第一篇:國內外沖壓行業研究現狀及發展趨勢
1.國內外沖壓行業研究現狀及發展趨勢國內外沖壓行業研究現狀及發展趨勢國內外沖壓行業研究現狀及發展趨勢國內外沖壓行業研究現狀及發展趨勢 中國沖壓模具的發展現狀改革開放帶了我國的經濟進入高速發展的時期,模具的市場的需求量也進一步的增加。模具行業也一直以15%左右的增速再發展。因此帶來的模具工業企業的所有制成分的巨大變化,一些國有專業模具廠也如雨后春筍般的建立起來,同時也帶來了以集體、獨資、私營和合資等形式的快速發展。賦有“模具之鄉”的浙江寧波和黃巖地區是現今我國規模最大的兩個地方;廣東地區也漸漸掀起了開建模具廠的浪潮;其中科龍、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心;中外合資或是外商獨資形式的模具企業現也有幾千家。近年許多模具企業加大了用于技術進步的投資力度,將技術進步視為企業發展的重要動力。一些國內模具企業已普及了二維CAD,并陸續開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件,個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件,并成功應用于沖壓模的設計中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步,東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外,許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發。經過多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步;在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。雖然中國模具工業在過去十多年中取得了令人矚目的發展,但許多方面與工業發達國家相比仍有較大的差距。例如,精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低;CAD/CAE/CAM技術的普及率不高;許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等,致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。模具技術的發展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發展如下幾項:(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發展方向。隨著微機軟件的發展和進步,普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟,各企業將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度;進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網絡的發展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區、跨企業、跨院所地在整個行業中推廣成為可能,實現技術資源的重新整合,使虛擬制造成為可能。(2)高速銑削加工國外近年來發展的高速銑削加工,大幅度提高了加工效率,并可獲得極高的表面光潔度。另外,還可加工高硬度模塊,還具有溫升低、熱變形小等優點。高速銑削加工技術的發展,對汽車、家電行業中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發展。(3)模具掃描及數字化系統高速掃描機和模具掃描系統提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能,大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統,可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上,實現快速數據采集、自動生成各種不同數控系統的加工程序、不同格式的CAD數據,用于模具制造業的“逆向工程”。模具掃描系統已在汽車、摩托車、家電等行業得到成功應用,相信在“十五”期間將發揮更大的作用。(4)電火花銑削加工電火花銑削加工技術也稱為電火花創成加工技術,這是一種替代傳統的用成型電極加工型腔的新技術,它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數控銑一樣),因此不再需要制造復雜的成型電極,這顯然是電火花成形加工領域的重大發展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發展。(5)提高模具標準化程度我國模具標準化程度正在不斷提高,估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發達國家一般為80%左右。(6)優質材料及先進表面處理技術選用優質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發揮模具鋼材料性能的關鍵環節。模具熱處理的發展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。(7)模具研磨拋光將自動化、智能化模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響,研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現有手工操作,以提高模具表面質量是重要的發展趨
勢。(8)模具自動加工系統的發展這是我國長遠發展的目標。模具自動加工系統應有多臺機床合理組合;配有隨行定位夾具或定位盤;有完整的機具、刀具數控庫;有完整的數控柔性同步系統;有質量監測控制系統
2.2.選題得依據與意義選題得依據與意義選題得依據與意義選題得依據與意義 沖壓技術在機械、航空、汽車、電子、輕工、儀表和家電等工業部門生產中應用十分廣泛。沖壓工藝具有生存率高、生產成本低、材料利用率高、能成形復雜零件、適合大批量生產等優點,在某些領域已取代了機械加工,并正逐步擴大其工藝范圍。因此,沖壓技術對發展生產、增強效益、更新產品等方面具有重要的意義。隨著工業產品質量的不斷提高,沖壓產品正呈現多品種、少批量,復雜、大型、精密,更新換代速度快等變化特點,沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發展。培養我們綜合運用所學的基礎理論、基本知識和基本技能來分析、解決實際問題的能力和進行科學研究的初步能力;是培養我們獨立工作能力、創新能力以及理論聯系實際和 嚴謹求實的工作作風的重要途徑。畢業設計(論文)作為我們在校期間一次較為系統的工程訓練,可以得到以下幾方面的能力培養:(1).綜合運用專業理論和知識分析、解決實際問題的能力;(2).調查研究中外文獻檢索和閱讀能力;(3).定性、定量相結合的獨立研究與論證的能力;(4).設計、計算與繪圖的能力,包括使用計算機的能力;(5).邏輯思維與形象思維相結合的文 字及口頭表達能力;(6).撰寫設計說明書(論文)的能力。這次畢業設計的設計難度置中。設計是按學習、消化、吸收、創新的思路進行的。通過本次畢業設計,我得到了一個工程技術人員所必需的綜合訓練,在不同程度上提高了各種能力,我們總結提高了以往所學到的基礎理論知識。同時,畢業設計又是一個理論性較強的實踐環節,它鍛煉了我們動手能力和解決實際問題的能力。可以這樣講,畢業設計是我們走上工作崗位之前的一次大練兵,是一次掃尾的機會,可以補充自己的不足。畢業設計的指導思想是面向經濟建設、面向生產實際、堅持教學要求,努力實現教學、科研和生產三方面的有機結合,進一步加強理論和技能的培養,使我們具備一名工程技術人員應有的思想水平和高尚的道德品質,認真負責、求實創新、科學嚴謹的態度,腳踏實地、勇于進取的精神。讓我們懂得了學無止境,從而培養我們虛心學習,團結合作的優良作風。愿我們以這次畢業設計為契機,努力提高自己,向學校、老師遞交一份滿意的答卷。由于以前對多復合模接觸很少,所以在設計過程中步不可能做的非常好,在設計中肯定有誤漏之處,殷切希望各位老師及領導予以批評和指正
