一種醫用導管親水涂層固化機的研發

陳海歐　呂永桂　高平波　孫騰龍

摘 要：醫用導管表面親水涂層的固化是導管制備的一個重要環節。現有的固化機普遍具有自動化程度不高、生產效率低下、產品合格率低等問題。針對這些不足，利用UV固化技術，研發設計了一種能夠自動實現對醫用導管親水涂層進行高效固化的設備。該設備已經成功應用于醫用導管制造行業，極大提高了我國醫用導管的制造水平，對醫療器械的發展具有重要的意義。

關鍵詞：醫用導管；UV固化；親水涂層

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

0 前言

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

與國外發達國家相比，我國醫用導管的發展相對落后，相應的制造設備存在較大差距，尤其是用于醫用導管表面親水涂層固化的設備國內幾乎是空白[4]。隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，臨床對醫用導管不斷提出更高的要求。現有的國內醫用導管固化設備存在著自動化程度不高、生產效率低、產品合格率低以及成本較高等問題。

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

1 醫用導管固化機機械設計

固化機的結構實體如圖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。一定時間之后，抬升導管使其回到起始位置，燈箱移動到浸泡好的導管兩側并進行高強度的紫外光照射，使其完成導管底料的固化過程，之后按照同樣的方式將上述導管浸入濃度為40%的PVP試劑中隨后完成導管面料的固化過程。最后拆下導管，完成整個固化過程。

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

除了充氣過程外，醫用導管在固化過程中不斷地繞自身芯軸旋轉，從而保證涂層表面接受到的光強均勻。同時，由于旋轉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，引發具有化學反應活性的液態物質快速轉變為固態的技術。該技術已經可以成熟地運用于醫用導管親水涂層的固化過程中。其中光照強度的控制對于醫用導管表面親水涂層的固化起著至關重要的作用。在光強上，醫用導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管表面親水涂層的穩定性。

該親水涂層固化機以紫外熒光燈作為UV固化的光源。該光源由磁控管產生的微波激活管內填充物，發出紫外線，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、發熱量小、價格一般等優點。本產品創新采用雙面UV光源照射，能夠縮短單次固化的時間，極大地提高醫用導管的生產效率。同時為了減少由于頻繁開啟和關閉紫外光源對燈管壽命的影響，保持固化時溫度的相對穩定，該固化機獨特的燈箱設計可以使得當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點亮，直至一天的生產作業結束。

3 控制系統組成

醫用導管表面親水涂層固化機的控制系統架構如圖3所示。

作為整個固化機的控制核心，該系統包括：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、風扇散熱模塊。其中人機交互界面用于醫用導管操作人員對固化機進行相關的控制操作輸入；電機控制模塊用于執行控制系統的指令完成各個電機的運轉；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測；電磁鎖用于控制醫用導管操作平臺的閉合；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以及室外的溫度；風扇散熱模塊用于燈箱內的溫度控制。

4 結語

本文運用UV固化技術，通過對固化過程中的光照強度、溫度、涂層長度等關鍵參數的嚴格控制，以及良好的人機交互界面實現了對醫用導管親水涂層自動高效固化的功能。該設備已經成功應用于一些醫用導管制造企業，且運行狀態良好，極大的提高了醫用導管的生產效率，對我國醫療器械的發展具有重要的意義。

參考文獻：

[1]劉艷，李真，李昕躍.醫用導管親水層的制備[J].應用化工，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燈照度控制系統設計研究[D].長沙：中南大學，2011.

[4]夏毅然.PVP在醫用導管表面潤滑處理中的應用研究[D].濟南：山東省醫療器械研究所，2009.

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

*為通訊作者