超高速レーザーは医療機器の精密加工をどのように実現するのか？

COVID-19パンデミックにより、医療、医薬品、医療用品の需要が急増しました。 マスク、解熱剤、抗原検出試薬、酸素濃度計、CTフィルムなど、関連する医薬品や医療機器の需要は今後も継続すると考えられます。 命には値段がつけられないほどの価値があるため、人々は治療に惜しみなくお金を使うことをいとわず、数億ドル規模の医療市場が生まれています。

超高速レーザーが医療機器の精密加工を実現

超高速レーザーとは、出力パルス幅が10⁻¹²のパルスレーザーを指します。 またはピコ秒レベル未満です。 超高速レーザーの極めて狭いパルス幅と高いエネルギー密度により、従来は実現が困難であった、高い、細かい、鋭い、硬い、難しい加工方法などの加工ボトルネックを解決することが可能になります。 超高速レーザーは、バイオメディカル、航空宇宙、その他の産業における精密加工に広く応用されています。

医療 + レーザー溶接の問題点の主なものは、異種材料の溶接の難しさ、融点、膨張係数、熱伝導率、比熱容量、異種材料の材料構造の違いにあります。 この製品は小型で精密なサイズ、高精度が要求され、補助的な高倍率の視覚を必要とします。

医療用レーザー切断の問題点として、極薄材料（一般的には厚さと呼ばれる）の切断では、 <0.2mm未満の場合、材料が変形しやすく、熱影響部が大きすぎて、エッジがひどく炭化します。バリがあり、切断ギャップが大きく、精度が低くなります。生分解性材料の熱融点が低く、温度に敏感です。 脆性材料の切削では、欠け、表面の微小亀裂、残留応力の問題が発生しやすいため、完成品の歩留まりが低くなります。

材料加工業界では、超高速レーザーは高精度と極めて小さい熱影響部を実現できるため、切断、穴あけ、材料除去、フォトリソグラフィーなど、熱に弱い材料の加工に有利です。 脆い透明材料、超硬質材料、貴金属などの加工にも適しています。 マイクロメス、ピンセット、微多孔フィルターなどの一部の医療用途では、超高速レーザー精密切断を実現できます。 超高速レーザー切断ガラスは、一部の医療機器に使用されるガラスシート、レンズ、微多孔ガラスに適用できます。

治療の迅速化、患者の苦痛の軽減、治癒の促進における介入および低侵襲デバイスの役割は、過小評価されるべきではありません。 しかし、これらの器具や部品を伝統的な技術で加工することはますます困難になってきています。 このタイプのデバイスは、人間の血管などの繊細な組織を通過できるほど小型で、複雑な手順を実行でき、安全性と品質の要件を満たすだけでなく、複雑な構造、薄い壁、繰り返しのクランプ、表面品質に対する非常に高い要件、自動化に対する高い需要などの共通の特徴を備えています。 代表的な例としては心臓ステントが挙げられますが、これは加工精度が非常に高く、昔から高価なものでした。

心臓ステントのチューブ壁は非常に薄いため、従来の機械切断に代わってレーザー加工がますます採用されるようになっています。 レーザー加工が好ましい方法になってきましたが、アブレーション溶融による通常のレーザー加工では、バリ、溝幅の不均一、深刻な表面アブレーション、リブ幅の不均一など、一連の問題が発生する可能性があります。 幸いなことに、ピコ秒レーザーとフェムト秒レーザーの登場により、心臓ステントの加工が大幅に改善され、優れた結果が得られました。

医療美容における超高速レーザーの応用

レーザー技術と医療サービスのシームレスな統合は、医療機器業界の継続的な進歩を推進しています。 超高速レーザー技術は、医療機器、医療サービス、バイオ医薬品、医薬品などのハイエンド技術分野で広く活用され、重要な役割を果たしています。 さらに、超高速レーザーは、患者の生活を向上させるために、人間の医療の分野で直接使用されることが増えています。  応用分野に関しては、超高速レーザーは、眼科手術、肌の若返り、タトゥー除去、脱毛などのレーザー美容治療などの分野を含むバイオメディカルをリードすることになっています。

レーザー技術は長い間、医療美容や外科手術で広く使用されてきました。 過去には、近視の眼科手術にはエキシマレーザー技術が一般的に利用され、そばかすの除去には CO2 フラクショナルレーザーが好まれていました。 しかし、超高速レーザーの出現により、この分野は急速に変化しました。 フェムト秒レーザー手術は、多くの矯正手術の中でも近視治療の主流の方法となっており、従来のエキシマレーザー手術に比べて、手術精度が高く、不快感が最小限で、術後の視覚効果が優れているなど、いくつかの利点があります。

さらに、超高速レーザーは、色素、生まれつきのほくろ、タトゥーを除去し、肌の老化を改善し、肌の若返りを維持するために使用されます。 医療分野、特に臨床外科手術および低侵襲手術における超高速レーザーの将来性は有望です。 手作業でナイフで除去することが難しい壊死した有害な細胞や組織をレーザーナイフで正確に除去することは、この技術の可能性の一例にすぎません。

TEYU 超高速レーザーチラー CWUPシリーズは温度制御精度±0.1℃、冷却能力は800W～3200Wです。 10W〜40Wの医療用超高速レーザーの冷却、機器効率の向上、機器寿命の延長、医療分野における超高速レーザーの応用の促進に使用できます。

結論

医療分野における超高速レーザーの市場応用はまだ始まったばかりであり、さらなる発展の大きな可能性を秘めている。