蠕動ポンプのシリコン チューブ: 医療および研究システムの選択ガイド

蠕動ポンプは、回転ローラーで柔軟なチューブを絞ることによって流体を移動させます。チューブは唯一の接液部であるため、バッチ間でポンプ チャンバーを洗浄する必要がありません。この設計が、蠕動ポンプがバイオプロセス、実験室分析、透析、輸液、および食品の分配における投与の主流を占めている理由です。ポンプではなくチューブが流量精度、汚染リスク、メンテナンス間隔を決定するのもこのためです。

この記事では、蠕動サービス用のシリコーン チューブの指定方法 (硬度、肉厚、ボア サイズ、チューブの予想寿命、医療、医薬品、食品の購入者が必要とするコンプライアンス文書) について説明します。

ペリスタルティックチューブとしてシリコーンが一般的に選ばれる理由

蠕動サービスでは、シリコーン、プラチナ硬化シリコーン、熱可塑性エラストマー、PVC の 4 つのチューブ素材が使用されます。{0}シリコンがデフォルトであるのにはいくつかの理由があります。

幅広い水性液体および軽度の攻撃性液体に対する耐薬品性

温度範囲は約 -50 度から 200 度で、蒸気と熱い液体の投与が可能

圧縮回復により、ローラーが通過するたびにチューブが元の形状に戻ります

可塑剤を使用していないため、ポンプで送られる流体への浸出を防ぎます。

流れや気泡を目視確認できる透明グレード

敏感な液体向けの低抽出プロファイルを備えたプラチナ硬化オプション

圧縮回復特性は蠕動性能の中心です。ローラーが通過するたびにチューブが平らになるため、次のローラーが到着する前にチューブが元に戻って再び元に戻る必要があります。シリコーンの回復力が強いため、ポンプヘッドに合わせた肉厚と硬度があれば、安定した流量と長いチューブ寿命が得られます。

これらのチューブの背後にある基材については、押出成形に使用される HTV ファミリであるソリッド シリコーン ゴムを参照してください。

硬度、肉厚、流量の関係

3 つのチューブの寸法は、他のどの変数よりもパフォーマンスを左右します。

ボアまたは内径 (ID)。ローラーパスごとの体積、つまり特定のポンプ速度での流量を設定します。流量は断面積に応じて変化するため、小さなボアの変化により大きな流量の変化が生じます。

壁の厚さ。スクイズ率と復元力を設定します。薄い壁はより早く再充填され、高速注入に適しています。厚い壁は、より高い吐出圧力に耐え、特定の閉塞下でより長く持続しますが、その代わりに、より高い駆動トルクとより遅い再充填が必要になります。

硬度。硬さと回復を設定します。より硬いチューブはクリープに耐え、流量精度をより長く維持します。より柔らかいチューブは、より少ない力でローラーをシールし、より低い圧力やより繊細な流体に適しています。

一般的なシリコン蠕動チューブは、50 ～ 70 ショア A で動作します。一般的な医療用および研究室用の製品範囲は、50 ～ 60 ショア A 付近にあります。低圧注入にはより柔らかいグレードが利用可能ですが、連続閉塞下ではクリープが速くなる傾向があります。

ベンダーが見積もるチューブ寿命の数値は、常に特定のポンプ ヘッド、速度、閉塞、背圧に関連付けられる必要があります。低速低圧での 500 時間の寿命は、背圧に対する高速での 500 時間の耐久性と同じではありません。

真空管の寿命とそれを短くするもの

ラボサービスにおけるシリコン蠕動チューブの稼働時間は通常、数百時間から千時間以上におよび、負荷が大きく異なるためばらつきが大きくなります。

寿命を縮める主な要因:

