Recubrimientos por pulverización térmica

La evidencia documentada más antigua de cauterización térmica, el uso de calor localizado para cauterizar una incisión y limitar la pérdida de sangre, data del año 3000 a. C. en cirugías realizadas por los egipcios. Sorprendentemente, muy poco cambió hasta que se realizaron las primeras electrocirugías en el siglo XIX, cuando los cirujanos experimentaron con corriente eléctrica para cauterizar una incisión con un alambre caliente. La verdadera electrocirugía, y precursora de los sistemas electroquirúrgicos monopolares y bipolares actuales, comenzó con el Dr. William Bovie y su invención de unidad electroquirúrgica en 1926 (un Bovie) capaz de suministrar una corriente alterna a alta frecuencia (RF) y varios voltajes para cortes quirúrgicos. y/o para controlar el sangrado.

Hoy en día, más del 80% de todos los procedimientos quirúrgicos involucran electrocirugía. Los cirujanos de todas las especialidades, equipados con una variedad de dispositivos electroquirúrgicos portátiles y robóticos, a menudo combinados con técnicas quirúrgicas mínimamente invasivas, pueden minimizar la pérdida de sangre, la duración del procedimiento, el tiempo del paciente bajo anestesia y el tiempo de recuperación. Si bien gran parte del mérito es de los hábiles cirujanos y de los innovadores fabricantes de dispositivos electroquirúrgicos, hay otro jugador importante: los recubrimientos de rociado térmico que brindan propiedades de superficie de importancia crítica para estos dispositivos.

Tanto los dispositivos monopolares como los bipolares usan corriente eléctrica de una unidad generadora para aplicar una corriente eléctrica altamente controlada y generar calor local que, cuando se aplica mediante un instrumento quirúrgico, corta, coagula, ablaciona o diseca el tejido. Se diferencian en el camino que toma la corriente. El dispositivo monopolar (el electrodo activo) dirige la corriente a través del tejido, que luego sale del paciente a través de una placa/almohadilla de electrodo de conexión a tierra colocada en el paciente. Un dispositivo bipolar puede ser tan simple como un fórceps o una tijera, con corriente que fluye desde el electrodo cargado negativamente, la hoja de tijera o la punta del fórceps, a través del tejido sostenido entre las hojas o las mordazas, hasta el electrodo cargado positivamente en la otra hoja cargada positivamente o punta de mandíbula A diferencia del dispositivo monopolar, no fluye corriente a través del paciente. El flujo de corriente está mucho más localizado, lo que hace que los dispositivos bipolares sean ideales para más cirugías realizadas en áreas pequeñas que requieren mayor precisión, como la laparoscopia. Además, los dispositivos bipolares son ideales para pacientes con dispositivos implantados en los que la corriente de un dispositivo monopolar podría pasar a través del dispositivo y provocar un cortocircuito o un fallo de encendido.

Los dispositivos electroquirúrgicos bipolares ahora vienen en una multitud de tamaños y diseños, y muchos presentan geometrías cada vez más complejas y extremadamente precisas para aplicaciones quirúrgicas delicadas y altamente especializadas. Casi todos están hechos de metal, principalmente de acero inoxidable, y todos están diseñados para conducir una corriente eléctrica. La aplicación precisa de unEl recubrimiento eléctricamente aislante (dieléctrico) de la superficie del sustrato metálico del dispositivo nunca ha sido tan crítico. Sin este aislamiento, pueden producirse arcos eléctricos, lo que hace que el dispositivo se cortocircuite y falle o, peor aún, lesione al cirujano y al paciente. Además, muchos dispositivos requieren un segundo recubrimiento de barrera térmica para proteger al cirujano y al paciente de un aumento en la temperatura de las superficies del dispositivo que no están diseñadas para sellar tejidos.

Casi desde el inicio de los primeros dispositivos electroquirúrgicos bipolares, TST Engineered Coating Solutions, una división de Fisher Barton en Sun Prairie, Wisconsin, ha estado a la vanguardia del desarrollo y la aplicación de recubrimientos dieléctricos avanzados, así como recubrimientos aislantes térmicos, recubrimientos para uso extremo resistencia y recubrimientos con propiedades antimicrobianas. Los dispositivos electroquirúrgicos bipolares se han beneficiado de los recubrimientos especializados y de las propiedades superficiales que ofrecen. Los dispositivos de este tipo que funcionan con un recubrimiento de ingeniería TST ahora se cuentan por millones.

