ამ ვებსაიტს მართავს Informa PLC-ის საკუთრებაში არსებული ერთი ან მეტი ბიზნესი და ყველა საავტორო უფლება მათ ეკუთვნის. Informa PLC-ის იურიდიული მისამართია: 5 Howick Place, London SW1P 1WG. რეგისტრირებულია ინგლისსა და უელსში. № 8860726.
დღესდღეობით, ლითონებისა და არალითონების თითქმის ყველა ზუსტი ლაზერული ჭრა ხორციელდება ბოჭკოვანი ლაზერებით ან ულტრამოკლე პულსური (USP) ლაზერებით აღჭურვილი ხელსაწყოების გამოყენებით, ან ზოგჯერ ორივეთი. ამ სტატიაში ჩვენ ავხსნით ორი ლაზერის განსხვავებულ უპირატესობებს და ვნახავთ, თუ როგორ იყენებენ ორივე მწარმოებელი ამ ლაზერებს. NPX Medical (პლიმუთი, მინესოტა) არის კონტრაქტით დაფინანსებული სპეციალიზებული გადამამუშავებელი კომპანია, რომელიც აწარმოებს სხვადასხვა მოწყობილობასა და განლაგების ხელსაწყოებს, როგორიცაა სტენტები, იმპლანტები და მოქნილი მილები, ბოჭკოვანი ლაზერების შემცველი მანქანების გამოყენებით. Motion Dynamics აწარმოებს ქვე-ასამბლეებს, როგორიცაა „გამწევი მავთულის“ ასამბლეები, რომლებიც ძირითადად გამოიყენება ნევროლოგიაში, აპარატის გამოყენებით, რომელიც მოიცავს USP ფემტოწამიან ლაზერს და ერთ-ერთ უახლეს ჰიბრიდულ სისტემას, მათ შორის ფემტოწამიან და ბოჭკოვან ლაზერებს მაქსიმალური მოქნილობისა და მრავალფეროვნებისთვის.
მრავალი წლის განმავლობაში, ლაზერული მიკროდამუშავების უმეტესი ნაწილი სრულდებოდა მყარი მდგომარეობის ნანოწამიანი ლაზერების გამოყენებით, რომლებსაც DPSS ლაზერები ეწოდება. თუმცა, ეს ახლა მთლიანად შეიცვალა ორი სრულიად განსხვავებული და შესაბამისად, ურთიერთშემავსებელი ლაზერის ტიპის შემუშავების წყალობით. თავდაპირველად ტელეკომუნიკაციებისთვის შემუშავებული, ბოჭკოვანი ლაზერები მრავალ ინდუსტრიაში განვითარდა სამუშაო მასალების დამუშავების ლაზერებად, ხშირად ახლო ინფრაწითელ ტალღის სიგრძეებზე. მისი წარმატების მიზეზები მდგომარეობს მის მარტივ არქიტექტურასა და სიმძლავრის მასშტაბირების მარტივობაში. ეს იწვევს ლაზერებს, რომლებიც კომპაქტურია, მაღალ საიმედო და ადვილად ინტეგრირებადი სპეციალიზებულ მანქანებში და ზოგადად გვთავაზობენ უფრო დაბალ ფასს, ვიდრე ძველი ტიპის ლაზერები. მიკროდამუშავებისთვის მნიშვნელოვანია, რომ გამომავალი სხივი შეიძლება ფოკუსირებული იყოს მხოლოდ რამდენიმე მიკრონის დიამეტრის პატარა, სუფთა წერტილში, ამიტომ ისინი იდეალურია მაღალი გარჩევადობის ჭრისთვის, შედუღებისა და ბურღვისთვის. მათი გამომავალი სიგნალები ასევე ძალიან მოქნილი და კონტროლირებადია, პულსის სიხშირით, რომელიც მერყეობს ერთი გასროლიდან 170 კჰც-მდე. მასშტაბირებად სიმძლავრესთან ერთად, ეს ხელს უწყობს სწრაფ ჭრას და ბურღვას.
