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激光打标应用于医疗领域
材料来源:互联网           录入时间:2012-9-5 10:11:58

医疗行业利用激光技术给医疗设备打标已有多年。激光打标的可靠性和持久性为医疗设备公司带来了极大的好处。不过,激光打标和雕刻仍有改进和帮助医疗业进行质量控制、提高产品生产量的空间。

我撰写这些高要求的应用报告可与饥饿时去厨房转一圈相提并论:厨房里食物闻起来让人很有食欲,但一旦你真的要去碰罐子,就会遭到批评;那些吃的吸引力仍然存在,甚至更强烈,但基本需求并未得到满足。医疗业的激光材料加工应用也与此雷同:有很多激动人心的应用以及炫目的创新,但没法揭示详细的信息和提供示范性的图像,保密协议让人无法把鼻子更多地探入到罐子里去。尽管如此,本文仍试图概述最先进的加工过程以及创新性发展。

  图1 激光标记的接骨板

经典应用

直到最近,医疗业激光打标的经典应用仍是在不锈钢外科手术和牙科设备上打标,这些标记更易读取,甚至经受消毒的次数可以增加百倍。最重要的是,它是在绝对光滑面上打标,可以防止细菌粘着在表面。经过打标的表面不能损害耐腐蚀的化学钝化处理,才能让防腐涂层即使经过数年的使用以及无数次的清洗和消毒,也一直存在。

FOBA公司市场和应用副总裁Ulrich Ofer称:“经过我们自己以及外部实验室多次实验和测试证明,应用开发部门如今推出的解决方案恰好满足这些严格的需求。适合外科手术设备的解决方案同样适用于接骨板、接骨螺钉、高抗冲聚苯乙烯以及人造关节。除了不锈钢外,其他适合处理的材料还包括钛、银和陶瓷。总之,问题可以归结为根据不同的材料选择最适合的激光波长和特定的激光参数。”

存档的应用

在医疗行业,激光打标也成为首选的标识方法,因为它确保了标记的高质量和高精密度,保证系统的可靠性以及极佳的重复精度。医疗领域的制造商们必定要严格遵守既定的工艺流程。因此如果对于公认的打标模版进行修改,则必须予以详细记录存档。制造商们如拥有在视觉系统的帮助下可以重复精度的设备,则处于一个有利的位置。一些供应商已经提供配备集成视觉系统的打标机器,能够检测出组件位置的变化,检测出有瑕疵的零件,并自动调整相关的打标。这样就不再需要或极少需要制造商对标识工作进行调整,因而保持现有的工艺流程和文档。

图2 FOBA机器工作区域

FOBA机器工作区域内,有打标头、IMP(智能标记定位)照明设备以及零件。IMP已经在100多台装置上经过检查和测试,用于探测部零件的位置,并自动精确地指定激光打标和雕刻所需的几何数据。

质量保证和可追溯性

要能够在大多数材料上留下平滑、卫生和长效的标记,前提条件是要有多种多样的激光技术、波长、激光功率和脉冲宽度可供选择。这类丝毫不能马虎的高质量标记还需要满足一个要求:它们必须经过内部和外部质量保证和可追溯性合格测试。这也是使用个体植入物上的个体二维条码标记来查看这个唯一的植入物是否可用于植入。所有这些条码和可追溯选项都集成进入一个先进的激光打标软件程序,既可以将零件编号打标成二维条码,也可以将连续编码打标成条形码或二维编码,以便应用商标或者图形测量标记。

集成视觉系统带来的益处

如果没有确定零件是否正确无误,或甚至是否有一个零件放在打标的位置,就让激光器进行操作的话,那么零件上会被打上错误的标记和(或)打在错误的位置,造成零件报废。由于很多医疗设备造价昂贵,报废将对企业盈利产生重大影响。

