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飞秒激光助力医疗设备制造，暗藏“隐形增长”

时间：2023-01-05 18:16:36 来源： OFweek激光网

近年来，激光越来越多地用于医疗设备制造，例如用于微观机器部件，或者用跟踪数据标记它们，以确保它们符合最新的法规。据国外研究机构Fortune Business数据显示，2021年全球医疗激光设备（Medical Lasers）市场规模约为41．5亿美元（约265亿人民币），预计未来8年的年复合成长率为16．8％。此外，随着激光医疗设备的核心器件研发加快，中国激光医疗器械行业的增长率预计将迎来提速式增长。

在一系列激光设备中，皮秒和飞秒超快激光器又将成为一系列医疗设备制造应用场景中的首选激光器，这些激光器正不断渗透医疗的各个领域。

飞秒激光助力医疗设备制造，暗藏“隐形增长”

（图片来源：Fluence Technology）

助力精密加工医疗支架制造

在使用飞秒激光制造的医疗设备中，神经和心血管支架是目前最常见的。全球知名光纤激光器制造商NKT Photonics公司Ultrafast战略营销总监Husain Imam博士就指出，飞秒激光能够在医疗支架上精确加工无毛刺的微米级结构，这对于防止将其插入人体时产生免疫反应／排斥反应而言非常关键。他补充称，不少医疗支架是由镍钛合金制成的，以往利用机械技术加工这种镍钛合金并不容易，飞秒激光则成为了一种有效的手段。

由可生物降解的聚合物制成的支架和其他医疗设备，也同样需要精密加工。尽管这些材料以往通常是使用纳秒紫外激光器和准分子激光器进行加工的，但制造商目前正在转而采用更短的脉冲飞秒工艺。

与纳秒（10－9s）甚至皮秒脉冲相比，使用飞秒脉冲的主要优点之一就是光束与工件接触的时间被尽可能地缩短了。这也最大限度地缩小了工件上的热影响区，从而减少了过度加热引起的不利影响。对于某些医疗设备（包括支架）而言，这对于提高植入材料的生物相容性是非常关键的。

波兰超快激光制造商Fluence Technology的销售和营销总监Darius Swierad博士表示，医疗支架的制造恰恰是该公司Jasper X0 1030纳米高功率飞秒激光器匹配的主要目标市场之一。这些激光器能够提供高达100 μJ的脉冲能量，平均功率高达60W，并且根据型号的不同能够通过谐波产生模块在三个额外的波长下工作：515nm（绿色）、343nm （UV）和258nm （UV）。

飞秒激光助力医疗设备制造，暗藏“隐形增长”

Fluence Technology的飞秒激光器可用于切割常用的医用材料，如生物可吸收聚合物（聚丙酯），其切缝微小可忽略不计（＜1 um），没有锥度，这些都确保了其生物相容性。（图片来源：Fluence Technology）

Swierad表示：“在制造血管支架的情况下，如果你使用的是连续波激光或脉冲纳秒／皮秒激光，而不是飞秒激光，那么生物聚合物材料在加热和改变化学成分时可能会产生生物毒性。所以如果你想限制这些热效应，其中一种方法是使用飞秒激光。这实现了非热微加工能力，将转移到材料上的热量会降至最少。”

“其次，飞秒激光可以创造非常精确的特征。一般的医疗支架很小，直径约2．5－4毫米，长度约8－48毫米。有些支架制造商会使用纳秒或皮秒激光。虽然皮秒激光比飞秒激光价格上更便宜，但如果你想要高质量的细节和边缘，而且你不想冒着生物聚合物有毒或金属氧化的风险，那么你就需要飞秒激光。”

从整个支架制造过程来看，飞秒激光的另一个优势是将切割支架后的后处理需求将至最低。立陶宛飞秒激光制造商Light Conversion的大客户经理Aivaras Urnieius解释称，在处理由镍钛合金、不锈钢和镁材料制成的支架时，使用超过飞秒范围的脉冲持续时间会造成结构损伤，这些结构碎片必须以某种方式进行清除，要么清洗，要么使用酸进行处理。而如果你使用飞秒激光，只需切开支架，把它放在超声波中清洗，然后就几乎可以直接把它放进人体内。

飞秒激光省去了大量的加工步骤，从而节省了生产时间。Aivaras Urnieius表示：“虽然飞秒激光的成本大约比纳秒激光高出5倍，但考虑到在生产过程中省下的流程，这些高出来的成本是值得的。”

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