打(da)標(biao)對(dui)于醫療(liao)器械和制(zhi)藥行(xing)業來說(shuo)至關重要，可以實現產品追蹤(zong)和識別，打(da)擊假冒產品。通常，人(ren)們使用(yong)墨(mo)水印制(zhi)標(biao)簽。近年來，則使用(yong)紅外激(ji)光(guang)進行(xing)打(da)標(biao)。但這些方法都存在不足。紫(zi)外二極管(guan)泵浦(pu)固(gu)體激(ji)光(guang)器（DPSS）則真正克服了(le)其它技術的弊端，過(guo)去(qu)卻因(yin)其成本昂貴(gui)而甚少使用(yong)。但投資成本和購置成本的大幅(fu)減少，讓紫(zi)外激(ji)光(guang)打(da)標(biao)吸引了(le)更多(duo)醫療(liao)應用(yong)的目光(guang)。本文評述了(le)紫(zi)外激(ji)光(guang)打(da)標(biao)的特性，并展示了(le)紫(zi)外激(ji)光(guang)打(da)標(biao)在某些醫療(liao)和制(zhi)藥行(xing)業上的應用(yong)效果。

醫療打標 

和其(qi)它行業(ye)相(xiang)比，醫療產品對打標的(de)要求更為獨特。藥丸是口(kou)服的(de)，很多(duo)其(qi)它醫療產品（如(ru)導管、支架等）是外用或植入病患體內的(de)。因此，通常要求標記(ji)(ji)本身不能成為一個(ge)污(wu)染源，也(ye)不能含有化(hua)學成分從而(er)可能導致過敏反應。此外，通常要求打標后的(de)標記(ji)(ji)表面要平滑(hua)，避(bi)免(mian)組織損傷，也(ye)要避(bi)免(mian)讓標記(ji)(ji)成為細菌滋生的(de)場所。

醫療標(biao)記通常還要(yao)求包含批號(hao)、序號(hao)或其它辨識信(xin)息，可以確定特(te)定產品是何時何地生(sheng)產。因此，如(ru)果某種產品被發現(xian)存在缺陷(xian)，用戶可以很容易確認他們(men)購買(mai)的(de)產品是否就是同(tong)一批次(ci)的(de)。

批處(chu)理和來(lai)源打標(biao)(biao)還有助于應對醫(yi)(yi)藥和醫(yi)(yi)療(liao)行業中一(yi)個(ge)日(ri)益突出(chu)的(de)問題，即假冒產(chan)品(pin)和“貨色市場”產(chan)品(pin)。有時(shi)候假冒產(chan)品(pin)只是將藥瓶(ping)上的(de)標(biao)(biao)簽撕下來(lai)，再(zai)貼(tie)上一(yi)個(ge)新標(biao)(biao)簽。但(dan)是，西方國(guo)家日(ri)益被假冒藥品(pin)（通常在亞洲生產(chan)）所(suo)(suo)充斥，這些假藥看起來(lai)完全一(yi)樣，但(dan)是可(ke)能所(suo)(suo)含劑量(liang)不對，或(huo)者(zhe)未能達到必要的(de)質量(liang)控制(zhi)標(biao)(biao)準。

因此，理(li)想的醫療(liao)標記應該是(shi)難以擦掉、易(yi)于識(shi)別、難以復制或替換(huan)，含有獨特的序(xu)列化(hua)信息，并且不會改變產(chan)品的功能性。

傳統打標方法 

對(dui)醫藥(yao)、醫療器械及其包(bao)裝的打標，主流方(fang)法一直是(shi)(shi)油墨(mo)印(yin)刷(shua)（噴墨(mo)或(huo)移印(yin)）。通(tong)常(chang)使用凹版膠印(yin)法對(dui)藥(yao)丸進(jin)行壓印(yin)。對(dui)于(yu)制造商來(lai)說，選擇這種印(yin)刷(shua)方(fang)式是(shi)(shi)因為其投資成本相對(dui)較(jiao)低。但是(shi)(shi)，耗(hao)材(cai)（墨(mo)水）成本通(tong)常(chang)較(jiao)高(gao)。

