雷射在醫療器械製造中的四大用途

雷射技術廣泛應用於醫療器械製造過程，包括打標、焊接、切割、微加工等，是名副其實的「瑞士軍刀」。這裡介紹工業雷射在醫療器械製造中的四大用途，以及採用的最合適有效的雷射器。

1. 雷射打標——用於對公司、產品和零件的信息標識和可追溯

我們常見的醫療器材，包括骨螺釘、起搏器、聽覺植入器和內窺鏡器械等，都會用雷射打上標識。雷射打標能夠永久提供公司和產品信息，具有耐腐蝕性從而確保長期可追溯性，是一種直接標識部件的方法（DPM），也是美國食品藥品監督管理局FDA認可的標識方法。

有幾種不同的雷射器適用於雷射打標。根據波長、雷射介質或脈衝持續時間不同，這些雷射器可分為紫外(UV)、紅外(IR)、遠紅外(FIR)和超短脈衝(USP)皮秒和飛秒雷射器。選擇哪一種雷射器，取決於產品材料。

對於採用不鏽鋼材料的醫療設備，標識必須滿足以下條件：

耐腐蝕無表面夾雜物生物相容性能夠經受多次清洗對於不鏽鋼，採用USP雷射器能夠滿足以上條件，並能夠通過嚴格的熱硝酸測試，獲得最佳的整體效果。

2. 雷射焊接 —— 連接非常小而複雜零件的理想方法

雷射廣泛應用於小型精密醫療器械的點焊、縫焊和密封。能夠對小於1mm尺寸的零件或者局部位置進行焊接。像這樣的微焊接經常用於起搏器、手術刀片、內窺鏡儀器和電池等產品上。

適用於微焊接的雷射器有脈衝Nd:YAG、連續波(CW)光纖、納秒(Ns)光纖、準連續波(QCW)光纖和高亮度半導體(HBDD)雷射器。應注意根據不同應用選擇最合適的雷射器。

點焊可採用的雷射器。20-200微米光斑→光纖雷射器；200-1000微米光斑→脈衝Nd:YAG雷射器。

脈衝納秒雷射器(Ns)，是焊接非常小的金屬件的最佳選擇，金屬件厚度僅為0.25毫米，光斑尺寸小於50微米。脈衝Ns雷射器幾乎適用於任何材料的焊接，為小元件和新材料組合提供了新的機會。

除了金屬焊接，雷射也廣泛用於塑料件焊接，具有清潔無汙染美觀的特點。

3. 雷射切割——可精密切割刀片，軸和套管等

雷射切割工藝非常適合於切割剃鬚刀刀片，精密軸，支架，套管，以及皮下注射針頭等。

雷射切割一般分為兩種方法：

氣體輔助切割，通常與微秒雷射器一起使用。雷射燒蝕是一種利用納秒、皮秒或飛秒脈衝雷射器直接對材料表面進行燒蝕，無需任何後處理工序，其熱影響區最小。氣體輔助切割是雷射切割醫療器械產品最常用的方法，其速度和精度足以保證良好的切割質量和切縫寬度。然而，隨著管的直徑和特徵變得越來越小，採用雷射燒蝕技術更為有效。該技術可以實現10微米量級的特徵尺寸和切口寬度的切割。

4. 雷射微加工——精密的表面構造和鑽孔

雷射微加工應用於醫療器械製造，例如在針、導管、可植入設備和微型儀器上進行表面紋理加工和鑽孔。常用超短脈衝（USP）雷射器。因為短脈衝持續時間可以更有效地去除材料，即以更少的能量輸出，獲得乾淨的切割效果，幾乎不需要後處理。

雷射微加工過程不是特別快，但卻是極其精確的工藝過程。一個典型應用，採用飛秒超短波脈衝雷射器，對聚合物導管表面紋理加工，能夠實現精確的紋理深度和高度的加工控制。

USP雷射器還可以在針上鑽出非常小而精確的小孔，直徑只有80-200微米。此外，雷射微加工系統可以通過編程來加工圓形、正方形或橢圓形的孔，以幫助控制通過針頭的藥物輸送。雷射還可以在不同的材料上加工出不同類型的微小結構，這些材料包括金屬、聚合物、陶瓷和玻璃。

雷射微加工的另一個主要應用是線剝離。在這種應用中，使用飛秒雷射器通過選擇性燒蝕，去除表層厚度達20微米的聚氨酯塗層，而不會對底層材料造成損傷。