钻孔装置和钻孔方法与流程

本发明涉及医疗设备加工技术领域，尤其涉及一种钻孔装置和钻孔方法。

背景技术：

在医疗领域中，导管的应用非常广泛。实际工作中，通常需要导管的表面打孔以和其他设备连接，而且需要在不同的位置打孔。由于软管的本身具有软度，使用普通的钻孔机容易把软管压变形，导致钻孔位置不准确，并且传统的钻孔方法钻孔效率低。

技术实现要素：

鉴于此，有必要提供一种钻孔效率高且钻孔位置准确的钻孔装置和钻孔方法。

一种钻孔装置，包括激光发射器、扩束器、第一二维偏转系统和冷却机构；

所述激光发射器用于发射激光；

所述扩束器和所述第一二维偏转系统沿所述激光光路设置，所述激光依次通过所述扩束器和所述第一二维偏转系统后聚焦出射至导管的待钻孔区域；

所述冷却机构包括泵送组件和抽出组件，所述泵送组件与所述导管的一端连通，所述抽出组件与所述导管的另一端连通。

在一个实施例中，还包括驱动装置，所述驱动装置用于安装导管，并驱动所述导管变换位置。

在一个实施例中，还包括分束器和第二二维偏转系统；

所述分束器设于所述扩束器和所述第一二维偏转系统之间，所述激光通过所述分束器后分成两束，其中一束激光出射至所述第一二维偏转系统，另一束激光出射至所述第二二维偏转系统。

在一个实施例中，还包括第一场镜和第二场镜，所述第一场镜设于所述第一二维偏转系统的出射激光光路上，所述第二场镜设于所述第二二维偏转系统的出射激光光路上。

在一个实施例中，所述冷却机构还包括流量调节阀，所述流量调节阀设于所述泵送组件和所述导管之间。

此外，还提高一种钻孔方法，包括以下步骤：

步骤一、采用激光对所述第一导管进行钻孔；

步骤二、调节激光出射位置，对第二导管进行钻孔；

步骤三、重复进行步骤二中调节激光出射位置的操作，依次对第三导管、第四导管至第n导管进行钻孔，其中n为正整数。

在一个实施例中，步骤一中，所述第一导管的数量为两根，采用两束激光分别照射于两根所述第一导管进行钻孔；

步骤二中，所述第二导管的数量为两根，调整两束激光的出射位置，采用两束激光分别照射于两根所述第二导管进行钻孔。

在一个实施例中，所述导管由外至内依次包括尼龙层、不锈钢丝网层和聚乙烯层；

对所述导管进行钻孔时，所述尼龙层采用低功率结合burst模式进行钻孔，其中，激光功率为6.5-7.5w；

所述不锈钢丝网层采用低功率结合burst模式进行钻孔，其中，激光功率为3.8-4.3w；

所述聚乙烯层采用高功率结合burst模式进行钻孔，其中，激光功率为15-15.5w。

在一个实施例中，对所述尼龙层进行钻孔时，激光频率295-305khz，burst频率48-52khz，48-52遍；

对所述不锈钢丝网层进行钻孔时，激光频率295-305khz，burst频率28-32khz，230-250遍；

对所述聚乙烯层进行钻孔时，激光频率295-305khz，burst频率95-105khz，30-35遍。

在一个实施例中，对所述第一导管进行钻孔时，对所述第一导管进行冷却操作；

对所述第二导管进行钻孔时，对所述第二导管进行冷却操作；

对所述第三导管、所述第四导管至所述第n导管进行钻孔，对所述第三导管、所述第四导管至所述第n导管进行冷却操作。

上述钻孔装置，激光发射器发射激光依次至扩束器和第一二维偏转系统，激光聚焦出射至导管的待钻孔区域进行钻孔，钻孔时导管不会发生变形，钻孔位置准确，钻孔效率高。此外，第一二维偏转系统能够快速变化激光出射位置，能够快速对不同的导管进行钻孔，钻孔效率高。通过设置冷却机构，可以在激光钻孔时对导管进行冷却，可以加速导管的散热，降低对激光钻孔对导管的伤害，提高钻孔的质量。

上述钻孔方法，通过对第一导管进行钻孔后，调节激光的出射位置后，对第二导管进行钻孔，然后继续调节激光的出射位置对第三导管进行钻孔，然后调节激光的出射位置对第四导管进行钻孔，重复上述操作依次对不同的导管进行钻孔，从而提高钻孔效率。同时采用激光进行钻孔，钻孔准确性高。

附图说明

图1为一种实施方式的钻孔装置的结构示意图；

图2为激光基频与burst频率的对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明中所说的固定连接，包括直接固定连接和间接固定。