თუმცა, მიკროდამუშავებაში ბოჭკოვანი ლაზერების პოტენციური ნაკლი არის მცირე ზომის ნაწილების და/ან თხელი, დელიკატური ნაწილების დამუშავება. ხანგრძლივი (მაგ., 50 µs) იმპულსის ხანგრძლივობა იწვევს სითბოს ზემოქმედების ზონის (HAZ) მცირე რაოდენობას, როგორიცაა გადამუშავებული მასალა და კიდის მცირე უხეშობა, რამაც შეიძლება გარკვეული შემდგომი დამუშავება მოითხოვოს. საბედნიეროდ, ახალი ლაზერები - ულტრამოკლე იმპულსური (USP) ლაზერები ფემტოწამიანი გამომავალი იმპულსებით - აღმოფხვრის HAZ პრობლემას.
USP ლაზერების შემთხვევაში, ჭრის ან ბურღვის პროცესთან დაკავშირებული დამატებითი სითბოს უმეტესი ნაწილი გამოიყოფა გამოტყორცნილ ნამსხვრევებში, სანამ მას გარემომცველ მასალაში დიფუზიის დრო ექნება. პიკოწამიანი გამომავალი USP ლაზერები დიდი ხანია გამოიყენება მიკროდამუშავების აპლიკაციებში, რომლებიც მოიცავს პლასტმასებს, ნახევარგამტარებს, კერამიკას და გარკვეულ ლითონებს (პიკოწამი = 10-12 წამი). მაგრამ ლითონის მოწყობილობებისთვის, რომელთა სვეტები ადამიანის თმის ზომისაა, ლითონის მაღალი თბოგამტარობა და მცირე ზომა ნიშნავს, რომ პიკოწამიანი ლაზერები ყოველთვის არ იძლევიან გაუმჯობესებულ შედეგებს, რაც გაამართლებდა ადრინდელი USP ლაზერების გაზრდილ ღირებულებას. ეს ახლა შეიცვალა სამრეწველო დონის ფემტოწამიანი ლაზერების მოსვლასთან ერთად (ფემტოწამი = 10-15 წამი). მაგალითად არის Coherent Inc.-ის Monaco სერია ლაზერები. ბოჭკოვანი ლაზერების მსგავსად, მათი გამომავალი არის ახლო ინფრაწითელი სინათლე, რაც ნიშნავს, რომ მათ შეუძლიათ სამედიცინო მოწყობილობებში გამოყენებული ყველა ლითონის მოჭრა ან ბურღვა, მათ შორის უჟანგავი ფოლადის, პლატინის, ოქროს, მაგნიუმის, კობალტ-ქრომის, ტიტანის და სხვა, ასევე არალითონების. მიუხედავად იმისა, რომ მოკლე იმპულსის ხანგრძლივობისა და დაბალი იმპულსური ენერგია ხელს უშლის თერმულ დაზიანებას (HAZ), მაღალი (MHz) გამეორების სიხშირე უზრუნველყოფს ეკონომიურად მომგებიან გამტარუნარიანობას მრავალი მაღალი ღირებულების სამედიცინო მოწყობილობისთვის.
რა თქმა უნდა, ჩვენს ინდუსტრიაში თითქმის არავის სჭირდება მხოლოდ ერთი ლაზერი. ამის ნაცვლად, მათ სჭირდებათ ლაზერზე დაფუძნებული მანქანა და ამჟამად არსებობს მრავალი სპეციალიზებული მანქანა, რომლებიც ოპტიმიზირებულია სამედიცინო მოწყობილობების ჭრისა და ბურღვისთვის. მაგალითად, Coherent-ის StarCut Tube სერია, რომლის გამოყენება შესაძლებელია ბოჭკოვან ლაზერებთან, ფემტოწამიან ლაზერებთან ან როგორც ჰიბრიდული ვერსია, რომელიც მოიცავს ორივე ტიპის ლაზერს.
