一种医用导管亲水涂层固化机的研发
医用导管表面亲水涂层的固化是导管制备的一个重要环节。现有的固化机普遍具有自动化程度不高、生产效率低下、产品合格率低等问题。针对这些不足，利用UV固化技术，研发设计了一种能够自动实现对医用导管亲水涂层进行高效固化的设备。该设备已经成功应用于医用导管制造行业，极大提高了我国医用导管的制造水平，对医疗器械的发展具有重要的意义。
标签：医用导管；UV固化；亲水涂层
0 前言
在医学临床治疗中，有些医用导管需要介入人体使用，比如应用比较多的球囊导管。为了减轻病人的痛苦以及医生操作的不便，往往需要对医用导管进行表面润滑处理。常用的方法是利用UV固化技术将亲水材料有机地结合在医用导管上，遇水时在其表面形成一层润滑薄膜且不易脱落。
与国外发达国家相比，我国医用导管的发展相对落后，相应的制造设备存在较大差距，尤其是用于医用导管表面亲水涂层固化的设备国内几乎是空白[4]。随着经济的发展和人们生活水平的提高，临床对医用导管不断提出更高的要求。現有的国内医用导管固化设备存在着自动化程度不高、生产效率低、产品合格率低以及成本较高等问题。
为了解决上述的问题，本文所研发的设备利用UV固化工艺能够同时完成对多个医用导管表面亲水涂层的固化过程，人工操作流程简单，解放了生产力，大大提高了生产效率，并且对影响医用导管固化效果的光强、温度以及涂层长度等关键因素进行了精确的控制，保证了固化涂层的稳定性和均匀性，使得产品合格率大大提高。经过实际生产的考验，该亲水涂层固化机生产出的产品完全能够满足临床的相关要求，对于提高我国的医用导管制造水平具有重要的意义。
1 医用导管固化机机械设计
固化机的结构实体如图1所示，在固化机的工作过程中，首先通过夹持装置将固定好的多个导管垂直浸入浓度为60%的PVP试剂中，PVP溶液为常用的亲水材料，该溶液放置在试剂箱内。一定时间之后，抬升导管使其回到起始位置，灯箱移动到浸泡好的导管两侧并进行高强度的紫外光照射，使其完成导管底料的固化过程，之后按照同样的方式将上述导管浸入浓度为40%的PVP试剂中随后完成导管面料的固化过程。最后拆下导管，完成整个固化过程。
为了使医用导管获得一个均匀的表面涂层和良好的固化效果，医用导管在固化过程中需要保持充气扩张的状态。其充气实体结构如图2所示，红色箭头表示气体通路，空气通过气管进入旋转接头，随后通过中空的齿轮旋转轴，下行穿过导管夹具进入鲁尔三通阀，通过调节鲁尔三通阀开关，使空气转向进入医用导管
端头，完成充气过程。
除了充气过程外，医用导管在固化过程中不断地绕自身芯轴旋转，从而保证涂层表面接受到的光强均匀。同时，由于旋转所引起的微弱离心力平衡试剂液体所具有的表面张力，使得表面涂层更加均匀。
2 紫外固化机理概述
UV固化是一种以紫外光为光源，引发具有化学反应活性的液态物质快速转变为固态的技术。该技术已经可以成熟地运用于医用导管亲水涂层的固化过程中。其中光照强度的控制对于医用导管表面亲水涂层的固化起着至关重要的作用。在光强上，医用导管表面固化时所要求的紫外光的强度I≥25mW/cm2，只有足够的光照强度，才能保证固化后的导管表面亲水涂层的稳定性。
该亲水涂层固化机以紫外荧光灯作为UV固化的光源。该光源由磁控管产生的微波激活管内填充物，发出紫外线，并且对表面进行了滤波处理。光照强度在25 mW/cm2至50 mW/cm2之间，能够满足要求，且具有光线分布较均匀、发热量小、价格一般等优点。本产品创新采用双面UV光源照射，能够缩短单次固化的时间，极大地提高医用导管的生产效率。同时为了减少由于频繁开启和关闭紫外光源对灯管寿命的影响，保持固化时温度的相对稳定，该固化机独特的灯箱设计可以使得当不需要紫外光照射时，将灯管移走并密封起来以保持温度。整个过程中灯管可以持续点亮，直至一天的生产作业结束。
3 控制系统组成
医用导管表面亲水涂层固化机的控制系统架构如图3所示。
作为整个固化机的控制核心，该系统包括：ARM微处理器、人机交互界面、电机控制模块、行程检测模块、电磁锁、声光报警器、UV紫外固化模块、光强传感器、温度传感器、风扇散热模块。其中人机交互界面用于医用导管操作人员对固化机进行相关的控制操作输入；电机控制模块用于执行控制系统的指令完成各个电机的运转；行程检测模块用于对移动滑台以及灯箱的位置进行实时的监测；电磁锁用于控制医用导管操作平台的闭合；声光报警器用于对固化机的运行状况进行警示；UV紫外固化模块用于控制紫外灯的开启与关闭，同时配合光强传感器可以检测紫外灯的光照强度能否满足固化需要；温度传感器用于检测灯箱内以及室外的温度；风扇散热模块用于灯箱内的温度控制。
4 结语
本文运用UV固化技术，通过对固化过程中的光照强度、温度、涂层长度等关键参数的严格控制，以及良好的人机交互界面实现了对医用导管亲水涂层自动高效固化的功能。该设备已经成功应用于一些医用导管制造企业，且运行状态良好，极大的提高了医用导管的生产效率，对我国医疗器械的发展具有重要的意义。
参考文献：
[1]刘艳，李真，李昕跃.医用导管亲水层的制备[J].应用化工，2013，
42（01）：182-188.
[2]崔芙红.水性紫外光固化涂料的研究进展[J].广东化工，2013，40
（10）：99-101.
[3]刘大玮.基于ARM微处理器的UV灯照度控制系统设计研究[D].长沙：中南大学，2011.
[4]夏毅然.PVP在医用导管表面润滑处理中的应用研究[D].济南：山东省医疗器械研究所，2009.
*为通讯作者
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