在醫療應(ying)用中，印(yin)刷(shua)的主要缺(que)點是(shi)印(yin)刷(shua)標記總是(shi)容易被移走或改(gai)動（特(te)別(bie)是(shi)如果印(yin)刷(shua)在紙質標簽上(shang)(shang)）。這意味著經過運輸、裝卸和儲(chu)藏后(hou)，印(yin)刷(shua)標記會(hui)變得難以(yi)識(shi)別(bie)，也(ye)容易被別(bie)有(you)用心的人(ren)假冒。印(yin)刷(shua)質量也(ye)有(you)限，如果制造商們想(xiang)將更多信息（包括(kuo)二維碼）壓(ya)縮到一個小區域，就會(hui)產(chan)生問題。特(te)別(bie)是(shi)對于藥丸印(yin)刷(shua)來說(shuo)，在進行(xing)平板印(yin)刷(shua)時會(hui)對產(chan)品產(chan)生壓(ya)力，因此(ci)難以(yi)應(ying)用到日益流行(xing)的“軟(ruan)膠囊”上(shang)(shang)。

即(ji)使(shi)用(yong)于印刷(shua)醫藥和醫療器械的(de)墨(mo)水是無毒的(de)，但印刷(shua)設(she)備本身通常(chang)比較“臟”，使(shi)用(yong)的(de)潤(run)滑劑和溶劑經由空氣傳播，會污(wu)染印刷(shua)產品。此外，印刷(shua)設(she)備通常(chang)極為復雜，需要停機進行清理和維護。

激光打標(biao)是一種(zhong)非(fei)接(jie)觸性打標(biao)方法，能(neng)避免污染問題，并無需耗材(cai)成(cheng)本。此(ci)外，激光打標(biao)通常(chang)支(zhi)持打印面(mian)積小卻擁有高對比度和高分辨率的標(biao)記，并能(neng)夠應(ying)用于彎曲或波狀表面(mian)。

激光打(da)標通常在紅(hong)外(wai)輻射中使(shi)用CO2或(huo)固(gu)態激光器。打(da)標過程(cheng)本(ben)身是(shi)一(yi)個(ge)熱(re)作用過程(cheng)，材料(liao)被加(jia)熱(re)，直(zhi)至其變白、碳化(hua)或(huo)燒蝕來產(chan)生(sheng)顏色對(dui)比。幾乎所有(you)塑料(liao)都直(zhi)接吸收遠紅(hong)外(wai)CO2的輸(shu)出熱(re)量，有(you)時(shi)候使(shi)用吸收性添加(jia)劑(ji)，加(jia)上近紅(hong)外(wai)固(gu)態激光器來促進這一(yi)過程(cheng)。但是(shi)，加(jia)熱(re)會改變熱(re)影響(xiang)區(qu)材料(liao)的化(hua)學結構，并造成一(yi)些表面凹凸。這會給細菌提供(gong)容身之(zhi)處，并難以清洗(xi)。

紫外激光打標 

和(he)紅外激光(guang)(guang)(guang)(guang)相(xiang)比，紫外激光(guang)(guang)(guang)(guang)和(he)材料(liao)基(ji)本(ben)難(nan)以發生相(xiang)互作(zuo)用。特別是(shi)三倍頻(pin)二極管泵浦固體激光(guang)(guang)(guang)(guang)器的紫外線（355納(na)米(mi)）輸(shu)出的吸(xi)收(shou)量要比在長波中多得(de)多。隨后會(hui)經(jing)歷在塑料(liao)中與(yu)填充劑或(huo)顏(yan)(yan)料(liao)發生冷光(guang)(guang)(guang)(guang)化學（而非光(guang)(guang)(guang)(guang)熱(re)）作(zuo)用。大多數(shu)塑料(liao)是(shi)白色(se)的，顏(yan)(yan)料(liao)是(shi)二氧(yang)化鈦（TiO2)，會(hui)大量吸(xi)收(shou)紫外光(guang)(guang)(guang)(guang)，然后晶體結構發生變化。這會(hui)導(dao)致物質(zhi)顏(yan)(yan)色(se)變深，在材料(liao)內部而非表(biao)面形成(cheng)光(guang)(guang)(guang)(guang)滑、極為清晰的標(biao)記。

