醫(yī)療行業(yè)利用激光技術(shù)給醫(yī)療設(shè)備打標(biāo)已有多年。激光打標(biāo)的可靠性和持久性為醫(yī)療設(shè)備公司帶來了極大的好處。不過，激光打標(biāo)和雕刻仍有改進(jìn)和幫助醫(yī)療業(yè)進(jìn)行質(zhì)量控制、提高產(chǎn)品生產(chǎn)量的空間。

我撰寫這些高要求的應(yīng)用報告可與饑餓時去廚房轉(zhuǎn)一圈相提并論：廚房里食物聞起來讓人很有食欲，但一旦你真的要去碰罐子，就會遭到批評；那些吃的吸引力仍然存在，甚至更強(qiáng)烈，但基本需求并未得到滿足。醫(yī)療業(yè)的激光材料加工應(yīng)用也與此雷同：有很多激動人心的應(yīng)用以及炫目的創(chuàng)新，但沒法揭示詳細(xì)的信息和提供示范性的圖像，保密協(xié)議讓人無法把鼻子更多地探入到罐子里去。盡管如此，本文仍試圖概述最先進(jìn)的加工過程以及創(chuàng)新性發(fā)展。

　　圖1 激光標(biāo)記的接骨板

經(jīng)典應(yīng)用

直到最近，醫(yī)療業(yè)激光打標(biāo)的經(jīng)典應(yīng)用仍是在不銹鋼外科手術(shù)和牙科設(shè)備上打標(biāo)，這些標(biāo)記更易讀取，甚至經(jīng)受消毒的次數(shù)可以增加百倍。最重要的是，它是在絕對光滑面上打標(biāo)，可以防止細(xì)菌粘著在表面。經(jīng)過打標(biāo)的表面不能損害耐腐蝕的化學(xué)鈍化處理，才能讓防腐涂層即使經(jīng)過數(shù)年的使用以及無數(shù)次的清洗和消毒，也一直存在。

FOBA公司市場和應(yīng)用副總裁Ulrich Ofer稱：“經(jīng)過我們自己以及外部實(shí)驗(yàn)室多次實(shí)驗(yàn)和測試證明，應(yīng)用開發(fā)部門如今推出的解決方案恰好滿足這些嚴(yán)格的需求。適合外科手術(shù)設(shè)備的解決方案同樣適用于接骨板、接骨螺釘、高抗沖聚苯乙烯以及人造關(guān)節(jié)。除了不銹鋼外，其他適合處理的材料還包括鈦、銀和陶瓷�？傊�，問題可以歸結(jié)為根據(jù)不同的材料選擇最適合的激光波長和特定的激光參數(shù)。”

存檔的應(yīng)用

在醫(yī)療行業(yè)，激光打標(biāo)也成為首選的標(biāo)識方法，因?yàn)樗�確保了標(biāo)記的高質(zhì)量和高精密度，保證系統(tǒng)的可靠性以及極佳的重復(fù)精度。醫(yī)療領(lǐng)域的制造商們必定要嚴(yán)格遵守既定的工藝流程。因此如果對于公認(rèn)的打標(biāo)模版進(jìn)行修改，則必須予以詳細(xì)記錄存檔。制造商們?nèi)鐡碛性谝曈X系統(tǒng)的幫助下可以重復(fù)精度的設(shè)備，則處于一個有利的位置。一些供應(yīng)商已經(jīng)提供配備集成視覺系統(tǒng)的打標(biāo)機(jī)器，能夠檢測出組件位置的變化，檢測出有瑕疵的零件，并自動調(diào)整相關(guān)的打標(biāo)。這樣就不再需要或極少需要制造商對標(biāo)識工作進(jìn)行調(diào)整，因而保持現(xiàn)有的工藝流程和文檔。

