiumi, tankiu ir storiu. Pagrindiniai elementai, sudarantys anglies pluošto kompozicines medžiagas, yra C, H ir O, kurių atominiai skaičiai yra maži, o rentgeno spindulių masės sugerties koeficientas yra daug mažesnis nei įprastų medžiagų. 1 mm storio aliuminio plokščių ir anglies pluošto kompozitinių plokščių rentgeno spindulių pralaidumas yra atitinkamai 78 % ir 96 %, aliuminio plokščių sklaidos ir sugerties sąnaudos yra 22 %, o anglies pluošto plokščių tik 4 %.
3. Geras atsparumas nuovargiui
Anglies pluošto kompozicinės medžiagos turi daugybę pluošto / dervos sąsajų. Kai įtrūkimai susidaro dėl pernelyg didelių išorinių jėgų, šios sąsajos gali veiksmingai užkirsti kelią įtrūkimams toliau plėstis ir atitolinti nuovargio pažeidimus. Medicinos prietaisai pakartotinai naudojami kiekvieną dieną, o geras anglies pluošto kompozitinių medžiagų atsparumas nuovargiui užtikrina instrumento tarnavimo laiką.
Medicininės įrangos srityje anglies pluošto kompozicinės medžiagos naudojamos mobiliosioms platformoms rentgeno tikrinimo mašinoms gaminti, naudojant visą jų rentgeno spindulių pralaidumą; CFRP naudojamas medicininei įrangai, tokiai kaip ortopedija ir organų transplantacija, gaminti, taip pat reabilitacijos produktams, pvz., protezams ir ortopedams, naudojant puikias mechanines savybes.
Naudojama kompiuterinės tomografijos plokštėms, rentgeno tikrinimo įrangai ir pagalbinei įrangai
Šis tipas yra plačiausiai naudojamas ir plačiausiai naudojamas anglies pluošto medicininis atvejis Kinijoje. Labiau reprezentatyvios yra rentgeno, KT ir B-ultragarso tikrinimo lovos plokštės, diagnostinės lovos galvos atramos, didelės raiškos DR plokščiaekraniai detektoriai ir laikikliai.
Medicininės KT lovos plokštėse dažniausiai naudojamos izoliacinės elektrinės plokštės, tačiau jų spindulių pralaidumas mažas, mechaninės savybės prastos, vaizdo aiškumas prastas. Anglies pluošto kompozitinių medžiagų absorbcijos greitis ir sklaidos greitis yra daug mažesnis nei jų. Diagnozės metu galima atitinkamai sumažinti rentgeno spindulių dozę, sumažinti rentgeno aparato galią, pailginti prietaiso tarnavimo laiką ir sutaupyti elektros energijos.
Dar svarbiau, kad anglies pluošto kompozitinės medžiagos turi puikų rentgeno spindulių pralaidumą, todėl spinduliai gali būti apšvitinti ant lovos lentos bet kokiu kampu be lūžio. Norint gauti aiškų vaizdą, reikia tik nedidelės spindulių dozės, taip sumažinant žalą pacientams ir medicinos personalui.
Anglies pluoštas dirbtiniams kaulams ir dirbtiniams sąnariams
Šiuo metu anglies pluošto kompozitinės medžiagos plačiai naudojamos kaulų fiksavimo plokštelėse, kaulų užpilduose, klubo sąnarių kamienuose, dirbtinėse implantų dantų šaknyse, kaukolės taisymo medžiagose ir dirbtinės širdies medžiagose. Žmogaus kaulų stiprumas lenkiant yra apie 100 Mpa, lenkimo modulis yra 7 ~ 20 Gpa, tempiamasis stipris yra apie 150 Mpa, o tempimo modulis yra apie 20 Gpa. Anglies pluošto kompozicinių medžiagų lenkimo stipris yra apie 89 Mpa, lenkimo modulis yra 27 Gpa, tempiamasis stipris yra apie 43 Mpa, o tempimo modulis yra apie 24 Gpa, o tai yra artima žmogaus kaulų stiprumui arba jį viršija.
Šiuo metu kai kurios įmonės sukūrė anglies pluošto kompozicinių medžiagų naudojimą dirbtiniams kaulams ir sąnariams gaminti. Šio dirbtinio kaulo lenkimo stiprumas yra artimesnis tikriems žmogaus kaulams nei dirbtinių kaulų, pagamintų iš kitų biomedžiagų, o tai turi didelę reikšmę ortopedinei medicinai. Iš jo pagamintų dirbtinių jungčių atsparumas dilimui taip pat yra didesnis nei itin-didelės molekulinės masės polietileno ir metalo gaminių judamojoje jungtyje.
