Laserhitsauksen sovellus lääkinnällisten laitteiden alalla
Jan 02, 2024
Laserhitsaustekniikka voi tehokkaasti murtaa perinteisen hitsaustekniikan rajoitukset, joten sitä on käytetty laajalti myös lääketieteellisessä ja terveydenhuollossa. Koska tällä sovellusalueella on tiukat vaatimukset valmistusprosessin korkealle puhtaudelle, laserhitsaustekniikka vastaa juuri sen tarpeita. . Verrattuna muihin yleisesti käytettyihin hitsaustekniikoihin laserhitsaustekniikka ei tuota juuri lainkaan hitsauskuonaa ja -jäämiä, eikä vaadi liiman lisäämistä hitsausprosessin aikana, joten koko hitsaustyö voidaan suorittaa puhdastilassa.
Laserhitsaustekniikan lisääminen on edistänyt suuresti lääketieteellisten laitteiden kehitystä. Esimerkiksi aktiivisten implantoitavien lääketieteellisten laitteiden kuoripakkaus ja sydänstenttien röntgensäteitä läpäisemätön merkintä ovat kaikki erottamattomia laserhitsauksen käytöstä.
Aktiivinen implantoitava lääketieteellinen laite
Istutettavia lääketieteellisiä elektronisia laitteita, kuten sydämentahdistimia, implantoitavia elektrokardiografeja ja neurostimulaattoreita (selkäydinstimulaattorit, syväaivostimulaattorit ja implantoitavat sisäkorvaistutteet jne.), käytetään ihmiskehon sisällä kehon fysiologian hallintaan ja hoitoon. kipu, Parkinsonin tauti tai vakava kuurous. Viimeisen vuosikymmenen aikana implantoitavien lääketieteellisten elektronisten laitteiden käyttö on lisääntynyt kaksinumeroisella nopeudella potilaiden elämänlaadun parantamiseksi.
Nämä implantoitavat elektroniset laitteet koostuvat tyypillisesti mikroelektronisista piireistä ja akuista, jotka tuottavat energiaa. Mikroelektronisten piirien ja akkujen suojaamiseksi ne on suljettava ja pakattava metallikoteloihin. Jos tiiviste katoaa, kehon nesteet voivat tunkeutua suoraan metallipakkaukseen aiheuttaen mikroelektroniikkapiirin oikosulkuvian ja vaarantaa potilaan hengen.
Laserhitsaustekniikka on implantoitavien lääkinnällisten laitteiden yleisimmin käytetty liitos- ja tiivistystekniikka. Implantoitavien lääketieteellisten laitteiden metallikuoret käyttävät yleensä titaania ja titaaniseoksia. Titaanilla on kuitenkin vahva kyky absorboida vetyä, happea ja typpeä korkeissa lämpötiloissa. Siksi laserhitsausprosessi on suoritettava inertissä kaasussa suljetussa ympäristössä.
Laserhitsauksessa laserenergian ohjauksella on keskeinen rooli hitsauksen laadussa. Kun laser säteilyttää metallipintaa, 60–80 % laserenergiasta heijastuu aluksi. Lämpötilan noustessa metallin laserenergian absorptionopeus kasvaa vähitellen. Kun se saavuttaa kiehumispisteen, se voi absorboida lähes 90% energiasta.
Passiiviset lääketieteelliset laitteet
Aktiivisilla implantoitavilla lääketieteellisillä laitteilla on erittäin tiukat vaatimukset laserhitsausprosessin tiivistämiselle. Yleisimmin käytetty hienovuodon havaitsemismenetelmä on heliumin massaspektrometria. Sotilasstandardi MIL-STD-883 (1014) määrää hienot vuotojen havaitsemismenetelmät. Laserhitsauksen käyttö passiivisissa lääketieteellisissä laitteissa on pääasiassa liittämistä varten, jolla voidaan saavuttaa pienten osien tarkkuushitsaus.
Sydämen stentti
Sydänstentti, joka tunnetaan myös nimellä sepelvaltimostentti, on lääketieteellinen laite, jota käytetään yleisesti sydämen interventiokirurgiassa, ja sen tehtävänä on vapauttaa valtimoita ja verisuonia. Päämateriaalit ovat ruostumaton teräs, nikkeli-titaaniseos tai koboltti-kromiseos.
Kun sydänstentti siirretään aina määränpäähänsä, stentin molemmissa päissä olevat röntgensäteitä läpäisemättömät elementit näkevät selvästi sen jäljet ja laajenemistilan. Säteilyä läpäisemättömät markkerit voidaan valmistaa jalometalleista, kuten kullasta, tantaalista, platinasta ja iridiumista, ja merkit voivat olla niittaus, tässä muovausprosessissa voidaan käyttää laseria, jonka pistehalkaisija on vähintään 40 μm (0,04 mm). hitsaa kiekon muotoinen merkki erityiseen silmään.
Gastroskopian biopsiapihdit
Lääkehoidossa käytettävien gastroskooppisten biopsiapihtien on tunkeuduttava syvälle potilaan kehoon, joten koepalapihtien laatuvaatimukset ovat erittäin tiukat. Jokaisen biopsiapihtien komponentin on täytettävä tietty vetolujuus ja hyvä ulkonäkö, erityisesti pinnalla ei saa olla purseita jne.
Edellisessä tuotanto- ja käsittelyprosessissa gastroskoopin biopsiapihtien etupää yhdistettiin niitamalla, vastushitsauksella jne. Niittausmenetelmä jättää puhkaisupistoolin pintaan purseita ja muita vikoja, ja myös vastushitsaus aiheuttaa osat aiheuttavat paljon vahinkoa. Suuri muodonmuutos vaikuttaa pistopistoolin käytännön käyttöön. Laserhitsaustekniikalla on kuitenkin kosketuksettoman käsittelyn ominaisuudet, kapea lämpövaikutusalue, korkea hyötysuhde ja korkea prosessointitarkkuus. Se voi toteuttaa virheettömät, urattomat, rypistymättömät ja saumattomat instrumentit lääketieteen alalla. Purseetonta ja halkeamaa hitsausta koskevat vaatimukset.
Laserhitsaustekniikan käyttöönotto tekee lääketieteellisistä laitteista pienemmät, yksinkertaisemmat ja mukavammat. Laserhitsauksen lisäksi myös muilla laserkäsittelyteknologioilla on suuri potentiaali lääkinnällisten laitteiden valmistuksessa, kuten laserpuhdistuksessa, laserleikkauksessa, laserporauksessa ja lasermikrotyöstössä.