圖2 FOBA機(jī)器工作區(qū)域

FOBA機(jī)器工作區(qū)域內(nèi)，有打標(biāo)頭、IMP（智能標(biāo)記定位）照明設(shè)備以及零件。IMP已經(jīng)在100多臺裝置上經(jīng)過檢查和測試，用于探測部零件的位置，并自動精確地指定激光打標(biāo)和雕刻所需的幾何數(shù)據(jù)。

質(zhì)量保證和可追溯性

要能夠在大多數(shù)材料上留下平滑、衛(wèi)生和長效的標(biāo)記，前提條件是要有多種多樣的激光技術(shù)、波長、激光功率和脈沖寬度可供選擇。這類絲毫不能馬虎的高質(zhì)量標(biāo)記還需要滿足一個要求：它們必須經(jīng)過內(nèi)部和外部質(zhì)量保證和可追溯性合格測試。這也是使用個體植入物上的個體二維條碼標(biāo)記來查看這個唯一的植入物是否可用于植入。所有這些條碼和可追溯選項(xiàng)都集成進(jìn)入一個先進(jìn)的激光打標(biāo)軟件程序，既可以將零件編號打標(biāo)成二維條碼，也可以將連續(xù)編碼打標(biāo)成條形碼或二維編碼，以便應(yīng)用商標(biāo)或者圖形測量標(biāo)記。

集成視覺系統(tǒng)帶來的益處

如果沒有確定零件是否正確無誤，或甚至是否有一個零件放在打標(biāo)的位置，就讓激光器進(jìn)行操作的話，那么零件上會被打上錯誤的標(biāo)記和（或）打在錯誤的位置，造成零件報廢。由于很多醫(yī)療設(shè)備造價昂貴，報廢將對企業(yè)盈利產(chǎn)生重大影響。

諸如接骨螺釘和髖關(guān)節(jié)置換零件等醫(yī)療設(shè)備有各種型號，但是基本形狀相同。一個零件上的錯誤標(biāo)記內(nèi)容不僅會造成零件報廢，還可能帶來質(zhì)量管理的夢魘，導(dǎo)致嚴(yán)重的法律后果。

這類產(chǎn)品報廢和質(zhì)量問題現(xiàn)在可以減少到最低。集成視覺系統(tǒng)的使用，例如FOBA擁有專利權(quán)的經(jīng)由透鏡打標(biāo)對準(zhǔn)系統(tǒng)“智能標(biāo)記定位”（IMP），確保編碼不僅標(biāo)記在正確的零件上，也標(biāo)記在零件的正確位置。

“IMP能準(zhǔn)確和精確地依據(jù)零件調(diào)整模式，這樣不會產(chǎn)生出現(xiàn)偏差的零件，沒有浪費(fèi)，能制造出精密模具，不需要進(jìn)行安裝調(diào)整，就能保持機(jī)器間的一致性。” FOBA北美地區(qū)銷售經(jīng)理Brian Hilliker表示，“此類激光打標(biāo)的編碼不僅便利了患者，也提供了健康保證。他們必須確保標(biāo)記沒有預(yù)定的斷裂點(diǎn)，以免縮短植入物或假肢的使用壽命。”集成視覺系統(tǒng)現(xiàn)在已被用于幫助更快地生產(chǎn)機(jī)器零件，減少浪費(fèi)，縮短準(zhǔn)備時間以及降低運(yùn)營成本。

制造商們由此受益于絲毫不能馬虎的可追溯的質(zhì)量：一個能終身保持的標(biāo)記在面對毫無根據(jù)的賠償要求時能起到作用，因?yàn)槊恳粋�零件都能全程追溯，很容易和各種仿制品區(qū)分開來。即使是高質(zhì)量的工件和個別零件，光學(xué)控制系統(tǒng)也能滿足高效生產(chǎn)需求。通過一些視覺控制過程，打標(biāo)內(nèi)容被人工地置于需要打標(biāo)的產(chǎn)品上，使得這一方法尤為適用于加工高質(zhì)量的工件和個別零件。對最終打標(biāo)的光學(xué)檢驗(yàn)以及檢查是否標(biāo)記好了所有需要的信息變得日益重要，因?yàn)樗�能對打�?biāo)和打標(biāo)位置進(jìn)行高級檢驗(yàn)，從而避免代價昂貴的停產(chǎn)和浪費(fèi)時間的試錯過程。

