CN117086497B - 一种药物涂层支架激光切割组件及激光切割系统 - Google Patents

Abstract

一种药物涂层支架激光切割组件及激光切割系统；该激光切割组件包括激光切割头本体、设置于激光切割头本体底部的激光出射喷嘴，激光切割头本体的底部设置有多能量通道模组，其顶部设置有CCD同轴视觉检测系统，多能量通道模组包括设置于激光出射喷嘴的上方且同轴设置的同轴吹气装置、设置于激光出射喷嘴外侧的用于喷射清洗液的化学试剂装置，同轴吹气装置与若干工艺气体存储罐通过第一电磁阀相连通，化学试剂装置与清洗液存储罐通过第二电磁阀相连通，基于CCD同轴视觉检测系统检测药物涂层支架的结构特征控制对应第一电磁阀与/或第二电磁阀的开启或关闭。

Description

一种药物涂层支架激光切割组件及激光切割系统

技术领域

本申请涉及介入式医疗器械精密加工应用技术领域，具体而言，涉及一种药物涂层支架激光切割组件及激光切割系统。

背景技术

随着二十世纪80年代，人类第一台冠脉支架介入手术在美国取得成功，诞生了以球囊、输送器、支架构成的心脑血管支架的基本形态，其中支架作为永久植入物需保留在人体病患处，球囊和输送器作为辅助器械在支架植入成功后即在术中取出。心脑血管支架的主要结构，如图1所示，主要由link(直连接杆）、Bow（弓形连接杆）、Strut（支撑连接杆）构成，杆的厚度一般在100~200um范围内，杆的宽度一般在50um~120um范围内，药物涂层支架还会在杆外表面加工盲槽或盲孔（切出一定深度的槽或孔，但不切透），用于存储定量抑制再狭窄、促进生物相容性或利于与血管壁愈合的药物。

心脑血管支架材料一般有不锈钢316L、镍钛合金、钴铬合金、纯铁、镁合金、锌合金、高分子聚合物等，要求切口表面光滑、无溅渣、无毛刺、无内部残留等。在二十世纪90年代，美国最早有针对心脑血管支架的精密加工需求，精密冲压、冲模铸造、化学蚀刻、精密放电、3D打印、激光切割等多种加工工艺被尝试用于心脑血管支架加工测试。经过测试发现精密冲压工艺易形成塌边效应，且毛刺和精度无法达到要求，加工速度慢且质量不稳定；冲模铸造工艺精度无法达到要求，且边料残留问题无法解决，加工速度慢，加工质量不稳定；化学蚀刻工艺，适合于平面材料的蚀刻，需配套弯卷工艺和激光焊接工艺，强度、成型精度、焊点处质量难以控制，质量不稳定；精密放电加工加工效率极慢，且不适合加工单侧开口特征；3D打印工艺加工效率低、加工精度不高、表面光洁度不好且质量不稳定；激光切割工艺，工艺简单、速度快，具有切缝宽度小、切口平行度好、表面粗糙度小、尺寸精度高、工件变形和热影响区小、无机械应力及表面损伤等特点，加工特征一致性、表面光洁度、工艺稳定性均可满足支架等微器械加工要求，成为心脑血管支架必备的加工工艺方法，最终产生了如图2所示的心脑血管支架标准的工艺流程图。

随着以激光微加工工艺为核心工艺的心脑血管支架标准加工流程的确立，推动介入式医疗器械行业快速发展，心脑血管支架也由第一代金属裸支架，发展到第二代药物涂层支架，进而发展到高分子聚合物、纯铁、镁合金、锌合金等可降解支架，从目前临床实际应用来看，药物涂层支架在集采前后所占比重均较大。该类支架主要是在杆外表面加工盲槽或盲孔（切出一定深度的槽或孔，但不切透），用于存储定量抑制再狭窄、促进生物相容性或利于血管壁愈合的药物，相比于金属裸支架，显著降低了心脑血管支架植入后的再狭窄发生率。

目前，药物涂层支架的加工工艺流程中，是在医用支架激光切割机上进行支架上所有特征的切割成型加工，包括盲孔或盲槽加工。

药物涂层支架在激光切割完成后，会从医用支架激光切割机中取出，再进行专门的超声清洗、喷砂、热定型、抛光加工，主要是去除支架毛刺和消除激光切割工艺过程中热影响残留的痕迹。针对槽孔或盲槽加工，因为不能直接切透，且对加工深度和宽度有比杆宽精度更高的要求，综合加工精度要控制在小于±3um以内，才能确保载药量的一致性。由于是在精密薄壁管的支架杆外表面加工，相当于是在三维曲面上做激光雕刻，且因不直接切透，会使得激光切割后熔渣难以排出，最终导致盲孔或盲槽底部平整度、深度和宽度难以控制，只能在支架样品加工完，将支架下机超声清洗后判断是否满足最终加工要求，这个过程通常需要循环多次，才能得到最终想要的结果。