3.3.本課題研究內容本課題研究內容本課題研究內容本課題研究內容隨著中國工業不斷地發展,模具行業也顯得越來越重要。本文針對梯形蓋的沖裁工藝性和拉深工藝性,分析比較了成形過程的三種不同沖壓工藝(單工序、復合工序和連續工序),確定用一幅復合模完成落料、拉深和沖孔的工序過程。介紹了端蓋冷沖壓成形過程,經過對端蓋的批量生產、零件質量、零件結構以及使用要求的分析、研究,按照不降低使用性能為前提,將其確定為沖壓件,用沖壓方法完成零件的加工,且簡要分析了坯料形狀、尺寸,排樣、裁板方案,拉深次數,沖壓工序性質、數目和順序的確定。進行了工藝力、壓力中心、模具工作部分尺寸及公差的計算,并設計出模具。還具體分析了模具的主要零部件(如凸凹模、卸料裝置、拉深凸模、墊板、凸模固定板等)的設計與制造,沖壓設備的選用,凸凹模間隙調整和編制一個重要零件的加工工藝過程。列出了模具所需零件的詳細清單,并給出了合理的裝配圖。通過充分利用現代模具制造技術對傳統機械零件進行結構改進、優化設計、優化工藝方法能大幅度提高生產效率,這種方法對類似產品具有一定的借鑒作用 沖壓模的4.本課題研究方案本課題研究方案本課題研究方案本課題研究方案<1> 沖壓件的工藝分析 <2> 沖裁方式和排樣方式的經濟性分析 <3> 確定模具的結構形式 <4> 確定卸料與推件方式 <5> 確定送料方沖式和沖裁定位方式 <6> 選取合理的裁間隙 <7> 確定凸模結構形式與固定方法 <8> 確定凹模結構形式與洞口類型 <9> 合理選擇 凸、凹模材料,并制定熱處理工藝
<10> 確定模具其它零部件結構形式、材料、尺寸公差和技術要求 <11> 根據凸、凹模固定板外形尺寸選擇合適的模架(4).畢業設計應完成的技術文件: <1> 繪制復合模裝配圖、非標準零件圖,選取標準件 <2> 完成各項必要的工藝計算 <3> 畢業設計說明書
第二篇:國內外研究現狀及發展趨勢
國內外研究現狀及發展趨勢
世界銀行2000年研究報告《中國:服務業發展和中國經濟競爭力》的研究結果表明,在中國有4個服務性行業對于提高生產力和推動中國經濟增長具有重要意義,它們是物流服務、商業服務、電子商務和電信。其中,物流服務占1997年服務業產出的42.4%,是比重最大的一類。進入21世紀,中國要實現對WTO締約國全面開放服務業的承諾,物流服務作為在服務業中所占比例較大的服務門類,肯定會首先遭遇國際物流業的競爭。
物流的配送方式從手工下單、手工核查的方式慢慢轉變成現今的物流平臺電子信息化管理方式,從而節省了大量的人力,使得配送流程管理自動化、一體化。
當今出現一種智能運輸系統,即是物流系統的一種,也是我國未來大力研究的方向。它是指采用信息處理、通信、控制、電子等先進技術,使人、車、路更加協調地結合在一起,減少交通事故、阻塞和污染,從而提高交通運輸效率及生產率的綜合系統。我國是從70年代開始注意電子信息技術在公路交通領域的研究及應用工作的,相應建立了電子信息技術、科技情報信息、交通工程、自動控制等方面的研究機構。迄今為止以取得了以道路橋梁自動化檢測、道路橋梁數據庫、高速公路通信監控系統、高速公路收費系統、交通與氣象數據采
集自動化系統等為代表的一批成果。盡管如此,由于研究的分散以及研究水平所限,形成多數研究項目是針對交通運輸的某一局部問題而進得的,缺乏一個綜全性的、具有戰略意義的研究項目恰恰是覆蓋這些領域的一項綜合性技術,也就是說可以通過智能運輸系統將原來這些互不相干的項目有機的聯系在一起,使公路交通系統的規劃、建設、管理、運營等各方面工作在更高的層次上協調發展,使公路交通發揮出更大的效益。
1.國內物流產業發展迅速。國內物流產業正處在前所未有的高速增長階段。2008年,全國社會物流總額達89.9萬億元,比2000年增長4.2倍,年均增長23%;物流業實現增加值2萬億元,比2000年增長1.9倍,年均增長14%。2008年,物流業增加值占全部服務業增加值的比重為16.5%,占GDP的比重為6.6%。預計“十一五”期間,我國物流產業年均增速保持在15%以上,遠遠高于美國的10%和加拿大、西歐的9%。
2.物流專業化水平與服務效率不斷提高。社會物流總費用與GDP的比例體現了一個國家物流產業專業化水平和服務效率。我國社會物流總費用與GDP的比例在近年來呈現不斷下降趨勢,“十五”期間,社會物流總費用占GDP的比例,由2000年的19.4%下降到2006年的18.3%;2007年這一比例則下降到18.0%,標志著我國物流產業的專業化水平和服務效率不斷提高。但同發達國家相比較,我國物流
產業仍然處于粗放式經營的層面,質量和效益并不理想,物流業務附加值低。一方面,發達國家通過推行現代物流精細化經營,社會物流總費用占GDP的比重已經降低到10%左右,而我國與之相比,仍然有較大的差距;另一方面,我國物流業務附加值低,物流業務增值服務太少,物流活動長期處于低水平的粗放階段。
3.第三方物流方興未艾。我國第三方物流開始于20世紀末,現已發展成為一個具有較高發展潛力的嶄新行業。據統計,我國第三方物流企業營業額從2001年的400億元增加到2004年的1000億元,年均增長36%。中國倉儲協會第三次物流市場調查表明:57%的生產企業和38%的商業企業正在尋找新的物流代理商,企業對第三方物流的滿意度逐漸提高。預計到2010年,國內第三方物流將達到3700億元,年均增幅25%左右;到2020年達到22900億元,年均增幅20%左右;第三方物流占全社會物流比重,2010年將達到30%~40%,另外,在我國物流中,第三方物流所占比重明顯偏低。第三方物流供應商功能單一,增值服務薄弱。據統計,目前中國企業原材料物流和成品物流中均有21%的業務由第三方完成,在商業企業物流中也占到13%。由經貿委和南開大學物流研究中心組織的調查顯示中國使用第三方物流模式的企業占22.2%。這與發達國家50%以上的比重(比如美國占58%,日本占60%)相比還有較大的空間。
4.我國物流產業空間布局不均衡。我國物流產業空間發展不平
衡,東部沿海地區明顯領先于中西部地區,表現為物流基礎設施和規模大的物流企業多集中于東部沿海地區。據統計,我國物流基礎設施54%分布在東部、30%分布在中部、16%分布在西部,呈現明顯梯級遞減模式。物流基礎設施“鴻溝”已經成為制約中西部物流產業快速發展的瓶頸。另外,我國城市物流與農村物流發展嚴重失衡,農產品物流與農資物流發展滯后,城鄉物流“二元鴻溝”
5.物流領域資源浪費情況嚴重。據統計,目前我國商品周轉率只有發達國家的30%,每平方米庫存的商品量只及發達國家的25%,配送差錯率為發達國家的3倍。每年因包裝造成的損失約150億元左右,因裝卸、運輸造成的損失約500億元,因保管不善造成的損失在30億元左右。倉庫過剩量達到40%,公路貨運因缺乏合理的物流組織,空駛率多年來保持在50%左右。物流活動的諸多環節不可避免地會對環境造成危害。
第三篇:國內外醫療器械現狀及發展趨勢
國外醫療器械現狀及發展趨勢
歐盟醫療器械委員會日前發布報告稱,2008年,全球醫療器械市場總銷售額約3360億美元,比2007年的3000億美元增長了12%。盡管2008年金融風暴席卷全球,但世界醫療器械市場總體銷售情況良好,反映出醫療器械增長動力強勁。其中,排名前25位的醫療器械公司的銷售額合計占全球醫療器械總銷售額的60%,而散布在世界各地的數萬家醫療器械公司的銷售額合計只占40%的份額。可見,醫療器械產業集中度越來越高。
報告發布數據稱,2008年,全球醫療器械產品銷售額合計約占國際醫藥市場總銷售額的50%。這一數據表明,醫療器械產業是一個日益壯大、增勢強勁的產業,已經成為醫藥行業的一個重要分支。受金融危機的影響,預計2010年醫療器械銷售額增幅會有所下降,但增長率仍可保持在10%左右。其中亞太區、中東區仍為增長的主力。
中國、日本、印度在西方經濟學家眼中屬于“遠東三大工業經濟強國”。這三個國家的醫療器械市場銷售額合計約占亞洲醫療器械市場總銷售額的70%。高技術醫療器械及設備是當今世界發展最快的產業之一,它是運用現代計算機技術、精密加工技術、激光技術、放射技術、核技術、磁技術、檢測傳感技術、微電子技術、化學檢驗技術、生物醫學技術、自動化技術、信息技術及影像處理技術等相結合而研制的高技術產品,其競爭的核心是嵌入式計算機軟件。高技術醫療設備的基本特征是數字化和計算機化,是多學科、跨領域的現代高技術的結晶。此類產品技術含量高,附加值高,是各國和國際大型公司相互競爭的制高點。目前高技術醫療器械市場由美國公司的產品占據統治地位,其次為德國和日本,其他歐洲國家只是在一些專業項目上有一定優勢,包括美國的GE、皮克、強生、美敦力、銳珂等,德國西門子,日本的東芝、島津、日立、奧林巴斯等和荷蘭的菲利普。
