Soluções de vedação para dispositivos médicos: o que projetistas e fabricantes precisam saber, evitar e considerar ao planejar vedações em um dispositivo

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As vedações são um dos componentes mais importantes em muitos dispositivos médicos. Embora de baixo custo, os selos têm um efeito profundo na função de um dispositivo médico e no resultado de um procedimento médico.

As soluções de vedação projetadas avançaram para atender aos novos projetos de dispositivos médicos devido a novos materiais e novos processos para produzir essas vedações. Uma compreensão dos fundamentos do projeto de vedação, das ferramentas disponíveis para auxiliar no processo de fabricação e das armadilhas a serem evitadas ajudará na obtenção de um resultado bem-sucedido de vedação e dispositivo médico.

Ao abordar um novo projeto de vedação, é importante classificar a vedação com base em sua função pretendida. Todos os selos se enquadram em um dos três grupos distintos. Embora certos aplicativos possam combinar mais de um grupo, sempre há um que é dominante.

Os três projetos básicos de vedação são:

Novos avanços em designs de trocartes que incorporam vedações especializadas permitem que vários instrumentos sejam inseridos em um único trocarte.

As aplicações de vedação estática são as mais comuns e incluem aquelas que impedem que fluidos e medicamentos escapem para dentro ou para fora de um dispositivo médico. O design da vedação pode variar de anéis de vedação básicos a formas complexas. As vedações estáticas podem ser encontradas na mais ampla gama de dispositivos médicos, desde bombas e separadores de sangue até concentradores de oxigênio.

Uma aplicação de vedação recíproca com movimento linear incluiria endoscópios que requerem vedações de trocarte. Esses selos de trocarte são de design complexo e permitem que o cirurgião insira e manipule instrumentos para realizar o procedimento médico. Esses procedimentos variam de reparos de hérnia relativamente simples aos procedimentos cardíacos mais difíceis. Todas essas cirurgias minimamente invasivas empregam endoscópios com selos que dependem do alongamento do selo, durabilidade e capacidade de manter a forma durante procedimentos longos e árduos. Essa aplicação específica de vedação combina movimentos alternativos e rotativos, sendo a função principal o movimento linear.

Uma aplicação de vedação rotativa geralmente inclui O-rings usados ​​para vedar eixos rotativos com o eixo giratório passando pela dimensão interna do O-ring. Os sistemas que utilizam motores, como vários tipos de sistemas de varredura, requerem vedações rotativas, mas existem muitas outras aplicações não motorizadas que também exigem vedações rotativas. A consideração mais importante no projeto de uma vedação rotativa é o acúmulo de calor por fricção, com os limites de estiramento, compressão e temperatura de aplicação também importantes.

Qual a função do selo? É importante identificar especificamente se o projeto deve vedar um fluido e ser impermeável a um determinado fluido.

Ou a vedação transmitirá um fluido ou gás, transmitirá energia, absorverá energia e/ou fornecerá suporte estrutural de outros componentes na montagem do dispositivo?

Todos esses fatores e combinações precisam ser cuidadosamente examinados e compreendidos para se chegar a um projeto de vedação bem-sucedido.

Em que ambiente um selo irá operar? Água, produtos químicos e solventes podem causar encolhimento e deformação de uma vedação. É importante, portanto, identificar os efeitos de curto e longo prazo de todos os fatores ambientais, incluindo oxigênio, ozônio, luz solar e efeitos alternados de situações úmidas/secas. Igualmente importantes são os efeitos da pressão constante, ou alteração do ciclo de pressão e estresse dinâmico, causando potencial deformação do selo.

Existem limites de temperatura nos quais uma vedação funcionará adequadamente. Dependendo do material e do projeto da vedação, uma vedação de eixo rotativo geralmente seria limitada a uma faixa de temperatura operacional entre -30°F e 225°F. Para generalizar ainda mais, a temperatura operacional ideal para a maioria das vedações é a temperatura ambiente.

Qual é a expectativa de vida razoável para uma vedação específica? Para determinar uma resposta lógica, deve-se também determinar fatores como estiramento antes da ruptura (alto alongamento final). Módulo alto, ou resistência à deformação, é outra condição a ser estimada.