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Cinco motivos pelos quais o vidro é melhor para dispositivos médicos

Cinco motivos pelos quais o vidro é melhor para dispositivos médicos

Quando se trata de aplicação de luz, as fibras de vidro oferecem muitas vantagens em relação às fibras de polímero. Veja cinco motivos pelos quais o vidro é a melhor opção para fornecer luz em dispositivos médicos, como endoscópios e instrumentos odontológicos.

1. Excelente desempenho da luz

Quando o vidro é usado para produzir fibras ópticas – a base para guias de luz flexíveis e rígidas – você pode esperar o mais alto desempenho de fornecimento de luz. O alto índice de reprodução de cores do vidro significa que o comprimento de onda da luz que entra e sai da fibra ou do guia de luz muda muito pouco. Isso dá aos profissionais de saúde a cor mais verdadeira para visualizar os tecidos. A grande abertura numérica de até 1 disponível com fibras de vidro também permite que mais luz entre e desça pelas fibras, produzindo campos de visão maiores e permitindo que um feixe de fibras menor ilumine áreas maiores. Em contrapartida, devido às características limitantes do material, as fibras ópticas poliméricas só podem alcançar uma abertura máxima de 0,5.

2. Forte, porém, flexível

O vidro é excepcionalmente forte, mas se torna flexível quando é muito fino. Essa combinação de propriedades significa que as fibras de vidro para guias de luz podem ser feitas com uma espessura fina de até 30 mícrons (menos da metade de um fio de cabelo humano). Esses diâmetros pequenos permitem os raios de curvatura apertados necessários para o movimento altamente flexível nos endoscópios. Em contraste, as fibras poliméricas muito finas têm, geralmente, um diâmetro de 500 mícrons e, na maioria dos casos, medem 1 mm (1.000 mícrons) ou mais. Para aplicações de geração de imagens, as fibras de vidro individuais podem ter até 4 mícrons de diâmetro, permitindo uma alta resolução de pixel. Isso significa que uma imagem clara e detalhada pode se deslocar de uma extremidade do feixe de fibras para a outra.

Autoclavagem ou reprocessamento a 134 graus Celsius, como é o caso com endoscópios ou hastes dentais de fibra óptica rígida, é facilmente possível com guias de luz de fibra óptica.

As fibras feitas de vidro especial são mais maleáveis e flexíveis do que as fibras de plástico. Elas têm um módulo de elasticidade significativamente maior.

3. Estáveis em altas temperaturas

Como o vidro permanece estável em temperaturas de até 350 °C, feixes flexíveis de fibra de vidro ou guias de luz rígidas podem suportar facilmente a esterilização por autoclave, que atinge 134 °C. Isso torna o vidro ideal para aplicação de luz em dispositivos reutilizáveis, como instrumentos odontológicos ou endoscópios que precisam ser limpos e esterilizados. A autoclavagem não é uma opção para instrumentos que contêm fibras de polímero, pois geralmente eles suportam apenas temperaturas de até 80 °C.

4. Mais opções de design

Graças aos diâmetros extremamente pequenos das fibras de vidro, um grande número de fibras únicas pode se encaixar em um feixe de fibras relativamente pequeno. Isso permite que geometrias complexas sejam realizadas com feixes de fibra pequenos. Quando usadas como fonte de luz para endoscópios de uso único, os diâmetros pequenos das fibras ópticas permitem que elas sejam posicionadas ao redor de uma câmera em um formato que ajuda a reduzir a supersaturação da câmera. Os feixes de fibra de vidro também podem ser usados para fornecer luz a partir de uma única fonte ao longo de vários ramos menores para vários locais. A mistura de luz LED vermelha, verde e azul pode ser realizada com feixes de fibra de vidro para criar uma luz branca homogênea na outra extremidade. Como as fibras de vidro são muito finas, mais delas se encaixam em um feixe de um determinado diâmetro em comparação com fibras de polímero mais grossas. O maior número de fibras leva a uma saída de luz mais homogeneizada.

5. Alta resistência química

Graças à sua alta resistência química, o vidro não interage com agentes de limpeza, detergentes, ácidos, bases, solventes ou colas. Isso torna os componentes de vidro duráveis e fáceis de limpar. A inércia do vidro também significa que não há risco de reações alérgicas porque ele não desencadeia nenhuma resposta imunológica do corpo. Os polímeros, por outro lado, podem reagir com uma variedade de produtos químicos e, por vezes, causar respostas imunológicas. Muitos polímeros não podem ser usados com processos de equipamentos médicos de baixa temperatura, como esterilização por plasma, porque reagem ao peróxido de hidrogênio usado nesse processo.

Como as fibras de vidro conduzem luz?

As fibras de vidro são produzidas a partir de hastes com núcleo de vidro usando processos de estiramento das fibras e são normalmente processadas em feixes de fibras. Uma fibra de vidro consiste em um revestimento e um núcleo de vidro condutor de luz. O princípio do chamado reflexo total é usado para garantir que a luz seja conduzida com o mínimo de perda possível em direção à parte frontal da fibra.

Isso significa que a luz não é refratada na interface do revestimento de fibra e do núcleo de fibra, mas é completamente refletida. Isso é obtido quando o revestimento de fibra tem um índice de refração menor que o núcleo de fibra. Isso se aplica a um ângulo crítico mínimo – que também é o ângulo de abertura máximo da fibra – no qual a luz atinge o revestimento.