鉴于此，发明人有必要设计一种药物涂层支架激光切割组件，以克服上述尤其是盲孔或盲槽的槽深、槽宽或位置误差等的确认，往往需经过多次调机反复测试，才能最终确认达到加工要求的问题。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种药物涂层支架激光切割组件及激光切割系统，同一套医用支架激光切割系统中实现激光切割、清洗加工，并采用在线检测系统检测槽深、槽宽的实际加工效果，避免了药物涂层支架采用常规的加工工艺中的精密冲压工艺易形成塌边效应，且毛刺和精度无法达到要求，加工速度慢且质量不稳定；冲模铸造工艺精度无法达到要求，且边料残留问题无法解决，加工速度慢，加工质量不稳定；化学蚀刻工艺，适合于平面材料的蚀刻，需配套弯卷工艺和激光焊接工艺，强度、成型精度、焊点处质量难以控制，质量不稳定；精密放电加工加工效率极慢，且不适合加工单侧开口特征；3D打印工艺加工效率低、加工精度不高、表面光洁度不好且质量不稳定等问题。

为了实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种药物涂层支架激光切割组件，包括激光切割头本体、设置于所述激光切割头本体底部的激光出射喷嘴，所述激光切割头本体的底部设置有多能量通道模组，其顶部设置有CCD同轴视觉检测系统，所述多能量通道模组包括设置于所述激光出射喷嘴的上方且同轴设置的同轴吹气装置、设置于所述激光出射喷嘴外侧的用于喷射清洗液的化学试剂装置，所述同轴吹气装置与若干工艺气体存储罐通过第一电磁阀相连通，所述化学试剂装置与清洗液存储罐通过第二电磁阀相连通，基于所述CCD同轴视觉检测系统检测药物涂层支架的结构特征控制对应所述第一电磁阀与/或第二电磁阀的开启或关闭。

进一步改进的是，所述化学试剂装置与所述清洗液存储罐之间设置有循环过滤装置，所述循环过滤装置包括接料盒、设置于所述接料盒内的清洗液循环流通管道、与所述清洗液循环流通管道相连接的过滤筛网。

进一步改进的是，还包括清洗液自动添加系统，所述清洗液自动添加系统包括控制器、用于检测清洗液化学特性的检测传感器、与所述清洗液存储罐通过第三电磁阀相连通的若干化学品存储罐，所述控制器基于所述检测传感器检测信号控制相应的所述第三电磁阀开启或关闭。

进一步改进的是，所述接料盒内还设置有废气收集管道，所述废气收集管道与车间内的废气中央集尘系统相连通。

进一步改进的是，所述同轴吹气装置以及所述化学试剂装置的内表面均设置有防腐蚀涂层。

进一步改进的是，所述CCD同轴视觉检测系统包括检测系统本体、与所述检测系统本体相连接的视觉检测镜头模组以及视觉检测光源模块。

进一步改进的是，所述激光切割头本体包括激光聚焦部件以及激光输入部件。

进一步改进的是，所述同轴吹气装置为四通道吹气装置，所述化学试剂装置具有两个，且对称设置于所述激光出射喷嘴的两侧。

为了实现上述目的，第二方面，本申请提供了一种激光切割系统，包括机架、设置于所述机架上的上述药物涂层支架激光切割组件、设置于所述机架上的所述接料盒、与所述接料盒相连通的废气收集接口、清洗液循环过滤装置、与所述清洗液循环过滤装置相连接的若干化学品存储罐。

进一步改进的是，所述机架包括机架本体、设置于所述机架本体上的支架加工X轴系、支架加工旋转轴系以及支架加工Z轴系，所述药物涂层支架激光切割组件与所述支架加工Z轴系相连接，所述支架加工旋转轴系上设置有管材夹持机构以及管材托料机构。

本发明提供的一种药物涂层支架激光切割组件，与现有技术相比，其有益效果为：1、通过CCD同轴视觉检测系统实现药物涂层支架加工过程的实时在线监控，并在支架加工完后，在线测量支架支架的link(直连接杆）、Bow（弓形连接杆）、Strut（支撑连接杆）等结构特征及盲孔或盲槽的槽深、槽宽或位置精度是否满足加工要求，如存在问题，则可线上优化加工参数，快速进行优化调整；2、通过精密流体电磁阀精确控制通过该通道的工艺气体和清洗液。针对支架不同结构特征匹配对应的工艺气体，可实现支架全结构特征最佳的切口质量、支架外表面的热影响区控制到最小或没有、支架内表面无披锋或毛刺；针对药物涂层支架盲孔或盲槽，通过在线喷射清洗液，可在线呈现出无孔或槽内沉积渣屑的加工状态，便于在线测量槽深、槽宽或位置精度；3、经过清洗液化学特性检测传感器测试，以便自动控制再次循环使用的清洗液是否具有再次使用的要求。如能满足要求，则可继续循环使用，如无法满足要求，则自动根据药物涂层支架专用清洗液的配方要求，添加对应的化学品；4、可极大缩短药物涂层支架激光加工的调机时间，提高打样测试和批量化生产效率，更好地为创新医疗器械在集采化、耗材化市场需求下的研发打样与批量化生产提供先进的复合加工工艺。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是药物涂层支架示意图；