由(you)于(yu)標記(ji)事實(shi)上是在材料內部，因(yin)此(ci)不會(hui)給(gei)細(xi)菌提(ti)供溫床，在不損壞材料本身(shen)的(de)情況下(xia)標記(ji)也幾乎不可(ke)能(neng)被改變(bian)或(huo)損壞。此(ci)外(wai)(wai)，由(you)于(yu)這是一個(ge)冷加工過程，基本不會(hui)產生熱影響區(qu)，也不會(hui)改變(bian)周邊的(de)材料。而(er)且，紫外(wai)(wai)線(xian)的(de)高吸收率(lv)意味著材料可(ke)以使用更(geng)低激光(guang)功率(lv)來加工。最后，由(you)于(yu)紫外(wai)(wai)光(guang)比紅外(wai)(wai)線(xian)能(neng)夠更(geng)緊地聚焦，紫外(wai)(wai)激光(guang)器支持打標如二維碼等復雜的(de)高分(fen)辨率(lv)標記(ji)。

既然有了上述優勢，那為什么(me)紫外(wai)激(ji)光(guang)器過去(qu)沒(mei)有在醫療打標中(zhong)得(de)(de)到廣泛應用(yong)？答案很簡單(dan)：成本。但是，在過去(qu)十年(nian)里，Coherent公(gong)司已在紫外(wai)激(ji)光(guang)器使用(yong)壽命(ming)、可靠性(xing)和輸出功率等(deng)方(fang)面取(qu)得(de)(de)了實(shi)質性(xing)進(jin)展。這些(xie)是通過改(gai)進(jin)激(ji)光(guang)器設計、材料以及在生產過程中(zhong)采(cai)用(yong)嚴格的(de)(de)潔凈室工序(xu)等(deng)方(fang)式實(shi)現的(de)(de)。此外(wai)，自動(dong)化組裝方(fang)法和銷售量增長形成的(de)(de)規模(mo)經濟(ji)有助于將(jiang)紫外(wai)激(ji)光(guang)器的(de)(de)價格降低5%。

標記效果 

Coherent應用實驗室（位(wei)于德國呂貝克）已(yi)使用355nm二極管(guan)泵(beng)浦固體激光器（MATRIX355）來標記多種醫療應用中使用的(de)代表性材(cai)料(liao)。其(qi)中相關度最高的(de)一(yi)些結果如(ru)下：

高密度(du)聚乙(yi)烯（HDPE）是一種廣泛應用(yong)于醫藥(yao)包(bao)裝和食品，以(yi)及生(sheng)產水(shui)瓶的(de)塑料。高密度(du)聚乙(yi)烯上的(de)噴墨(mo)標記可以(yi)使用(yong)溶劑予以(yi)移除(chu)，在產品包(bao)裝完后可以(yi)重新給產品貼標簽。此外，墨(mo)水(shui)可能造成污染(ran)。

在測試中(zhong)，使(shi)用激光器(qi)對(dui)藥瓶的(de)彎曲表面(mian)進行二維(wei)碼標記（圖(tu)(tu)1）。355nm激光器(qi)使(shi)用30μm大小的(de)光斑，利用檢流計振鏡系統對(dui)部件表面(mian)進行掃描。在這(zhe)一配置(zhi)中(zhong)，高對(dui)比度的(de)8×8mm條(tiao)碼圖(tu)(tu)案可以在2秒(miao)內生成(cheng)。

圖1：使用二(er)維(wei)碼標(biao)記(ji)的藥(yao)瓶

MATRIX 355激(ji)光器尤為適用于在(zai)高密度聚乙烯上刻印此種標(biao)記(ji)，因為其脈沖(chong)均(jun)衡（PulseEQ）模(mo)式(shi)將脈沖(chong)能(neng)量(liang)保持在(zai)一(yi)個(ge)常量(liang)值，即使重(zhong)(zhong)復(fu)率(lv)發生(sheng)變(bian)化(hua)也能(neng)保持不變(bian)。而調Q激(ji)光器就(jiu)無法做到(dao)這一(yi)點(dian)。不斷變(bian)化(hua)的(de)重(zhong)(zhong)復(fu)率(lv)可以讓標(biao)記(ji)的(de)顏色、深淺和脈沖(chong)重(zhong)(zhong)疊情況在(zai)不影(ying)響其它掃(sao)描(miao)參(can)數的(de)情況下快(kuai)速發生(sheng)變(bian)化(hua)，從(cong)而可以更容易(yi)地保持在(zai)打標(biao)的(de)操(cao)作范(fan)圍內。

