医疗领域设备

　　高标准的医疗设备在选用原材料时不仅要考虑材质本身的质量、卫生性和可靠性，更要考虑到设备在特定应用环境下的特定需求。近来，热塑性碳纤维复合材料成为诸多高端医疗设备理想的部件材料。

　　碳纤维应用于医疗领域的现状

　　据最新的一项市场研究报告称，全球医疗复合材料市场预计从2016～2020年的年复合增长率将达到6.91%。作为医用碳材料的研究，是本世纪60年代开始的，当时在人造血管的抗血凝材料研究中发现了碳材料具有优良的抗血凝性能。高科技纤维中的功能纤维、智能纤维和某些高性能纤维，已广泛应用于医学的各个领域。其中医药级的碳纤维及其复合材料、中空纤维分离膜、纳米纤维及其非织造布、碳纳米管、各种富有个性的功能纤维以及新近出现的一系列传感探测用智能纤维，都是医疗领域的重要品种。

　　热塑性碳纤维复合材料在医疗领域的优势

　　1、优异的力学性能：碳纤维复合材料具有强度高，重量轻的特点，具有高比强度和比模量，在医疗设备中，可用于需刚性好且重量要求轻的配件。

　　2、各向异性及可设计性：医疗设备上某些部件，需要在某一方向承载后挠度很小，具有很高的刚性;碳纤维增强树脂基复合材料可有显著的各向异性，即沿纤维轴向和垂直于纤维轴向有显著的性能差异，材料的各向异性给设计带来较大的自由度。材料的铺层取向可在较宽的范围内调整，由于铺层的各向异性特征，可通过改变铺层的取向与铺叠顺序来改变复合材料的弹性和强度特性，以获得既满足使用要求又具有最佳性能质量比的复合材料结构。

　　3、优异的X射线透过性能：X射线穿透物质后的强度衰减或被吸收的程度与物质的组成、原子序数、密度和厚度有关。对于碳纤维复合材料，树脂的元素组成为C、H、O，碳纤维的元素组成为C，X射线质量吸收系数都非常小，远低于一般材料。碳纤维环氧树脂复合材料的铝当量为0.11，碳纤维复合材料泡沫夹层结构的铝当量为0.52，X射线透过性能均大大优于铝板、胶合板和酚醛树脂板等传统医用材料。并且碳纤维复合材料允许射线以任何角度照射在床板上而不产生折射。

　　4、良好的抗疲劳特性：由于病人诊治量大，对于床面板的疲劳性能要求较高。在碳纤维增强树脂基复合材料中存在着难以数计的纤维/树脂界面，这些界面能阻止裂纹进一步扩展，从而推迟疲劳破坏的发生。使用过程中，复合材料构件即使过载造成少量纤维断裂，其载荷也会迅速重新分布到未破坏的纤维上，从而在短时内不会使整个构件丧失承载能力，显示出结构具有良好的破损安全性。

　　5、成形工艺性好：碳纤维复合材料有多种成型工艺，一般医疗设备用碳纤维复合材料成型工艺为真空袋、热压罐及模压成型

　　热塑性碳纤维复合材料在医疗领域有哪些设备

　　1、碳纤维DR平板探测器：DR平板探测器是一款多功能的高分辨率X射线平板成像器件，多采用非晶硅薄膜晶体管、光敏二极管阵列及高敏感度碘化铯直接生长闪烁体等先进技术，以获得超凡稳定的影像性能。碳纤维的X射线透过性好，能帮助X射线准确无误地穿透人体，经过多次转换，在屏幕上呈现出一个高清晰的图案。碳纤维复合材料板的X射线透视仅为小于1.0mmAL的铝当量，而且板面平整光滑、质轻抗压，以明显的优势取代铝合金板，成为新一代数字X射线成像技术的新选择。

　　2、碳纤维头托、臂架：碳纤维复合材料可用于X射线检查中的头部固定器、臂架等部件中，在有效降低X射线对患者负面影响的同时，在高强度、高负荷方面也有显著表现。碳纤维头托具有高清晰度的透视成像效果，很好地满足了头部3D造影的检测要求，碳纤维复合材料制成的臂架能承受普通金属材质约三倍重量的负荷。

　　3、碳纤维医疗床板：广泛用于各类影像手术床中，对于提高现代医学影像诊断技术和手术精度有很大的帮助，其凭借较低的X射线吸收率和能满足3D及骨科导航系统360°X片拍照需求的性能优势，使之在神经外科、脊柱外科、耳鼻喉科、整形外科等涉及放射性外科和3D造影技术的手术中有不可取代的作用。

　　4、碳纤维乳腺机支撑板：中间为泡沫夹芯“三明治”结构的碳纤维复合材料支撑板，能帮助患者将病患区作为检测中心，使检测更加准确。更重要的是其在X射线透过性能、成像清晰度、强度和刚性等方面明显优于聚碳酸酯、酚醛树脂板等传统支撑板，对提高乳腺机设备的整体性能起到了重要的作用。

　　5、碳纤维救护担架、轮椅：专业救护担架通常采用折叠式设计，担架主体的设计要求负重性强、自重尽量轻。由碳纤维复合材料管制成的担架杆，将其分段拆解后，救护人员可随身携带。一个净重不到3kg的碳纤维救护担架较高能担负起近180kg的患者重量。碳纤维轮椅整体更轻更坚固，是高端轮椅的优选材料。

　　6、碳纤维超导磁体构件：核磁共振成像是一种应用广泛的影像检查技术，整个设备主要由磁铁、射频发射器、检测器、放大器及记录仪等组成，其中为了得到较高的磁场，必须使用超导磁铁。超导必须要在极低的温度下才可实现，目前是在液氦(-268.785℃)下使用，因此，其周围的力学部件就需要使用特殊的材料。碳纤维复合材料具有较大温差下较小的蠕变性，因而比一般的金属材料更可靠。

　　7、碳纤维假肢：碳纤维复合材料具有较高的耐疲劳性、柔韧性和良好的生物相容性，比其它材料更适用于残疾患者的假肢制造。使用碳纤维复合材料设计制作假肢，强度高、重量轻，功能更趋完善。用于接受腔的碳纤维复合材料能很好地承担起人体的重量，并能有效控制假肢，使残肢在腔内更加舒适自如。

　　8、碳纤维矫形器：矫形器是指装配于人体四肢、躯干等部位的体外器具的总称，其目的是为了预防或矫正四肢、躯干的畸形或治疗骨关节及神经肌肉疾病并补偿其功能。由碳纤维制成的矫形器轻便稳固，同时还可以储存能量，减轻患者的能耗。

　　9、碳纤维医用处置台：采用碳纤维复合材料材质替代传统的不锈钢材质，主要还是看重其耐腐蚀性和更轻的重量，在长期的医疗操作中更加耐用，也便于移动。

　　10、碳纤维保健设备：碳纤维在通电情况下会发热，75%以上的热能为远红外方式、且波长为7-14um，当两段波长相等就会相互作用从而产生共振现象。人体70%-80%以上是由水分子组成，在共振作用下，水分子的振动会产生一系列生理上的反应，如促进人体皮肤和皮下组织中的细胞温升，使人体由内至外产生热传递，促进和改善了人体的血液循环，有利于消除人体疲劳和肌体机能恢复，增强新陈代谢，提高人体免疫功能。因此具有一定的保健功能。