რას ნიშნავს სამედიცინო მოწყობილობების სპეციალიზაცია? ამ მოწყობილობების უმეტესობა იწარმოება შეზღუდული პარტიებით, ინდივიდუალური დიზაინის საფუძველზე. ამიტომ, მოქნილობა და გამოყენების სიმარტივე ძირითადი მოსაზრებებია. მიუხედავად იმისა, რომ ბევრი მოწყობილობა იწარმოება ბილეტებისგან, ზოგიერთი კომპონენტი უნდა იყოს ზუსტად დამუშავებული ბრტყელი ბილეტებისგან; ერთი და იგივე მანქანა უნდა ამუშავებდეს ორივეს მისი ღირებულების მაქსიმიზაციისთვის. ეს საჭიროებები, როგორც წესი, დაკმაყოფილებულია მრავალღერძიანი CNC კონტროლირებადი (xyz და ბრუნვითი) მოძრაობით და მარტივი პროგრამირებისა და კონტროლისთვის მოსახერხებელი HMI-ით. StarCut Tube-ის შემთხვევაში, მილის ჩატვირთვის ახალი მოდულის ვარიანტი მოყვება გვერდითი ჩატვირთვის მაღაზიით (სახელწოდებით StarFeed) 3 მეტრამდე სიგრძის მილებისთვის და დამუშავებული პროდუქტების დამხარისხებლით, რაც საშუალებას იძლევა სრულად ავტომატიზირებული წარმოება.
ამ მანქანების პროცესის მოქნილობა კიდევ უფრო გაუმჯობესებულია სველი და მშრალი ჭრის მხარდაჭერით და ადვილად რეგულირებადი მიწოდების საქშენებით დამხმარე აირის მოთხოვნის პროცესებისთვის. სივრცითი გარჩევადობა ასევე განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ძალიან მცირე ზომის ნაწილების დამუშავებისას, რაც ნიშნავს, რომ თერმომექანიკური სტაბილურობა გამორიცხავს ვიბრაციის ეფექტებს, რომლებიც ხშირად გვხვდება საამქროებში. StarCut Tube-ის ხაზი აკმაყოფილებს ამ მოთხოვნილებას მთელი საჭრელი დაფის დიდი რაოდენობით გრანიტის ელემენტებით დამზადებით.
NPX Medical საკმაოდ ახალი კონტრაქტორი მწარმოებელია, რომელიც სამედიცინო მოწყობილობების მწარმოებლებს დიზაინის, ინჟინერიისა და ზუსტი ლაზერული ჭრის მომსახურებას სთავაზობს. 2019 წელს დაარსებულმა კომპანიამ ინდუსტრიაში ხარისხიანი პროდუქციისა და რეაგირების რეპუტაცია დაიმკვიდრა, მხარს უჭერს მოწყობილობების ფართო სპექტრს, მათ შორის სტენტებს, იმპლანტებს, სარქვლის სტენტებს და მოქნილ მიწოდების მილებს მსგავსი მრავალფეროვანი ქირურგიული პროცედურებისთვის, მათ შორის ნეიროვასკულური, გულის, თირკმლის, ხერხემლის, ორთოპედიული, გინეკოლოგიური და კუჭ-ნაწლავის ოპერაციებისთვის. მისი მთავარი ლაზერული საჭრელია StarCut Tube 2+2Â StarFiber 320FC-ით, რომლის საშუალო სიმძლავრე 200 ვატია. NPX-ის ერთ-ერთმა დამფუძნებელმა, მაიკ ბრენცელმა, განმარტა, რომ „დამფუძნებლებს სამედიცინო მოწყობილობების დიზაინისა და წარმოების მრავალწლიანი გამოცდილება აქვთ - სულ 90 წელზე მეტი“, StarCut-ის მსგავსი მანქანების წინა გამოცდილებით ბოჭკოვანი ლაზერების გამოყენებით. ჩვენი სამუშაოს დიდი ნაწილი ნიტინოლის ჭრას მოიცავს და ჩვენ უკვე ვიცით, რომ ბოჭკოვანი ლაზერები უზრუნველყოფენ საჭირო სიჩქარეს და ხარისხს. ისეთი მოწყობილობებისთვის, როგორიცაა სქელკედლიანი მილები და გულის სარქვლები, სიჩქარე გვჭირდება და USP ლაზერი შეიძლება ძალიან ნელი იყოს ჩვენი საჭიროებებისთვის. გარდა ამისა, დიდი მოცულობის წარმოების შეკვეთებისთვის - ჩვენ სპეციალიზირებულები ვართ ნაწილების მცირე პარტიებზე - მხოლოდ 5-დან 150 ნაწილამდე - ჩვენი მიზანია, ეს მცირე პარტიული სამუშაოები სულ რაღაც რამდენიმე დღეში დავასრულოთ, მათ შორის დიზაინი, პროგრამირება, ჭრა, ფორმირება, შემდგომი დამუშავება და შემოწმება, უფრო დიდი კომპანიების შემთხვევაში კი შეკვეთის განთავსებიდან რამდენიმე კვირით ადრე.“ სიჩქარის ხსენების გარდა, ბრენცელმა მანქანის საიმედოობაც ახსენა, როგორც მთავარი უპირატესობა, რადგან ბოლო 18 თვის განმავლობაში თითქმის უწყვეტი მუშაობის განმავლობაში არც ერთი სერვისული ზარი არ დასჭირვებია.