オクルージョン設定。過剰な咬合は完全な回復を超えて壁を平らにし、疲労を加速させます。閉塞状態では流量は減少しますが、寿命は延びます。

ポンプ速度。速度が速いほど、1 時間当たりのローラーの通過回数が多くなり、疲労の蓄積が速くなります。

背圧。吐出圧力が高いと、各パスでの壁応力が増加します。

温度。継続的な高温使用によりチューブが柔らかくなり、クリープが促進されます。

化学物質への曝露。強力な溶剤や濃酸は表面を攻撃します。

壁の厚さ。等しい咬合では、薄い壁は厚い壁よりも早く疲労します。

ストレスのメカニズムは化学的疲労ではなく、機械的疲労です。精密投与用の LSR チューブなどの医療用チューブの用途にも、同じ疲労ロジックが適用されます。つまり、圧縮後の回復が耐用年数を決定する特性です。

実用的なメンテナンス アプローチ: 定義された閉塞と速度に対するポンプ時間を記録し、目に見える故障ではなく、検証された寿命の 70 ～ 80% でチューブを交換します。寿命の終わりに近づくと流量のドリフトは徐々に進行し、目視チェックを回避できる可能性があります。

医療、製薬、食品との接触に関するコンプライアンス

蠕動チューブは体液、薬剤、食品と接触することがよくあります。コンプライアンス セットは、連絡先のカテゴリと市場によって異なります。

医療および医薬品とのコンタクトの場合、一般的な要件は次のとおりです。

USP クラス VI 生物反応性試験

ISO 10993 シリーズの生体適合性、ISO 10993-5 細胞毒性および ISO 10993-23 刺激性および感作性を備えています。

FDA 21 CFR 177.2600 (食品または薬物と接触する場所で繰り返し使用されるゴム製品)

抽出物の検査で過酸化物残留物が現れる可能性があるため、プラチナ-硬化宣言

食品および飲料の分配の場合:

FDA 21 CFR 177.2600

関連するシミュレートの EU 10/2011 移行テスト

REACH SVHC宣言

標準の相互作用に関する注意。 ISO 10993 は生物学的評価を対象とし、USP クラス VI は特定の生物学的反応性試験セットを対象とし、FDA 21 CFR 177.2600 はゴムと食品との接触を対象としています。単一のチューブグレードで複数のグレードを満たす可能性があるため、購入者は推測するのではなく、どのレポートが日付とともにファイルに保存されているかを尋ねる必要があります。

滅菌の場合、シリコンチューブは蒸気オートクレーブ、ガンマ線、EtO に耐えます。スチームとガンマはどちらも医療用シリコーンですでにカバーされている ISO フレームワークを通過しており、チューブのグレードの選択は、成形部品と同様に滅菌方法と相互作用します。

チューブグレード: プラチナ硬化対過酸化物硬化

チューブは押し出されて硬化されます。硬化システムにより、抽出可能なプロファイルと臭気が変化します。

プラチナキュア過酸化物の副生成物を残さず、低い抽出プロファイルを保持し、USP クラス VI および ISO 10993 チューブの標準です。コストが高く、押出成形中の特定の汚染物質による硬化阻害の影響を受けやすくなります。

過酸化物硬化安価であり、依然として工業用および汎用チューブで一般的です。臭いがあり、抽出レベルが高いため、薬物、血液、幼児用食品との接触が避けられます。

ほとんどの蠕動医療および研究室業務では、プラチナ キュアを指定し、抽出可能なデータをリクエストしてください。

化学的適合性と流体の選択

シリコーンは幅広い液体を扱いますが、購入者が仕様を指定する前に確認する必要がある既知の弱点があります。

シリコーンは、ほとんどの水溶液、アルコール、希酸および希塩基、および広範囲の体液に対して良好に機能します。これは、製薬、透析、研究室分析、および食品サービスにおける蠕動投与の大部分をカバーします。

シリコーンは、濃酸、一部のケトンおよびアルデヒド、芳香族溶剤および塩素系溶剤、および特定の油によって攻撃されます。これらの流体では、シリコーンが膨張、軟化し、圧縮回復力が急速に失われるため、チューブの寿命が終わり、抽出物が流体中に放出される可能性があります。

