백서

수술용 하이포튜브 레이저 절단

개요

하이포튜브는 많은 현대 의료 절차에 사용되는 얇은 금속 튜브입니다. 이처럼 섬세한 의료 제품은 필수 정밀도, 기대 수율 및 처리량을 얻기 위해 완전 자동화된 워크스테이션에서 레이저 방식으로 제조되고 있습니다. 응용 분야에 최적화된 소프트웨어 덕분에 제조 공정이 간단하고 매우 효율적입니다.

하이포튜브: 인명 구조 기술

최소 침습 시술은 많은 장점을 제공합니다. 그리고 하이포튜브(가이드와이어라고도 부름)는 이러한 많은 의료 절차에 사용되는 중요한 장비입니다. 이러한 하이포튜브는 인체 혈관 내부에 맞게 작고 유연해야 합니다. 그리고 도구 제어 또는 약물 전달을 위해 속이 비어 있어야 합니다.

하이포튜브는 많은 복잡한 요구 사항을 충족해야 합니다. 가장자리는 버가 없어야 하고 구성 재료가 유연하고 살균에 용이해야 합니다. 말단부 디자인은 단순 절단에서 복잡한 미세 가공 부품까지 다양할 수 있습니다. 안정적인 작동을 위해서는 하이포튜브가 일정 토크량이 가해질 때 유연성을 가져야 하고 꼬임과 밀림을 견뎌야 합니다.

금속 하이포튜브의 유연성은 튜브 벽면의 절단 패턴을 통해 얻을 수 있습니다. 불규칙적인 나선 패턴은 이를 얻기 위한 한 가지 방법입니다. 절단 길이와 절단부 사이의 피치에 따라 나머지 튜브 강성이 정의됩니다. 절단부 정밀도는 시술 절차 중 하이포튜브의 올바른 작동을 보장하기 위해 중요합니다.

 

"절단부 정밀도는 시술 절차 중 하이포튜브의 올바른 작동을 보장하기 위해 중요합니다."

 

정밀하고 효율적인 하이포튜브 가공

일반적으로 하이포튜브는 고급 레이저 기술로 가공됩니다. 레이저 시스템은 금속 튜브 벽면에서의 마킹, 절단, 드릴링과 같은 여러 작업을 수행해야 합니다. 현재까지는 중간 출력 파이버 레이저가 이러한 작업의 표준으로 사용됩니다. 모든 가장자리는 버가 없어야 하고, 이를 위해서는 레이저 처리 후 가공 단계가 필요할 수 있습니다.

하지만 지금은 파이버 레이저보다 펨토초 레이저를 선택하는 사용자 수가 점점 더 늘고 있습니다. 이러한 초단파 펄스(USP) 레이저는 열이 확산될 수 없도록 재료에 에너지를 빠르게 증착하며, 재료가 기화될 때 열로 인한 영향 영역이 최소화됩니다. 따라서 USP 레이저는 후처리 물 세척만으로 충분할 정도로 가장자리를 비교적 부드럽게 만듭니다. 반면에 USP 레이저는 정밀도가 매우 높지만 파이버 레이저보다 속도가 다소 느립니다.

그림 1은 Coherent StarCut Tube로 가공된 샘플 하이포튜브를 보여줍니다. 여기에서는 설명을 위해 파이버 레이저와 펨토초 레이저가 모두 장착된 StarCut Tube 하이브리드가 사용되었습니다. 파이버 레이저 또는 펨토초 레이저만 있는 StarCut Tube SL도 공간을 더 적게 차지하면서 작업을 해결할 수 있습니다.

샘플은 외경 0.7mm의 스텐레스강 튜브를 절단한 것입니다. 튜브 벽 두께는 100µm입니다. 왼쪽 끝에는 스카이브라고 부르는 것이 절단되었습니다. 스카이브 내에서 작은 테스트 슬릿이 절제되었습니다. 또한 하이포튜브에 2개의 검은색 링이 마킹되었습니다. 이러한 세 단계는 모두 Coherent Monaco 펨토초 레이저로 실행되었습니다.

 

"샘플은 외경 0.7mm의 스텐레스강 튜브를 절단한 것입니다. 튜브 벽 두께는 100µm입니다."

