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醫(yī)療激光新聞

激光微制造在醫(yī)療器械領(lǐng)域的應(yīng)用

星之球科技 來源:國際工業(yè)激光商情2020-10-15 我要評論(0 )   

微制造在醫(yī)療器械制造中變得越來越重要,精確的公差,最小的熱輸出和微型化是其發(fā)展的關(guān)鍵。激光技術(shù)為微制造工藝提供了更多的可能性,比如可以實現(xiàn)微米級的材料去除,...

微制造在醫(yī)療器械制造中變得越來越重要,精確的公差,最小的熱輸出和微型化是其發(fā)展的關(guān)鍵。激光技術(shù)為微制造工藝提供了更多的可能性,比如可以實現(xiàn)微米級的材料去除,在不與材料發(fā)生物理接觸的情況下制造零件等。激光制造工藝的顯著優(yōu)勢包括:更好的微型化、無菌成型工藝、更快的樣機(jī)設(shè)計和醫(yī)療器械的制造。


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基于激光的醫(yī)療器械制造業(yè)市場每年都在增長,決策者需要考慮改變某些醫(yī)療器械制造工藝以更好的整合激光制造的好處。這里所說好處包括:以較低的成本管理疾病、提供家庭和移動護(hù)理、防止污染等。激光為醫(yī)療設(shè)備的制造帶來了難以置信的好處。這包括將生物和納米結(jié)構(gòu)材料納入更好控制、具有更高靈敏度和更廣泛適用性的醫(yī)療支架等裝置中。


醫(yī)療器械制造業(yè)所面臨的問題不僅僅是要提高生產(chǎn)效率和節(jié)約成本。住院護(hù)理已經(jīng)變得成本高昂,統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,門診和家庭護(hù)理是未來醫(yī)療設(shè)備制造的前沿陣地。激光微制造是先進(jìn)醫(yī)療技術(shù)的重要組成部分,可用于家庭、移動醫(yī)療服務(wù)和門診等環(huán)境。目前較為先進(jìn)的激光制造技術(shù)包括如下:


激光燒蝕(Laserablation)


激光燒蝕技術(shù)因其多功能性而被認(rèn)為是頂級的醫(yī)療制造工藝之一。制造商可以一次去除一微米厚的材料層,從而以極高的精度對醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行制造。該技術(shù)可在宏觀和微觀兩個層面上發(fā)揮作用,可用于金屬和聚合物,用于多種醫(yī)療產(chǎn)品,包括神經(jīng)血管、心血管和導(dǎo)管產(chǎn)品等。


這項技術(shù)可以用多種激光器進(jìn)行,包括準(zhǔn)分子激光器、超快激光器和二氧化碳、半導(dǎo)體泵浦激光器等。激光燒蝕技術(shù)的應(yīng)用包括:


●去除電纜涂層


●導(dǎo)管端部塑形


●制造微型手術(shù)器械


●建立微植體


●球囊表面紋理化


激光燒蝕技術(shù)的潛力幾乎是無限的,因為它采用了類似于增材制造的技術(shù)理念。但該方法不是一次添加一層,而是去除一層,直到達(dá)到所需的規(guī)格。該技術(shù)擴(kuò)展了微制造能力的范圍。


激光切割(LaserCutting)


激光切割是使用激光束通過熔化或燒蝕材料來進(jìn)行材料切割。同軸氣體噴嘴用于去除廢料。這是目前最常用的醫(yī)療制造技術(shù)之一,因為它簡單、快速且無污染。該工藝通常使用光纖或Nd:YAG(釹釔鋁石榴石)激光器。超快激光用于切割可以消除浪費的熱量和產(chǎn)生的毛刺,同時確保切割的邊緣整齊。


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協(xié)作機(jī)器人手臂集成到一個紫外DPSS激光生產(chǎn)工作單元。


激光切割在醫(yī)療器械制造的應(yīng)用包括:制造支架、心臟瓣膜、醫(yī)療工具和設(shè)備組件。激光切割的好處主要包括:可以控制零件變形最小化、精確的切割能力、無工具磨損、更快的樣機(jī)制作以及可切割大多數(shù)金屬和材料。目前可以使用激光切割制造的一些頂級產(chǎn)品包括:


●薄壁支架


●拉環(huán)


