Значение лазерной обработки в промышленности медицинского оборудования

Джонатан Маги 28 июля 2021 г.

От управления сердечным ритмом до нейромодуляции и ортопедических и слуховых имплантатов — системы лазерной обработки материалов играют ключевую роль в производстве этих устройств, улучшающих жизнь. Это лишь некоторые из распространенных в настоящее время применений систем лазерной обработки, используемых в производстве медицинских устройств, и база их применения быстро расширяется. Даже в основе совершенно новых продуктов лежит доступность технологий лазерных машинных систем.

Лазерные системы всегда были важны для индустрии медицинского оборудования. Когда лазеры были впервые коммерциализированы в 1970-х годах, они были широко приняты промышленностью. Они развивались вместе с продуктами, которые они способны производить, и позволили создать новые и улучшенные конструкции медицинской продукции. Например, сейчас мы находимся на этапе использования лазеров ультракоротких импульсов, которые придают незначительное тепловложение при обработке медицинских изделий.

Читайте дальше, чтобы узнать об успехах лазерной обработки и узнать, что еще возможно.

В нескольких важнейших категориях лазерные технологии имеют значение. Например, управление сердечным ритмом (CRM) направлено на улучшение качества жизни людей, сердце которых часто бьется слишком медленно или пропускает удары. Для производства устройств CRM используется несколько промышленных лазерных процессов, таких как лазерная сварка импульсными волоконными лазерами для обеспечения герметизации картриджа кардиостимулятора, зачистка электродов, используемых для устройства, с помощью лазеров с модуляцией добротности и короткоимпульсных лазеров, а также лазерная маркировка Коды UDI наносятся на устройство с помощью волоконных лазерных маркеров. Кардиостимуляторы имеют в своей сборке термочувствительную электронику, и это было одной из причин, по которой изначально в их производстве использовались лазерные системы, поскольку чистая теплопередача незначительна или управляема с помощью правильно спроектированных лазерных систем.

Лазеры также поддаются автоматизации, например, их интеграции в систему сварки перчаточных боксов для предотвращения окисления приваренных кардиостимуляторов. До появления волоконных лазеров в индустрии медицинского оборудования в середине 2000-х годов эти устройства производились с использованием устаревших твердотельных стержневых лазеров конца 80-х и начала 90-х годов.

Нейромодуляция с использованием медицинских устройств все чаще используется для контроля последствий таких состояний, как болезнь Паркинсона и доброкачественный эссенциальный тремор. Эти революционные устройства можно имплантировать в ткани головного или спинного мозга для улучшения координации движений. Электроды изготовлены из относительно инертных металлов, покрытых пластиком. Чтобы обнаружить электроды, которые впоследствии внедряются в тело, с тонких проводов, изготовленных из таких материалов, как платина и медь, лазером снимают оболочки из фторполимера, часто из ПТФЭ, и других полимеров, таких как ПЭТ или полиимид.

Лазерные системы, используемые для такой обработки, разнообразны с точки зрения требуемого качества кромки и желаемого воздействия на чистый металл. Большим преимуществом лазерных систем в этих процессах является то, насколько хорошо они могут быть интегрированы в готовые автоматизированные системы производства, а также тот факт, что они не касаются и не передают большой механической силы проволокам, диаметр которых может достигать одной тысячной дюйма. . Такая лазерная обработка может заменить трудоемкие ручные процессы, выполняемые под микроскопом. Зачастую лазер является лучшим методом, доступным производителю медицинского оборудования, и именно поэтому инженерно-медицинский персонал, естественно, рассматривает лазерную систему как свою первую производственную идею при разработке новых инновационных продуктов.

Ортопедические имплантаты на протяжении многих лет маркируются и гравируются лазером, а некоторые устройства свариваются и печатаются лазером на 3D-принтере из металлических порошков. Полная лазерная генерация ортоимплантов привела к массовой кастомизации с использованием данных, полученных при МРТ. Лазерные системы даже способны полировать отдельные участки металлических имплантатов, изготовленных из материалов, так, что они имеют меньшую шероховатость поверхности, чем исходная поверхность, обработанная на 5-осном станке с ЧПУ. И наоборот, системы лазерной обработки могут структурировать ортоимплантаты, обеспечивая поверхности для адгезии клеток. На одной и той же детали можно добиться различных функциональных свойств поверхности.