在全球醫療器械市場銷售額中,市場化程度高度集中,美國占到40%左右,歐洲占30%左右,日本占15-20%。
一、醫療器械現狀分析
1.醫用耗材
(1)一次性醫用耗材市場介紹
介紹過去10年來,全球一次性醫療器械產業獲得了前所未有的發展。據國外媒體最新報道,2008年,全球一次性醫療器械市場銷售總額達890億美元,2009年應該在1000億美元左右。歐美發達國家一次性醫療器械銷售額占其醫療器械市場總銷售額的45%左右。美國是世界上最大的一次性醫療器械市場,約占全球一次性醫療器械市場40%以上的份額。據國際著名咨詢公司Freedonia預測:到2011年,美國一次性醫療器械市場將達704億美元,年增長率可達4.9%。其中人口老齡化趨向和家庭保健需求的快速增長是推動一次性醫療器械市場快速發展的兩大主要因素。歐洲則是世界第二大一次性醫療器械市場,約占世界一次性醫療器械市場29%的份額。日本、中國、印度及其他亞洲新興工業國合計約占國際一次性醫療器械市場17%~18%的份額。
(2)心腦系統醫療器械和矯形器械耗材市場介紹
心腦血管介入類和矯形器械等高值植入介入類耗材屬于高技術、高風險和高收益的產品,在這一產品領域,市場準入門檻非常高,核心技術被少數跨國企業所壟斷,如強生、美敦力、圣尤達、Guidant、史塞克、巴奧米特、Zimmer、Smith&Nephew、波士頓、施樂輝等企業幾乎壟斷了全球市場份額。
心腦系統醫療器械:用于心腦系統(包括起搏器、冠狀動脈支架、植入式除顫器、體外除顫器以及各種血管成形攝像產品等)的醫療器械占醫療器械市場的最大份額,大概占20%左右,隨著微創介入技術的發展,此類醫療器械將會得到更加廣泛的應用。
矯形器械:矯形器械產品銷售額約占全球醫療器械市場總銷售額的10%以上;2008年世界矯形器械市場總銷售額將超過400億美元;至2015年,將達546億美元。美國和歐洲矯形器械市場合計占世界矯形器械市場70%的份額。2008年兩個市場的銷售額分別為154億美元和109億美元。而隨著亞太地區人口老齡化程度的加劇和國民經濟的不斷發展,該地區也逐漸成為矯形器械的熱點市場。矯形器械是一大類醫療器械的總稱,包括各種人工關節(人工膝關節、人工股關節和人工髁關節等)、植入式脊柱矯正器械、假肢、矯形繃帶,以及義齒材料等數百種產品。其中,植入式脊柱矯形器械和人工關節是矯形器械市場上的兩大類暢銷產品。目前,市場上的植入式脊柱矯形器械產品品種繁多,其中包括(人工椎間盤)融合器械、壓縮性脊椎骨折矯形器械、脊柱電刺激類器械、脊柱骨折固定器械(如脊柱鋼釘、螺栓等)、運動保留性植入器械等。2008年,美國植入式脊柱矯形器械產品總銷售額達47.5億美元,比前一年增加10%。歐洲植入式脊柱矯形器械市場規模略小于美國(約40億~42億美元)。值得關注的是,近幾年,澳大利亞、加拿大、中國香港、日本、馬來西亞、新加坡、印度、韓國、中國臺灣等地區成為植入式脊柱矯形器械的新興市場。這些地區市場年增長率平均高達9%。亞太地區植入式脊柱矯形器械市場銷售額合計占全球植入式脊柱矯形器械市場總銷售額的25%左右。近年來,隨著老齡化時代的到來,人工關節市場發展速度十分驚人。2008年,全球銷售額為123億美元;2009年全球人工關節市場銷售總額超過140億美元。2000年至今,美國人工關節市場年增長率始終保持在8.9%左右。到2012年,美國人工關節市場銷售額可望達到90億美元。2008年,德國、英國、法國、意大利、瑞士5個歐美發達國家人工關節市場總銷售額達23億歐元(約30億美元),加之其他歐洲國家的人工關節銷售額,去年全歐洲人工關節市場總銷售額在45億~50億美元之間。
人工關節中銷量最大的產品為人工膝關節和人工髖關節等。這兩種人工關節的置換數量約占全部人工關節置換量的90%。目前,世界上人工關節生產技術領先的五大醫療器械公司Zimmer、強生、史塞克、Biomet和Smith&Nephew生產的人工膝關節和人工股關節占據全球人工關節市場90%的份額。業內人士分析認為,在二次世界大戰后生育高峰期間出生的嬰兒現已進入老年期,他(她)們是人工關節的最大潛在消費群體。中國、印度和其他亞洲人口大國將成為增長迅速的人工關節市場。
(3)血液凈化類市場介紹:
血液凈化產品包括腎透析系統和人工肝支持系統。腎病和肝病是全球范圍內的慢性病中的兩大類疾病。中國人口眾多,同時也是腎病和肝病大國,約占全球的三分之一,但因治療費用昂貴,限制了該類產品的應用。隨著國民經濟的發展,此類產品將會有廣闊的市場空間。腎透析系統:2010 年世界上將有 200 萬患者采用透析療法替代正常功能的腎,以對其血液進行凈化。到2012年,全球腎透析市場總銷售額有望達到創紀錄的143億美元,從而成為國際醫療器械市場上的大宗商品。近10年來,國際腎透析類產品市場的年增長率平均達5.5%。歐洲是目前全球最大的腎透析機市場,腎透析機年銷售額達37.5億美元,美國居第二,年銷售額達28.7億美元,亞洲及大洋洲國家位居第三,年銷售額達15—16億美元,其他國家和地區的腎透析機市場銷售額合計為10億美元左右。目前生產血透產品的知名企業有百特、費森尤斯、金寶、貝朗和尼普洛等。
人工肝支持系統:據世界衛生組織(WHO)統計,目前全球有近4億乙型肝炎病毒表面抗原攜帶者,中國為1.2億,其中肝衰竭患者將近1200 萬。人工肝支持系統在治療肝衰竭方面具有很大優勢。根據人工肝的組成和性質主要分為三類:非生物型人工肝、組合生物型人工肝和生物型人工肝。目前臨床使用的人工肝都是以解毒功能為主的非生物型人工肝,最為知名的當屬德國TERAKLIN.AG公司生產的MARS人工肝支持系統。此外可樂麗和費森尤斯的非生物型人工肝也深受歡迎。
(4)人工晶體市場現狀
全球白內障盲人為2100萬。中國500萬白內障患者中,也有290萬白內障盲人。目前白內障盲治療最有效的手段是植入人工晶體。2008年屈人工晶體銷售額達到30多億美元。人工晶體分為硬晶體(PMMA材料)和可折疊式軟晶體(硅橡膠、水凝膠、丙烯酸酯類材料),前者價格便宜,但手術切口大,術后效果不好;后者價格昂貴,手術切口小,術后效果明顯。美國人工晶體市場上有90%以上的為軟晶體。硬晶體處于被淘汰的邊緣,目前只有發展中國家用的較多。國際上知名的企業有愛爾康、眼力健、博士倫等。
(5)診斷試劑市場現狀
2008年診斷試劑市場銷售額在400億美元左右,主要集中在美、歐、日等發達國家和地區,市場占有率高達80%,其中2008年銷售超過30億美元的有7家,如瑞士Roche銷售額達90億美元,美國Abbott約80億美元、強生約50億美元、Bayer約45億美元,美國Becton Dickinson、Beckman Coulter、Dade Behring等均達到30億美元。雖然目前診斷試劑僅占生物技術產業的25%,但由于遺傳工程、基因重組以及單株抗體等生物技術不斷應用于開發診斷試劑,因而除了增加試劑的敏感度及特異性外,也使得過去不可能或曠日費時的傳染病、腫瘤或基因異常等診斷,成為可能或快速的診斷。此外,與自動化分析儀器或電子技術的結合,更使這些精確的診斷不僅由研究階段進入了臨床例行診斷階段,而且縮短了醫療與診斷之間的距離。診斷試劑在未來醫療檢測中的比例會大幅度提高。預計全球在未來五年內,診斷試劑將以7-10%的比例增長。
2、醫療電子產品
從全球范圍來看,市場對醫療電子產品的需求越來越大,尤其是對計算機斷層掃描儀、磁共振儀、高檔超聲波診斷儀器等高端產品需求的快速增長,有力帶動了全球醫療電子市場規模的擴大。與此同時,市場需求的增長大大刺激了各國在醫療電子領域的投入力度,醫療電子設備制造商不斷提高技術水平,擴大創新應用,促進了全球醫療電子產業的平穩發展,有力支持了醫療電子市場需求的增長。
2007年全球電子醫療器械市場保持兩位數的高速增長,全年市場份額達到920.6億美元。