另(ling)外(wai)一種廣泛應用于(yu)(yu)(yu)醫療領域的塑料是硅(gui)橡膠，其呈(cheng)透明或白色。通常將硅(gui)橡膠用于(yu)(yu)(yu)制作給病人靜(jing)脈(mo)輸液的導管或用于(yu)(yu)(yu)制作插(cha)管。通常，需要(yao)在軟管上標記出其直徑尺寸和貯存日期（法律規定這些軟管必須在三年內(nei)使用）。這樣的話，激光(guang)器聚焦(jiao)于(yu)(yu)(yu)導管的內(nei)側(ce)表面（圖(tu)2），從而讓標記完(wan)全(quan)不會(hui)改變外(wai)表面的質地（因為(wei)外(wai)表面是直接(jie)與病人接(jie)觸）。

圖2：在內徑上(shang)標記白色字(zi)母(mu)的硅橡膠(jiao)管。

實驗室對不同類型的軟膠(jiao)(jiao)囊(nang)(nang)和硬膠(jiao)(jiao)囊(nang)(nang)進(jin)行了打標(biao)測試(shi)來確(que)定所(suo)能(neng)實現的最快(kuai)打標(biao)速度（圖(tu)3）。在高度為1.5mm的軟膠(jiao)(jiao)囊(nang)(nang)上(shang)打標(biao)，最快(kuai)速度可以達(da)到<0.024s/character。所(suo)有的標(biao)記(ji)都具有極(ji)佳的可識別性。而在1×1mm的硬膠(jiao)(jiao)囊(nang)(nang)上(shang)用時0.2秒(miao)內完(wan)成二(er)維碼打標(biao)。相比之下，進(jin)行油(you)墨(mo)印(yin)碼在印(yin)完(wan)后需要(yao)1-2秒(miao)的干(gan)燥時間才能(neng)處理藥丸，以防止將(jiang)標(biao)記(ji)弄模(mo)糊。

圖3：紫外線激光(guang)標記(ji)的軟(ruan)膠囊（a）和硬膠囊（b）。

還有(you)一種明膠也用于制作一些醫(yi)療產品(pin)的(de)吸塑包裝(zhuang)（圖4）。那這里就需要生產出(chu)一種清晰的(de)標記(ji)，其最大穿透(tou)深度(du)能(neng)達到(dao)包裝(zhuang)材料(liao)的(de)30%（具體來(lai)說，即整個厚度(du)為(wei)0.58mm，穿透(tou)深度(du)需要達到(dao)0.17mm）。激光(guang)脈(mo)沖能(neng)量是100μJ，掃描速度(du)是1.3m/s。激光(guang)器(qi)在工作表面(mian)故意散焦(jiao)生產出(chu)寬度(du)為(wei)160μm的(de)特征線條(tiao)。這種變色(se)標記(ji)在呈現出(chu)良好對比度(du)的(de)同時卻不會(hui)造成材料(liao)的(de)燒(shao)蝕。 

圖4：給明膠吸塑包裝(zhuang)材(cai)料打標。

小結

Coherent應用實驗室的(de)測試表(biao)明，紫(zi)外(wai)二極管泵浦固(gu)體激(ji)光(guang)器是給醫療器械和(he)(he)醫藥(yao)產品快速(su)打(da)上(shang)清(qing)晰度高和(he)(he)分辨(bian)率高的(de)標(biao)記(ji)的(de)有效工具。這些(xie)(xie)永久(jiu)性標(biao)記(ji)比印(yin)刷標(biao)記(ji)更(geng)好。和(he)(he)長(chang)波(bo)長(chang)激(ji)光(guang)器相比，紫(zi)外(wai)激(ji)光(guang)器的(de)優勢在(zai)于(yu)可以應用于(yu)更(geng)廣泛的(de)材(cai)料，包括塑料和(he)(he)紙(zhi)張(zhang)這些(xie)(xie)無法經受熱過(guo)程的(de)材(cai)料。