溶媒が関係する場合、パーフルオロエラストマーや熱可塑性プラスチックチューブなどの別のエラストマーを使用するか、流体経路を変更するという選択肢があります。溶剤注入タスクにデフォルトでシリコンを選択すると、チューブの早期故障が発生し、液体が汚染される可能性があります。

実際の検証ステップ: 実際の流体に対して、計画された接触時間、実際の温度で適合性浸漬テストを実行し、硬度、膨潤、圧縮回復を測定します。サプライヤーの互換性チャートはフィルターの出発点であり、浸漬テストは確認です。

流量精度と脈動

流体はローラーが通過するときにのみ移動するため、蠕動流は本質的に脈動します。 2 つのパラメータが流れプロファイルを形成します。

ローラーのカウントによりパルス周波数が設定されます。ローラーの数が多いほど、より小さく、より頻繁なパルスが生成され、流れがよりスムーズになります。ローラーの数が少ないほど、より大きなパルスとより広い瞬間流量変化が生成されます。

壁の厚さと硬度は、補充動作を設定します。パス間で完全に補充されるチューブにより、一定の量が供給されます。高速でゆっくりと補充するチューブでは、公称値よりも少ない流量が供給され、流量精度が低下します。

精度が重要な注入の場合、一般的な要件は、チューブの寿命にわたる流量精度曲線と動作速度での再現性数値です。一般的な基準点ではなく、壁の厚さと速度で測定して、両方を尋ねてください。

ポンプヘッドに適合するチューブ

ポンプヘッドは閉塞形状を設定し、チューブはそれに一致する必要があります。

ポンプ ヘッドが選択した壁厚を受け入れることを確認します。多くのヘッドは固定壁の周りに構築されており、別の壁では流量精度が維持されません。

チューブの長さがヘッドの経路と一致していることを確認します。長すぎるとふらつきや偏摩耗の原因となります。

駆動トルクを確認してください。厚く硬い壁によりトルクが増大し、小型ドライブの能力を超える場合があります。

ローラー数を確認してください。ローラーの数が多いほど、流体パルスが小さくなり、1 回転あたりのパスが多くなります。

流量精度は通常、公称値のパーセンテージとして見積もられ、チューブの寿命段階に依存するため、使用ポイントでのチューブの寿命にわたる流量精度曲線を求めてください。

仕様チェックリスト

温度、濃度、溶媒含有量などの流体を記載します。

必要な流量と使用するポンプ速度範囲を明記してください

ボア、肉厚、硬度を個別に指定するのではなく、一致するセットとして指定します。

硬化システムを指定、敏感な接触にはプラチナを使用

医療接触については USP クラス VI および該当する ISO 10993 レポートが必要です

食品との接触については、FDA 21 CFR 177.2600 または EU 10/2011 が必要です。

指定された閉塞、速度、背圧に関連付けられたチューブ寿命の数値が必要です

正確性が重要な投与には、寿命にわたる流量精度曲線が必要

配合および硬化の変更には変更管理条項が必要です

チューブのバッチから化合物のロットまでのロットのトレーサビリティが必要

ANYSIL が適している場所

ANYSIL は、プラチナ硬化 HTV シリコーン チューブと LSR グレードを広州の施設で生産しています。月産生産能力は 300 トンを超え、グレード開発には 15 人の技術スタッフがいます。医療および食品接触チューブのグレードは、50 ～ 70 ショア A の範囲で入手可能で、USP クラス VI、ISO 10993 レポート、FDA 21 CFR 177.2600、REACH SVHC、および RoHS 宣言をカバーする文書が注文ごとに作成されます。定義されたポンプヘッドに対してカスタムのボアと壁の組み合わせが利用可能です。

流体、温度、流量、ポンプヘッドのモデル、およびコンプライアンス要件を送信します。技術チームは、検証ファイルに必要なチューブのグレードとデータ パッケージを推奨します。

ペリスタルティックポンプチューブの評価をリクエストする