就目前全球醫療電子市場的區域結構而言,美國、歐洲和日本仍是醫療電子的主力市場,但隨著這些地區醫療電子體系日趨完善和市場規模的持續擴大,其增長空間和潛力已十分有限,近幾年歐美大型儀器采購量可能銳減,而中國、日本和印度的醫療器械市場銷售額合計約占亞洲市場總銷售額的70%,其中中國市場仍有望保持10%以上的增長率。這些市場成為帶動全球市場增長的重要區域,也是國際大企業競相爭奪的新市場目標。
(1)醫學影像設備
目前,國際數字醫學影像設備的市場需求在不斷增長,世界各國對醫療保健的需求越來越大,使得該產業的市場前景廣闊。目前數字醫學影像設備的國際市場總額大約是180億美元,并且以每年15%左右的速度增長。不斷增長的市場需求大大刺激了各國在此領域的投入,由于利潤豐厚,使其成為國際競爭最激烈的市場之一。但由于技術壁壘高,國際數字醫學影像設備市場主要被美、日、德等少數國家的幾個大型跨國公司壟斷。醫學影像設備可分為X線成像設備、磁共振成像設備、超聲成像設備、核醫學成像設備、光學成像設備(醫用內窺鏡成像)。
X線成像設備:包括X線機、數字X線攝影設備(DSA、CR、DR等)和X線計算機體層(X—CT)設備等。其中DSA、DR、CT今后的發展最為迅速,西門子、飛利浦、GE、東芝把持著的CT超過90%市場份額,且彼此間的競爭極為激烈。MRI主要被GE、西門子、飛利浦、日立等幾家占據市場。CR市場主要被銳珂、富士、GE、飛利浦、愛克發5家占據,銳珂具備一定的領先優勢。DR市場上,飛利浦、銳珂、GE、西門子、佳能幾乎占領了整個市場。而DSA主要由飛利浦占領市場,西門子緊隨其后,GE、東芝和島津也有較大市場份額。其中CT機全世界年產量在4000臺左右,年銷售額在20億美元。
磁共振成像設備:分為永磁型和超導型,由于超導型價格非常昂貴,用量不大。主要由GE、皮克、西門子、東芝、島津、日立等生產,全球年銷量在1500臺左右,年銷售額20億美元。
超聲成像設備:最為常用的是彩色B超。全球年產量為2萬臺,年銷售額30億美元左右,并以每年16%的速度增長,主要被GE、阿克松、ATL、西門子、東芝、阿洛卡、日立等公司壟斷。目前便攜式B超受國際社會青睞,發展迅速,僅GE公司2008年全球銷售額達2億美元。預計2011年全球便攜式B超儀的年銷售額將達10億美元。
核醫學成像設備:發射型計算機斷層(ECT)、單光子發射型計算機體層(SPECT)、正電子發射型計算機體層(PET),其中PET機作為分子影像診斷設備,是世界上最先進的大型影像診斷設備,是目前唯一能提供神經活動信息的醫學儀器。據統計,美國每百萬人擁有PET與PET/CT的數量為5-6臺,日本為3臺,而中國僅為0.1臺。在美國,56%的PET和PET-CT檢測已經用于心臟疾病的診斷。可見PET的應用前景十分廣闊。
光學成像設備(內窺鏡系列):目前比較流行的為纖維內鏡和電子內鏡。軟鏡包括鼻咽鏡、氣管鏡、胃鏡、十二指腸鏡、小腸鏡、結腸鏡、子母鏡等;硬鏡包括腹腔鏡、胸腔鏡、關節鏡、膀胱鏡、陰道鏡等;其他還有乳管鏡、血管鏡、腎盂輸尿管鏡、腦室鏡、隨著光導纖維技術和數字微電子技術的日趨成熟,內窺鏡已成為世界醫械行業中增長最快的一個大類產品。歐盟經濟分析師預測,內窺鏡將成為近幾年增長最快的醫械產品,而內窺鏡重要銷售市場將從日趨飽和的西方發達國家市場向中國、印度、巴西、俄羅斯等新興工業國和拉丁美洲市場過渡。據西方經濟分析師預測,今年拉美國家對柔性內窺鏡類產品的進口數量將比去年增長9.8%,中國、印度和中東阿拉伯國家的需求量也十分巨大。因為以光導纖維為主的柔性內窺鏡即將取代從前醫院普遍使用的剛性內窺鏡,可以肯定,柔性內窺鏡將日益成為醫生不可或缺的重要診斷設備。2010年全球柔性內窺鏡產品總銷售額將在100億美元以上。內窺鏡國際知名制造商有:奧林巴斯、富士能、施樂輝、偉倫、艾克松、史托斯、狼牌、史賽克、科曼、捷邁等。
(2)醫用監護產品
醫用監護產品主要包括:心電監護儀、神經監護儀、麻醉深度監護儀、無創血流動力監護儀、呼吸末CO2監測儀、無創顱內壓監測儀、多功能母親/胎兒監護儀、除顫起搏監護儀。
據統計,全球每年病員監護儀市場的容量大約為20億美元,目前美國是全球監護儀產品的最大市場。2004年,美國監護設備市場接近9億美元,到2011年將超過10億美元,約占全球市場的一半。隨著國民經濟的發展,亞洲國家的監護儀需求迅猛。高檔監護儀知名生產企業主要有GE、強生、SPACELAPS、飛利浦、惠普、科林、泰科、偉倫、安捷龍等。
(3)呼吸機、麻醉劑
中低端的呼吸機、麻醉機技術門檻低,生產廠家眾多,但高檔的機型基本上集中在少數幾個大的企業,如呼吸機知名生產廠家有泰科、偉康、瑞斯邁、德百世、萬曼和博雅等,麻醉機知名生產廠家有Drager、百斯、美國自然基因、麥蒂、德恩--歐美達、偉康等。
(4)治療類電子設備
治療類電子設備可以分為放射治療(腫瘤治療)、微創手術用刀、治療用設備、輸注類設備
放射治療:包括X線治療機、醫用加速器(電子感應加速器和電子直線加速器兩種)、鈷60治療機、后裝治療機、γ-刀、CT模擬定位機,放射治療模擬定位機(X線)、劑量測定儀器。
近年來,人口老齡化、預期壽命不斷增加和癌癥發病率升高使全球放療設備需求持續增加。此外,越來越先進的篩查手段使早期癌癥發現率增加,這無疑會增加一大批放療患者。未來幾年內,美國、西歐和日本是全球放療設備主要市場,這三個經濟體將占據80%的市場份額。其市場增長動力主要來自于精確的適形放療設備,越來越多的醫療機構采用了更先進的治療手段,如圖像引導下的放療和立體定位放療技術。美國對直線加速器的需求在2010年有望達7.5億美元的規模。德國是歐洲最大的放療設備市場,2010年德國放療設備銷售額將達2億美元。而亞太地區、東歐和拉美地區等新興市場的需求主要是對現有設備的更新或替代,以及臨床使用范圍的拓寬。2008年,亞太地區放療系統購買額達到5400萬美元。全球45%的癌癥新發病例分布在亞洲,由于亞太地區、東歐和拉美地區新興經濟體的需求,以及設備更新和新技術等因素驅動,2015年全球放療設備市場有望達到39億美元。
生產放療設備的知名制造商有瓦里安、東芝和西門子。
微創手術用刀:高頻電刀、激光手術刀(二氧化碳型和釔鋁石榴石激光兩種)和超聲刀。高頻電刀知名制造商有:美國威利、德國愛爾博、意大利薩頓。
激光治療設備有CO2激光手術刀、準分子激光眼科治療儀、激光牙科機,激光碎石機等。激光治療設備有著廣泛的應用前景,如矯正視力、美膚美容、除結石、牙科領域,在美國有15%左右的手術是通過激光治療設備來完成的。
超聲刀目前已經廣泛用于各種腔鏡手術,微創手術中,例如婦產科手術、胸外科手術、普外科手術、泌尿外科手術、整形外科手術等。它能使手術更加安全,省時,省力。具有分離、抓持、凝血、切割的功能,一臺手術從頭到尾只要兩把器械就夠了。超聲刀的知名制造商是強生,占據絕大部分市場份額。此外重慶海扶剛剛研制成功并已上市的高能聚焦超聲刀(海扶刀),收到了良好的市場反響。其他治療用設備(常規設備,國內外生產廠家眾多):頻和低頻電磁波治療機、血管內照射治療儀、微波治療儀、皮膚治療儀、離子導入治療儀、體外除顫儀、神經刺激儀、紅外治療儀、電震發生器、眼電生理儀、超聲治療器、手術機器人、血凝儀、洗胃機、吸痰器等。
其他設備(常規設備,國內外生產廠家眾多):輸液泵、注射泵、胰島素泵(開環式、閉環式)、微型化療泵、血液透析機、人工心肺機、制氧機、電動吸引器、超聲乳化儀、血漿單采儀、血細胞采集儀、電子集尿器、自動氣壓止血儀、負壓引流機、霧化器、牙科手機、助聽器等。
(5)檢驗檢查設備(常規設備,國內外生產廠家眾多)
全自動生化分析儀、酶標儀、洗板儀、尿液分析儀、動物血液細胞分析儀、實驗室用(電泳儀、離心機、超低溫冷藏箱、石蠟切片機、石蠟包埋機、涂片機、全自動染片機)、全自動特種蛋白檢測儀、頻乳腺離心機、全自動血培養分析儀、細菌鑒定及藥敏分析儀、全自動組織脫水機、尿糖儀、血糖儀、血氧儀、血酮體測試儀、動脈硬化診斷裝置、脈搏檢測裝置、體重儀、自動血液分析裝置、濁度計、血細胞洗滌劑、骨密度儀、體重身體脂肪測量器、血凝儀、肺功能測試儀、膽固醇檢測儀、血球計數儀
(6)手術床、手術燈
高檔手術床的專科化程度日益提高,生產企業主要集中在德國、美國、加拿大等,如加拿大史賽克公司、德國肯莎維公司、德國MAQUET公司、美國Hill-Rom公司。高檔手術床的市場也主要集中在歐美市場。因其費用昂貴,發展中國家基本上使用的是普通病床,對高檔手術床的采購力度不大。
無影燈(孔式手術無影燈、整體反射手術無影燈)、醫用冷光纖維導光手術燈、手術照明燈、手術反光燈。