圖3 帶有激光打標(biāo)的二維編碼的接骨螺釘（高合金不銹鋼）

冷激光應(yīng)用

醫(yī)用塑料激光打標(biāo)的重要發(fā)展和創(chuàng)新近期才出現(xiàn)。所謂的冷激光打標(biāo)，使用UV激光打標(biāo)機(jī)，滿足侵入性應(yīng)用的嚴(yán)格衛(wèi)生要求。絕對光滑面能阻止細(xì)菌附著在材料上，也能夠防止材料物質(zhì)進(jìn)入人體。UV激光打標(biāo)機(jī)在使用時只產(chǎn)生極少熱量，且只有化學(xué)光感，能給材料表面染色而不會使其起泡。因此，這些敏感的塑料材料可以無損傷地被打標(biāo)，從而可以用于侵入性用途。

五年前，此類解決方案幾乎不可想象。現(xiàn)今，這些冷激光打標(biāo)機(jī)已應(yīng)用于最敏感的產(chǎn)品和零件（如導(dǎo)尿管或胰島素泵等侵入性器械），可以打上高精度、無損傷和持久的標(biāo)記。之前無法標(biāo)記的材料如硅酮或聚酰胺等現(xiàn)在也可以進(jìn)行打標(biāo)。這類UV激光打標(biāo)機(jī)做出的標(biāo)記，其每一個細(xì)節(jié)都非常完整：355納米的波長能夠?qū)崿F(xiàn)特精密和高對比度加工。最后，使用這一打標(biāo)機(jī)給敏感塑料打標(biāo)既不需要某種溶劑也不需要材料添加劑。

Ofer指出：“與加工表面相關(guān)的主要因素有兩點(diǎn)：一是為生物反應(yīng)或生物傳感器創(chuàng)造理想條件；二是人工腔，以構(gòu)造液體儲存器或者特定殘留高度，從而可以獲取既定流速，為反應(yīng)爭取充裕的時間空檔。”微結(jié)構(gòu)制作廣泛應(yīng)用于很多技術(shù)領(lǐng)域，現(xiàn)在也盛行于醫(yī)療和生物化學(xué)領(lǐng)域。“這些新發(fā)展中絕大多數(shù)都?xì)w因于與世界各地的消費(fèi)者密切合作。”

圖4 激光標(biāo)記的股骨柄（鈦）

何去何從？

激光打標(biāo)在醫(yī)療行業(yè)發(fā)揮著重要作用。很多制造商已發(fā)現(xiàn)了激光器的多功能性、準(zhǔn)確性，而且能夠節(jié)約成本。激光器可以用于敏感材料，可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制，減少浪費(fèi)，增加產(chǎn)出以及提高準(zhǔn)確度。但是，醫(yī)療業(yè)的需求（不管其是否因?yàn)槭袌錾系男滦突蛎舾胁牧�、技術(shù)或其它變化）要求激光打標(biāo)制造商們不斷改進(jìn)和發(fā)展其技術(shù)。

激光打標(biāo)制造商正尋求使機(jī)器和系統(tǒng)更為自動化和靈活的方法，從而減少操作零件的工作。不管其是否通過視覺、額外的或更為復(fù)雜的軸控制和（或）軟件，或通過激光技術(shù)本身，可以確定的一點(diǎn)是該設(shè)備將變得更為高效，成本更低，并能提高標(biāo)記零件的質(zhì)量。

通過與醫(yī)療業(yè)界形成伙伴關(guān)系以及切實(shí)了解什么對醫(yī)療行業(yè)最重要，激光機(jī)制造商將更有能力向醫(yī)療業(yè)提供這些關(guān)鍵要素，讓醫(yī)療業(yè)更為成功。