一種醫(yī)用導(dǎo)管親水涂層固化機的研發(fā)

陳海歐　呂永桂　高平波　孫騰龍

摘 要：醫(yī)用導(dǎo)管表面親水涂層的固化是導(dǎo)管制備的一個重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)有的固化機普遍具有自動化程度不高、生產(chǎn)效率低下、產(chǎn)品合格率低等問題。針對這些不足，利用UV固化技術(shù)，研發(fā)設(shè)計了一種能夠自動實現(xiàn)對醫(yī)用導(dǎo)管親水涂層進行高效固化的設(shè)備。該設(shè)備已經(jīng)成功應(yīng)用于醫(yī)用導(dǎo)管制造行業(yè)，極大提高了我國醫(yī)用導(dǎo)管的制造水平，對醫(yī)療器械的發(fā)展具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：醫(yī)用導(dǎo)管；UV固化；親水涂層

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.027

0 前言

在醫(yī)學(xué)臨床治療中，有些醫(yī)用導(dǎo)管需要介入人體使用，比如應(yīng)用比較多的球囊導(dǎo)管。為了減輕病人的痛苦以及醫(yī)生操作的不便，往往需要對醫(yī)用導(dǎo)管進行表面潤滑處理。常用的方法是利用UV固化技術(shù)將親水材料有機地結(jié)合在醫(yī)用導(dǎo)管上，遇水時在其表面形成一層潤滑薄膜且不易脫落。

與國外發(fā)達國家相比，我國醫(yī)用導(dǎo)管的發(fā)展相對落后，相應(yīng)的制造設(shè)備存在較大差距，尤其是用于醫(yī)用導(dǎo)管表面親水涂層固化的設(shè)備國內(nèi)幾乎是空白[4]。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，臨床對醫(yī)用導(dǎo)管不斷提出更高的要求?，F(xiàn)有的國內(nèi)醫(yī)用導(dǎo)管固化設(shè)備存在著自動化程度不高、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品合格率低以及成本較高等問題。

為了解決上述的問題，本文所研發(fā)的設(shè)備利用UV固化工藝能夠同時完成對多個醫(yī)用導(dǎo)管表面親水涂層的固化過程，人工操作流程簡單，解放了生產(chǎn)力，大大提高了生產(chǎn)效率，并且對影響醫(yī)用導(dǎo)管固化效果的光強、溫度以及涂層長度等關(guān)鍵因素進行了精確的控制，保證了固化涂層的穩(wěn)定性和均勻性，使得產(chǎn)品合格率大大提高。經(jīng)過實際生產(chǎn)的考驗，該親水涂層固化機生產(chǎn)出的產(chǎn)品完全能夠滿足臨床的相關(guān)要求，對于提高我國的醫(yī)用導(dǎo)管制造水平具有重要的意義。

1 醫(yī)用導(dǎo)管固化機機械設(shè)計

固化機的結(jié)構(gòu)實體如圖1所示，在固化機的工作過程中，首先通過夾持裝置將固定好的多個導(dǎo)管垂直浸入濃度為60%的PVP試劑中，PVP溶液為常用的親水材料，該溶液放置在試劑箱內(nèi)。一定時間之后，抬升導(dǎo)管使其回到起始位置，燈箱移動到浸泡好的導(dǎo)管兩側(cè)并進行高強度的紫外光照射，使其完成導(dǎo)管底料的固化過程，之后按照同樣的方式將上述導(dǎo)管浸入濃度為40%的PVP試劑中隨后完成導(dǎo)管面料的固化過程。最后拆下導(dǎo)管，完成整個固化過程。

為了使醫(yī)用導(dǎo)管獲得一個均勻的表面涂層和良好的固化效果，醫(yī)用導(dǎo)管在固化過程中需要保持充氣擴張的狀態(tài)。其充氣實體結(jié)構(gòu)如圖2所示，紅色箭頭表示氣體通路，空氣通過氣管進入旋轉(zhuǎn)接頭，隨后通過中空的齒輪旋轉(zhuǎn)軸，下行穿過導(dǎo)管夾具進入魯爾三通閥，通過調(diào)節(jié)魯爾三通閥開關(guān)，使空氣轉(zhuǎn)向進入醫(yī)用導(dǎo)管端頭，完成充氣過程。

