医療機器分野におけるレーザー溶接の応用
Jan 02, 2024
レーザー溶接技術は従来の溶接技術の限界を効果的に打ち破ることができるため、医療やヘルスケアでも広く使用されています。 この応用分野では、製造プロセスにおける高清浄度に対する厳しい要件が求められるため、レーザー溶接技術がまさにそのニーズに応えます。 。 レーザー溶接技術は、一般的な溶接技術に比べて溶接ノロやカスがほとんど発生せず、溶接時に接着剤を添加する必要がないため、クリーンルーム内で溶接作業を完了することができます。
レーザー溶接技術の追加により、医療機器の開発は大きく促進されました。 たとえば、能動的埋め込み型医療機器のシェルパッケージングや心臓ステントの放射線不透過性マーキングはすべて、レーザー溶接の使用と切り離すことができません。
能動植込み型医療機器
ペースメーカー、植込み型心電計、神経刺激装置 (脊髄刺激装置、脳深部刺激装置、植込み型人工内耳など) などの植込み型医療用電子機器は、心臓のリズム、慢性的な心臓などの生理機能の状態を管理および治療するために人体内で使用されます。痛み、パーキンソン病、または重度の難聴。 過去 10 年間で、患者の生活の質を向上させるために、埋め込み型医療用電子機器の使用が 2 桁の割合で増加しました。
これらの埋め込み型電子デバイスは通常、エネルギーを供給する超小型電子回路とバッテリーで構成されています。 マイクロ電子回路とバッテリーを保護するには、金属ケースに密閉してパッケージする必要があります。 シールが失われると、体液が金属パッケージに直接浸透し、マイクロ電子回路の短絡故障を引き起こし、患者の生命を危険にさらす可能性があります。
レーザー溶接技術は、埋め込み型医療機器の接続および封止技術として最も一般的に使用されています。 埋め込み型医療機器の金属シェルには、一般にチタンおよびチタン合金が使用されます。 しかし、チタンは高温になると水素、酸素、窒素を吸収する強い能力を持っています。 したがって、レーザー溶接プロセスは不活性ガスが密閉された環境で実行する必要があります。
レーザー溶接では、レーザーエネルギーの制御が溶接品質に重要な役割を果たします。 レーザーが金属表面に照射されると、最初にレーザーエネルギーの 60% ～ 80% が反射されます。 温度が上昇すると、金属によるレーザーエネルギーの吸収率が徐々に増加します。 沸点に達すると、エネルギーの90％近くを吸収することができます。
受動的医療機器
能動埋め込み型医療機器には、レーザー溶接プロセスのシールに関して非常に厳しい要件があります。 最も一般的に使用される微細リーク検出方法は、ヘリウム質量分析法です。 軍事規格 MIL-STD-883 (1014) は、精密な漏れ検出方法を規定しています。 受動的医療機器におけるレーザー溶接の用途は主に接続であり、小さな部品の精密溶接を実現できます。
心臓ステント
冠動脈ステントとしても知られる心臓ステントは、心臓インターベンション手術で一般的に使用される医療機器で、動脈や血管の遮断を解除する機能があります。 主な材質はステンレス鋼、ニッケルチタン合金、コバルトクロム合金です。
心臓ステントが目的地まで送られる過程で、ステントの両端の放射線不透過性要素により、その痕跡と拡張状態がはっきりと確認できます。 放射線不透過性マーカーは、金、タンタル、プラチナ、イリジウムなどの貴金属で作ることができ、マーカーはリベット留めすることができます。この成形プロセスでは、最小スポット直径 40 μm (0.04 mm) のレーザーを使用して、円盤状のマーカーを特殊なアイレットに溶接します。
胃カメラ生検鉗子
医療で使用される胃鏡生検鉗子は、患者の体内深くまで挿入する必要があるため、生検鉗子の品質要件は非常に厳しいです。 生検鉗子の各部品は一定の引張強度と良好な外観を満たす必要があり、特に表面にバリなどがあってはならない。
従来の製造・加工工程では、胃カメラ用生検鉗子の先端部をリベット打ちや抵抗溶接などで結合していました。リベット打ち方式では穿刺ガンの表面にバリなどの欠陥が残り、また抵抗溶接によるひび割れの原因となります。大きなダメージを与える部品です。 大きな変形はパンクチャーガンの実用化に影響を与えます。 しかし、レーザー溶接技術は非接触加工、熱影響範囲が狭い、高効率、高加工精度といった特徴を持っています。 医療分野において、完璧で、溝がなく、しわがなく、シームレスな器具を実現できます。 バリや亀裂のない溶接要件。
レーザー溶接技術の導入により、医療機器はより小型化され、よりシンプルでより快適になります。 レーザー溶接に加えて、レーザー洗浄、レーザー切断、レーザー穴あけ、レーザー微細加工など、他のレーザー加工技術も医療機器の製造において大きな可能性を秘めています。
