초고속 레이저로 의료장비의 정밀가공을 실현하는 방법은?

COVID-19 팬데믹으로 인해 의료 치료, 약물, 의료용품에 대한 수요가 급증했습니다. 마스크, 해열제, 항원 검출 시약, 산소 측정기, CT 필름 및 기타 관련 의약품과 의료 장비에 대한 수요는 계속될 것으로 보입니다. 생명은 값을 매길 수 없을 만큼 귀중하기 때문에 사람들은 의료에 아낌없이 돈을 쓰려고 하며, 이로 인해 수억 달러 규모의 의료 시장이 형성되었습니다.

초고속 레이저로 의료기기 정밀 가공 실현

초고속 레이저는 출력 펄스 폭이 10⁻¹²인 펄스 레이저를 말합니다. 또는 피코초 수준보다 낮습니다. 초고속 레이저는 펄스 폭이 매우 좁고 에너지 밀도가 높아 기존 가공 방식에서는 달성하기 어려웠던 높고, 미세하고, 날카롭고, 단단하고, 어려운 가공 방법과 같은 가공 병목 현상을 해결할 수 있습니다. 초고속 레이저는 생물의학, 항공우주 및 기타 산업의 정밀 가공에 널리 적용 가능합니다.

의료용 + 레이저 용접의 문제점은 주로 이종 재료의 용접이 어렵고, 녹는점, 팽창 계수, 열전도도, 비열, 이종 재료의 재료 구조가 다르다는 데 있습니다. 이 제품은 크기가 작고 정밀해야 하며, 정밀성이 요구되며 보조 고배율 시야가 필요합니다.

의료용 레이저 절단의 문제점은 주로 초박형 재료(일반적으로 두께라고 함)를 절단할 때 <0.2mm)의 재료는 쉽게 변형되고, 열 영향 구역이 너무 크고, 가장자리가 심각하게 탄화됩니다. 버가 있고, 절단 간격이 크고, 정밀도가 낮습니다. 생분해성 재료의 열 용융점은 낮고 온도에 민감합니다. 취성재료를 절단하면 깨지기 쉽고, 표면에 미세균열이 생기고, 잔류응력 문제가 발생하기 때문에 완제품의 수율이 낮습니다.

재료 가공 산업에서 초고속 레이저는 높은 정밀도와 극히 작은 열 영향부를 달성할 수 있어 절단, 드릴링, 재료 제거, 광석판 인쇄 등 일부 열에 민감한 재료의 가공에 유리합니다. 또한 취성 투명 소재, 초경 소재, 귀금속 등의 가공에도 적합합니다. 미세 메스, 족집게, 미세 다공성 필터 등 일부 의료용 응용 분야에서는 초고속 레이저 정밀 절단이 가능합니다. 초고속 레이저 유리 절단 기술은 일부 의료 기기에 사용되는 유리 시트, 렌즈, 미세 다공성 유리에 적용될 수 있습니다.

치료를 가속화하고, 환자의 고통을 줄이며, 치유를 촉진하는 데 있어서 개입적 장비와 최소 침습적 장비의 역할을 과소평가해서는 안 됩니다. 하지만 이러한 악기와 부품을 전통적인 기술로 가공하는 것은 점점 더 어려워지고 있습니다. 이러한 유형의 장치는 인간의 혈관과 같은 섬세한 조직을 통과할 수 있을 만큼 작고, 복잡한 시술을 수행하며, 안전 및 품질 요구 사항을 충족할 뿐만 아니라, 복잡한 구조, 얇은 벽, 반복적인 클램핑, 표면 품질에 대한 매우 높은 요구 사항, 자동화에 대한 높은 수요 등의 공통적인 특징을 가지고 있습니다. 대표적인 사례가 심장 스텐트인데, 가공 정밀도가 매우 높아 오랫동안 가격이 비싼 편이었습니다.

심장 스텐트의 튜브 벽이 매우 얇기 때문에 기존의 기계적 절단을 대체하여 레이저 가공이 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 레이저 가공이 선호되는 방법이 되었지만, 일반적인 절삭 용융을 통한 레이저 가공은 버, 고르지 못한 홈 너비, 심각한 표면 절삭, 고르지 못한 리브 너비와 같은 일련의 문제를 일으킬 수 있습니다. 다행히도 피코초와 펨토초 레이저의 등장으로 심장 스텐트 가공이 크게 개선되어 매우 우수한 결과를 얻을 수 있었습니다.

의료 미용 분야에서 초고속 레이저의 적용

레이저 기술과 의료 서비스의 완벽한 통합은 의료기기 산업의 지속적인 발전을 촉진하고 있습니다. 초고속 레이저 기술은 의료기기, 의료 서비스, 생물약학, 약물과 같은 첨단 기술 분야에서 광범위하게 활용되어 핵심적인 역할을 수행해 왔습니다. 또한 초고속 레이저는 환자의 삶을 향상시키기 위해 인간 의학 분야에 직접 사용되는 경우가 점점 더 많아지고 있습니다.  응용 분야를 살펴보면, 초고속 레이저는 안과 수술, 피부 재생, 문신 제거, 제모와 같은 레이저 미용 치료 분야를 포함하여 생물의학 분야를 선도할 것으로 예상됩니다.

레이저 기술은 오랫동안 의료 미용 및 수술 분야에서 널리 사용되어 왔습니다. 과거에는 근시성 안과 수술에 엑시머 레이저 기술이 주로 사용되었고, 주근깨 제거에는 CO2 분할 레이저가 선호되었습니다. 그러나 초고속 레이저의 등장으로 이 분야는 빠르게 변모했습니다. 펨토초 레이저 수술은 많은 교정 수술 중에서도 근시를 치료하는 주류 방법이 되었으며, 기존 엑시머 레이저 수술에 비해 높은 수술 정확도, 최소한의 불편함, 뛰어난 수술 후 시각적 효과 등 여러 가지 장점을 제공합니다.

또한 초고속 레이저는 색소, 선천적 점, 문신을 제거하고, 피부 노화를 개선하고, 피부 재생을 유지하는 데 사용됩니다. 초고속 레이저는 의료 분야에서 미래 전망이 밝으며, 특히 임상 수술과 최소 침습 수술 분야에서 그 활용 가능성이 높습니다. 칼로 수동으로 제거하기 어려운 괴사되고 유해한 세포와 조직을 정밀하게 제거하기 위해 레이저 칼을 사용하는 것은 이 기술의 잠재력을 보여주는 한 가지 예일 뿐입니다.

TEYU 초고속 레이저 냉각기 CWUP 시리즈는 ±0.1°C의 온도 제어 정확도와 800W-3200W의 냉각 용량을 갖추고 있습니다. 10W-40W 의료용 초고속 레이저를 냉각하고, 장비 효율성을 개선하고, 장비 수명을 연장하며, 의료 분야에서 초고속 레이저의 적용을 촉진하는 데 사용할 수 있습니다.

결론

초고속 레이저의 의료 분야 시장 적용은 이제 막 시작 단계이며, 앞으로 더욱 발전할 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다.