介绍:在医疗器械行业,特别是针对冠状动脉支架(Coronary Stents)而言,涂层(如载药聚合物或派瑞林 Parylene)的涂敷是制造过程中至关重要的一步。确保涂层厚度一致達到完整藥效的精确性和均匀性,不仅关乎医疗器械的效能,更直接影响患者的生命安全。
一、 为什么支架涂层厚度测量至关重要?
冠状动脉支架通常涂有生物相容性材料或药物洗脱聚合物,以改善性能并防止并发症。涂层厚度必须严格控制,原因如下:
预防支架血栓与再狭窄: 涂层厚度不当可能导致严重的临床失败。如果涂层太薄(例如派瑞林涂层若低于 5µm),水分可能会渗透薄膜导致腐蚀或产生针孔;相反,涂层过厚则可能导致表面开裂或脱层,进而引发炎症反应或血栓形成。
精确控制药物释放: 对于药物洗脱支架(DES),涂层充当着药物库的角色。厚度直接决定了药物释放的动力学;涂层不均匀会导致药物释放不一致,可能造成治疗失败或局部药物浓度过高产生的毒性。
几何一致性与机械完整性: 支架具有复杂的圆柱形几何结构。涂层必须保形(Conformal),覆盖所有锐边和缝隙,而不能在支架(Struts)之间产生“结网"或“积液"。精确的测量能确保薄膜在支架植入扩张时具有足够的柔韧性,而不会剥落或破裂。
二、 如何以低成本、简单的测量工具实现精确测量?
传统的测量方法(如使用扫描电子显微镜 SEM 或称重法)通常成本高昂、耗时较长,且属于破坏性检测,无法检测到局部的涂层缺陷。相比之下, 光谱反射法(Spectral Reflectance, SR或者WLRS) 已成为支架涂层测量的低成本、高效方案。
光谱反射法的工作原理: 光线从薄膜的顶层和底层界面反射,这些反射光相互干涉,在反射光谱中形成特征性的强度振荡。薄膜越厚,光谱中的振荡就越多。通过分析这些振荡,可以精度地计算出厚度。
三、为什么选择光谱反射工具(如 Thetametrisis):
非破坏性检测:无需切开或损坏支架即可完成测量,降低了样品的损耗成本。
速度快、效率高:现代的光谱反射设备可以在几毫秒内提供结果。通过使用快速傅里叶变换(FFT)算法,即使是较厚的涂层也能快速获得高准确性的结果。
操作简单:与 SEM 不同,这类工具通常是台式系统,不需要复杂的样品准备过程,普通技术人员即可操作。简易判读 确认量测的准确性以及重复效果
推荐的测量工具类型
标准光斑系统(如 FR-ES 系列):适用于测量较大的区域或血管成形术气囊的壁厚。
微小光斑系统(如 FR-MIC或是 FR-uProbe系列):这类基于显微镜的工具可以将光斑缩小至几个微米,非常适合定位支架上细小的支柱(Struts),确保即使在最复杂的几何结构上涂层也是均匀的。
总结:通过采用非接触式的光谱反射技术,医疗器械制造商能够以更低的成本和更简化的流程,实现纳米级的测量精度。这不仅优化了生产效率,更为冠状动脉支架的安全性提供了坚实的质量保障。
软件显示测量示例:
问题解答:
Q1:为什么冠状动脉支架的涂层厚度如此重要?
A: 涂层厚度直接影响支架的安全性与疗效。
太薄(如派瑞林 < 5µm)可能导致水分渗透、腐蚀或针孔缺陷;
太厚则可能引起开裂、脱层,诱发炎症或血栓;
对于药物洗脱支架(DES),厚度还决定药物释放速率,不均匀会导致治疗失败或局部毒性。
Q2:传统测量支架涂层的方法有哪些?有何缺点?
A: 常见传统方法包括扫描电子显微镜(SEM)和称重法。
缺点:成本高、耗时长、属于破坏性检测,无法识别局部缺陷(如某一根支柱涂层不均)。
Q3:为什么推荐使用 ThetaMetrisis 的光谱反射设备?
A: 相比传统方法,其优势包括:
非破坏性:无需切割或损坏昂贵的支架样品;
速度快:测量仅需几毫秒;
操作简便:台式设计,普通技术人员即可操作,无需复杂样品制备;
高精度定位:搭配显微系统(如 FR-uProbe)可聚焦至几微米光斑,精准测量支架细小支柱上的涂层。