二、發展趨勢
未來的醫療器械完全可以預計,大多數的醫療技術和產品都將與計算機技術、微電子技術、網絡信息化技術、組織工程學技術、精加工技術、仿生技術、智能化技術等結合在一起,使得醫療器械使用更加便捷、精準。
1.隨著全球進入老齡化時代,必然會帶來一系列老年性疾病的高發,這些疾病需要隨時進行監控治療,這就催生了醫療電子產品的便攜化,如電子血壓計、血糖儀、電子助聽器、便攜式多參數監護儀、便攜式超聲診斷儀、便攜式心電圖機等。2.醫療研究和技術發展將更多集中于慢性疾病的診斷和治療。從而減少醫療費用和提高慢性病患者的生活質量。這就要求設備小型適合家用。美敦力公司研發的人工胰臟用于治療糖尿病,它只有火柴盒大小,由微型血糖儀和微型胰島素泵組成,由血糖儀對患者隨時血糖監控,并根據情況注射胰島素。
腎透析系統體積變得越來越小,有些已經實現了家庭化。這種小型透析機在歐洲已經悄然興起,預計未來的市場前景廣闊。
3.微創手術能夠有效降低患者痛苦,有利于降低手術風險和感染機會,同時術后疤痕很小,因此成為當今手術的發展趨勢。由于微創手術巨大的市場需求,與此相關的手術導航系統和治療設備發展迅速,如內窺鏡系列、適用于心臟電生理治療的三維標測系統。此外治療設備由目前的主流的高頻電刀逐漸發展為超聲刀、激光刀等。
4.組織工程學是利用自體干細胞移植在可降解材料上,按照人為設計的架構進行體外培植,并最終植入人體,完全替代原器官或組織的功能。組織工程學將會引領21世紀醫學工程的發展,各國科學家正在積極開展此項工作。美國波士頓科研人員將培植的人造膀胱移植于人體,臨床效果明顯。此外美敦力的研發人員正在開發可“生物起搏”的起搏器。首先培養出一種干細胞,通過對其進行改造,使之分化成為能夠自然跳動的細胞,然后再移植到心臟中,讓它發揮起搏器的功能,這樣就不再需要電池和電極了。據專家預計這一技術將在20年后成熟并獲得普遍應用。將來可能開發的產品有人造皮膚、人造肝、人造腎、人造眼角膜、人造心臟、人造骨等等。
5.隨著計算機和網絡技術的發展,醫療領域的信息化和網絡化是今后醫療治理的發展趨勢。這個趨勢會引發對影像化、數字化等高、精、尖設備的需求增長。醫院信息系統的普遍建立又使得醫院有了進一步建立已醫學影像存檔與通信系統(PACS)為核心的臨床信息系統的要求,占全部醫療信息90%以上的醫療影像信息的處理更是今后醫院信息化的核心所在。醫院信息化趨勢給醫療器械生產企業帶來了巨大的市場共建。同時由PACS衍生出的高檔影像設備以及其他附屬設備構成了巨大的市場容量。
6.隨著經濟的發展,人們越來越關注自身的健康,因此保健器具有著良好的市場前景,這類產品包括按摩椅、按摩床具、按摩枕頭以及減肥美容產品等。7.在給藥領域,預灌封注射器在歐美日等發達國家已盛行多年,在發展中國家才剛剛起步,今后的市場空間巨大。胰島素筆作為預灌封注射器的典型代表,占據了歐洲和日本胰島素市場的60%~70%。目前生產預灌封注射器的知名廠家有美國BD公司、德國BG、SHOTT、MG以及Novo公司等。目前第四代注射器—帶充氮夾套的無針頭預灌封注射器正在成為未來輸注領域關注的焦點,它可以實現瞬間注射無痛苦。植入式埋藥裝置也將是未來發展的方向。
8.支架領域:調整支架的幾何形狀和材料,增加支架彈性、降低其剛性,可減少對血管的損傷;合成新的涂層材料,降低血管再狹窄率,這都是藥物涂層支架目前的研究方向。由鈷鉻合金作為支架材料制備的藥物涂層支架成為第三代心臟支架產品,而第四代可降解聚合物藥物涂層支架是目前各國研發的重點。9.隨著微電子技術和網絡技術的發展,體積更小、能耗更低、同時具有可成像和遠程監護功能的心臟輔助裝置成為未來心臟起搏器的主流方向。目前美敦力推出了這種具有遠程監護功能的心臟起搏器。
10.能夠模仿脊椎活動的人工脊柱盤將最終取代脊柱融合術,從根本上改變脊柱的治療情況。
11.生物型人工腎成為研究的熱點。生物人工腎是由生物人工血濾器和生物人工腎小管輔助(BAD)兩部分組成的。未來的人工腎將向著能植于體內的仿生腎發展,使患者能擺脫費時費力冗長的血液透析。
12.口腔顯微和數字化設備是口腔綜合治療設備的發展方向,它包括口腔內內窺鏡、X線傳感器、牙片X線機、牙科曲面斷層全景X線機。
注:醫用耗材包括:
(1)普通一次性耗材,如衛生材料、一次性醫用手套、一次性輸液器/輸血器、醫用紡織品、一次性導管(如導尿管、引流管等)、心內科手術用器械、血管手術器械、產科器械、麻醉器械、吸氧面罩等上千個品種,材質主要是高分子材料,此類產品技術門檻較低,附加值也較低,但需求量大。目前生產企業逐漸由歐美日發達國家向發展中國家轉移。全球70-80%的醫療器械企業從事普通醫用耗材的生產。國際上比較知名的生產企業有泰爾茂、BD、泰科、百特等。(2)介入治療耗材,這類耗材科技含量高,需要精密加工技術,對材質要求高,需要一套精確完美的產品設計方案。這些技術基本上被美國、日本、德國、等國家所壟斷。介入治療耗材包括血管內造影導管、球囊擴張導管、中心靜脈導管、PICC導管、套針外周導管、微型漂浮導管、動靜脈測壓導管、造影導管、球囊導管、PTCA導管、PTA導管、微導管、溶栓導管、指引導管、消融導管、追蹤球囊、電生理導管(標測和消融兩種)、硬導絲、軟頭導絲、腎動脈導絲、微導絲、推送導絲、超滑導絲、動脈鞘、靜脈血管鞘、微穿刺血管鞘。(3)植入耗材,此類耗材同介入治療耗材一樣屬于技術門檻準入高的產品。它包括(a)心血管植入耗材:冠脈藥物洗脫支架、封堵器(b)腦血管植入耗材:頸動脈支架、錐動脈支架、顱內血管支架、彈簧圈、液態栓塞材料等;(c)外周血管介入器械:大動脈覆膜支架、髂股動脈支架、鎖骨下動脈支架及腎動脈支架、下腔靜脈濾器(d)非血管支架耗材:膽道支架、食道支架、氣道支架、尿道支架、前列腺支架(e)心臟起搏器(f)人工心臟瓣膜(g)骨科創傷植入產品:接骨板、脊柱內固定系統、全膝全髖關節置換系統、骨水泥、骨缺損修復材料、人造骨等(h)眼科植入物:人工晶體、人工角膜等(i)人造血管:大血管和毛細血管(j)牙科植入物:種植牙(k)各種補片:疝氣補片、腦膜補片、神經補片、心臟補片、心血管補片(l)其他:人工皮膚、人造肌腱、人造韌帶
介入植入耗材的生產廠家主要集中在歐美日發達國家,發展中國家也有所生產,但技術水平相差較遠,基本上不作出口,只是通過價格優勢在本國內銷售。其中:從事介入耗材和各種支架生產的國際知名企業包括強生、波士頓、美敦力、雅培、巴德、Arrow、圣尤達等;從事心臟起搏器生產的知名企業有百多力、強生、美敦力、ELA公司、Guidant公司、西門子和歐洲Medtronic公司;從事心臟瓣膜生產的知名企業有Medtronic、CarboMedics、圣猶達、美敦力、Edwards、ATS Medical、On-X Life Technologies等,其中生產生物瓣廠家主要是Edwards;從事骨科創傷產品生產的知名企業有強生、巴奧米特、史塞克、施樂輝、美敦力等;從事人工晶體生產的主要知名廠家有愛爾康、眼力健、博士倫等;從事人工角膜生產的主要知名廠家有美國ATI公司;從事人工血管生產的主要知名廠家有泰爾茂、美國戈爾、百特、巴德、貝朗;從事種植牙生產的主要知名廠家有瑞典Nobel公司、瑞士的Straumann公司、德國費亞丹公司等;從事醫用補片生產的主要知名廠家有強生、巴德、戈爾、艾瑞、貝朗;從事人工皮膚生產的主要知名廠家有美國Integra Life Science公司、美國 Advanced Tissue Science、英國的Smith&Nephew公司、美國Organogenesis公司、瑞士諾華公司。
國內醫療器械現狀及與國際的差距
2008年我國醫療器械市場規模為900億元左右,占全球市場總額的4%左右,未來10年,我國醫療器械市場還將保持15%以上的增長率。同時,最新數據表明,跨國醫療器械制造商的產品在我國大醫院占有率超過了70%。目前我國藥品和器械人均銷售比例為10:1,而在發達國家比例為1:1,近年來我國醫療器械產業發展很快,年增長率達到13—15%。
經過多年的努力,一些高精尖產品也逐步國際化,并擁有專利,比如CT、MRI、超聲聚焦治療儀、藥物涂層支架等,涌現了一批高成長型企業,產業發展整體勢頭良好,但國內生產的醫療器械90%以上為技術含量較低的中低檔產品。2009年,我國醫療器械進口總額為61.05億美元,同比增長17.03%。在進口目標市場中,美國、德國、日本、瑞士和荷蘭排在前五位,市場比重為71.47%。2009年中國醫療電子設備銷售額增長18.2%,增長到39億美元。未來幾年將保持這種強勁勢頭,復合年增長率將達21%,到2013年上升到86億美元。
