在生(sheng)物和(he)(he)醫(yi)(yi)學工程領域(yu)，激光技術的(de)(de)應(ying)用(yong)日益廣泛，且越來(lai)越多地直(zhi)接應(ying)用(yong)于對(dui)人體進行治療和(he)(he)診(zhen)斷程序，以(yi)及醫(yi)(yi)療器械(xie)和(he)(he)植入物的(de)(de)制造(zao)。當然，高可靠(kao)性以(yi)及功能(neng)強大的(de)(de)激光系統也在醫(yi)(yi)療器械(xie)塑料組件的(de)(de)連接上有著(zhu)良好(hao)應(ying)用(yong)。

那么，這些激光設備的功能(neng)如(ru)何(he)(he)？他(ta)們又是如(ru)何(he)(he)運行的？

塑(su)(su)(su)(su)料是(shi)許多設備及其組(zu)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)理想材料：它們易于(yu)成(cheng)型(xing)(xing)，易于(yu)清洗，材料本(ben)身重量較(jiao)輕，甚至僅需(xu)要(yao)高(gao)溫滅菌。連(lian)(lian)接(jie)兩個注塑(su)(su)(su)(su)成(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)塑(su)(su)(su)(su)料部(bu)件(jian)(jian)可(ke)以通過化學、熱效應或機械技(ji)術(shu)來完(wan)成(cheng)，這取決于(yu)產品的(de)(de)(de)后期應用和對(dui)視覺(jue)美觀度(du)的(de)(de)(de)不同需(xu)求(qiu)。然而，在惡劣或敏感條件(jian)(jian)下連(lian)(lian)接(jie)塑(su)(su)(su)(su)料部(bu)件(jian)(jian)是(shi)巨大的(de)(de)(de)挑戰。由于(yu)各種因素影響，周圍材料性質有可(ke)能(neng)發生變化，當對(dui)塑(su)(su)(su)(su)料部(bu)件(jian)(jian)連(lian)(lian)接(jie)品質要(yao)求(qiu)很(hen)高(gao)，連(lian)(lian)接(jie)處必(bi)須(xu)非常堅(jian)固且潔凈，無粉塵和化學物質時，激(ji)光塑(su)(su)(su)(su)料焊(han)接(jie)技(ji)術(shu)優勢就非常凸(tu)顯。激(ji)光焊(han)接(jie)技(ji)術(shu)憑借高(gao)可(ke)靠(kao)性，高(gao)速度(du)，高(gao)精度(du)且柔性加工、焊(han)縫美觀，是(shi)醫學工程領域的(de)(de)(de)重要(yao)加工方式(shi)。

激光塑料焊接

激(ji)光(guang)(guang)塑料(liao)焊(han)接的原理： 激(ji)光(guang)(guang)束(shu)穿透上(shang)層透光(guang)(guang)材(cai)料(liao)，到達下部的吸光(guang)(guang)材(cai)料(liao)表(biao)面，將激(ji)光(guang)(guang)光(guang)(guang)能轉變(bian)成熱(re)(re)能，使其表(biao)面熔化，同時熱(re)(re)量(liang)也以傳導(dao)方式，從底面傳遞到與其壓(ya)接的上(shang)層透光(guang)(guang)工件的接觸面上(shang)，使其融化，從而實現激(ji)光(guang)(guang)熱(re)(re)熔焊(han)接。這一點在(zai)焊(han)接過(guo)程中通過(guo)各種(zhong)質量(liang)控制方法得到了海量(liang)驗證(zheng)。窄焊(han)縫冷卻后(hou)，就會與材(cai)料(liao)本身(shen)的強(qiang)度保持(chi)一致。

圖1：激光塑料焊接(jie)原理圖

成功的激光(guang)塑料(liao)(liao)焊(han)接加工(gong)過程的必要條(tiao)件(jian)是兩個(ge)部件(jian)分別是激光(guang)透光(guang)塑料(liao)(liao)和激光(guang)吸光(guang)材(cai)料(liao)(liao)，這(zhe)樣才(cai)構成了多種可(ke)能性。

