Новости
Как волоконные лазеры меняют стандарты производства имплантируемых устройств
【Обзор отрасли】 Ожидается, что объём мирового рынка медицинских датчиков к 2024 году превысит 32 млрд долларов США, при этом имплантируемые датчики составят 18% от общего объёма.
В условиях всё более строгих требований сертификации по стандарту ISO 13485 производителям срочно требуются более передовые технологии обработки.
Волоконные лазеры, обладающие уникальными преимуществами, стали ключевым решением проблем отрасли.
I. Характеристики применения волоконных лазеров в медицине
1. Совместимость с различными материалами. Возможность обработки различных материалов, включая титановые сплавы, нержавеющую сталь, керамику и полимеры, что отвечает требованиям различных сценариев имплантации.
При производстве электродов для нейростимуляторов технология микрообработки волоконных лазеров повышает стабильность импеданса электродов из платино-иридиевого сплава до ±5%.
2. Стерильная среда обработки. Благодаря интеграции системы очистки, обработка может поддерживать класс чистоты ISO 5, предотвращая загрязнение частицами, возникающее при традиционной механической обработке.
После внедрения этой технологии производитель кохлеарных имплантатов отметил снижение частоты послеоперационных инфекций на 67%.
3. Прослеживаемость производства. Каждое устройство оснащено независимой системой регистрации данных, что обеспечивает полную прослеживаемость данных процесса,
от параметров проектирования до готовой продукции, в соответствии с требованиями FDA 21 CFR Часть 11 к электронным записям.
II. Ключевые инновации в производственном процессе
1. Технология лазерного структурирования поверхности. Создание биомиметических микроканавок на поверхности искусственных суставных датчиков может повысить адгезию клеток на 40%,
способствуя интеграции с костной тканью. Клинические данные показывают, что 5-летняя ретенция имплантатов, изготовленных с использованием этой технологии, составляет 98,7%.
2. Изготовление трехмерных микроканалов. Обработка микроканалов под любым углом с помощью гальванометрического сканирования и динамической фокусировки.
В датчике потока диализата был успешно изготовлен спиралевидный проточный канал диаметром 30 мкм с точностью обнаружения ±0,5 мл/мин.
3. Технология герметизации лазерной сваркой. При использовании коаксиальной сварки в среде защитного газа можно добиться бесшовной сварки тонкостенных металлических труб
толщиной 0,1 мм со скоростью утечки менее 1×10^-9 мбар・л/с,
что соответствует требованиям уровня защиты IP69K.
III. Анализ экономической эффективности. Данные о производстве, полученные от многонациональной компании, производящей медицинские изделия, показывают:
Эффективность обработки волоконным лазером в 3-5 раз выше, чем у традиционных процессов.
Коэффициент использования материала увеличился с 60% до 85%.
Снижение затрат на обслуживание оборудования на 60%.
Общие производственные затраты снизились на 42%.
IV. Новые направления развития технологий.
1. Технология сверхбыстрых волоконных лазеров. Фемтосекундные лазеры (10^-15 секунд) позволяют достичь наномасштабной обработки, способной протравливать нанопоры шириной 50 нм в чипах для секвенирования ДНК.
2. Многолучевая совместная обработка. Благодаря технологии разделения пучка одно устройство может одновременно управлять 8 обрабатывающими головками, что повышает эффективность производства в 8 раз.
3. Адаптивная система обработки. Замкнутая система управления на основе машинного зрения, которая компенсирует ошибки термической деформации материала в режиме реального времени,
поддерживая точность обработки на уровне ±2 мкм.
【Обмен опытом】 В 2024 году отечественный производитель медицинских изделий успешно разработал первый в мире рассасывающийся датчик для сердечно-сосудистых стентов с использованием
технологии волоконно-лазерной микрообработки. В изделии используются биоактивные покрытия, нанесённые лазером,
для достижения двойной функции: высвобождения лекарственного средства и мониторинга физиологических параметров. Клинические эксперименты показывают,
что частота рестеноза снижается на 53% по сравнению с традиционными изделиями.
【Перспективы развития】 Благодаря интеграции технологий 5G и искусственного интеллекта волоконные лазеры будут развиваться в направлении интеллектуальных и сетевых технологий.
Ожидается, что к 2030 году технологии медицинского производства на основе волоконно-лазерной технологии обеспечат производство более 50% имплантируемых датчиков по всему миру,
что создаст прочную технологическую основу для персонализированной медицины.
-
Какие меры предосторожности необходимо соблюдать при работе с лазерным маркиратором?
1. Категорически запрещается включать блок питания лазера и блок питания с модуляцией добротности без воды или при нарушении циркуляции воды.
2. Блок питания с модуляцией добротности не должен работать без нагрузки (т.е. выходной контакт блока питания с модуляцией добротности должен быть оставлен плавающим).
3. В случае возникновения каких-либо ненормальных явлений сначала выключите гальванометр и выключатель с ключом, а затем проведите проверку.
4. Запрещается включать другие компоненты до включения криптоновой лампы во избежание попадания высокого напряжения и повреждения компонентов.
5. Следите за тем, чтобы выходной контакт (анод) блока питания лазера оставался подвешенным во избежание искрения и пробоя другими электроприборами.
6. Поддерживайте чистоту внутренней циркулирующей воды. Регулярно очищайте резервуар для воды и заполняйте его чистой деионизированной или чистой водой.
-
Что делать, если интенсивность лазерного луча снизилась и маркировка стала недостаточно четкой?