除了充氣過程外，醫(yī)用導(dǎo)管在固化過程中不斷地繞自身芯軸旋轉(zhuǎn)，從而保證涂層表面接受到的光強均勻。同時，由于旋轉(zhuǎn)所引起的微弱離心力平衡試劑液體所具有的表面張力，使得表面涂層更加均勻。

2 紫外固化機理概述

UV固化是一種以紫外光為光源，引發(fā)具有化學(xué)反應(yīng)活性的液態(tài)物質(zhì)快速轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的技術(shù)。該技術(shù)已經(jīng)可以成熟地運用于醫(yī)用導(dǎo)管親水涂層的固化過程中。其中光照強度的控制對于醫(yī)用導(dǎo)管表面親水涂層的固化起著至關(guān)重要的作用。在光強上，醫(yī)用導(dǎo)管表面固化時所要求的紫外光的強度I≥25mW/cm2，只有足夠的光照強度，才能保證固化后的導(dǎo)管表面親水涂層的穩(wěn)定性。

該親水涂層固化機以紫外熒光燈作為UV固化的光源。該光源由磁控管產(chǎn)生的微波激活管內(nèi)填充物，發(fā)出紫外線，并且對表面進行了濾波處理。光照強度在25 mW/cm2至50 mW/cm2之間，能夠滿足要求，且具有光線分布較均勻、發(fā)熱量小、價格一般等優(yōu)點。本產(chǎn)品創(chuàng)新采用雙面UV光源照射，能夠縮短單次固化的時間，極大地提高醫(yī)用導(dǎo)管的生產(chǎn)效率。同時為了減少由于頻繁開啟和關(guān)閉紫外光源對燈管壽命的影響，保持固化時溫度的相對穩(wěn)定，該固化機獨特的燈箱設(shè)計可以使得當(dāng)不需要紫外光照射時，將燈管移走并密封起來以保持溫度。整個過程中燈管可以持續(xù)點亮，直至一天的生產(chǎn)作業(yè)結(jié)束。

3 控制系統(tǒng)組成

醫(yī)用導(dǎo)管表面親水涂層固化機的控制系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

作為整個固化機的控制核心，該系統(tǒng)包括：ARM微處理器、人機交互界面、電機控制模塊、行程檢測模塊、電磁鎖、聲光報警器、UV紫外固化模塊、光強傳感器、溫度傳感器、風(fēng)扇散熱模塊。其中人機交互界面用于醫(yī)用導(dǎo)管操作人員對固化機進行相關(guān)的控制操作輸入；電機控制模塊用于執(zhí)行控制系統(tǒng)的指令完成各個電機的運轉(zhuǎn)；行程檢測模塊用于對移動滑臺以及燈箱的位置進行實時的監(jiān)測；電磁鎖用于控制醫(yī)用導(dǎo)管操作平臺的閉合；聲光報警器用于對固化機的運行狀況進行警示；UV紫外固化模塊用于控制紫外燈的開啟與關(guān)閉，同時配合光強傳感器可以檢測紫外燈的光照強度能否滿足固化需要；溫度傳感器用于檢測燈箱內(nèi)以及室外的溫度；風(fēng)扇散熱模塊用于燈箱內(nèi)的溫度控制。

4 結(jié)語

本文運用UV固化技術(shù)，通過對固化過程中的光照強度、溫度、涂層長度等關(guān)鍵參數(shù)的嚴格控制，以及良好的人機交互界面實現(xiàn)了對醫(yī)用導(dǎo)管親水涂層自動高效固化的功能。該設(shè)備已經(jīng)成功應(yīng)用于一些醫(yī)用導(dǎo)管制造企業(yè)，且運行狀態(tài)良好，極大的提高了醫(yī)用導(dǎo)管的生產(chǎn)效率，對我國醫(yī)療器械的發(fā)展具有重要的意義。

參考文獻：

[1]劉艷，李真，李昕躍.醫(yī)用導(dǎo)管親水層的制備[J].應(yīng)用化工，2013，

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[2]崔芙紅.水性紫外光固化涂料的研究進展[J].廣東化工，2013，40

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[3]劉大瑋.基于ARM微處理器的UV燈照度控制系統(tǒng)設(shè)計研究[D].長沙：中南大學(xué)，2011.

[4]夏毅然.PVP在醫(yī)用導(dǎo)管表面潤滑處理中的應(yīng)用研究[D].濟南：山東省醫(yī)療器械研究所，2009.

作者簡介：陳海歐（1993-），男，山東菏澤人，碩士研究生，主要從事醫(yī)療器械方面的研究。

*為通訊作者