图2是现有技术中心脑血管支架标准的工艺流程图；

图3是药物涂层支架激光切割组件；

图4是激光切割系统示意图。

其中：1、CCD同轴视觉检测系统；2、激光出射喷嘴；3、同轴吹气装置；4、化学试剂装置；5、激光聚焦部件；6、激光输入部件；7、视觉检测光源模块；8、视觉检测镜头模组；9、激光切割头本体；10、接料盒；11、废气收集接口；12、循环过滤装置；13、化学品存储罐；14、支架加工X轴系；15、支架加工旋转轴系；16、管材夹持机构；17、支架加工Z轴系；18、管材托料机构；19、药物涂层支架。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图3所示，一种药物涂层支架激光切割组件，包括激光切割头本体9、设置于所述激光切割头本体9底部的激光出射喷嘴2，所述激光切割头本体9的底部设置有多能量通道模组，其顶部设置有CCD同轴视觉检测系统1，所述多能量通道模组包括设置于所述激光出射喷嘴2的上方且同轴设置的同轴吹气装置3、设置于所述激光出射喷嘴2外侧的用于喷射清洗液的化学试剂装置4，所述同轴吹气装置3与若干工艺气体存储罐通过第一电磁阀相连通，所述化学试剂装置4与清洗液存储罐通过第二电磁阀相连通，基于所述CCD同轴视觉检测系统1检测药物涂层支架19的结构特征控制对应所述第一电磁阀与/或第二电磁阀的开启或关闭。

通过CCD同轴视觉检测系统1实现药物涂层支架19加工过程的实时在线监控，并在支架加工完后，在线测量支架支架的link(直连接杆）、Bow（弓形连接杆）、Strut（支撑连接杆）等结构特征及盲孔或盲槽的槽深、槽宽或位置精度是否满足加工要求，如存在问题，则可线上优化加工参数，快速进行优化调整，其次利用CCD同轴视觉检测系统1能够实现在线检测的同时针对支架不同结构特征进行工艺气体的匹配，由此实现支架全结构特征最佳的切口质量、支架外表面的热影响区控制到最小或没有、支架内表面无披锋或毛刺，与此同时在加工盲孔或盲槽通过控制化学试剂装置4在线喷射清洗液，可在线呈现出无孔或槽内沉积渣屑的加工状态，便于在线测量槽深、槽宽或位置精度，可极大缩短药物涂层支架19激光加工的调机时间，提高打样测试和批量化生产效率，更好地为创新医疗器械在集采化、耗材化市场需求下研发打样与批量化生产提供了先进的复合加工工艺方法。

为了节约资源的同时避免造成污染，所述化学试剂装置4与所述清洗液存储罐之间设置有循环过滤装置12，所述循环过滤装置12包括接料盒10、设置于所述接料盒10内的清洗液循环流通管道、与所述清洗液循环流通管道相连接的过滤筛网，通过接料盒10中的清洗液循环流通管道将清洗液收集到自循环过滤装置12中，通过过滤筛网过滤掉渣屑，留下清洗液反复利用。

为了使得循环利用的清洗液满足工艺需求，还包括清洗液自动添加系统，所述清洗液自动添加系统包括控制器、用于检测清洗液化学特性的检测传感器、与所述清洗液存储罐通过第三电磁阀相连通的若干化学品存储罐13，所述控制器基于所述检测传感器检测信号控制相应的所述第三电磁阀开启或关闭，经过清洗液化学特性检测传感器测试，以便自动控制再次循环使用的清洗液是否具有再次使用的要求。如能满足要求，则可继续循环使用，如无法满足要求，则自动根据药物涂层支架19专用清洗液的配方要求，添加对应的化学品，每个化学品存储罐13出口都连接有精密电磁阀控制的流量计，通过清洗液化学特性检测传感器测试后由控制系统判断是否需补充一定量的化学品，从而确保循环使用的清洗液能满足在线喷射清洗药物涂层支架19结构特征的要求。

为了减少工艺气体对车间内空气的污染，所述接料盒10内还设置有废气收集管道，所述废气收集管道与车间内的废气中央集尘系统相连通，由此在加工过程中的工艺气体经过同轴吹气装置3吹向加工过程中的药物涂层支架19后，被废气中央集尘系统收集。