1. Выключите аппарат и проверьте, изменился ли лазерный резонатор; отрегулируйте линзу резонатора. Добейтесь наилучшего светового пятна на выходе;
2. Акустооптический кристалл смещен или выходная энергия акустооптического источника питания слишком низкая;
Отрегулируйте положение аудиовизуального кристалла или увеличьте рабочий ток аудиовизуального источника питания;
3. Лазерный луч, попадающий в гальванометр, отклоняется от центра: отрегулируйте лазер;
4. Если ток отрегулирован примерно на 20 А, но светочувствительность по-прежнему недостаточна: криптоновая лампа стареет. Замените ее на новую.
-
Как обслуживать станок для УФ-лазерной резки?
1. Необходимо регулярно проводить уборку ежедневно, удаляя мусор со столешницы, ограничителей и направляющих, а также смазывая направляющие смазочным маслом.
2. Необходимо регулярно очищать контейнер для сбора отходов, чтобы предотвратить засорение выпускного отверстия излишками отходов.
3. Очищайте чиллер каждые 15 дней, сливая всю воду из него и заполняя его чистой водой.
4. Отражатель и фокусирующую линзу следует протирать специальным чистящим раствором каждые 6–8 часов.
При протирке используйте ватный диск или ватную палочку, смоченную в чистящем растворе, и протирайте фокусирующую линзу от центра к краю против часовой стрелки.
При этом будьте осторожны, чтобы не поцарапать линзу.
5. Условия в помещении могут повлиять на срок службы устройства, особенно в условиях повышенной влажности и запыленности.
Влажная среда склонна вызывать ржавчину на отражающих линзах, а также легко может привести к коротким замыканиям, разрядам и искрению бархатного лазера.
-
Какие несчастные случаи могут быть вызваны лазерным излучением при использовании лазерного рез
(1) Пожар возник из-за контакта лазера с легковоспламеняющимися материалами.
Всем известно, что мощность лазерных генераторов очень высока, особенно если речь идёт о мощных лазерных режущих станках, температура излучаемого лазером лазера чрезвычайно высока. Вероятность возникновения пожара при контакте лазерного луча с легковоспламеняющимися предметами очень высока.
(2) Во время работы станка могут выделяться вредные газы.
Например, при резке кислородом происходит химическая реакция с режущим материалом, в результате которой образуются неизвестные химические вещества, мелкодисперсные частицы и другие примеси. Попадая в организм человека, кислород может вызывать аллергические реакции или дискомфорт в лёгких и других дыхательных путях. При выполнении работ следует принимать меры предосторожности.
(3) Прямое воздействие лазера на организм человека может быть вредным.
Вред, наносимый лазерами человеческому организму, в основном включает повреждения глаз и кожи. Среди вреда, наносимого лазерами, повреждение глаз является наиболее серьёзным. Более того, повреждение глаз является необратимым. Поэтому при выполнении домашнего задания необходимо уделять внимание защите глаз.
-
Каков диаметр сфокусированного пятна наносекундного, пикосекундного и фемтосекундного лазера?
Наносекунда: диаметр светового пятна составляет 0,5–1 мм.
Пикосекунда: диаметр сфокусированного пятна составляет около 0,02 мм.
Фемтосекунда: под воздействием лазерного луча с высокой частотой повторения 100–200 кГц и очень короткой длительностью импульса 10 пс
диаметр сфокусированного пятна составляет всего 0,003 мм.
-
Каковы основные области применения станков для УФ-лазерной резки?
Станок для лазерной резки с ультрафиолетовым излучением (УФ) может использоваться для резки и разделения печатных плат.
Он может точно резать и формовать различные типы печатных плат с V-образными и штампованными отверстиями, а также с вырезами и крышками.
Он также может использоваться для разделения корпусных печатных плат и обычных гладких плат.
Он подходит для резки различных типов подложек печатных плат, таких как керамические подложки, гибко-жёсткие платы, FR4, печатные платы, гибкие печатные платы, модули распознавания отпечатков пальцев, защитные плёнки, композитные материалы, медные подложки, алюминиевые подложки и т. д.
-
Меры предосторожности при работе с лазерными режущими станками для обработки различных металли
Медь и латунь:
Оба материала обладают высокой отражательной способностью и отличной теплопроводностью.
Латунь толщиной менее 1 мм можно обрабатывать азотным лазером.
Можно резать медь толщиной менее 2 мм. В качестве газа для лазерной резки должен использоваться кислород.
Резка меди и латуни возможна только при наличии в системе устройства, обеспечивающего «поглощение отражения». В противном случае отражение повредит оптические компоненты.
Синтетические материалы:
К обрабатываемым синтетическим материалам относятся: термопласты, термореактивные материалы и искусственный каучук.
Алюминий:
Несмотря на высокую отражательную способность и теплопроводность, алюминиевые материалы толщиной менее 6 мм можно резать, в зависимости от типа сплава и мощности лазера.
При резке кислородом поверхность реза получается шероховатой и твёрдой.
При использовании азота поверхность реза получается гладкой.
Чистый алюминий чрезвычайно трудно резать из-за его высокой чистоты.
Резка алюминиевых материалов возможна только при установке устройства «отражение-поглощение» на систему волоконного лазера.
В противном случае отражение может повредить оптические компоненты.
-
На что следует обратить внимание при лазерной резке нержавеющей стали?
Лазерная резка нержавеющей стали требует использования кислорода при условии отсутствия окисления кромок.
Если для получения кромок без окисления и заусенцев используется азот, дальнейшая обработка не требуется.
Нанесение масляной пленки на поверхность листа обеспечит лучший эффект перфорации без снижения качества обработки.