Analysis of advantages of high power uv laser in medical application field

Marking is critical for the medical device and pharmaceutical industries to enable product tracking and identification and combat counterfeiting. Usually, people use ink to print labels. In recent years, infrared lasers have been used for marking. But these methods have shortcomings. Ultraviolet diode-pumped solid-state lasers (DPSS) have truly overcome the drawbacks of other technologies, but were rarely used in the past due to their high cost. However, the substantial reduction in investment cost and acquisition cost makes UV laser marking attract more attention for medical applications. This article reviews the characteristics of UV laser marking and shows how UV laser marking can be used in certain medical and pharmaceutical industries.

medical marking

Im Vergleich zu anderen Branchen haben Medizinprodukte individuellere Anforderungen an die Kennzeichnung. Tabletten werden oral eingenommen, und viele andere Medizinprodukte (wie Katheter, Stents usw.) werden äußerlich angewendet oder Patienten implantiert. Daher wird generell gefordert, dass die Kennzeichnung selbst keine Kontaminationsquelle darstellen oder chemische Bestandteile enthalten darf, die allergische Reaktionen hervorrufen könnten. Außerdem ist es im Allgemeinen erforderlich, dass die markierte Oberfläche nach dem Markieren glatt ist, um Gewebeschäden zu vermeiden und die Markierung nicht zu einem Nährboden für Bakterien zu machen.

UV-Laser  | grüner Laser  | UV-Laser  | UV-DPSS-Laser  | Nanosekundenlaser  | UV-Laserquelle  | Festkörperlaser

Medizinische Markierungen müssen häufig auch Chargennummern, Seriennummern oder andere identifizierende Informationen enthalten, die identifizieren können, wann und wo ein bestimmtes Produkt hergestellt wurde. Wenn sich herausstellt, dass ein Produkt fehlerhaft ist, können Benutzer daher leicht bestätigen, dass das von ihnen gekaufte Produkt aus derselben Charge stammt.

Die Chargen- und Herkunftskennzeichnung kann auch dazu beitragen, ein wachsendes Problem in der pharmazeutischen und medizinischen Industrie anzugehen, nämlich gefälschte Produkte und „Marketplace“-Produkte. Manchmal reißen gefälschte Produkte einfach das Etikett von der Flasche ab und kleben ein neues auf. Aber westliche Länder werden zunehmend mit gefälschten Medikamenten (oft in Asien hergestellt) überschwemmt, die genau gleich aussehen, aber möglicherweise die falsche Dosis enthalten oder die erforderlichen Qualitätskontrollstandards nicht erfüllen.

Daher sollte die ideale medizinische Markierung schwer zu löschen, leicht zu identifizieren, schwer zu kopieren oder zu ersetzen sein, eindeutige serialisierte Informationen enthalten und die Funktionalität des Produkts nicht verändern.

traditionelle Markierungsmethode

Für die Kennzeichnung von Arzneimitteln, Medizinprodukten und deren Verpackungen ist seit jeher der Tintendruck (Inkjet- oder Tampondruck) das Mainstream-Verfahren. Pillen werden in der Regel im Offset-Tiefdruck gestempelt. Für Hersteller wird dieses Druckverfahren aufgrund seiner relativ geringen Investitionskosten gewählt. Die Kosten für Verbrauchsmaterialien (Tinte) sind jedoch normalerweise höher.

Der Hauptnachteil des Druckens bei medizinischen Anwendungen besteht darin, dass die gedruckten Angaben immer leicht entfernt oder geändert werden können (insbesondere wenn sie auf Papieretiketten gedruckt werden). Dies bedeutet, dass gedruckte Markierungen nach Transport, Handhabung und Lagerung schwer zu identifizieren und von Personen mit Hintergedanken leicht gefälscht werden können. Die Druckqualität ist ebenfalls begrenzt, was zu Problemen führt, wenn Hersteller mehr Informationen, einschließlich QR-Codes, auf einer kleinen Fläche unterbringen möchten. Insbesondere beim Pillendruck ist das Auftragen auf die immer beliebter werdenden „Weichgelkapseln“ aufgrund der Produktbeanspruchung bei der Lithografie schwierig.

Obwohl die zum Drucken von Medikamenten und Medizinprodukten verwendeten Tinten ungiftig sind, ist die Druckausrüstung selbst oft „schmutzig“, da sie Schmiermittel und Lösungsmittel in der Luft verwendet, die das gedruckte Produkt verunreinigen können. Darüber hinaus sind Druckgeräte oft äußerst komplex und erfordern Ausfallzeiten für Reinigung und Wartung.

Die Lasermarkierung ist eine berührungslose Markierungsmethode, die Kontaminationsprobleme vermeidet und keine Verbrauchskosten verursacht. Darüber hinaus unterstützt die Lasermarkierung normalerweise kleine Druckbereiche mit hohem Kontrast und hochauflösenden Markierungen und kann auf gekrümmte oder konturierte Oberflächen aufgebracht werden.

Bei der Lasermarkierung werden typischerweise CO2- oder Festkörperlaser in Infrarotstrahlung verwendet. Der Markierungsprozess selbst ist ein thermischer Prozess, bei dem das Material erhitzt wird, bis es weiß wird, karbonisiert oder ablatiert, um einen Farbkontrast zu erzeugen. Nahezu alle Kunststoffe absorbieren direkt die Wärmeabgabe von CO2 im fernen Infrarot, manchmal unter Verwendung von absorbierenden Additiven, gekoppelt mit Festkörperlasern im nahen Infrarot, um diesen Prozess zu erleichtern. Das Erhitzen verändert jedoch die chemische Struktur des HAZ-Materials und verursacht einige Oberflächenunebenheiten. Dies bietet Bakterien ein Zuhause und ist schwer zu reinigen.

UV-Laserbeschriftung

Im Vergleich zu Infrarotlasern sind Ultraviolettlaser und Materialien grundsätzlich schwierig miteinander zu interagieren. Insbesondere der UV-Ausgang (355 nm) von frequenzverdreifachten diodengepumpten Festkörperlasern absorbiert viel mehr als bei langen Wellenlängen. Es unterliegt dann einer luminochemischen (eher als einer photothermischen) Wechselwirkung mit Füllstoffen oder Pigmenten im Kunststoff. Die meisten Kunststoffe sind weiß, und das Pigment ist Titandioxid (TiO2), das UV-Licht stark absorbiert und dann seine Kristallstruktur verändert. Dadurch wird die Farbe der Substanz dunkler, wodurch glatte, gut lesbare Markierungen im Inneren des Materials und nicht auf der Oberfläche entstehen.

Da sich die Markierung tatsächlich im Material befindet, gibt es keinen Nährboden für Bakterien, und es ist fast unmöglich, die Markierung zu verändern oder zu beschädigen, ohne das Material selbst zu beschädigen. Da es sich um einen Kaltbearbeitungsprozess handelt, gibt es außerdem im Wesentlichen keine Wärmeeinflusszone und keine Veränderungen an umgebenden Materialien. Außerdem ermöglicht die hohe Absorptionsrate von UV-Licht, dass das Material mit geringerer Laserleistung bearbeitet werden kann. Da UV-Licht stärker fokussiert werden kann als Infrarotlicht, unterstützen UV-Laser schließlich die Markierung komplexer, hochauflösender Markierungen wie QR-Codes.