●定制的醫(yī)療器械


●傳送系統(tǒng)組件


●精密管切割


●生物可吸收支架


●能夠自定義幾何形狀的設(shè)備零件和組件


●鎳鈦合金材料的激光切割


鎳鈦合金的切割是一種特殊的超快激光切割工藝,多用于導(dǎo)管組件的材料加工。任何制造過程都會產(chǎn)生熱量,這對今天的智能材料來說都是一個大問題,比如鎳鈦合金。切割導(dǎo)管用的彈性薄片需要特殊的激光處理,包括飛秒激光和連續(xù)波激光。這一過程不會損壞材料的菱形組織結(jié)構(gòu)。超快切割消除了切割過程中的大部分熱能輸出,并提供了一種可靠的切割工藝,使鎳鈦合金的底層結(jié)構(gòu)保持完整。


激光焊接(LaserWelding)


激光焊接可以將兩種相似的材料連接起來,而不需要傳統(tǒng)焊接中所必需的填充材料。該技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要包括能夠連接尺寸太小而無法通過其他方法連接的零件。該技術(shù)可以利用工業(yè)激光器,其對激光功率水平具有精確控制、測量和監(jiān)視功能。一般來說,使用最小的熱量,焊接過程需要有經(jīng)驗的技術(shù)人員使用光學(xué)顯微鏡和微操作器。激光焊接在醫(yī)療設(shè)備制造中的應(yīng)用包括:


●修復(fù)損壞的儀器


●焊接拉環(huán)組件


●連接線纜


●輸送系統(tǒng)的焊絲組件


●眼科、介入心臟病學(xué)、運動醫(yī)學(xué)、神經(jīng)血管和電生理裝置的焊接組件


激光鉆孔(LaserDrilling)


激光鉆孔是激光燒蝕的一個子類別,它可以一次在金屬和聚合物上鉆孔,在材料上形成指定微寬度的沉孔或者通孔。傳統(tǒng)方法無法鉆出寬度只有幾微米的小孔。該技術(shù)在醫(yī)療制造中最常見的用途是鉆輸液導(dǎo)管孔和栓塞保護(hù)過濾器。得益于精密激光鉆孔的設(shè)備包括:


●球囊導(dǎo)管


●微孔陣列


●輸液導(dǎo)管


●導(dǎo)流孔


●栓塞保護(hù)過濾器


●血糖監(jiān)測傳感器


●血管修復(fù)氣囊


●起搏器組件


●送藥氣球


激光微加工在當(dāng)今的醫(yī)療制造過程中已經(jīng)變得越來越重要。這種方法不需要使用昂貴的光掩模,在現(xiàn)有技術(shù)條件下,可以達(dá)到盡可能高的精確度。因為激光處理過程使用了足夠大的光電子來完成這項工作,而不會解離聚合物的化學(xué)鍵,因此這項技術(shù)在處理聚合物基材時特別有效。


醫(yī)療制造對速度的追求


研究統(tǒng)計數(shù)據(jù)和業(yè)界的相關(guān)資料強(qiáng)烈支持這樣一種觀點:制造速度是醫(yī)療制造業(yè)發(fā)展的一個重要因素。監(jiān)管障礙、成本超支和具有競爭力的技術(shù),使得每一項制造計劃都必須依賴速度來盈利。激光制造提供了必要的速度,以滿足交期、降低成本和實現(xiàn)微型化的目標(biāo)。該工藝在滿足敏捷制造對于競爭激烈的醫(yī)療行業(yè)的需求方面,明顯優(yōu)于老牌的瑞士加工設(shè)備和電火花加工。


延伸閱讀


醫(yī)療行業(yè)正在發(fā)生日新月異的變化,除了目前能完全滿足UDI要求的醫(yī)療器械耐腐蝕深黑打標(biāo)技術(shù)和3D打印技術(shù),其他如不同行業(yè)之間的跨界,5G通信技術(shù)等,都正在為醫(yī)療行業(yè)帶來更多的機(jī)遇。


“5G浪潮之后,通信的速度變得更快,醫(yī)療數(shù)字化開始變得現(xiàn)實可行。其實激光在這方面擁有多重優(yōu)勢,通快的激光器和激光系統(tǒng)已經(jīng)預(yù)留了滿足工業(yè)4.0要求的接口,客戶可以輕易實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控,很多數(shù)據(jù)也是可以感知的?!蓖欤ㄖ袊┯邢薰倦娮有袠I(yè)經(jīng)理張潮在前不久的Medtec展會上接受本刊采訪時說。


據(jù)他介紹,在醫(yī)療領(lǐng)域,目前不少激光公司主要關(guān)注點在醫(yī)療器械的制造上,其實激光完全有可能從事醫(yī)療治療的一些解決方案,比如做一些基因探測,或者用激光治療一些血栓之類的疾病等等。


“如果要做一些精準(zhǔn)化的醫(yī)療,激光是最合適不過的工具,因為沒有任何工具能夠像激光這么精準(zhǔn)?!彼麖?qiáng)調(diào)道。


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