Kita įmonė kaulų taisymui sukūrė ištisinio anglies pluošto arba veltinio sustiprintą plastiką. Dervos matricoje naudojamas polimetilmetakrilatas, o anglies pluošto masės dalis yra 20 %-60 %. Kadangi medžiaga yra lengva, netrukdo MRT tyrimams, turi gerą biologinį suderinamumą, ilgalaikis implantavimas organizme nesukelia neigiamų reakcijų į biologinius audinius, kraują, smegenų skystį ir kt., nėra atmetimo reakcijos, tinka naudoti kaip lūžių fiksavimo medžiagą arba lūžių vidinės fiksacijos ar kaulų atstatymo medžiagą.
Dantų atstatymas
Europoje ir Jungtinėse Amerikos Valstijose klinikinėje praktikoje vis dažniau naudojama nemetalinio atkūrimo-iš anksto suformuota pluošto stulpelių sistema ir palaipsniui laikoma veiksminga alternatyva tradicinei metalinių stulpų ir šerdies sistemai, skirta taisyti likusias dantų šaknis ir vainikus. Anglies pluošto stulpelių fizinių ir cheminių savybių bei biologinių savybių tyrimai rodo, kad anglies pluošto stulpeliai pasižymi mechaninėmis savybėmis, kurios labiau suderinamos su danties audiniais. Jų elastingumo modulis, panašus į dentino, gali tolygiau paskirstyti įtempį išilgai stulpelio korpuso, o tai naudinga danties šaknies apsaugai; tuo pačiu metu jie turi daug privalumų, tokių kaip geras biologinis suderinamumas ir atsparumas korozijai, lengvas pašalinimas ir patogus antrinis remontas.
Anglies pluošto protezas
Ryšys ir perdavimo dalis tarp protezo ir žmogaus kūno vadinama priėmimo ertme, kuri daugiausia apgaubia likusią galūnę ir perduoda jėgą. Šiai daliai keliami aukšti-apkrovos reikalavimai ir ji negali būti per sunki. Anglies pluošto medžiagos taip pat gali būti naudojamos kaip medžiagos šiai daliai gaminti. Dalis, kurioje yra likutinė galūnė, gali būti pagaminta iš polietileno plokštės, o atraminis korpusas gali būti pagamintas iš anglies pluošto, kad būtų galima lengvai palaikyti ir perduoti jėgą.
Žmogaus kūno kulkšnies ir pėdos jungtis vaidina pagrindinį vaidmenį išlaikant kūno pusiausvyrą ir palaikymą. Iš anglies pluošto pagamintas kulkšnies sąnarys gali realizuoti žmogaus kūno šokinėjimo funkciją. Be to, sujungimo dalis tarp čiurnos ir blauzdos protezo taip pat gali būti realizuota su anglies pluoštu. Bendras produktas yra labai išskirtinis ir taip pat gerai veikia apsaugos nuo žalos požiūriu.
Anglies pluošto vežimėlis
Anglies pluošto tankis yra tik 1,7 g/cm3. Tos pačios specifikacijos priedai yra daugiau nei perpus lengvesni nei aliuminio lydinio, tačiau stiprumas yra daug didesnis. Be to, anglies pluoštas yra labai atsparus korozijai-. Didelė dalis neįgaliojo vežimėlyje sėdinčių pacientų susiduria su tokiomis problemomis kaip šlapimo nelaikymas ir dažnas kontaktas su injekcijomis ir vaistais. Šiuo atveju priedai, pagaminti iš anglies pluošto kompozitinių medžiagų, pasižymi ilgaamžiškumu, kurį sunku priderinti prie įprastų metalinių medžiagų.
Šiuo metu anglies pluošto kompozicinės medžiagos daugiausia naudojamos prieduose, tokiuose kaip porankiai, porankiai, kojų atramos, kojų atramos, atlošai, sijonai ir rėmo vamzdžiai. Daugumos šių priedų aukštį galima reguliuoti. Anglies pluošto kompozicines medžiagas lengva surinkti kartu su vežimėliu, naudojant mechaninį ryšį. Svarbiausia, kad šiuos priedus panaudojus anglies pluošto kompozitinėse medžiagose, bendras vežimėlio svoris gerokai sumažėjo, o kaip dažnai naudojamas komponentas tapo tvirtesnis ir patvaresnis.
Anglies pluošto kompozicinės medžiagos pasižymi puikiomis savybėmis ir buvo plačiai naudojamos kasdieniame civiliniame gyvenime. Jie taip pat buvo patikrinti dešimtmečiais trukusiais taikymais. Jie yra saugūs ir patikimi aplinkai ir žmonių sveikatai.
Nuolat tobulėjant medicinos technologijoms, medicinos įranga taip pat nuolat atnaujinama ir tobulinama. Anglies pluošto investicijos ir taikymas medicinos prietaisuose yra nauja tendencija ir kryptis, kuri ateityje neabejotinai atvers platesnę taikymo perspektyvą.
