激光通过医疗专业人员广泛用于手术去除肿瘤或修复皮肤,眼睛和头发。有趣的是,这些类型的激光也被医疗设备制造商使用,以将代码标记为其产品,作为提高可追溯性的一种方式。



激光通过医疗专业人员广泛用于手术去除肿瘤或修复皮肤,眼睛和头发。最常用于这些程序的激光类型是二氧化碳(CO2)和钕掺杂的钇铝石榴石(ND:YAG)。

有趣的是,医疗设备制造商也正在使用这些和其他类型的激光器,以将代码标记为其产品的一种方法,以提高可追溯性。由于FDA实现其新的独特设备识别(UDI)系统,这一趋势将在未来几年增加,这需要每个医疗设备都承担独特的全球识别的标识符,因此可以通过分布从制造点跟踪它,最终使用。

例如,波士顿科学神经调节公司激光标记了其中的几种医疗器械,包括精密加脊髓刺激器(SCS)系统。该系统由小型可充电植入物组成;连接到植入物的两个或多个柔性引线;和控制治疗所需的外部设备并充电植入物(充电器和无绳遥控器)。

在手术期间,植入物的引线沿着脊柱的每一侧插入。手术后,患者使用充电器为植入物供电,遥控器控制电刺激的刺激程度有多少疼痛浮雕。

人类可读信息是植入物(具有金属外壳),充电器和无绳偏远的激光,这是聚碳酸酯。

Boston Scientific的高级流程工程师Greg Bates表示,标记的信息包括模型,序列和批号,以及一般公司联系信息。每个组件上的标记区域有点超过0.5英寸的平方。

Precision Plus SCS已经被激光标记了六年。它以每天50至100台的速度在该公司位于加州巴伦西亚的工厂组装,并分发到世界各地的医院。

“我们熟悉UDI并已经遵守它,”波士顿科学的制造支持工程师Gino Mercurio说。“激光标记有助于我们满足我们的高可追溯性要求。如果在该领域的任何设备出现问题,即使在多年后,我们也可以追溯它并检索其所有相关信息,例如何时制作,以及什么材料。“

ND:YAG激光器在金属表面上提供2D数据矩阵码的深度标记。照片提供Technifor.

优选的标记方法

激光标记在医疗设备制造商中越来越受欢迎,因为它创造了高质量和高对比度的永久性标记,不同于其他方法,如喷墨、标签、移印、点喷和射频识别(RFID)标签。

制造商目前使用激光来标记各种医疗产品,从起搏器到导管枢纽和钢的假体。激光器也用于标记钢铁医疗仪器,输血袋,生物流体储存容器和口服药物。

制造商喜欢激光标记的另一个原因是它们对环境友好,非常干净,不需要任何化学物质。此外,激光打标为用户提供了固定的运营成本,因为它不使用消耗品。

最后,激光打标保证了植入设备的安全性。例如,使用点喷法标记的产品可能含有碎片的痕迹,而那些带有RFID标签的产品,随着时间的推移,可能会使患者接触到高于正常水平的无线电波。

当通过能量源或泵激发激光介质并且在完全和部分反射的镜子之间(安装在GALVO电动机上)时,产生激光束。激光标记使用两个计算机控制的扫描镜通过聚焦光学(F-THETA镜头)转向激光束,其将激光能量集中成在塑料或金属上形成字符的小点。图形礼貌Miyachi Unitek

激光如何标记表面

当诸如二氧化碳的激光介质被能量源或泵激发时,产生激光束,并且在完全和部分反射镜之间放大。激光标记使用两个计算机控制的扫描镜通过聚焦光学器旋转激光束,这将激光能量集中成在塑料或金属上形成字符的小点。

激光用不同的方式标记塑料和金属表面。在塑料表面上,激光通过碳化,发泡,烧蚀或漂白产生标记。碳化产生暗标记,而发泡产生光照。在消融期间,覆盖层蒸发以产生高对比度标记。漂白改变表面颜料,导致表面颜色变化。

在金属表面,通过雕刻、退火或表面去除来制造痕迹。激光雕刻使表面材料蒸发。退火是为了创建一个对比鲜明的标记。表面去除过程用于多层材料,如阳极氧化铝。

可以用激光标记可以创建或导入CAD的基于或图形软件程序的任何字符或图像,如Illustrator和Corel Draw。

人类可读信息是在精密加SCS系统植入物上标记的激光,其具有金属外壳。图片提供了波士顿科学的礼貌。(c)2011年波士顿科学公司或其附属公司。版权所有。

几种可供选择的技术

激光是根据它们使用的介质命名的,并根据它们的波长分类。激光器类型包括镱光纤(Yb: fiber)、掺钕的原钒酸钇(YVO4)、Nd: YAG、绿色、紫外线(UV)和CO2。