目前我國醫療機構的整體醫療裝備水平還很低,在全國基層醫療衛生機構的醫療器械和設備中,有15%左右是20世紀70年代前后的產品,有60%是20世紀80年代中期以前的產品,它們更新換代的過程是一個需求釋放的過程,2010年我國醫療器械的市場容量將達到1200億元。在新醫改的推動下,農村以及二、三級城市和社區醫療電子配備需求將快速釋放,而家用與醫用市場的不同特性也將成就中國便攜醫療電子市場“快、穩”的成長趨勢,預計未來三年間中國便攜式醫療電子市場將持續保持30%左右的速度增長。加快醫療器械產業的發展,已成為我國經濟發展的一項重要戰略部署。
一、耗材
普通耗材主要是高分子制品,科技含量低,技術準入門檻較低,屬于醫用耗材中中低檔產品。國內1.2萬家醫療器械企業中有90%以上的企業從事普通耗材的生產,出口產品中絕大多數為此類產品。普通醫用耗材的生產基地基本上有發達國家轉移到了中國等發展中國家。國內的知名廠家有威高集團、天津哈娜好、天津市塑料研究所、浙江雙鴿華凱、江西洪達、湖南安信、浙江康康、泰爾茂醫療產品(杭州)有限公司、山西華鼎、深圳市益心達、無錫宇壽、蘇州碧迪、山東淄博山川、上海醫療器械股份有限公司、浙江玉升等。
高端耗材包括各種植入介入耗材。這類產品屬于高科技含量、高附加值同時也是高風險產品。核心技術基本上掌握在發達國家。國內市場上90%以上的高端耗材均是進口。近幾年,有些海歸人員在國內辦起了企業,帶來了國外先進的技術和管理經驗,國內高端耗材有了快速發展,但是質量水平與跨國企業還有很大差距,目前國內高端耗材主要市場集中在二級、三級市場,一級市場基本被跨國企業把持。不過國內企業也在不斷加大高端產品的研制和開發,相信不久的將來,我們國內的企業也能制造與跨國企業質量相當的產品。目前國內知名的植入介入耗材生產企業有上海微創、北京華醫圣杰、上海記憶合金、上海佳杰、北京樂普、威高吉威、深圳先健、深圳惠泰、常州康輝等。國內已能夠生產的高端耗材如冠狀動脈載藥支架、封堵器、彈簧圈、頸動脈支架、遠端保護器、電生理導管、各種非血管支架以及血管覆膜支架,除冠狀動脈載藥支架和骨科產品接近國際水平之外,其他產品無論是從規格還是質量方面都無法與跨國公司產品相提并論。此外心臟瓣膜、心臟起搏器、外周血管支架、人工軟晶體、人工皮膚等均沒有自主知識產權。
二、醫療設備
我國每年都要花費數億美元從國外購置大量醫療設備,國內有70%的醫療設備市場被發達國家占據,國內的三級醫院一般全部采用進口器材,即使是二級醫院,也有三分之二的器材依靠進口。目前我國企業除了超聲聚焦治療技術處于國際領先水平之外,在高科技產品方面,中國醫療器械的總體水平與國際先進水平相差約15年。根據2007年中國市場調查研究中心對中國醫療器械市場的專項調查,約80%的CT市場、90%的超聲儀器市場、85%的檢驗儀器市場、90%的核磁共振設備、90%的心電圖機市場、80%的中高檔監護儀市場、90%的高檔生理記錄儀市場以及60%的睡眠圖儀市場均被國外品牌所占據。國內高端醫療設備市場主要集中在GE、西門子和飛利普之間。
經過近30年的發展,中國也有一大批高端醫療設備供應市場,包括醫用駐波加速器、X線機、CT、MRI、彩色超聲診斷儀、動態心電監護儀、激光手術治療儀、內窺鏡、多功能麻醉劑、超聲聚焦刀、旋轉式伽瑪刀、血管內照射治療儀、病人監護網絡、全自動生化分析儀等高技術前沿產品,尤其是研制出首臺超聲聚焦刀,達到國際領先水平。國內知名生產廠商有東軟、萬東、沈大內窺鏡、邁瑞、安科、魚躍科技、航天長峰、新華醫療、深圳藍韻。其中邁瑞的監護儀系列,已與跨國公司的產品相抗衡,東軟已實現了四大影像設備的全線生產。
隨著計算機和網絡技術的發展,同時醫療領域的信息化和網絡技術是今后醫療管理的發展趨勢。醫院信息系統(HIS)的普遍建立會使得醫院有了進一步建立以醫學影像存檔與通信系統(PACS)為核心的臨床信息系統(CIS)的要求。醫院信息化趨勢將給醫療設備企業帶來巨大的市場空間。
按照新醫改的要求,國務院將在三年內累計投入8500億元用于醫療改革,這些投資將會給醫療器械市場帶來較大的增量。從2008年到2010年,我國將向農村醫療器械的采購投入80多億元,用于國家對農村基層市場及社區醫療機構的建設,一些基礎的醫療器械例如超聲波診斷儀、生化分析儀及X光儀等將有明顯的需求,這對于醫療設備生產企業無疑是一塊巨大的蛋糕。
第四篇:聚乳酸的國內外現狀及發展趨勢
聚乳酸的國內外現狀及發展趨勢
方群 Fangqun 摘要:聚乳酸是一種具有良好的生物相容性、可生物降解性和生物吸收性的脂肪族聚酯類高分子材料,主要原料乳酸來源于玉米等天然材料,其無刺激性、無毒副作用,對人體高度安全,對環境友好,可塑性好,易于加工成型,被公認為新世紀最有前途的藥用高分子材料和新型包裝材料。本文詳述了聚乳酸類材料藥物緩釋材料及臨床應用等藥學領域中的研究進展,展望了未來聚乳酸類材料的研究及應用方向,為在克服聚乳酸材料原有缺陷的基礎上開發出新用途的藥學類材料提供有效的資料依據。
關鍵詞:聚乳酸 藥用高分子材料 現狀 發展趨勢
Domestic and overseas study and developing trends of PolylacticAcid Abstract:Polylacticacid
is
an
aliphaticpolyester
with
excellent biocompatibility,biodegradeability and bioabsorbability,and has been extensively applied in biomaterials.The principalraw material,lacticacid,is derived from cornandother natural materials.It is nonirritating and has nontoxic effects,and is thus safe for humanuse.Because of its biodegradability,it is also environmentally friendly.Polylacticacid shows high plasticity and is easy to form,and is considered to be the most promising biomedicalndpackaging material.Finally,we discuss the future prospects for the research and application of polylacticacid biodegradable materials.This paper also provides effective information to help researchers develop new medical materials to overcome the current limitations of polylacticacid-based materials.Key Words:PolylacticAcid developing trends , polymers for pharmaceuticals , Status quo ,面對日益枯竭的石油資源,符合潮流的生物降解材料作為高科技產品和環保產品正成為一個研發熱點。聚乳酸(PolylacticAcid,PLA)是一種人工合成的可生物降解的熱塑性脂肪族聚酯,主要原料乳酸又是可再生資源,其無毒、無刺激性,具有良好的生物相容性,可生物分解吸收,最終完全生物降解為二氧化碳和水,力學強度高,不污染環境,可塑性好,易于加工成型,有著廣泛的研究和應用前景,符合當今所倡導的可持續發展戰略,被公認為新世紀最有前途的生物醫用材料和新型包裝材料之一[1]。
1.聚乳酸的基本介紹
1.1聚乳酸的基本性質 聚乳酸(PLA)是以微生物的發酵產物L_乳酸為單體聚合成的一類聚合物,有獨特的可生物降解性能、生物相容性能和降解后不會遺留任何環保問題等特點,將成為未來應用發展前景廣闊的生態環保材料。