如图1所示，一实施方式的钻孔装置，包括激光发射器10、扩束器20、第一二维偏转系统30和冷却机构。

激光发射器10用于发射激光。

扩束器20和第一二维偏转系统30沿激光光路设置，激光依次通过扩束器20和第一二维偏转系统30后聚焦出射至导管的待钻孔区域。

冷却机构包括泵送组件(图未示)和抽出组件(图未示)，泵送组件与导管的一端连通，抽出组件与导管的另一端连通。

上述钻孔装置，激光发射器10发射激光依次至扩束器20和第一二维偏转系统30，激光聚焦出射至导管的待钻孔区域进行钻孔，钻孔时导管不会发生变形，钻孔位置准确，钻孔效率高。此外，第一二维偏转系统30能够快速变化激光出射位置，能够快速对不同的导管进行钻孔，钻孔效率高。

上述钻孔装置，通过设置冷却机构，通过泵送组件往导管内输送冷却液体，可以在激光钻孔时对导管进行冷却，通过在导管的另一端设置抽出组件，可以将导管内的冷却液体抽出，以防止打穿导管后冷却液体泄漏。通过对导管进行冷却，可以加速导管的散热，降低激光钻孔对导管的伤害，提高钻孔的质量。

在一个实施例中，激光发射器10可以为红外超短脉冲激光器。红外超短脉冲激光器可以发射脉冲频率高、平均功率和能力密度高的红外超短脉冲激光。具体的，红外超短脉冲激光器可以为脉冲宽度≤15皮秒的1064红外超短激光器。

在一个实施例中，扩束器20可以为6倍率的激光扩束器20。

在一个实施例中，导管可以为医疗导管。医疗导管可以分为三层，最外层为尼龙层，中间夹层为不锈钢丝网层，最内层为聚乙烯层。由于内外层材料与夹层材料差异较大，通过调整不同层的加工工艺参数，可以分别对医疗导管的各个层进行钻孔。

在一个实施例中，上述钻孔装置还包括驱动装置(图未示)，驱动装置用于安装导管，并驱动导管变换位置。当一组导管钻孔完毕后，驱动装置可以驱动导管位置发生变化。在其中一个实施例中，驱动装置为旋转电机。

在一个实施例中，上述钻孔装置还包括分束器40和第二二维偏转系统50。分束器40设于扩束器20和第一二维偏转系统30之间，激光通过分束器40后分成两束，其中一束激光出射至第一二维偏转系统30，另一束激光出射至第二二维偏转系统50。

通过设置分束器40和第二二维偏转系统50，可以将扩束器20发射的激光分成两束，两束激光分别出射至第一二维偏转系统30和第二二维偏转系统50。从而可以同时对两组导管进行钻孔，提高钻孔效率。其中，第一二维偏转系统30和第二二维偏转系统50均包括x光学扫描头、y光学扫描头、电子驱动放大器和光学反射镜片。每个光学扫描头上含有一片反射镜，将激光束入射到xy光学扫描头上的两片反射镜上，用计算机控制反射镜的反射角度，这两个反射镜可分别沿x、y轴扫描，从而达到激光束的偏转。

在一个实施例中，上述钻孔装置还包括第一场镜60和第二场镜70，第一场镜60设于第一二维偏转系统30的出射激光光路上，第二场镜70设于第二二维偏转系统50的出射激光光路上。

通过设置第一场镜60和第二场镜70。通过设置第一场镜60和第二场镜70通过设置第一场镜60和第二场镜70可以将经过第一二维偏转系统30和第二二维偏转系统50发射的激光聚焦并提高边缘光束入射到导管表面的能力。

在一个实施例中，冷却机构还包括流量调节阀(图未示)，流量调节阀设于泵送组件和导管之间。具体的，流量调节阀为精密流量调节阀。

通过设施流量调节阀，可以调节导管内冷却液体的流量。以防止打穿导管后，冷却液体外泄。由于医疗导管的中间层不锈钢丝网层导热很快，如果不将热量及时散出，会对孔周边的尼龙层及聚乙烯层产生烧蚀及熔融物，影响加工效果。

在一个实施例中，泵送组件为送水泵，抽出组件为抽水泵。冷却液体为水。

在一个实施例中，上述钻孔装置还包括第一反射镜22和第二反射镜24。第一反射镜22和第二反射镜24沿扩束器20的出射方向依次设置。第一反射镜22和第二反射镜24均为45°反射镜。激光发射器10发出激光11，激光11经过扩束器20得到入射激光12，入射激光12经过第一反射镜22得到光束13，光束13经过第二反射镜24得到光束14，光束14经过分束镜40得到激光15和激光16，激光15经过第一二维偏转系统30和第一场镜60直接聚焦到位置80上的待加的医疗导管上，同样光束16经过第三反射镜45得到光束17，光束17经第一二维偏转系统50和第二场镜70直接聚焦到位置90上的待加的医疗导管上。

