Avicenna Technology, Montevideo, Minnesota, USA 聚醚嵌段酰胺(PEBA)已成功應用于各種導管設計中。本文說明PEBA與激光加工的兼容性如何能夠簡化導管制造過程，例如，與其它制造方法相比，它更容易將單硬度擠出物轉變為多種硬度軸。 有價值的材料特性 聚醚嵌段酰胺(PEBA)又稱為Pebax，是一種可用于醫用導管的熱塑彈性體，兼具熱塑材料和橡膠彈性材料的優點。PEBA的熱塑特性意味著在高溫下更易加工、擠出和成型，而彈性使之在拉伸、壓縮或變形后經過冷卻即可恢復原來的長度或形狀。 PEBA由于重量輕，能提供各種柔性和硬度，能量歸還率更高，抗疲勞特性更佳且在物理和熱學應力作用下具有更好的尺寸穩定性（參見表1），因此在同類熱塑彈性體中性能突出。該材料對各種化學物質都具有較強的耐受性，且不易被鹽或硫酸腐蝕。它符合美國藥典VI級認證要求，可采用各種方法（包括伽馬輻射、高壓蒸汽和環氧乙烷）進行滅菌。醫療器械行業中的管件擠壓商和導管制造商報告稱PEBA在很多方面都是一種模型材料。它具有較寬的熱學工作域，根據硬度的不同，其熔點介于134 °C 至174 °C之間。PEBA可與熱塑性聚氨酯共擠出，使設計者制造出復合管件。PEBA通過加熱或環氧化物易與其它材料結合。這一特性使得PEBA成為復合球囊導管的理想軸材料。 PEBA的剛度范圍、各種硬度下的穩定密度及易于溶融加工的特性也使其成為制造由熔融PEBA部件組成的多硬度導管軸的首選材料。采用這種設計的導管通過高硬度近端部分提供極佳的推動能力和扭矩，在低硬度遠端部分則能提供靈活的操控性。為了更好地將軸上的扭力傳遞至末端，通常采用不銹鋼織帶進行強化。 激光加工的優點 FIGURE 1: Laser drilling PEBA catheters accommodates fluid aspiration or drug delivery.許多導管設計需要孔和槽等加工特征，有時是凹槽和錐體。機械法（如鉆孔、研磨和刮削）可用于實現上述特性，但可能會在特征邊緣留下毛刺，并可能給導管材料施加不希望的熱和應力。此外，導管壁上的不銹鋼織帶可能妨礙利用鉆頭或刀片的接觸加工法。采用激光能量進行非接觸式導管加工無需施加應力或熱即可將聚合物材料從嵌入的織帶上切除，因此成為一種有吸引力的替代方法（圖1和2）。此外，如有需要，特定形式的激光能量還可以同時切除聚合物和編帶。 FIGURE 2: Laser marking PEBA catheters embeds product data and creates permanent traceability.工序 激光能量是高度相干的，即激光僅在唯一特定波長下發射能量。激光能量還是高度定向的，這意味著激光束的光子緊密成簇且平行傳輸。這種特性使得激光束的能量可以通過光纖或透鏡和鏡面光束傳輸系統進行控制（遮蔽、聚焦和改變方向）。 在激光加工工序中，激光燒蝕是通過將材料的吸收特性與合適的激光波長相匹配，然后以正確的能量密度和時間將選擇的波長應用于特定的材料上，從而汽化材料。當合適設置功率、脈沖、焦距和持續時間等工序變量時，激光能量即可破壞材料的分子鍵，引起材料蒸發。真正的激光燒蝕并不依靠熱量來熔化或燒掉材料，因此激光燒蝕具有清潔和精加工的特性，不會對周圍區域產生熱效應。 PEBA是一種對紫外光(UV)敏感的材料，經紫外線輻射后易降解。在為PEBA設計激光燒蝕工序時，應首先考慮上述材料特性。UV能譜的波長范圍從接近紫色的400 nm近紫外光到接近X光的10 nm極紫外光。商用激光發出的UV波長范圍從第三代Nd:YAG固態激光器的355 nm到氟氣準分子激光器的157 nm。由于PEBA在長波長UV輻射下的燒蝕效果不佳，對PEBA執行激光加工時實際UV波長一般越短越好。 追求短UV波長通常會使激光加工商使用氬氟氣準分子激光器的193 nm波長。但這種選擇也不無挑戰。193 nm波長屬于能譜的真空紫外區段，可被空氣中的氧氣迅速吸收。因此，采用193 nm波長UV的激光燒蝕必須在真空或惰性無氧環境下進行。 撇去上述基礎設施挑戰不談，氬氟準分子激光器波長和所有準分子激光器波長產生的激光束尺寸確具吸引力。準分子激光器的原始光束達12 mm高 × 24 mm寬。經過遮蔽和聚焦后，原始光束仍可形成較大的工作光束，使激光加工商能夠在工作場地應用寬度超過2.5 mm的高階能量，并在相對較短的時間內切除大量PEBA材料。例如，每分鐘可以切除0.084 mm3的PEBA材料，相當于每分鐘切除長100 mm、深0.051 mm的材料。增加激光脈沖率可進一步加快批量切除工序。表1：PEBA的特性（來源：Arkema） 這可能是激光加工給PEBA導管制造商帶來的最大優勢。激光加工可以切除導管軸上的大段PEBA，形成直徑較小的區域，作為低硬度PEBA的最佳結合位置。可以想象，與將PEBA分立部件與內軸和熱收縮外殼熔合的制造方法相比，這種方法更容易將單硬度擠出物轉變為多硬度軸，從而簡化導管制造過程。 精度和效率 PEBA的品質使之成為理想的導管材料。它與激光加工的兼容性進一步促使其成為適用于醫療器械應用領域的材料。這一方法可以避免機械加工中常見的多余瑕疵，同時可以高效且精確地切除大量材料以獲得特定導管部件。 Chad Carson是 Avicenna Technology 總裁 Ronald Sik是 Avicenna Technology 新產品開發協調員