聚乳酸耐水但是不能耐高溫。雖然不是水溶性的,但是海洋環境中的微生物也能使之降解成二氧化碳和水。這種塑料類似透明的聚苯乙烯,表現出很好的外觀(有光澤和透明度),但它是硬為且脆的材料,在大多數實際應用中需要改性(例如用增塑劑來提高其柔韌性)。它可以和許多熱塑性塑料一樣被加工成纖維、薄膜,熱成型或者注塑成型。
1.2聚乳酸的性能
聚乳酸(PLA)是一種典型的合成類可完全生物降解材料,由于其具有可靠的生物安全性、生物可降解性、對環境友好、良好的力學性能及易于加工成形等優點,目前已被廣泛應用于生物醫用高分子、紡織行業、農用地膜和包裝等行業。
1.3聚乳酸類生物可降解材料的合成
合成聚乳酸的原料是乳酸,其分子中含有一個手性碳原子,具有旋光性。因此,聚乳酸具有左旋聚乳酸(L-PLA)、右旋聚乳酸(D-PLA)、外消旋聚乳酸(D,L-PLA)和內消旋聚乳酸(meso-PLA)等幾種光異構聚合體,其中最常用的是左旋異構聚合體L-PLA。各種異構PLA的合成方法相同,均以乳酸或其衍生物乳酸酯為原料,其具體合成工藝大致可分為間接合成二步法、直接合成法和共聚改性法3種。合成技術的進展主要體現在對具體工藝的改進和完善上。
2.聚乳酸的基本應用
聚乳酸的熱穩定性好,加工溫度170~230℃,有好的抗溶劑性,可用多種方式進行加工,如擠壓、紡絲、雙軸拉伸,注射吹塑。由聚乳酸制成的產品除能生物降解外,生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性好,光華偉業開發的聚乳酸(PLA)還具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性,因此用途十分廣泛,可用作包裝材料、纖維和非織造物等,目前主要用于服裝(內衣、外衣)、產業(建筑、農業、林業、造紙)和醫療衛生等領域。
2.1聚乳酸在食品包裝材料方面的應用
聚乳酸(PLA)用作食品包裝材料有其獨特的優勢,其完全可以替代傳統的包裝材料,而且其獨特的環保性讓其在包裝材料的未來發展中占有重要的一席。PLA 材料具有光潔的表面和高度的透明度,因此可以在食品包裝應用領域同聚苯乙烯和PET競爭。PLA目前已經應用于如水果蔬菜、雞蛋、熟食和烘烤食品的硬包裝。PLA 薄膜正在用于三明治、餅干和鮮花等商品的包裝上。還有將PLA吹塑成瓶子用于包裝水、湯、食品和食用油等方面的應用[2]。
聚乳酸有良好的機械性能及物理性能,適用于吹塑、熱塑等各種加工方法,加工方便。可用于加工從工業到民用的各種塑料制品、包裝食品、快餐飯盒。聚乳酸有良好的防潮、耐油脂和密閉性。在常溫下性能穩定,但在溫度高于55℃或富氧及微生物的作用下會自動分解。使用后能被自然界中微生物完全降解,最終生成二氧化碳和水,不污染環境,這對保護環境非常有利。聚乳酸的分解分成兩個階段:首先是純化學水解成乳酸單體,然后乳酸單體在微生物的作用下分解成二氧化碳和水。聚乳酸制成的食品杯只需60天就可以完全分解,真正達到了生態和經濟雙重效應[3]。
2.2藥物控制釋放體系
用可降解的生物高分子作藥物載體長期植入體內后,可以控制藥物的釋放速度,并實現藥物的靶向釋放,提高藥效。
2.3骨科組織工程材料
PLA是骨組織工程中的優選材料之一,在硬骨組織再生、軟骨組織再生、人造皮膚、神經修復等方面均可作為細胞生長載體,并取得了令人滿意的結果[4]。
3.關于聚乳酸性能的研究
3.1聚乳酸的優缺點
PLA 的最大優點是它在諸如體液的水性環境中能靠酯鍵的簡單水解而進行降解。PLA及其共聚物因具有無毒無菌、良好的生物相容性、生物可降解性及組織可吸收性,應用研究范圍主要集中在生物醫學工程領域,如藥物控制釋放體系、骨折內固定物、組織修復、細胞培養和醫用手術縫合線等[5]。通過調節分子量、結構和組成等手段可改善PLA的力學性能和降解速度,以滿足不同的臨床要求,并且它的最終降解產物是H2O和CO2,參與人體的新陳代謝,中間產物乳酸也是體內正常糖代謝產物,所以不會在重要器官聚集。
PLA的不足,PLA是親油性的,表面疏水性強,嚴重的影響了其與細胞的親和性,導致細胞在大量分化時受阻。其降解物積累在體內成酸性,PLA單靠分子量及分布來調節降解速度,降解周期也難于控制。而且PLA硬度大,限制了它在治療周圍神經缺損中的應用。當植入人體的PLA片材較大時,會由于在降解過程中產生的濃度過大并積累,從而造成非感染性炎癥,嚴重時局部積水。另外,PLA結構中不含細胞可識別分子,不能對細胞實現特異性吸附,在組織工程中不能發揮優勢[6]。
3.2生物相容性
有許多學者進行了體內植入材料的研究,包括載藥微球、骨折內固定材料、緩釋片材等在體內的降解情況,均未發現異物反應和炎癥反應。但也有報道PLA于體內降解速度過緩而出現異物反應、遲發性無菌性炎癥反應,但一般僅有植入初期的輕度炎癥反應,多為出現中性粒細胞和少量淋巴細胞,無炎性浸潤,降解時的吞噬反應以單核細胞和巨噬細胞為主,對周圍組織生長及修復并無干擾。
3.3生物活性
PLA載體系統本身并無生物活性,而是當其吸附具有某種生物活性的多肽或蛋白類藥物后才能發揮生物活性作用。有學者研究發現,制備方法可影響藥物的生物活性。所以如何確保藥物在載體系統制備、貯存及應用過程中藥物的生物活性完整保留是目前研究的熱點和難點[7]。
3.4載藥材料穩定性
目前對空白載藥系統穩定性的研究很多,其中shaneem等人發現,載藥材料對溫度、壓力的耐受力較差,故對其消毒滅菌應采用射線、環氧乙烷等非高溫高壓手段。同時制作工藝對其穩定性也有一定影響[8]。
4.聚乳酸的藥用研究概況
緩釋、控釋制劑又稱為緩釋控釋系統,它們不需要頻繁給藥,能在較長時間內維持體內有效的藥物濃度,從而可大大提高藥效進而降低不良反應[9]。PLA作為藥物緩釋材料已有較長歷史,早在1970年Yolles等率先將PLA用作藥物長效緩釋制劑載體,1976年PLA被成功的用于狗體內釋放L-18甲基炔諾酮以控制生育。近30年來,PLA及其共聚物被用作一些半衰期短、穩定性差、易降解及毒副作用大的藥物控釋制劑的可溶蝕基材,有效地拓寬了給藥途徑,減少給藥次數和給藥量,提高藥物的生物利用度,最大程度減少藥物對全身特別是肝、腎的毒副作用[10]。
PLA藥物控釋裝置可以分為兩種類型:基材型(藥劑溶解或分散在聚合物材料中)和儲存器型(聚合物將活性藥劑包裹在中心)。PLA藥物控釋裝置可以做成微球、纖維、薄膜、圓片、小丘、圓柱體、和凝膠狀,這些裝置可以分為植入型和注射型兩類。近年來,也有人試圖利用多羥基化合物與PLA-PLGA形成星狀、梳狀共聚物,以克服多肽、蛋白質類藥物釋放不連續性和控制多相藥物的釋放率,最終通過枝狀聚合物的序列和空間結構來影響某些藥物的緩、控釋行為,以及微[11]球載藥的包裹率。
目前PLA及其共聚物類緩釋制劑已有正式產品上市的有:促黃體激素釋放激素(LHRH)類藥物戈舍瑞林皮下植入劑(商品名Zoladex)、亮丙瑞林肌肉注射混懸劑(商品名Enantone和Lupron)、皮下注射混懸劑(TAP-144-SR)、促甲狀腺激素釋放激素(TRH)類藥物曲普瑞林(商品名Decapeptyl)、抗生素苯唑西林(商品名ProstapSR)等[12],TRH類藥物普羅瑞林的PLGA緩釋制劑在部分國家已上市,我國從1993年起也有出售。部分制劑已處于臨床觀察階段,如LHRH類藥物布舍瑞林PLGA皮下植入劑,那法瑞林PLGA肌肉注射微球劑,訣諾酮的PLGA微球制劑等,不久也將上市。已經或正在研究的藥物很多,主要是抗生素及抗癌化療用藥、解熱鎮痛藥、神經系統用藥、激素及計劃生育用藥、多肽藥物和疫苗等,都處于實驗室研究或動物試驗階段[13]。
用PLA作為緩釋基質來控制生物活性物質的釋放,其優點有:(1)聚合物載體無毒;(2)按藥物釋放的要求,可以通過改變共聚物的組成來控制其降解速度;(3)緩釋劑載體可通過溶液或熔體來制作,這樣就可以方便的獲得緩釋設計效果[14]。
5.聚乳酸在國內外的發展
5.1聚乳酸在國內的發展
聚乳酸在中國也在加快開發和應用之中。華東理工大學直接縮聚合成高分子量PLA項目通過上海市教委和科委的鑒定。聚乳酸是可完全生物降解的合成高分子材料,可用于薄膜、緩釋農藥、肥料、包裝材料、骨固定和修復材料、藥物釋放、醫用縫合線等多種生產領域。該校經過研究,提出了密閉體系中利用脫水劑進行固相縮聚以制備高分子量PLA的新工藝。該工藝簡單、合理,技術具有獨創性,工業化應用前景廣闊[15]。