上述钻孔装置经由经过分束镜40后得到两束激光15和激光16，两束激光同时工作，可以同时对多根导管进行加工。在加工时，位置80和位置90分别可以放置两根以上的导管，每根导管可同时加工多个孔。加工时可以采用阵列方式加工，阵列方式加工可以让单个孔在加工过程中有一定的散热时间，不仅可以获得更高的工作效率，对加工效果也有提升。当加工完一列后，旋转电机会自动调整导管的位置，重新打孔。

此外，还提供一种钻孔方法，包括以下步骤：

步骤一、采用激光对第一导管进行钻孔。

步骤二、调节激光出射位置，对第二导管进行钻孔。

步骤三、重复进行步骤二中调节激光出射位置的操作，依次对第三导管、第四导管至第n导管进行钻孔，其中n为正整数。

上述钻孔方法采用图1所示的钻孔装置进行。

上述钻孔方法，通过对第一导管进行钻孔后，调节激光的出射位置后，对第二导管进行钻孔，然后继续调节激光的出射位置对第三导管进行钻孔，然后调节激光的出射位置对第四导管进行钻孔，重复上述操作依次对不同的导管进行钻孔，从而提高钻孔效率。同时采用激光进行钻孔，钻孔准确性高。

在一个实施例中，步骤二和步骤三中，采用第一二维偏转系统30调节激光的出射位置。

在一个实施例中，上述钻孔方法的步骤一中，第一导管的数量为两根，采用两束激光分别照射于两根第一导管进行钻孔。

步骤二中，第二导管的数量为两根，调整两束激光的出射位置，采用两束激光分别照射于两根第二导管进行钻孔。

通过将激光分成两束，分别对两根导管进行钻孔，可以提高钻孔效率。

将激光采用分束器40分成两束激光后，分别采用第一二维偏转系统30和第二二维偏转系统50调整激光的出射位置。

在一个实施例中，上述钻孔方法中，导管由外至内依次包括尼龙层、不锈钢丝网层和聚乙烯层。由于导管为三层复合结构，且材料差异较大。因此需要对每一层使用不同的加工参数。

对导管进行钻孔时，尼龙层采用低功率结合burst模式进行钻孔，其中，激光功率为6.5-7.5w。其中，请参考图2，图2中标号1为激光基频，标号2为burst频率。burst模式即为，可以将激光基准频率设定为所需要的激光频率。此目的为，降低激光在材料表面作用时间，从而减少对材料产生的热烧蚀，提高钻孔效果。

不锈钢丝网层采用低功率结合burst模式进行钻孔，其中，激光功率为3.8-4.3w。

聚乙烯层采用高功率结合burst模式进行钻孔，其中，激光功率为15-15.5w。进一步的，上述钻孔方法中，对尼龙层进行钻孔时，激光频率295-305khz，burst频率48-52khz，48-52遍。其中，48-52遍是指按照上述钻孔参数，重复钻孔48-52遍。每1遍去除一定量的材料。使用螺旋线路径逐层将尼龙层清除。这种方法，尼龙层不会产生烧蚀、熔融物，边缘干净整洁。

对不锈钢丝网层进行钻孔时，激光频率295-305khz，burst频率28-32khz，230-250遍。其中，230-250遍是指按照上述钻孔参数，重复钻孔230-250遍。每1遍去除一定量的材料。使用螺旋线路径逐层将不锈钢丝网层清除。这种方法，不会产生过多热量，通过冷却液及时将热量散去，可以保证不会影响尼龙层和聚乙烯层的效果。

对聚乙烯层进行钻孔时，激光频率295-305khz，burst频率95-105khz，30-35遍。其中，30-35遍是指按照上述钻孔参数，重复钻孔30-35遍。每1遍去除一定量的材料。使用螺旋线路径逐层将聚乙烯层清除。由于聚乙烯层属于半透明材料，单脉冲能量达不到一定能量，无法对聚乙烯层产生破坏效果，因此需将激光功率提高。

实际工作时，还需采用4×4阵列切割，让每个孔都有足够的散热时间。可以保证不会因为过热导致尼龙层及聚乙烯层产生形变及烧蚀。

在一个实施例中，上述钻孔方法中，对第一导管进行钻孔时，对第一导管进行冷却操作。

对第二导管进行钻孔时，对第二导管进行冷却操作。

对第三导管、第四导管至第n导管进行钻孔，对第三导管、第四导管至第n导管进行冷却操作。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。