Las tremendas variaciones en el tamaño, la forma, la geometría, el material y la aplicación final del instrumento impiden un enfoque único para todos al desarrollar una solución de recubrimiento. En TST, el proceso comienza con un equipo de I+D dedicado, que incluye ingenieros de materiales que trabajan en estrecha colaboración con los clientes para comprender completamente el instrumento y las propiedades deseadas de la superficie, junto con el entorno en el que funcionará el instrumento. A lo largo del camino, se consideran una variedad de propiedades del recubrimiento, que incluyen la rigidez dieléctrica, el contenido de porosidad, la adhesión, la oxidación, la dureza y la microestructura, todo examinado y probado metalúrgicamente durante el proceso de desarrollo para garantizar un diseño de recubrimiento de ingeniería óptimo.

En última instancia, se selecciona un material de recubrimiento y se combina con el proceso de rociado térmico correcto. TST puede aplicar recubrimientos a través de una variedad de procesos, todos caracterizados como rociado térmico, cada uno de los cuales utiliza la combustión de gases o energía eléctrica para derretir el material de alimentación en forma de alambre, polvo o varilla. El material derretido se atomiza y se impulsa a una superficie preparada donde el material se congela inmediatamente y se acumula para crear una capa. Los procesos de recubrimiento por aspersión térmica son extremadamente versátiles y pueden crear recubrimientos a partir de una cantidad casi infinita de materiales.

Desde su primera aplicación de recubrimiento por rociado térmico para un dispositivo electroquirúrgico bipolar, TST desarrolló una familia de recubrimientos cerámicos de óxido que han demostrado ofrecer propiedades dieléctricas en el más amplio espectro de aplicaciones, ya sea para voltajes altos o bajos, CC o RF. Las cerámicas son más duraderas y resistentes al desgaste y la corrosión que otros recubrimientos, como los polímeros, y se pueden formular a partir de materiales comunes, incluidos óxidos de diferentes metales, así como otros materiales, aleaciones y compuestos. Los revestimientos cerámicos de óxido pueden cumplir o superar los criterios de rendimiento especificados para la mayoría de los dispositivos, incluidos:

TST ha perfeccionado las tecnologías y técnicas de rociado térmico para aplicar estos recubrimientos con precisión milimétrica, hasta un área tan pequeña como 0,012" (0,3 mm) de diámetro. Los accesorios, las herramientas, el diseño de celdas y los controles de proceso especiales de TST están diseñados para cumplir con los necesidades de cada aplicación, manteniendo las tolerancias más estrictas para volúmenes de tan solo una parte a miles.

Esta familia de revestimientos cerámicos de óxido también incluye versiones para proporcionar aislamiento térmico. La conductividad térmica de estos recubrimientos se puede controlar con variaciones en la composición de la química del recubrimiento y su estructura, con una conductividad tan baja como 0,5 W/mK que se logra fácilmente.

Cuando se necesita resistencia al desgaste, se pueden depositar recubrimientos compuestos de cerámica de óxido, carburos o metales duros para agregar una resistencia extrema al desgaste. Estos recubrimientos con durezas de hasta 1500 Vickers y densidades superiores al 99,5 % pueden prolongar en gran medida la vida útil del producto y agregar un valor considerable.

Con una ubicación central en el Medio Oeste, TST cuenta con un equipo de I+D dedicado al desarrollo de nuevas soluciones. Dependiendo de los requisitos de herramientas/accesorios de un producto en particular, TST puede tener los primeros prototipos disponibles para el cliente para pruebas y validación en unas pocas semanas. Además, TST tiene acceso a todos los recursos de su empresa matriz, Fisher Barton, para mejorar el diseño y la funcionalidad de los productos de los clientes. El Centro de Tecnología Fisher Barton es fundamental en su capacidad para comprender y aplicar los materiales y recubrimientos necesarios para mejorar los productos de los clientes.

Acerca de los autores: Stephan Badot es el gerente de marketing/desarrollo comercial y Bill Lenling es un distinguido ingeniero sénior, ambos de la división TST Engineered Coatings/A de Fisher Barton.

Soluciones de revestimiento diseñadas por TST, una empresa Fisher Barton Co. https://www.tstcoatings.com https://www.fisherbarton.com

Lea más de este número y encuentre su próxima historia para leer.