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

Compared with other industries, medical products have more unique requirements for marking. Pills are taken orally, and many other medical products (such as catheters, stents, etc.) are applied externally or implanted in patients. Therefore, it is generally required that the marking itself cannot be a source of contamination or contain chemical components that could cause allergic reactions. In addition, it is generally required that the marked surface be smooth after marking to avoid tissue damage and to avoid making the mark a breeding ground for bacteria.

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Medical markings are often also required to include batch numbers, serial numbers, or other identifying information that can identify when and where a particular product was manufactured. Therefore, if a product is found to be defective, users can easily confirm that the product they purchased is from the same batch.

Batch and source marking can also help address a growing problem in the pharmaceutical and medical industries, namely counterfeit and "marketplace" products. Sometimes counterfeit products simply rip off the label from the bottle and put a new one on. But Western countries are increasingly inundated with counterfeit medicines (often made in Asia) that look exactly the same but may contain the wrong dose or fail to meet the necessary quality control standards.

Por lo tanto, la marca médica ideal debería ser difícil de borrar, fácil de identificar, difícil de copiar o reemplazar, contener información serializada única y no alterar la funcionalidad del producto.

método de marcado tradicional

Para el marcado de medicamentos, dispositivos médicos y sus envases, el método principal siempre ha sido la impresión con tinta (inyección de tinta o tampografía). Las píldoras generalmente se estampan mediante impresión offset de huecograbado. Para los fabricantes, este método de impresión se elige debido a su costo de inversión relativamente bajo. Sin embargo, los costos de los consumibles (tinta) suelen ser más altos.

La principal desventaja de la impresión en aplicaciones médicas es que las marcas impresas siempre se eliminan o modifican fácilmente (especialmente si se imprimen en etiquetas de papel). Esto significa que después del transporte, la manipulación y el almacenamiento, las marcas impresas pueden volverse difíciles de identificar y falsificar fácilmente por parte de quienes tienen motivos ocultos. La calidad de impresión también es limitada, lo que crea problemas si los fabricantes quieren incluir más información, incluidos los códigos QR, en un área pequeña. Para la impresión de píldoras en particular, es difícil de aplicar a las "cápsulas de gelatina blanda" cada vez más populares debido a la tensión en el producto durante la litografía.

Aunque las tintas que se utilizan para imprimir medicamentos y dispositivos médicos no son tóxicas, el equipo de impresión en sí mismo suele estar "sucio", ya que utiliza lubricantes y solventes transportados por el aire que pueden contaminar el producto impreso. Además, el equipo de impresión suele ser extremadamente complejo y requiere tiempo de inactividad para su limpieza y mantenimiento.

El marcado láser es un método de marcado sin contacto que evita problemas de contaminación y no requiere costos de consumibles. Además, el marcado láser generalmente admite áreas de impresión pequeñas con marcas de alto contraste y alta resolución, y se puede aplicar a superficies curvas o contorneadas.

El marcado láser generalmente usa CO2 o láseres de estado sólido en radiación infrarroja. El proceso de marcado en sí es un proceso térmico, en el que el material se calienta hasta que se blanquea, se carboniza o se desgasta para crear un contraste de color. Casi todos los plásticos absorben directamente la salida de calor del CO2 del infrarrojo lejano, a veces utilizando aditivos absorbentes, junto con láseres de estado sólido del infrarrojo cercano para facilitar este proceso. Sin embargo, el calentamiento cambiará la estructura química del material HAZ y causará algunas protuberancias en la superficie. Esto proporciona un hogar para las bacterias y es difícil de limpiar.

Marcado láser ultravioleta

En comparación con los láseres infrarrojos, los láseres ultravioleta y los materiales son básicamente difíciles de interactuar. En particular, la salida UV (355 nm) de los láseres de estado sólido bombeados por diodos de frecuencia triplicada absorbe mucho más que en longitudes de onda largas. Luego sufre una interacción luminoquímica (en lugar de fototérmica) con rellenos o pigmentos en el plástico. La mayoría de los plásticos son blancos y el pigmento es dióxido de titanio (TiO2), que absorbe mucho la luz ultravioleta y luego cambia su estructura cristalina. Esto hace que el color de la sustancia se oscurezca, creando marcas suaves y altamente legibles dentro del material en lugar de en la superficie.

Dado que la marca está realmente dentro del material, no hay caldo de cultivo para las bacterias, y es casi imposible que la marca se altere o dañe sin dañar el material mismo. Además, dado que este es un proceso de trabajo en frío, esencialmente no hay una zona afectada por el calor ni cambios en los materiales circundantes. Además, la alta tasa de absorción de la luz ultravioleta significa que el material se puede procesar con una potencia láser más baja. Finalmente, debido a que la luz ultravioleta se puede enfocar con mayor precisión que la luz infrarroja, los láseres ultravioleta admiten el marcado de marcas complejas de alta resolución, como los códigos QR.