 

그림 1은 Coherent StarCut Tube로 가공된 샘플 하이포튜브를 보여줍니다. 여기에서는 설명을 위해 파이버 레이저와 펨토초 레이저가 모두 있는 StarCut Tube 하이브리드가 사용되었습니다. 파이버 레이저 또는 펨토초 레이저만 있는 StarCut Tube SL도 공간을 더 적게 차지하면서 작업을 해결할 수 있습니다.

샘플은 외경 0.7mm의 스텐레스강 튜브를 절단한 것입니다 튜브 벽 두께는 100µm입니다. 왼쪽 끝에는 스카이브라고 부르는 것이 절단되었습니다. 스카이브 내에서 작은 테스트 슬릿이 절제되었습니다. 또한 하이포튜브에 2개의 검은색 링이 마킹되었습니다. 이러한 세 단계는 모두 Coherent Monaco 펨토초 레이저로 실행되었습니다.

Figure 1

그림 1: Coherent StarCut Tube Hybrid로 만든 하이포튜브 샘플. 외경은 0.7mm입니다.

 

다음 단계에서는 튜브 벽면이 긴 불규칙적인 나선형으로 절단되었습니다. 이 공정에서는 시스템에서 이 하이브리드 워크스테이션의 두 번째 레이저 소스로 전환되었습니다. 중간 출력의 Coherent StarFiber. 나선형 패턴은 "즉시" 절단되었습니다. 즉, 튜브가 고속으로 지속적으로 이동하는 동안 절단되었습니다. 이 가공 중에는 각 절단이 시작될 때 레이저 타이밍이 정확하게 트리거되었습니다.

그림 2는 파이버 레이저 가공의 결과를 보여줍니다. 하이포튜브 샤프트에는 두 가지 일반적인 패턴이 있습니다. 불규칙적인 나선 또는 소위 벽돌 무늬 패턴. 벽돌 무늬 패턴은 벽면의 벽돌과 비슷하게 불규칙적인 절단 평행선으로 구성됩니다. 일반적인 하이포튜브는 길이가 약 1.5m이고 즉시 절단 절차를 사용하여 하이포튜브의 긴 부분을 매우 빠르게 가공할 수 있게 해줍니다. 이 샘플의 주기 시간은 단지 35초에 불과했습니다.

Figure 2a
Figure 2b

그림 2: Coherent StarFiber 파이버 레이저는 20µm 미만의 슬릿 폭을 사용해서 벽돌 무늬 패턴(왼쪽) 또는 불규칙적인 나선(오른쪽)으로 즉시 절단을 수행합니다. 

사용하기 쉬운 소프트웨어로 신속한 레이저 절단

Coherent StarCut Tube의 사용자 인터페이스는 소규모 및 대규모 의료 제품 배치를 쉽게 처리할 수 있도록 개발되었습니다. Cagila 소프트웨어는 처리 루틴을 쉽게 프로그래밍하도록 최적화되어 있습니다. 워크플로 속도를 높이기 위해 스트로브 기능과 같은 몇 가지 추가 기능이 통합되어 있습니다. 튜브 절단 가공에서 불규칙적인 나선형 디자인 또는 벽돌 무늬 패턴의 자동 생성을 지원합니다.

스트로브는 피어싱 지연 없이 "즉시" 레이저를 트리거할 수 있게 해주는 StarCut Tube 시스템의 추가 기능입니다. 트리거 신호 출력은 회전 축 위치에 맞춰 동시에 생성됩니다. 따라서 레이저 켜기 및 끄기 명령의 지연 및 지터가 최소화됩니다. 나선 또는 벽돌 무늬 디자인의 형상은 테이블 기반 입력(그림 3 참조) 또는 가져온 CAD 데이터로부터 생성될 수 있습니다. 그러면 형상이 자동으로 가공됩니다. 지정한 거리 이후 자동 재클램핑과 같은 후처리 기능을 포함할 수 있고, 공정 시작한 후나 최종 마무리 전에도 회전을 추가할 수 있습니다.

그림 3: 제어 소프트웨어의 스트로브 형상 생성기로 나선형 또는 벽돌 무늬 구조를 매우 쉽게 생성할 수 있습니다. 

"스트로브는 tarCut Tube 시스템의 추가 기능으로 피어싱 지연 없이 "즉시" 레이저를 트리거할 수 있게 해줍니다."

