W jaki sposób ultraszybki laser realizuje precyzyjną obróbkę sprzętu medycznego?

Pandemia COVID-19 spowodowała wzrost zapotrzebowania na leczenie, leki i artykuły medyczne. Prawdopodobnie nadal będzie rosło zapotrzebowanie na maski, leki przeciwgorączkowe, odczynniki do wykrywania antygenów, pulsoksymetry, filmy do tomografii komputerowej i inne leki oraz sprzęt medyczny. Życie jest bezcenne i ludzie są skłonni bez ograniczeń wydawać pieniądze na leczenie, co przyczyniło się do powstania rynku medycznego wartego setki milionów.

Ultraszybki laser umożliwia precyzyjną obróbkę urządzeń medycznych

Ultraszybki laser odnosi się do lasera impulsowego, którego szerokość impulsu wyjściowego wynosi 10⁻¹² lub krócej niż na poziomie pikosekundy. Niezwykle wąska szerokość impulsu i wysoka gęstość energii ultrakrótkiego lasera umożliwiają rozwiązanie wąskich gardeł w konwencjonalnym przetwarzaniu, takich jak trudne do osiągnięcia metody obróbki wysokiej, precyzyjnej, ostrej, twardej i trudnej. Ultraszybkie lasery są szeroko stosowane do precyzyjnego przetwarzania w biomedycynie, lotnictwie i innych gałęziach przemysłu.

Problem spawania medycznego i laserowego polega głównie na trudnościach związanych ze spawaniem różnych materiałów, różnicach w temperaturach topnienia, współczynnikach rozszerzalności cieplnej, przewodności cieplnej, pojemności cieplnej i strukturze materiałów o różnych właściwościach. Produkt ten charakteryzuje się niewielkimi rozmiarami, wysokimi wymaganiami odnośnie precyzji i wymaga dodatkowego powiększenia.

Problemem cięcia medycznego i laserowego jest przede wszystkim to, że podczas cięcia materiałów ultracienkich (często określanych jako grubość <0,2 mm), materiał łatwo ulega odkształceniu, strefa działania ciepła jest zbyt duża, a krawędzie są poważnie zwęglone; występują zadziory, duża szczelina cięcia, a precyzja jest niska; temperatura topnienia materiałów biodegradowalnych jest niska i wrażliwa na temperaturę. Cięcie kruchych materiałów jest podatne na odpryskiwanie, powstawanie mikropęknięć na powierzchni oraz problemy z naprężeniami szczątkowymi, w związku z czym wydajność gotowych produktów jest niska.

W przemyśle obróbki materiałów ultraszybki laser może osiągnąć wysoką precyzję i niezwykle małą strefę wpływu ciepła, co czyni go korzystnym w obróbce niektórych materiałów wrażliwych na ciepło, takiej jak cięcie, wiercenie, usuwanie materiału, fotolitografia itp. Nadaje się również do obróbki kruchych materiałów przezroczystych, materiałów supertwardych, metali szlachetnych itp. W niektórych zastosowaniach medycznych, takich jak mikroskalpele, pęsety i filtry mikroporowate, możliwe jest osiągnięcie ultraszybkiej i precyzyjnej obróbki laserowej. Ultraszybkie cięcie szkła laserem można stosować do arkuszy szklanych, soczewek i szkła mikroporowatego stosowanego w niektórych instrumentach medycznych.

Nie można przeceniać roli urządzeń interwencyjnych i małoinwazyjnych w przyspieszaniu leczenia, zmniejszaniu cierpienia pacjentów i wspomaganiu procesu zdrowienia. Jednak coraz trudniej jest obrabiać te instrumenty i części tradycyjnymi technikami. Oprócz tego, że są na tyle małe, że mogą przechodzić przez delikatne tkanki, takie jak naczynia krwionośne człowieka, wykonywać skomplikowane procedury i spełniać wymagania bezpieczeństwa i jakości, wspólnymi cechami tego typu urządzeń są złożona struktura, cienkie ścianki, wielokrotne zaciskanie, niezwykle wysokie wymagania dotyczące jakości powierzchni i duża potrzeba automatyzacji. Typowym przypadkiem jest stent sercowy, który wymaga niezwykle precyzyjnego przetwarzania i od dawna jest drogi.

Ze względu na wyjątkowo cienkie ścianki stentów sercowych, coraz częściej stosuje się obróbkę laserową zamiast tradycyjnego cięcia mechanicznego. Obróbka laserowa stała się preferowaną metodą, ale zwykła obróbka laserowa polegająca na ablacyjnym topieniu może powodować szereg problemów, takich jak zadziory, nierówna szerokość rowków, poważna ablacja powierzchni i nierówna szerokość żeber. Na szczęście pojawienie się laserów pikosekundowych i femtosekundowych znacznie usprawniło obróbkę stentów kardiologicznych i pozwoliło uzyskać znakomite wyniki.

Zastosowanie ultraszybkiego lasera w kosmetologii medycznej

Płynna integracja technologii laserowej i usług medycznych napędza ciągły postęp w branży urządzeń medycznych. Ultraszybka technologia laserowa jest szeroko stosowana w zaawansowanych technologicznie dziedzinach, takich jak produkcja urządzeń medycznych, usług medycznych, produktów biofarmaceutycznych i leków, odgrywając tam kluczową rolę. Co więcej, ultrakrótkie lasery są coraz częściej stosowane bezpośrednio w medycynie ludzkiej, aby poprawić jakość życia pacjentów  Jeśli chodzi o pola zastosowań, ultrakrótkie lasery mają szansę odegrać wiodącą rolę w biomedycynie, w tym w takich obszarach jak chirurgia okulistyczna, laserowe zabiegi kosmetyczne, np. odmładzanie skóry, usuwanie tatuaży i depilacja.

Technologia laserowa jest od dawna szeroko stosowana w medycynie estetycznej i chirurgii. W przeszłości technologia lasera excimerowego była powszechnie stosowana w chirurgii oka korygującej krótkowzroczność, natomiast do usuwania piegów preferowano laser frakcyjny CO2. Jednak pojawienie się ultraszybkich laserów szybko zmieniło tę dziedzinę. Chirurgia z użyciem lasera femtosekundowego stała się podstawową metodą leczenia krótkowzroczności wśród wielu operacji korekcyjnych i oferuje szereg zalet w porównaniu z tradycyjną chirurgią z użyciem lasera excimerowego, w tym wysoką dokładność operacji, minimalny dyskomfort i doskonałe efekty wizualne pooperacyjne.

Ponadto ultrakrótkie lasery służą do usuwania przebarwień, znamion i tatuaży, poprawy procesu starzenia się skóry i utrzymania jej odmłodzenia. Perspektywy wykorzystania ultrakrótkich laserów w medycynie są obiecujące, zwłaszcza w chirurgii klinicznej i chirurgii małoinwazyjnej. Zastosowanie noży laserowych do precyzyjnego usuwania martwiczych i szkodliwych komórek oraz tkanek, które trudno usunąć ręcznie za pomocą noża, to tylko jeden z przykładów potencjału tej technologii.

TEYU ultraszybki laserowy agregat chłodniczy Seria CWUP charakteryzuje się dokładnością regulacji temperatury wynoszącą ±0,1°C i mocą chłodzenia 800W–3200W. Można go używać do chłodzenia ultraszybkich laserów medycznych o mocy 10W–40W, zwiększania wydajności sprzętu, wydłużania jego żywotności i promowania stosowania ultraszybkich laserów w medycynie.

Wniosek

Zastosowanie laserów ultrakrótkich w medycynie dopiero się rozpoczyna i ma ogromny potencjał dalszego rozwoju