诸如接骨螺钉和髋关节置换零件等医疗设备有各种型号,但是基本形状相同。一个零件上的错误标记内容不仅会造成零件报废,还可能带来质量管理的梦魇,导致严重的法律后果。

这类产品报废和质量问题现在可以减少到最低。集成视觉系统的使用,例如FOBA拥有专利权的经由透镜打标对准系统“智能标记定位”(IMP),确保编码不仅标记在正确的零件上,也标记在零件的正确位置。

“IMP能准确和精确地依据零件调整模式,这样不会产生出现偏差的零件,没有浪费,能制造出精密模具,不需要进行安装调整,就能保持机器间的一致性。” FOBA北美地区销售经理Brian Hilliker表示,“此类激光打标的编码不仅便利了患者,也提供了健康保证。他们必须确保标记没有预定的断裂点,以免缩短植入物或假肢的使用寿命。”集成视觉系统现在已被用于帮助更快地生产机器零件,减少浪费,缩短准备时间以及降低运营成本。

制造商们由此受益于丝毫不能马虎的可追溯的质量:一个能终身保持的标记在面对毫无根据的赔偿要求时能起到作用,因为每一个零件都能全程追溯,很容易和各种仿制品区分开来。即使是高质量的工件和个别零件,光学控制系统也能满足高效生产需求。通过一些视觉控制过程,打标内容被人工地置于需要打标的产品上,使得这一方法尤为适用于加工高质量的工件和个别零件。对最终打标的光学检验以及检查是否标记好了所有需要的信息变得日益重要,因为它能对打标和打标位置进行高级检验,从而避免代价昂贵的停产和浪费时间的试错过程。

 

图3 带有激光打标的二维编码的接骨螺钉(高合金不锈钢)

冷激光应用

医用塑料激光打标的重要发展和创新近期才出现。所谓的冷激光打标,使用UV激光打标机,满足侵入性应用的严格卫生要求。绝对光滑面能阻止细菌附着在材料上,也能够防止材料物质进入人体。UV激光打标机在使用时只产生极少热量,且只有化学光感,能给材料表面染色而不会使其起泡。因此,这些敏感的塑料材料可以无损伤地被打标,从而可以用于侵入性用途。

五年前,此类解决方案几乎不可想象。现今,这些冷激光打标机已应用于最敏感的产品和零件(如导尿管或胰岛素泵等侵入性器械),可以打上高精度、无损伤和持久的标记。之前无法标记的材料如硅酮或聚酰胺等现在也可以进行打标。这类UV激光打标机做出的标记,其每一个细节都非常完整:355纳米的波长能够实现特精密和高对比度加工。最后,使用这一打标机给敏感塑料打标既不需要某种溶剂也不需要材料添加剂。

Ofer指出:“与加工表面相关的主要因素有两点:一是为生物反应或生物传感器创造理想条件;二是人工腔,以构造液体储存器或者特定残留高度,从而可以获取既定流速,为反应争取充裕的时间空档。”微结构制作广泛应用于很多技术领域,现在也盛行于医疗和生物化学领域。“这些新发展中绝大多数都归因于与世界各地的消费者密切合作。”

 

图4 激光标记的股骨柄(钛)

何去何从?

激光打标在医疗行业发挥着重要作用。很多制造商已发现了激光器的多功能性、准确性,而且能够节约成本。激光器可以用于敏感材料,可以实现质量控制,减少浪费,增加产出以及提高准确度。但是,医疗业的需求(不管其是否因为市场上的新型或敏感材料、技术或其它变化)要求激光打标制造商们不断改进和发展其技术。

激光打标制造商正寻求使机器和系统更为自动化和灵活的方法,从而减少操作零件的工作。不管其是否通过视觉、额外的或更为复杂的轴控制和(或)软件,或通过激光技术本身,可以确定的一点是该设备将变得更为高效,成本更低,并能提高标记零件的质量。

通过与医疗业界形成伙伴关系以及切实了解什么对医疗行业最重要,激光机制造商将更有能力向医疗业提供这些关键要素,让医疗业更为成功。


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