სურათი 2. NPX გთავაზობთ დამუშავების მრავალფეროვან ვარიანტებს. აქ ნაჩვენები მასალაა T316 უჟანგავი ფოლადი 5 მმ გარე დიამეტრით და 0.254 მმ კედლის სისქით. მარცხენა ნაწილი დაჭრილი/მიკრობლასტური დამუშავებითაა და მარჯვენა ნაწილი ელექტროპოლირებული.
ნიტინოლის ნაწილების გარდა, კომპანია ასევე ფართოდ იყენებს კობალტ-ქრომის შენადნობებს, ტანტალის შენადნობებს, ტიტანის შენადნობებს და სამედიცინო უჟანგავი ფოლადების მრავალ სახეობას. ჯეფ ჰანსენი, ლაზერული დამუშავების მენეჯერი, განმარტავს: „მანქანის მოქნილობა კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი უპირატესობაა, რაც საშუალებას გვაძლევს, მხარი დავუჭიროთ მასალების ძალიან მრავალფეროვანი სპექტრის ჭრას, მათ შორის მილისებრი და ბრტყელი ფოლადების. ჩვენ შეგვიძლია სხივის ფოკუსირება 20 მიკრონიან წერტილამდე, რაც სასარგებლოა უფრო თხელი მილებისთვის. ზოგიერთი ამ მილის დიამეტრი მხოლოდ 0.012 ინჩია და უახლესი ბოჭკოვანი ლაზერების პიკური სიმძლავრისა და საშუალო სიმძლავრის მაღალი თანაფარდობა მაქსიმალურად ზრდის ჩვენი ჭრის სიჩქარეს, ამავდროულად უზრუნველყოფს სასურველ კიდის ხარისხს. ჩვენ აბსოლუტურად გვჭირდება უფრო დიდი პროდუქტების სიჩქარე 1 ინჩამდე გარე დიამეტრით.“
ზუსტი ჭრისა და სწრაფი რეაგირების გარდა, NPX ასევე გთავაზობთ დამუშავების შემდგომი ტექნოლოგიების სრულ სპექტრს, ასევე ყოვლისმომცველ დიზაინის მომსახურებას, რომელიც იყენებს მის ვრცელ გამოცდილებას ინდუსტრიაში. ეს ტექნიკა მოიცავს ელექტროპოლირებას, ქვიშაქვით დამუშავებას, დამწნილებას, ლაზერულ შედუღებას, თერმულ დამაგრებას, ფორმირებას, პასივაციას, Af ტემპერატურულ ტესტირებას და დაღლილობის ტესტირებას, რომლებიც ყველა მათგანი Nitinol მოწყობილობის დამზადების გასაღებია. ბრენზელის თქმით, კიდის დასრულების გასაკონტროლებლად დამუშავების შემდგომი გამოყენება, „ჩვეულებრივ, დამოკიდებულია იმაზე, ვსაუბრობთ მაღალი თუ დაბალი დაღლილობის გამოყენებაზე. მაგალითად, მაღალი დაღლილობის ნაწილი, როგორიცაა გულის სარქველი, შეიძლება მილიარდჯერ მოიხაროს თავისი სიცოცხლის განმავლობაში დამუშავების შემდგომი დამუშავების პროცესში. როგორც ნაბიჯი, მნიშვნელოვანია ქვიშაქვის გამოყენება ყველა კიდის რადიუსის გასაზრდელად. თუმცა, დაბალი დაღლილობის კომპონენტები, როგორიცაა მიწოდების სისტემები ან გამტარი მავთულები, ხშირად არ საჭიროებენ ვრცელ დამუშავებას შემდგომში“. დიზაინის ექსპერტიზის თვალსაზრისით, ბრენზელის განმარტებით, ამჟამად კლიენტების სამი მეოთხედი მათ დიზაინის მომსახურებას იყენებს, რათა ისარგებლოს NPX-ის დახმარებითა და უნარებით FDA-ს დამტკიცების მისაღებად. კომპანია ძალიან კარგად ახერხებს „ხელსახოცის ესკიზის“ კონცეფციის მოკლე დროში საბოლოო სახით პროდუქტად გადაქცევას.
