Revêtements par projection thermique

La première preuve documentée de cautérisation thermique – l’utilisation de chaleur localisée pour cautériser une incision et limiter la perte de sang – date de 3 000 av. J.-C. lors de chirurgies effectuées par les Égyptiens. Étonnamment, très peu de choses ont changé jusqu’à ce que les premières électrochirurgies soient effectuées au 19ème siècle, lorsque les chirurgiens ont expérimenté le courant électrique pour cautériser une incision avec un fil chauffé. La véritable électrochirurgie, et le précurseur des systèmes électrochirurgicaux monopolaires et bipolaires d’aujourd’hui, a commencé avec le Dr William Bovie, et son invention d’unité électrochirurgicale en 1926 (un Bovie) capable de délivrer un courant alternatif à haute fréquence (RF) et diverses tensions pour la coupe chirurgicale et / ou pour contrôler les saignements.

Aujourd’hui, plus de 80% de toutes les interventions chirurgicales impliquent l’électrochirurgie. Les chirurgiens de toutes les spécialités, armés d’une gamme d’appareils électrochirurgicaux portatifs et robotisés, souvent associés à des techniques chirurgicales mini-invasives, peuvent minimiser les pertes de sang, la durée de la procédure, le temps passé par le patient sous anesthésie et le temps de récupération. Bien qu’une grande partie du mérite revienne aux chirurgiens habiles et aux fabricants innovants de dispositifs électrochirurgicaux, il existe un autre acteur important: les revêtements par projection thermique offrant des propriétés de surface d’une importance cruciale pour ces dispositifs.

Les dispositifs monopolaires et bipolaires utilisent le courant électrique d’un générateur pour appliquer un courant électrique hautement contrôlé et générer de la chaleur locale qui, lorsqu’elle est appliquée par un instrument chirurgical, coupe, coagule, enlève ou dissèque les tissus. Ils diffèrent dans le chemin que prend le courant. Le dispositif monopolaire (l’électrode active) dirige le courant à travers le tissu, qui sort ensuite du patient par une plaque / tampon d’électrode de mise à la terre placée sur le patient. Un dispositif bipolaire peut être aussi simple que des pinces ou des ciseaux, avec un courant circulant de l’électrode chargée négativement, de la lame de ciseaux ou de la pointe de la pince, à travers le tissu maintenu entre les lames ou les mâchoires de pointe, jusqu’à l’électrode chargée positivement sur l’autre lame ou mâchoire chargée positivement. Contrairement au dispositif monopolaire, aucun courant ne circule à travers le patient. Le flux de courant est beaucoup plus localisé, ce qui rend les dispositifs bipolaires idéaux pour un plus grand nombre de chirurgies effectuées sur de petites zones nécessitant une plus grande précision, telles que la laparoscopie. De plus, les dispositifs bipolaires sont idéaux pour une utilisation chez les patients avec des dispositifs implantés où le courant d’un dispositif monopolaire pourrait traverser le dispositif et provoquer un court-circuit ou un raté d’allumage.

Les dispositifs électrochirurgicaux bipolaires sont maintenant disponibles dans une multitude de tailles et de conceptions, dont beaucoup présentent des géométries de plus en plus complexes et extrêmement précises pour des applications chirurgicales hautement spécialisées et délicates. Presque tous sont faits de métal, principalement des aciers inoxydables, et tous sont conçus pour conduire un courant électrique. L’application précise d’un Le revêtement électriquement isolant (diélectrique) de la surface du substrat métallique de l’appareil n’a jamais été aussi critique. Sans cette isolation, des arcs électriques peuvent se produire, provoquant un court-circuit et une défaillance de l’appareil – ou pire, blessant le chirurgien et le patient. De plus, de nombreux dispositifs nécessitent un deuxième revêtement de barrière thermique pour protéger le chirurgien et le patient d’une augmentation de la température des surfaces de l’appareil non destinées à l’étanchéité des tissus.

Presque depuis la création des premiers dispositifs électrochirurgicaux bipolaires, TST Engineered Coating Solutions, une division de Sun Prairie, Wisconsin de Fisher Barton, a été à l’avant-garde du développement et de l’application de revêtements diélectriques avancés, ainsi que de revêtements isolants thermiquement, de revêtements pour une résistance extrême à l’usure et de revêtements aux propriétés antimicrobiennes. Les appareils électrochirurgicaux bipolaires ont bénéficié de revêtements spécialisés et des propriétés de surface qu’ils offrent. Les appareils de ce type fonctionnant avec un revêtement technique TST se comptent maintenant par millions.