清華大學、長春應化所、天津大學和同濟大學等在PLA和PHA(聚羥基烷基酸酯)領域開展研發工作,國內現已形成的10萬t/a乳酸、100t/a PHA的生產能力,為加快PLA和PHA研發與生產做好了技術儲備。目前國內越來越多的大型生物發酵和塑料加工企業參與了PLA和PHA的研發和生產,如華北制藥廠、安徽豐原集團、廣東星湖集團、上海同杰良生物材料有限公司、武漢華麗環保科技有限公司、浙江海正集團有限公司、北京燕山石油化工股份有限公司等,為PLA和PHA產業化發展提供了強大的物質基礎。我國江西國橋實業有限公司研制的PLA針刺非織布通過江西省經貿委組織的技術鑒定。該產品以PLA為原料,采用國際先進的高速氣流牽伸直接成布技術生產,具有優良的生物相溶性和降解性,是一種新型環保無紡布產品,主要應用于工業、農業、醫療衛生、環境工程及生活用品等領域。PLA纖維試制成功,填補了國內空白,建議迅速擴大生產規模。江西國橋實業有限公司是香港國橋實業(集團)有限公司的分公司,主要產品有:國橋牌0紡粘法聚酯長絲熱軋非織布、紡粘法聚酯長絲針刺土工布、聚酯長絲基胎、地板革[16]基布、工業濾布等。
5.2聚乳酸在國外的發展
EMS伊文達-費希爾(Inventa Fisher)公司于2003年就使其基于PLA的生物降解聚合物生產工藝推向工業化,該公司與德國AIB農業技術研究院和FIAP聚合物研究院合作,在德國農業部支助下,開發了基于淀粉的技術生產PLA[17]。該公司將投資3000萬美元在德國東部建設3000t/a PLA驗證裝置,并放大到215萬t/a。該工藝可使谷物、裸麥或小麥通過連續發酵轉化成乳酸,乳酸再聚合成PLA,提純過程采用膜法工藝。該公司在AIB農業技術研究院擁有發酵和提純裝置,在FIAP聚合物研究院擁有聚合和縮聚裝置。PLA產品用于制造可生物降解的食品容器和包裝物。該公司并在2005年使用該工藝生產纖維級PLA。該技術可應用于大達10萬t/a的裝置,生產費用約為1125歐元/千g,而3000t/a裝置生產費用為212歐元/千g,與其他工程塑料相比也具有較好的經濟競爭力[18]。
歐洲可生物降解塑料生產商在耐溫PLA開發和生產方面取得了突破。這種新的材料稱為Hycail XM 1020,可耐溫200e而不變形。盛有脂肪和液體食品的材料經微波加熱也不變形或應力破壞。用這種材料制作的杯子盛有橄欖油,可經受205e下微波加熱達30min。這種Hycail材料增強抗熱性而不影響其他性質,如透明度、可加工性和強度。據稱,這種材料是將PLA推向了高性能熱塑性塑料領域。HycailPLA材料在荷蘭Noordhorn的生產裝置每年已生產數百t,并準備建設產能至少為215萬t/a的大型裝置[19]。
6.總結
雖然PLA的研究已有相當長的歷史,但距大規模的應用還有相當長的一段距離,尤其是在獸醫領域,將來醫用PLA的應用領域將進一步拓展,對PLA的共聚物、微孔材料、復合材料的研究將得到強化,對PLA體內降解特性和降解產物的生物效應的研究還需加強。從理論上解釋單體聚合方法、結構及性質之間的關系并進一步建立分子設計理論對PLA的研究及應用具有重要意義。在PLA及其共聚物的合成中,尋找一種高效無毒的催化劑及適當反應途徑合成分子量可控制的聚合物是目前研究的重要課題[20]。
鑒于PLA材料在醫藥上具有其它材料無可替代的作用,對它的研究將會不斷地深入,以其為材料制成的醫療用品也將不斷增加,在醫療上的應用范圍將迅速擴大。對于PLA的合成和應用研究,今后主要考慮以下幾個方向:研發高效低成本的LA制備方法;尋找更適宜的乳酸菌種和培養條件;在均聚物的合成上,集中研究使用無毒或低殘留量的催化劑進行聚合反應;研究能夠自由控制聚合度并得到相對分子量分散度窄的聚合物;縮短反應時間并緩和反應條件;拓展對PLA共聚物的合成研究。通過不同單體與LA(包括各種異構LA)的二元或多元共聚物,研究合成適應于不同醫療或其它用途的、具有優良生物相容性的PLA共聚物高分[21]子材料。
可以預見,隨著生物可降解材料用途的不斷擴展及更多此類產品商品化,有關的研究工作和生產都可以得到進一步發展。前面提到的一些薄弱環節可望逐步克服,推廣應用于生產的品種也會越來越多。因此,PLA及其共聚物在各方面的應用正面臨良好的發展前景。
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第五篇:組合機床的國內外研究現狀及發展趨勢
在我國,組合機床發展已有28年的歷史,其科研和生產都具有相當的基礎,應用也已深入到很多行業。是當前機械制造業實現產品更新,進行技術改造,提高生產效率和高速發展必不可少的設備之一。組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質、經濟實用,因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業。我國傳統的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制,它的加工對象主要是生產批量比較大的大中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額),完成鉆孔、擴孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺,在孔內鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。組合機床的分類繁多,有大型組合機床和小型組合機床,有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式,還有多工位回轉臺式組合機床等;隨著技術的不斷進步,一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受到人們的青睞,它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換,配以可編程序控制器(PLC)、數字控制(NC)等,能任意改變工作循環控制和驅動系統,并能靈活適應多品種加工的可調可變的組合機床。另外,近年來組合機床加工中心、數控組合機床、機床輔機(清洗機、裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線)等在組合機床行業中所占份額也越來越大。
由于組合機床及其自動線是一種技術綜合性很高的高技術專用產品,是根據用戶特殊要求而設計的,它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監控、清洗、裝配和試漏等技術。我國組合機床及組合機床自動線總體技術水平比發達國家要相對落后,國內所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規模的擴大,并使產品生產成本提高。因此,市場要求我們不斷開發新技術、新工藝,研制新產品,由過去的“剛性”機床結構,向“柔性”化方向發展,滿足用戶需求,真正成為剛柔兼備的自動化裝備。
從2002年年底第21屆日本國際機床博覽會上獲悉,在來自世界10多個國家和地區的500多家機床制造商和團體展示的最先進機床設備中,超高速和超高精度加工技術裝備與復合、多功能、多軸化控制設備等深受歡迎。據專家分析,機床裝備的高速和超高速加工技術的關鍵是提高機床的主軸轉速和進給速度。該屆博覽會上展出的加工中心,主軸轉速10000~20000r/min,最高進給速度可達20~60m/min;復合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。在零部件一體化程度不斷提高、數量減少的同時,加工的形狀卻日益復雜。多軸化控制的機床裝備適合加工形狀復雜的工件。另外,產品周期的縮短也要求加工機床能夠隨時調整和適應新的變化,滿足各種各樣產品的加工需求。然而更關鍵的是現代通信技術在機床裝備中的應用,信息通信技術的引進使得現代機床的自動化程度進一步提高,操作者可以通過網絡或手機對機床的程序進行遠程修改,對運轉狀況進行監控并積累有關數據;通過網絡對遠程的設備進行維修和檢查、提供售后服務等。
在這些方面我國組合機床裝備還有相當大的差距,因此我國組合機床技術裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調可變、任意加工性以及通信技術的應用將是今后的發展方向。