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Dec 28, 2023

医療機器業界におけるレーザー加工の価値

Jonathan McGee | 28 luglio 2021 Dalla gestione del ritmo cardiaco alla neuromodulazione

ジョナサン・マギー | 2021年7月28日

心臓リズム管理から神経調節、整形外科用インプラントや聴覚インプラントに至るまで、レーザー材料加工システムは、これらの生活改善デバイスの製造において極めて重要な役割を果たしています。 これらは、医療機器の製造で使用されるレーザー加工システムの現在一般的な用途の一部であり、その応用基盤は急速に拡大しています。 全く新しい製品の基礎でさえ、レーザー機械システム技術の利用可能性を中心に据えています。

レーザー システムは、医療機器業界にとって常に重要です。 1970 年代に初めて商業化されたとき、レーザーは業界に受け入れられました。 これらは、製造可能な製品とともに進化し、新しく改良された医療製品の設計を可能にしました。 例えば、私たちは現在、医療機器の加工作業にほとんど入熱しない超短パルスレーザーを使用する段階に入っています。

レーザー加工の成功例を振り返り、他に何が可能なのかを見ていきましょう。

いくつかの重要なカテゴリーにおいて、レーザー技術は違いをもたらします。 たとえば、心調律管理 (CRM) は、鼓動が遅すぎたり、鼓動を逃したりすることが多い心臓を持つ人の生活の質を改善することを目的としています。 CRM デバイスの製造には、ペースメーカー カートリッジに気密シールを提供するためのパルス ファイバー レーザーによるレーザー溶接、Q スイッチおよび短パルス レーザーによるデバイスに使用される電極のワイヤ ストリップ、およびデバイスのレーザー マーキングなど、いくつかの工業用レーザー プロセスが使用されます。ファイバーレーザーマーカーを使用してデバイスに UDI コードをコーディングします。 ペースメーカーのアセンブリには熱に敏感な電子機器が組み込まれていますが、正味の熱伝達は無視できるか、適切に設計されたレーザー システムで管理できるため、これが最初にレーザー システムが製造に導入された理由の 1 つでした。

レーザーは、溶接されたペースメーカーの酸化を防ぐためにグローブボックス溶接システムに統合するなど、自動化にも役立ちます。 2000 年代半ばに医療機器業界にファイバー レーザー技術が登場する前は、これらの機器は 80 年代後半から 90 年代前半の従来の固体ロッドベース レーザーを使用して製造されていました。

医療機器を使用した神経調節は、パーキンソン病や良性本態性振戦などの症状の影響を制御するためにますます使用されています。 これらの革新的なデバイスは、運動調整を改善するために脳組織または脊髄に埋め込むことができます。 電極は、プラスチックでコーティングされた比較的不活性な金属から作られています。 その後体内に埋め込まれる電極を露出させるため、プラチナや銅などの材料で作られた繊細なワイヤーから、フッ素ポリマー ジャケット (多くの場合 PTFE) や、PET やポリイミドなどのその他のポリマーがレーザー ワイヤーで剥がされます。

このような加工に使用されるレーザー システムは、要求されるエッジ品質と地金に対する望ましい効果の点で多様です。 これらのプロセスにおけるレーザー システムの大きな利点は、製造用のターンキー自動システムにレーザー システムをうまく統合できることと、直径が 1,000 分の 1 インチまでのワイヤーに触れたり、ワイヤーに機械的な力をあまり与えたりしないという事実です。 。 このようなレーザー加工は、顕微鏡下で行われる面倒な手作業のプロセスを置き換えることができます。 医療機器メーカーにとってレーザーが最良の方法であることはよくあります。これが、医療技術のエンジニアリング スタッフが革新的な新製品を開発する際に、最初の生産アイデアとして自然にレーザー システムに注目する理由です。

整形外科用インプラントは長年にわたってレーザーマーキングおよび彫刻が施されており、一部のデバイスはレーザー溶接され、金属粉末からレーザー 3D プリントされています。 オルソインプラントの完全なレーザー生成により、MRI スキャンから生成されたデータを使用した大量のカスタマイズが可能になりました。 レーザー システムは、元の 5 軸 CNC 加工表面よりも低い表面粗さになるように、材料で作られた金属インプラントの選択領域を研磨することもできます。 逆に、レーザー加工システムはオルトインプラントを構造化して細胞接着のための表面を提供することができます。 多様な機能的表面特性を同じ部品上で生成できます。

レーザーベースの製造はオルソ分野で広く使用されており、注文データ処理インターフェイスと組み合わせることで、製品の注文および検証システムに直接リンクされた統合レーザー システムを形成します。 これにより、各部品のトレーサビリティと品質チェック、およびレーザー材料加工操作中に行われたすべてのログが提供され、リスクが排除され、メーカーが迅速に規制順守できるようサポートされます。

金属のレーザー切断。

オルソインプラントで使用される器具も、骨鋸のレーザー切断、鋸カートリッジの溶接、外科的切断深さの目盛りのマーキングなど、レーザー処理に大きく依存しています。

付属ソフトウェアを備えたスマート カメラなどのビジョン システムは、レーザー システムに広く統合されており、完璧な製品を保証するために加工中に必要なチェックを提供します。 オルソ ビジネスで使用されるプロセスの多くはファイバー レーザー ベースですが、CO2 および古い技術がまだ存在しています。 医療機器メーカーは、競争上の優位性をもたらし、生産方法に関する規制遵守を向上させるために、先進的なテクノロジーを求める傾向があります。

同様のレーザー構造化技術が、難聴を改善するためにはるかに小さな人工内耳で使用されています。 レーザー システムは通常、製品の規模と生産量に合わせて迅速な ROI を実現できます。

マイクロ流体アッセイ診断装置の機械加工から、医療機器に使用されるセラミックやガラスの彫刻や構造化、ステント、ハイポチューブ、外科用ブレード用の金属やプラスチックの切断、プラスチックの溶接に至るまで、ここでは取り上げていないプロセスが他にもたくさんあります。 これらはすべて、現在、大手医療機器メーカーとその請負業者の間で普及しています。

レーザー システムは、その誕生以来、あらゆるタイプおよびサイズの医療機器の開発に大きく貢献してきました。 外科用デバイスから埋め込み型デバイスに至るまで、レーザーは部品の識別可能性、非腐食性、非毒性を保証します。 医療技術が急速に進歩し続ける中、レーザーはその汎用性と幅広い材料を処理できる能力のおかげで、さらに費用対効果の高い革新的なプロセスを提供できます。 これらの進歩は、リスクを軽減し、規制順守を確保し、患者の安全性を高めるための最先端の機会をもたらすという点で、設計エンジニアだけでなく医療専門家にもメリットをもたらします。

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