Podczas projektowania i produkcji wyrobów medycznych, zwłaszcza respiratorów, kluczowym zadaniem inżynieryjnym jest zapewnienie, że wytrzymają one rygorystyczne procesy sterylizacji i czyszczenia bez pogarszania wydajności i żywotności ich podstawowego elementu – silnika respiratora. Ponieważ wentylatory mają bezpośredni lub pośredni kontakt z drogami oddechowymi pacjenta, wymagania dotyczące kontroli infekcji spełniają najwyższe standardy w branży medycznej. Stawia to niezwykle wysokie wymagania nie tylko w zakresie doboru materiału silnika, ale także technologii jego uszczelnienia.
Wymagania materiałowe: Odporność na korozję chemiczną, wysoką temperaturę i wysokie ciśnienie
Silnik respiratora i jego elementy peryferyjne muszą być wykonane z materiałów o doskonałej odporności na różne agresywne środki dezynfekcyjne i środowiska sterylizacji.
1. Zgodność środków dezynfekcyjnych
W placówkach medycznych powszechnie stosuje się szeroką gamę środków dezynfekcyjnych, w tym alkohole (takie jak etanol i izopropanol), czwartorzędowe związki amoniowe, podchloryn sodu i nadtlenek wodoru. Te odczynniki chemiczne mają różny stopień korozyjności.
Materiały polimerowe: Obudowy silników, złącza i materiały osłon kabli (takie jak poliwęglan i niektóre gatunki tworzyw konstrukcyjnych) muszą być odporne na pękanie naprężeniowe, zmiękczenie lub odbarwienie spowodowane tymi substancjami chemicznymi. Podstawową kwestią jest obojętność chemiczna.
Materiały metaliczne: Komponenty takie jak wały, kołnierze i elementy złączne wymagają stali nierdzewnej, zazwyczaj klasy medycznej 316L lub innych stopów o wysokiej odporności na korozję, aby zapobiec utlenianiu i korozji wżerowej spowodowanej resztkami środka dezynfekującego lub wysoką wilgotnością.
2. Ekstremalna odporność na środowiska sterylizacji
Różne metody sterylizacji stawiają różne wymagania materiałom silnika.
Autoklawowanie: Jest to jedna z najpowszechniejszych metod sterylizacji, obejmująca wysokie temperatury (zwykle 121°C lub 134°C) i wysokie ciśnienie. Materiały magnetyczne w silnikach (takie jak magnesy trwałe) muszą zapewniać, że ich właściwości magnetyczne nie ulegną znacznej degradacji pod wpływem wysokiej temperatury. Ponadto materiały izolacyjne (takie jak emaliowana izolacja drutu i papier izolacyjny szczeliny stojana) wymagają wysokiej stabilności termicznej, aby zapobiec karbonizacji i awariom.
Sterylizacja w niskiej temperaturze: W przypadku elementów wrażliwych na ciepło do sterylizacji można zastosować tlenek etylenu (EO) lub plazmę nadtlenku wodoru. Metody te wymagają materiałów o dobrej przepuszczalności gazów i odporności na plazmę, aby zapewnić skuteczność środka sterylizującego bez pozostawiania szkodliwych pozostałości.
Wymagania dotyczące uszczelnienia: Zapobieganie przedostawaniu się płynów i pary
Konstrukcja uszczelnienia a silnik wentylatora ma kluczowe znaczenie dla jego zdolności do przetrwania procesów czyszczenia i sterylizacji. Przedostanie się płynu lub pary do silnika może spowodować katastrofalną awarię.
1. Stopień ochrony (stopień IP)
Nowoczesne silniki medyczne zazwyczaj wymagają wysokich stopni ochrony IP, takich jak IP66 lub IP67.
Odporność na wodę i kurz: IP66 oznacza, że silnik jest całkowicie chroniony przed wnikaniem kurzu i może wytrzymać silne strumienie wody z dowolnego kierunku. Ma to kluczowe znaczenie w przypadku mycia i czyszczenia pod wysokim ciśnieniem.
Ochrona przed zanurzeniem: Stopień ochrony IP67 wymaga ponadto, aby silnik wytrzymał krótkotrwałe zanurzenie, zapewniając jego funkcjonalność nawet w przypadku przypadkowego wpadnięcia do zbiornika na wodę lub zalania dużą ilością płynu podczas czyszczenia.
2. Techniczna realizacja krytycznych punktów uszczelniających
Osiągnięcie wysokiego poziomu uszczelnienia zależy od precyzyjnego projektu technicznego i wysokiej jakości uszczelek.
Uszczelnienie wału: Wał wirnika silnika jest najbardziej narażony na wnikanie cieczy. Wymagane są specjalistyczne uszczelnienia olejowe lub uszczelnienia labiryntowe. Materiały elastomerowe stosowane w tych uszczelkach (takie jak wysokowydajny fluoroelastomer (FKM) lub perfluoroelastomer (FFKM)) muszą być odporne na wysokie temperatury i rozpuszczalniki chemiczne oraz wykazywać doskonałe odzyskiwanie odkształceń, aby zapewnić utrzymanie ciśnienia uszczelnienia nawet po długotrwałym użytkowaniu i wielokrotnej sterylizacji.
Uszczelnienie obudowy: Do uszczelnienia statycznego na złączach obudowy silnika i na połączeniu pomiędzy pokrywą końcową a korpusem silnika należy zastosować o-ringi lub uszczelki. Wybór tych uszczelek musi również spełniać rygorystyczne kryteria kompatybilności materiałowej i stabilności termicznej.
Wejścia kablowe: Punkty wyjścia kabli zasilających i sygnałowych muszą być dokładnie uszczelnione za pomocą dławików kablowych lub technologii zalewania, aby zapobiec przedostawaniu się cieczy do silnika przez małe szczeliny pomiędzy drutami a osłoną. Mieszanka do zalewania musi mieć dobrą przyczepność i wytrzymałość dielektryczną.
