光学计量技术在医疗器械精密制造中的应用.pdf

中国质量监管2 0 2 4 年第2 期|理论探索光学计量技术在医疗器械精密制造中的应用石鞋摘要：随着医学科技的迅猛发展，对医疗器械的精度提出了更高的要求。光学计量技术作为一种非接触式的高精度计量方法，可以对被测物体的尺寸、表面粗糙度、形状等进行精确的测量，并对其进行分析，保证所加工的医疗器械符合医学规范。因此，本文将探讨光学计量技术在医疗器械精密制造中的应用，以期为提高医疗器械的制造质量和性能提供理论参考。关键词：光学计量技术；医疗器械；精密制造随着精密工程和光学技术的发展，医疗领域对医疗器械制造的精度和质量要求不断提高，要求医疗器械能够提供更准确的诊断结果和更有效的治疗方法。基于此，具有非接触性质和高精度特点的光学计量技术成为医疗器械精密制造的重要工具。光学计量技术包括激光扫描、光学显微镜和干涉测量，可以在不干扰被测物体的情况下，快速获取医疗器械的尺寸、表面粗糙度和形状等关键参数，提升医疗器械制造的精度以及医疗器械性能。因此，本文将深人探讨光学计量技术在医疗器械制造中的应用，以期为医疗器械精密制造提供理论参考。一、光学计量技术的种类光学计量技术是一种基于光学理论的精密测量技术，在工业、科研、医学等方面有着广阔的应用前景。光学计量技术包括干涉测量技术、激光扫描测量技术等，具体种类如表1 所示。表1 光学计量技术的种类名称干涉测量技术激光扫描测量技术光学显微镜技术共聚焦显微镜技术相位测量干涉仪技术光学剖面仪技术原理利用两束或多束光波的干涉现象来测量物体的长度、形状或表面特征通过激光束扫描物体表面，并根据反射光的信息来测量物体的几何尺寸使用显微镜来放大并观察小尺寸物体的细节，能够提供高分辨率的图像采用点光源和空间针孔来消除焦平面以外的光，提高图像的分辨率和对比度通过测量不同光程下的相位变化，来精确确定被测物体的形状和表面特征利用光学非接触式测量，通过分析反射光的强度来获取物体表面的剖面数据应用用于测量微小尺寸变化，如光纤干涉仪对在微型医疗器械的尺寸精密测量中广泛用于医疗器械的三维形状测量，尤其适用于复杂形状的器械主要用于观察医疗器械的微观结构，如细胞组织和微型部件用于获取医疗器械表面或内部结构的高分辨率三维图像适用于医疗器械表面粗糙度和微小形变的测量用于测量医疗器械的表面轮廓和粗糙度102本版责编/苟明二、光学计量技术在医疗器械制造中的应用（一）光学计量技术在尺寸测量中的应用在对医疗器械进行尺寸测量时，激光扫描测量技术以高精度的激光束对被测器械进行精确的扫描。在医学器械领域，激光扫描测量技术通过对人工关节、心脏瓣膜及各类植人体等复杂器械进行精确、连续地三维尺寸检测，捕捉到微小的细节和复杂的几何特征，可以保证医疗器械的功能与安全。干涉测量技术利用光波的干涉性，对器械的长度、厚度、平整度等进行高精度的检测，可以保证微型手术仪器、诊断仪器等精密仪器的质量和标准。（二）光学计量技术在表面粗糙度测量中的应用光学剖面仪基于光学干涉或光学散射，可以通过非接触方式获取器械表面的三维剖面图像，精确测量表面的粗糙度参数。在制造骨科植人物或外科手术工具时，光学剖面仪快速测量和高重复性的优点，可以提供精确的表面粗糙度数据，有效评估器械表面的微观结构，确保其在临床应用中的安全性和有效性。共聚焦显微镜适用于高精度和高分辨率的表面粗糙度测量，在微创手术器械的微小部件或复杂的植人物表面，共聚焦显微镜利用共聚焦原理，通过一个小孔来消除焦平面以外的光，提供精细的表面特征评估，帮助制造者精确控制表面处理过程，提高医疗器械制造的质量和效率，确保最终产品的性能和安全性 2（三）光学计量技术在形状检测中的应用激光扫描测量技术和光学显微镜技术可以用于医疗器械的形状检测。在定制型植人物、骨科手术工具或心脏瓣膜等复杂性医疗器械制造中，可以使用激光扫描测量技术细致扫描器械的表面，捕捉到这些复杂形状的每一个细节，构建器械的精确三维模型，确保制造出的产品完全符合设计规范。在此基础上，激光扫描测量技术可以帮助工程师快速验证设计概念和进行原型测试，加速产品的研发周期。在微创手术器械、精密注射针和微型传感器等产品的制造过程中，光学显微镜技术通过高倍放大镜头，测量这些微小组件的形状和尺寸，提供对微观尺度上形状特征的深人观察，可以检测到微小缺陷和制造误差，确保它们符合严格的公差要求。（四）光学计量技术在材料特性分析中的应用利用光学显微镜技术和光谱分析技术等方法，对医疗器械的微观结构、化学组成及物理性质进行分析；利用光学显微成像方法对医用金属或陶瓷等植人物的晶体结构、晶界及微裂缝进行观测，有助于了解其机械性能、磨损性能及生物相容性，对其进行合理的制备与生产，能够提升其性能与可靠性。光谱分析是一种广泛应用于高性能合金、生物相容性塑料以及高分子复合材料等领域的分析手段，它可以对高分子材料的组成及结构进行分析，进而判断其力学性能及使用寿命，并对其制备过程进行优化，确保医疗器械制品品质。三、结语近年来，由于光学计量技术不断地发展与革新，已逐步被运用到医疗器械的精密加工中，以提高医疗器械产业的技术水平与服务品质。通过对光学计量技术的分析，阐述了光学计量技术能够对医疗器械的几何形象进行精密检测，获取精密的表面粗糙度信息，建立精密的三维模型，实现对医用仪器的微观结构、化学组成及物理性质的准确检测，从而实现对医疗器械的高精度检测，保证产品质量。因此，光学计量技术的发展加速了医疗器械新产品的研发，推动了医学仪器产业的发展。作者单位：安徽省长江计量所参考文献：1CHINAPLAS吹响科技创新号角打造医疗行业新趋势：安全、环保、精密.中国医疗器械信息，2 0 1 7,2 3(7)9 4-9 5.2廖奕鸥，冯辉，张重远，激光共聚焦显微镜测量表面粗糙度的探究.分析测试技术与仪器,2 0 2 3,2 9(2);2 0 3-2 0 8.103