Motion Dynamics (ფრუიტპორტი, მიჩიგანი) არის მინიატურული ზამბარების, სამედიცინო სპირალების და მავთულის შეკრებების მწარმოებელი, რომლის მისიაა მომხმარებლის პრობლემების უმოკლეს დროში გადაჭრა, რაც არ უნდა რთული ან ერთი შეხედვით შეუძლებელი იყოს ისინი. სამედიცინო მოწყობილობებში ის ძირითადად ხაზს უსვამს ნეიროვასკულური ქირურგიისთვის განკუთვნილ რთულ შეკრებებს, მათ შორის მაღალი ხარისხის მავთულის შეკრებების დიზაინს, წარმოებას და აწყობას, როგორიცაა მართვადი კათეტერის მოწყობილობები, მათ შორის „გამწევი მავთულის“ შეკრებები.
როგორც ადრე აღვნიშნეთ, ბოჭკოვანი ან USP ლაზერის არჩევანი ინჟინერიის პრეფერენციის, ასევე მხარდაჭერილი აღჭურვილობისა და პროცესების ტიპის საკითხია. Motion Dynamics-ის პრეზიდენტმა, კრის ვიტჰემმა, განმარტა: „ნეიროვასკულარულ პროდუქტებზე ორიენტირებული ბიზნეს მოდელის საფუძველზე, ჩვენ შეგვიძლია დიფერენცირებული შედეგების მიღება დიზაინში, შესრულებასა და მომსახურებაში. ლაზერულ ჭრას მხოლოდ იმ კომპონენტების წარმოებისთვის ვიყენებთ, რომლებსაც ჩვენ თვითონ ვიყენებთ, მაღალი ღირებულების, „რთული“ კომპონენტების წარმოებისთვის, რომლებიც ჩვენი სპეციალობა და რეპუტაცია გახდა; ჩვენ ლაზერულ ჭრას კონტრაქტის სახით არ ვთავაზობთ. ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ ჩვენს მიერ შესრულებული ლაზერული ჭრის უმეტესობა საუკეთესოდ USP ლაზერებით ხორციელდება და მრავალი წლის განმავლობაში StarCut Tube-ს ვიყენებდი ამ ლაზერებიდან ერთ-ერთთან ერთად. ჩვენი პროდუქციის მაღალი მოთხოვნის გამო, დღეში ორი 8-საათიანი ცვლა გვაქვს, ზოგჯერ კი სამი ცვლაც კი, ხოლო 2019 წელს ამ ზრდის მხარდასაჭერად კიდევ ერთი StarCut Tube უნდა შევიძინოთ. მაგრამ ამჯერად, ჩვენ გადავწყვიტეთ ფემტოწამიანი USP ლაზერების და ბოჭკოვანი ლაზერების ერთ-ერთი ახალი ჰიბრიდული მოდელის გამოყენება. ჩვენ ასევე შევუხამეთ ის StarFeed-ის ჩამტვირთავ/განმტვირთავ მოწყობილობას“. რათა შეგვეძლოს ჭრის სრული ავტომატიზაცია - ოპერატორი უბრალოდ ათავსებს ბლანკს, მილი იტვირთება მიმწოდებელში და იწყება პროდუქტის პროგრამული უზრუნველყოფის ოპერაციული პროგრამა.
სურათი 3. ეს მოქნილი უჟანგავი ფოლადის მიმღები მილი (ნაჩვენებია ფანქრის საშლელის გვერდით) გაჭრილია მონაკოს ფემტოწამიანი ლაზერით.