圖2：激光焊接(jie)塑料相熔特性表

通過(guo)激光塑料焊接的方(fang)式可以產(chan)生與(yu)材料本(ben)身強度幾(ji)(ji)乎相(xiang)同的焊縫且不產(chan)生碎屑或粉塵，無(wu)需引入任何化學物(wu)質或其他添加劑(ji)。整個加工(gong)過(guo)程潔凈度高。焊縫從(cong)零點(dian)幾(ji)(ji)毫米到幾(ji)(ji)毫米且密封性良(liang)好(hao)。特(te)別(bie)是(shi)當需要精細、美觀(guan)的焊縫結(jie)構時，激光焊接無(wu)疑(yi)是(shi)最(zui)理(li)想的技術。

這項(xiang)技術在(zai)醫學工程(cheng)的(de)(de)許(xu)多領域都有應用：例(li)如，焊接(jie)胰(yi)島(dao)素(su)裝(zhuang)置(zhi)或起搏器(qi)等電(dian)子元件(jian)(jian)的(de)(de)外殼。導管或銷釘(ding)的(de)(de)圓柱形部件(jian)(jian)，也可(ke)以用激光精確而可(ke)靠地焊接(jie)，用于診斷程(cheng)序的(de)(de)墨盒和(he)微流體(ti)也可(ke)以輕(qing)松應對。而另外一(yi)個優勢是焊縫具有與材(cai)料本(ben)身相同的(de)(de)生物相容性。承受高壓的(de)(de)塑料閥門(men)的(de)(de)各個部件(jian)(jian)也可(ke)以用激光焊接(jie)得很好，很穩定。基于數控以及精準的(de)(de)激光束，系統可(ke)輕(qing)松焊接(jie)任意幾(ji)何形狀。

圖(tu)3：激光焊接殼體(ti)：胰島素(su)泵焊接

除了上面(mian)所(suo)描述的(de)透(tou)光(guang)(guang)和吸光(guang)(guang)材料(liao)之(zhi)間的(de)焊(han)接，還可以利用透(tou)明(ming)(ming)焊(han)接技(ji)術(shu)通(tong)過(guo)特殊的(de)激光(guang)(guang)源將兩個透(tou)明(ming)(ming)的(de)焊(han)接部(bu)件連接起來。尤(you)其(qi)當吸收激光(guang)(guang)的(de)塑(su)料(liao)部(bu)件不允(yun)許加入任何添加劑或者必須在焊(han)接后使用光(guang)(guang)學分析進行(xing)評估(gu)時，這(zhe)種焊(han)接方式就顯得尤(you)為重要。

圖4：激光(guang)焊接的(de)微(wei)流體傳感器，形(xing)成(cheng)任意幾何形(xing)狀的(de)通道(dao)、無添加劑(ji)或(huo)顆粒，形(xing)成(cheng)完美(mei)診斷結果。

結論

激光(guang)(guang)塑(su)料(liao)焊(han)(han)接(jie)(jie)技術(shu)(shu)本身的優勢，是精密領域中(zhong)連(lian)(lian)接(jie)(jie)塑(su)料(liao)部件(jian)的首(shou)選工藝。潔凈，無毛刺，強度高，可(ke)(ke)靠(kao)的塑(su)料(liao)部件(jian)焊(han)(han)接(jie)(jie)在生產(chan)過程中(zhong)不(bu)會改變材料(liao)屬性(xing)。由(you)于可(ke)(ke)用的焊(han)(han)接(jie)(jie)工藝類型繁多，因此該技術(shu)(shu)可(ke)(ke)用于加(jia)工各種產(chan)品：從(cong)狹(xia)窄的導管(guan)到耐壓閥再到大型電子(zi)器件(jian)外殼。完全可(ke)(ke)追溯性(xing)確(que)保了(le)生產(chan)工藝的高可(ke)(ke)靠(kao)性(xing)，這使得激光(guang)(guang)塑(su)料(liao)焊(han)(han)接(jie)(jie)成(cheng)為醫學工程中(zhong)眾多應(ying)用中(zhong)首(shou)選的連(lian)(lian)接(jie)(jie)技術(shu)(shu)。