为了提高使用寿命，所述同轴吹气装置3以及所述化学试剂装置4的内表面均设置有防腐蚀涂层，另外，接料盒10同样采用密封性良好且内部具有防腐蚀涂层。

本实施例中优选地，所述CCD同轴视觉检测系统1包括检测系统本体、与所述检测系统本体相连接的视觉检测镜头模组8以及视觉检测光源模块7，所述激光切割头本体9包括激光聚焦部件5以及激光输入部件6。

为了能够对药物涂层支架19的不同结构特征匹配不同的工艺气体，优选地所述同轴吹气装置3为四通道吹气装置，另外为了使得加工盲孔或者盲槽时能够方便CCD同轴视觉检测系统1精准实现在线测量槽的尺寸，所述化学试剂装置4具有两个，且对称设置于所述激光出射喷嘴2的两侧，由此清洗效果更佳。

如图4所示，一种激光切割系统，包括机架、设置于所述机架上的上述药物涂层支架19激光切割组件、设置于所述机架上的所述接料盒10、与所述接料盒10相连通的废气收集接口11、清洗液循环过滤装置12、与所述清洗液循环过滤装置12相连接的若干化学品存储罐13。

另外优选地，所述机架包括机架本体、设置于所述机架本体上的支架加工X轴系14、支架加工旋转轴系15以及支架加工Z轴系17，所述药物涂层支架19激光切割组件与所述支架加工Z轴系17相连接，所述支架加工旋转轴系15上设置有管材夹持机构16以及管材托料机构18。

而其中支架加工旋转轴系15主要通过观察夹持机构用于定位工件，在加工过程中带动工件旋转，而管材托料机构18用于对工件实现进料，支架加工X轴系14实现支架加工旋转轴系15的X向移动，而支架加工Z轴系17主要是实现激光切割组件的Z向移动。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种药物涂层支架激光切割组件，包括激光切割头本体、设置于所述激光切割头本体底部的激光出射喷嘴，其特征在于：所述激光切割头本体的底部设置有多能量通道模组，其顶部设置有CCD同轴视觉检测系统，所述多能量通道模组包括设置于所述激光出射喷嘴的上方且同轴设置的同轴吹气装置、设置于所述激光出射喷嘴外侧的用于喷射清洗液的化学试剂装置，所述同轴吹气装置与若干工艺气体存储罐通过第一电磁阀相连通，所述化学试剂装置与清洗液存储罐通过第二电磁阀相连通，基于所述CCD同轴视觉检测系统检测药物涂层支架的结构特征控制对应所述第一电磁阀与/或第二电磁阀的开启或关闭；所述化学试剂装置与所述清洗液存储罐之间设置有循环过滤装置，所述循环过滤装置包括接料盒、设置于所述接料盒内的清洗液循环流通管道、与所述清洗液循环流通管道相连接的过滤筛网；还包括清洗液自动添加系统，所述清洗液自动添加系统包括控制器、用于检测清洗液化学特性的检测传感器、与所述清洗液存储罐通过第三电磁阀相连通的若干化学品存储罐，所述控制器基于所述检测传感器检测信号控制相应的所述第三电磁阀开启或关闭。

2.如权利要求1所述的一种药物涂层支架激光切割组件，其特征在于：所述接料盒内还设置有废气收集管道，所述废气收集管道与车间内的废气中央集尘系统相连通。

3.如权利要求1所述的一种药物涂层支架激光切割组件，其特征在于：所述同轴吹气装置以及所述化学试剂装置的内表面均设置有防腐蚀涂层。

4.如权利要求1所述的一种药物涂层支架激光切割组件，其特征在于：所述CCD同轴视觉检测系统包括检测系统本体、与所述检测系统本体相连接的视觉检测镜头模组以及视觉检测光源模块。

5.如权利要求1所述的一种药物涂层支架激光切割组件，其特征在于：所述激光切割头本体包括激光聚焦部件以及激光输入部件。

6.如权利要求1所述的一种药物涂层支架激光切割组件，其特征在于：所述同轴吹气装置为四通道吹气装置，所述化学试剂装置具有两个，且对称设置于所述激光出射喷嘴的两侧。

7.一种激光切割系统，其特征在于：包括机架、设置于所述机架上如权利要求1-6中任意一项权利要求所述的药物涂层支架激光切割组件、设置于所述机架上的所述接料盒、与所述接料盒相连通的废气收集接口、清洗液循环过滤装置、与所述清洗液循环过滤装置相连接的若干化学品存储罐。

8.如权利要求7所述的一种激光切割系统，其特征在于：所述机架包括机架本体、设置于所述机架本体上的支架加工X轴系、支架加工旋转轴系以及支架加工Z轴系，所述药物涂层支架激光切割组件与所述支架加工Z轴系相连接，所述支架加工旋转轴系上设置有管材夹持机构以及管材托料机构。