醫(yī)療設(shè)備行業(yè)對制造過程的精密性、可靠性和安全性的要求非常高。激光塑料焊接技術(shù)，特別是LPKF推出的先進激光波長2 µm焊接系統(tǒng)，已成為推動醫(yī)療設(shè)備制造商技術(shù)性變革的解決方案。此文探討了激光塑料焊接在醫(yī)療應(yīng)用中的具體優(yōu)勢，尤其是通過2 µm激光波長焊接系統(tǒng)的微流道以及胰島素泵的制造。

1.激光波長2um的潔凈焊接技術(shù)，應(yīng)對透明對透明的塑料部件

LPKF推出的激光波長2um塑料焊接技術(shù)作為一種高潔凈度、精準且可靠的塑料連接解決方案，徹底解決了醫(yī)療器械領(lǐng)域中透明對透明塑料部件的制造難題。該技術(shù)利用不同激光波長對于不同塑料的透射率和吸光率，在塑料部件之間形成分子鍵合，從而產(chǎn)生可靠的氣密接合。

常規(guī)的塑料激光焊接系統(tǒng)激光波長為980nm，大部分光能都會透過透明塑料，而使用2μm激光波長塑料焊接系統(tǒng)時，雖然仍會有一些光能透過塑料，但更多的光能會被塑料自然吸收，即使塑料在光學上是透明的。

對于大多數(shù)透明的熱塑性塑料，2μm激光器將傳輸約70-85%的激光能量，并吸收和保留剩余的15-30%的能量，且不含任何添加劑。這種吸收會在整個接合界面產(chǎn)生體積加熱和熔化，從而實現(xiàn)牢固的焊接。

圖中展示了普通光學透明塑料在不同波長下的透射率

2um激光波長激光焊接的關(guān)鍵性技術(shù)優(yōu)勢

透明對透明塑料部件的激光焊接過程無粘合劑，排除添加劑的潛在生物相容性問題；焊縫美觀-滿足高端醫(yī)療器械外觀設(shè)計需求；潔凈加工方式，保持光學清晰度，用于診斷類應(yīng)用；激光柔性加工方式使新設(shè)計成為可能；先進的掃描光學器件以微米級精度引導激光束，確保焊接精度和一致性。

超精細焊縫：激光光斑小于 0.3 mm

高重復(fù)精度：精度為 ±5 微米

出色的多功能焊接能力：非常適合處理疊加、搭接以及復(fù)雜形狀的幾何結(jié)構(gòu)

熱影響區(qū)降到最低：降低了敏感元器件的熱應(yīng)力

2μm焊接需求主要來自醫(yī)療行業(yè)。典型的應(yīng)用包括：微流體設(shè)備、管道、連接器、導管、體外設(shè)備、診斷盒等。

2.LPKF定制化解決方案突破技術(shù)難點

LPKF為應(yīng)對醫(yī)療行業(yè)的高門檻技術(shù)挑戰(zhàn)，通過與客戶的緊密合作，提供了定制化解決方案。

合規(guī)性：LPKF 的系統(tǒng)旨在支持符合醫(yī)療器械法規(guī)，包括 FDA 要求和 ISO 13485 標準。

潔凈室兼容性：LPKF激光塑料焊接系統(tǒng)匹配潔凈室環(huán)境，無顆粒物的潔凈加工過程對醫(yī)療制造至關(guān)重要。

工藝驗證：LPKF 塑料焊接技術(shù)覆蓋全面的工藝監(jiān)控和文檔記錄功能，以支持醫(yī)療器械制造商的驗證要求。

細分領(lǐng)域應(yīng)用解決方案：公司與醫(yī)療設(shè)備制造商密切合作，從微流道到植入式裝備開發(fā)量身定制的解決方案。

微流道裝置制造工藝中的挑戰(zhàn)

微流體裝置在醫(yī)療診斷、藥物輸送系統(tǒng)和芯片實驗室中應(yīng)用的重要性日益加劇。裝置對制造工藝要求非常高，其工藝難點就在于通道的完整性，如何保持只有幾微米寬的微通道尺寸精準。

案例分享：微流體診斷探針筒

2 μm 激光焊接能力實現(xiàn)塑料部件的連接，且對微通道幾何形狀熱影響最小。超精細焊縫（小至 100 μm）確保通道與設(shè)計尺寸保持一致。通過差壓監(jiān)測確保制造高質(zhì)量的微流體組件，真正實現(xiàn)精確控制診斷測試中體液或試劑的流動。

案例分享：透明微流體晶片使用了透明對透明的焊接技術(shù)

精準的激光能量控制最大限度地減少了熱影響區(qū)，防止精密微流道結(jié)構(gòu)翹曲或變形。塑料的光學清晰度高，對于依賴可視化或光譜分析的診斷設(shè)備至關(guān)重要。

3.胰島素泵殼制造：精度與可靠性相結(jié)合，國際訂單驗證技術(shù)實力

胰島素泵適用于需要持續(xù)胰島素治療的糖尿病患者，尤其是1型糖尿病患者，通過提供精確和靈活的胰島素管理，幫助患者更好地控制血糖，減少并發(fā)癥的風險，提高生活質(zhì)量。這樣的可穿戴醫(yī)療設(shè)備必須可靠、耐用和安全。

胰島素泵的工作原理在于接受控制系統(tǒng)指令后驅(qū)動儲藥器活塞，將胰島素經(jīng)輸液管精準注入患者皮下。目前市場上，貼敷式胰島素泵因其便攜性優(yōu)勢逐漸受到青睞，這種設(shè)計去除了導管式胰島素泵中的連接導管，將輸注留置針集成為底板，可直接貼敷于皮膚上。當前，Tandem、美敦力、Insulet等知名企業(yè)已成為該領(lǐng)域的主要競爭者。

展望未來，隨著糖尿病治療對胰島素泵需求的日益增長，其市場規(guī)模也在穩(wěn)步攀升。

全球領(lǐng)先的胰島素泵制造商對于泵殼的組裝，已從超聲波焊接工藝過渡到 LPKF激光塑料焊接工藝，完美解決工藝痛點，提高了產(chǎn)品品質(zhì)，密封性顯著提高，次品率降低了40%。激光焊接支持復(fù)雜的幾何形狀以及薄壁設(shè)計趨勢，滿足了年輕糖尿病患者對產(chǎn)品的外形尺寸、便攜性、可穿戴性的高要求，而且激光塑料焊接可以連接各種醫(yī)用級熱塑性塑料，包括胰島素泵中常用的塑料，如聚碳酸酯 （PC）、聚乙烯 （PE） 和各種尼龍。這種兼容性使得設(shè)計人員能夠根據(jù)性能要求來選擇材料。

4.LPKF對創(chuàng)新和未來發(fā)展的承諾

激光塑料焊接，特別是LPKF先進的2um技術(shù)，代表了醫(yī)療設(shè)備制造能力的重大飛躍。隨著醫(yī)療設(shè)備不斷向微型化、功能化和可靠性的方向發(fā)展，激光塑料焊接發(fā)揮著越來越重要的作用。采用這項技術(shù)的制造商不僅能獲得生產(chǎn)優(yōu)勢，還能設(shè)計出以往傳統(tǒng)連接方法無法實現(xiàn)的創(chuàng)新方案，最終通過更優(yōu)質(zhì)、更可靠的醫(yī)療設(shè)備，為醫(yī)療提供者和患者帶來福祉。

來源：LPKF樂普科

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