ვიტჰემი დასძენს, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ისინი ხანდახან იყენებენ ამ მანქანას ბრტყელი ჭრისთვის, მათი დროის 95 პროცენტზე მეტი იხარჯება მათი მართვადი კათეტერის შეკრებებისთვის ცილინდრული პროდუქტების შექმნაზე ან მოდიფიცირებაზე, კერძოდ, ჰიპოტუბებზე, სპირალებსა და სპირალებზე, მათ შორის პროფილირებული წვერებისა და ჭრის ხვრელების ჭრაზე. ეს კომპონენტები საბოლოოდ გამოიყენება ისეთ პროცედურებში, როგორიცაა ანევრიზმის აღდგენა და თრომბის მოცილება. ეს მოითხოვს ლაზერული საჭრელების გამოყენებას სხვადასხვა ლითონზე, მათ შორის უჟანგავ ფოლადზე, სუფთა ოქროზე, პლატინასა და ნიტინოლზე.
სურათი 4. მოძრაობის დინამიკა ასევე ფართოდ იყენებს ლაზერულ შედუღებას. ზემოთ, კოჭა შედუღებულია ლაზერით ამოჭრილ მილზე.
რა არის ლაზერული ვარიანტები? ვიტჰემმა განმარტა, რომ მათი კომპონენტების უმეტესობისთვის კრიტიკულად მნიშვნელოვანია შესანიშნავი კიდის ხარისხი და მინიმალური ნაპრალები, ამიტომ თავდაპირველად მათ უპირატესობა USP ლაზერებს მიანიჭეს. გარდა ამისა, კომპანიის მიერ გამოყენებული არცერთი მასალა არ შეიძლება მოჭრილიყო ამ ლაზერებით, მათ შორის პაწაწინა ოქროს კომპონენტები, რომლებიც გამოიყენება როგორც რადიოკონტრასტული მარკერები მის ზოგიერთ პროდუქტში. თუმცა, მან დასძინა, რომ ახალი ჰიბრიდული ვარიანტები, მათ შორის ბოჭკოვანი ლაზერები და USP, მათ მეტ მოქნილობას აძლევს სიჩქარის/კიდის ხარისხის საკითხების ოპტიმიზაციაში. „ეჭვგარეშეა, რომ ბოჭკოვან ოპტიკას შეუძლია უზრუნველყოს უფრო მაღალი სიჩქარე“, - თქვა მან. „მაგრამ ჩვენი კონკრეტული გამოყენების ფოკუსის გამო, ეს ჩვეულებრივ ნიშნავს გარკვეული ტიპის შემდგომ დამუშავებას, როგორიცაა ქიმიური და ულტრაბგერითი გაწმენდა ან ელექტროპოლირება. ამრიგად, ჰიბრიდული მანქანის ქონა საშუალებას გვაძლევს ავირჩიოთ, რომელი საერთო პროცესი - მხოლოდ USP თუ ბოჭკოვანი და შემდგომი დამუშავების დამუშავება - ოპტიმალურია თითოეული კომპონენტისთვის. ეს საშუალებას გვაძლევს შევისწავლოთ იგივე კომპონენტის ჰიბრიდული დამუშავების შესაძლებლობა, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც საქმე ეხება უფრო დიდ დიამეტრებს და კედლის სისქეს: ბოჭკოვანი ლაზერებით სწრაფი ჭრაც კი, შემდეგ კი ფემტოწამიანი ლაზერის გამოყენება წვრილი ჭრისთვის.“ ის ვარაუდობს, რომ USP ლაზერი მათთვის პირველ არჩევანად დარჩება, რადგან მათი ლაზერული ჭრის უმეტესობა 4-დან 6 ათასამდე კედლის სისქეს მოიცავს, თუმცა ისინი 1-დან 20 ათასამდე კედლის სისქეს აწყდებიან. უჟანგავი ფოლადის მილები კი ათასს შორისაა.
დასკვნის სახით, ლაზერული ჭრა და ბურღვა სხვადასხვა სამედიცინო მოწყობილობების წარმოების ძირითადი პროცესებია. დღეს, ლაზერული ტექნოლოგიების ძირითადი მიღწევებისა და ინდუსტრიის სპეციფიკური საჭიროებებისთვის კონფიგურირებული მაღალოპტიმიზებულ დანადგარების წყალობით, ეს პროცესები უფრო მარტივი გამოსაყენებელია და უკეთეს შედეგებს იძლევა, ვიდრე ოდესმე.