YVO4和Nd: YAG激光器的波长为1064纳米,而镱光纤激光器的波长略高,为1070纳米。其他激光器的波长如下:绿色(532纳米),紫外(355纳米)和二氧化碳(10,640纳米)。

虽然十多年前推出了一点,但YB:光纤已成为塑料和金属装置上高品质对比标记最受欢迎的激光器之一。最小聚焦光斑尺寸为20微米,也可以进行高分辨率标记。该激光器的功率范围为10至50瓦,可用于各种低功率和大功率应用。它还提供低运营成本。

“这种激光为医疗器械行业中使用的许多材料产生了高对比度标记,”Miyachi Unitek的激光科技经理Geoff Shannon说。“光纤激光器具有高标记的灵活性和控制,以提供精确的标记和可忽略的热输入。”

Miyachi Unitek的LMF光纤激光器的范围可用于金属或塑料的许多应用 - 从大面积标记到标记小于30微米宽的字符。LMF激光器提供2至500千赫兹,可选脉冲宽度和优异的光束质量和标记时间的脉冲频率。特别地,LMF 2000-SM​​单模激光器具有增加的焦深和标记区域。

另一种用于高分辨率精细标记的激光是YVO4,尤其是在塑料上。这种激光的光束光斑大小从15到150微米不等,取决于用于聚焦激光的透镜和标记应用。YVO4激光器产生强烈的短脉冲光,持续时间小于20纳秒,峰值功率高达100千瓦。

Keyence公司的高级技术营销专家James Jewell说:“YVO4激光在塑料和金属表面(如不锈钢和钛)具有极佳的吸收性能。此外,激光还可以进行微调,在塑料上创建一致的颜色标记。根据塑料的具体类型和激光频率,激光可以产生棕色、黑色或白色标记。”

Keyence公司的MD-V9900A是一种三轴YVO4激光器,可以在42毫米可变焦距内对X、Y和Z轴进行标记。这种激光器提供频率高达400千赫兹的脉冲重复,并具有双端泵浦腔,降低了能源消耗。

通过雕刻,退火或表面去除,激光标记金属表面。退火是为了创建一个对比鲜明的标记。照片Courtesy Miyachi Unitek

Nd: YAG激光器可用于低功率和高功率的应用(10到100瓦),涉及金属和塑料表面的深度雕刻。这种激光器的光束光斑大小为30微米或更宽。尽管这种光束功率很大,但它产生的热畸变有限。

Technifor公司生产的TD 412二极管泵浦Nd: YAG激光器,配有T700W打标软件。Technifor的激光市场经理安德鲁·韦隆斯(Andrew Wellons)说,TD 412可以用于薄塑料和不锈钢、钛等反光金属。

T700软件支持标记文本,徽标,照片,1D和2D条形码和唯一标识符符号。TD 412可以链接到PC,PLC或条形码读取器,或者独立地操作。

绿色和紫外线激光器是特殊的ND:YAG激光器,产生更高对比度标记,具有更大控制热输入。通过称为频率倍增的过程产生绿色激光,其中来自Nd:YAG激光器的光子与非线性晶体的光子组合,以形成具有能量和频率的两倍的新光子,但具有532纳米的波长。该激光器最常用于高度反射的金属和塑料,无色素沉着。

紫外激光是通过三倍频产生的,其中ND: YAG激光与非线性晶体结合两次,形成新的光子,具有三倍的能量和频率,但三分之一的波长(355纳米)。UV激光在所有类型的塑料上产生极高分辨率的标记,并用于不锈钢上的耐腐蚀标记。

最后是CO2激光,这是一种较老的技术,仍然受到许多制造商的青睐,因为它成本低,维护要求低。二氧化碳激光器可以在不同的功率级别(10到50瓦)工作,光束光斑大小也很大(50到200微米),但它能很好地吸收非金属材料。因此,这种激光主要用于塑料,特别是包装材料。它也可用于阳极氧化铝。

Synrad生产的48-1 CO2激光器的光束直径为3.5毫米,光束模式质量接近1.0。Synrad的激光应用工程师贾斯汀·康罗伊(Justin Conroy)说,接近1.0的模式质量数字意味着用户可以将激光束聚焦到50到100微米的光圈大小。

48-1的工作寿命大于45000小时,但可以根据需要进行充气。可提供空气和水冷版本,48-1与公司的UC-2000通用激光控制器使用。