Figure 4

그림 4: Coherent StarCut Tube SL에는 업계에서 가장 작은 설치 공간에 파이버 또는 펨토초 레이저를 장착할 수 있습니다(2,200mm x 760mm). 완전 자동화된 가공을 위해 몇 가지 피딩 및 언로딩 모듈을 사용할 수 있습니다.

 

"...펨토초 레이저 가공으로 생성되는 가장자리 품질이 매우 뛰어나서 전해 연마와 같은 후처리 가공이 필요하지 않은 경우도 많습니다. "

 

작은 설치 공간에서 자동화된 가공

의료장치는 종종 비용이 높은 클린룸에서 제조되는 경우가 많습니다. Coherent StarCut Tube SL은 이러한 유형의 레이저 가공을 위해 가장 작은 설치 공간으로 제공되므로, 귀중한 클린룸 공간 사용을 최소화할 수 있습니다.

StarCut Tube는 수동 및 자동 가공에 적합하게 구성할 수 있으며, 파이버 레이저나 펨토초 레이저 또는 둘 다를 장착할 수 있습니다. 완전 자동화 솔루션을 위해서는 피더 및 언로더 모듈을 추가할 수 있습니다. 예를 들어 StarFeed S에서는 외경이 0.3mm에 불과한 혈전 절제 카테터와 같은 튜브를 자동으로 로드할 수 있습니다. 다른 튜브 로딩 모듈에서는 완전 자동화된 제품 생산을 위해 1mm에서 20mm까지 직경 범위에 해당하고 길이가 3m인 튜브가 지원됩니다.

StarCut Tube 내부의 레이저는 10-50 마이크로초까지 펄스 폭을 조정할 수 있는 Coherent StarFiber 또는 펄스 폭이 350 펨토초 미만인 최첨단 USP 레이저인 Coherent Monaco입니다. 파이버 레이저는 속도가 매우 중요한 두꺼운 재료 및 튜브를 절단하는 데 이상적입니다. 펨토초 레이저는 표면 마감이 매우 중요하고 열 부작용을 방지해야 하는 매우 얇고 섬세한 부품의 절단을 위해 더 효과적인 도구입니다.

레이저 가공 정밀도는 +/- 5µm보다 우수합니다. 실제로 펨토초 레이저 가공으로 생성되는 가장자리 품질이 매우 뛰어나서 전해 연마와 같은 후처리 가공이 필요하지 않은 경우도 많습니다. 이 기계는 관형(최대 직경 30mm) 및 평면형 기판을 모두 처리할 수 있어서 유용성과 가치가 뛰어납니다. 2, 3, 4축에서 사용할 수 있습니다.

이 소프트웨어는 손쉬운 처리 및 신속한 가공에 최적화되어 있습니다. 각 운영자는 숙련도 수준에 따라 서로 다른 액세스 권한을 받을 수 있습니다. 관리를 위해 가공 및 공작물 매개변수를 기록할 수 있습니다. 하이브리드 시스템에서 이 기계는 하나의 CNC 파일에서 동일 작업으로 두 레이저 중 하나로 전환할 수 있습니다. 완전 자동화된 처리를 위해 특수 모듈을 통한 자동 문자 전송이 가능합니다. 문제가 발생하거나 작업이 완료될 때마다 운영자에게 문자 메시지가 전송됩니다.

 

요약

Coherent StarCut Tube는 공정 유연성은 최대화하고, 설치 공간은 작게 차지합니다. 다용도의 소프트웨어 및 여러 레이저 소스의 기계적 통합이 가능하기 때문에 필요할 때 높은 정밀도를 보장하면서도 처리량을 높일 수 있습니다. 자동 피딩 및 언로딩 옵션을 통해 소규모 및 대규모 의료장치 구성품의 배치를 자동화할 수 있도록 디자인되었습니다.
Coherent의 응용 전문가들이 25년 이상 축적된 의료 제품 제조 노하우를 적용하였습니다. 이러한 경험은 고객들을 위해 다양한 방식으로 활용될 수 있습니다. 예를 들어 고객은 테스트 및 공정 개발을 위해 샘플을 보낼 수 있습니다. 또한 각 수준에 맞춘 정기적인 운영자 교육을 통해 노하우를 공유합니다.