Les énormes variations dans la taille, la forme, la géométrie, le matériau et l’application finale de l’instrument empêchent une approche unique lors du développement d’une solution de revêtement. Chez TST, le processus commence par une équipe de R&D dédiée, comprenant des ingénieurs matériaux travaillant en étroite collaboration avec les clients pour bien comprendre l’instrument et les propriétés de surface souhaitées, ainsi que l’environnement dans lequel l’instrument fonctionnera. Une variété de propriétés de revêtement sont prises en compte en cours de route, y compris la résistance diélectrique, la teneur en porosité, l’adhérence, l’oxydation, la dureté et la microstructure - toutes examinées et testées métallurgiquement au cours du processus de développement pour assurer une conception optimale du revêtement technique.

En fin de compte, un matériau de revêtement est sélectionné et associé au processus de projection thermique approprié. Le TCT peut appliquer des revêtements par divers procédés, tous caractérisés par projection thermique, chacun utilisant la combustion de gaz ou d’énergie électrique pour faire fondre les matières premières sous forme de fil, de poudre ou de tige. Le matériau fondu est atomisé et propulsé sur une surface préparée où le matériau gèle immédiatement et s’accumule pour créer un revêtement. Les procédés de revêtement par projection thermique sont extrêmement polyvalents et peuvent créer des revêtements à partir d’un nombre presque infini de matériaux.

Depuis sa première application de revêtement par projection thermique pour un dispositif électrochirurgical bipolaire, TST a développé une famille de revêtements céramiques oxydés éprouvés pour offrir des propriétés diélectriques dans le plus large éventail d’applications, que ce soit pour les hautes ou basses tensions, DC ou RF. Les céramiques sont plus durables et résistantes à l’usure et à la corrosion que d’autres revêtements tels que les polymères, et peuvent être formulées à partir de matériaux courants, y compris des oxydes de différents métaux, ainsi que d’autres matériaux, alliages et composés. Les revêtements céramiques oxydés peuvent satisfaire ou dépasser les critères de performance spécifiés pour la majorité des dispositifs, notamment :

TST a perfectionné les technologies et les techniques de projection thermique pour appliquer ces revêtements avec une précision extrême, jusqu’à une zone aussi petite que 0,012 » (0,3 mm) de diamètre. Les fixations TST, l’outillage, la conception des cellules et les contrôles de processus spéciaux sont conçus pour répondre aux besoins de chaque application, en maintenant les tolérances les plus strictes pour des volumes allant d’une pièce à des milliers.

Cette famille de revêtements céramiques oxydés comprend également des versions pour fournir une isolation thermique. La conductivité thermique de ces revêtements peut être contrôlée avec des variations de la composition de la chimie du revêtement et de sa structure, avec une conductivité aussi faible que 0,5 W / mK facilement atteinte.

Lorsque la résistance à l’usure est nécessaire, des revêtements composés de céramiques oxydées, de carbures ou de métaux durs peuvent être déposés pour ajouter une résistance extrême à l’usure. Ces revêtements avec des duretés aussi élevées que 1 500 Vickers et des densités supérieures à 99,5% peuvent considérablement prolonger la durée de vie du produit et ajouter une valeur considérable.

Idéalement situé dans le Midwest, TST dispose d’une équipe de R & D dédiée au développement de nouvelles solutions. En fonction des exigences d’outillage / fixation d’un produit particulier, TST peut avoir les premiers prototypes à la disposition du client pour test et validation en quelques semaines. TST a également accès à toutes les ressources de sa société mère, Fisher Barton, pour améliorer la conception et la fonctionnalité des produits des clients. Le Fisher Barton Technology Center est fondamental dans sa capacité à comprendre et à appliquer les matériaux et les revêtements nécessaires pour améliorer les produits des clients.

À propos des auteurs: Stephan Badot est le directeur du développement commercial / marketing et Bill Lenling est un ingénieur distingué senior, tous deux avec la division TST Engineered Coatings / A de Fisher Barton.

TST Engineered Coating Solutions, A Fisher Barton Co. https://www.tstcoatings.com https://www.fisherbarton.com

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