Hjärtpacemakers är vanligtvis inrymda i ett titanhus som är svetsat ihop från två delar. Empa har optimerat arbetslaserns frekvens så att inga svarta kanter syns under svetsning, vilket skulle minska värdet av den medicinska produkten. Upphovsman:istockphoto
Med hjälp av laserteknik optimerade forskare från Empa en teknik för att svetsa elektroniken hos implanterbara pacemaker och defibrillatorer i ett titanhölje. Medicinteknikföretaget Medtronic använder nu metoden över hela världen för att tillverka dessa enheter.
I Tolochenaz (Kanton Vaud) producerar det amerikanska medicintekniska företaget Medtronic en av fem hjärtstimulatorer som finns tillgängliga på den globala marknaden och en av fyra defibrillatorer. Elektroniken i dessa implanterbara enheter finns i titanfodral, som hittills svetsats hermetiskt med en solid state -flashlaser. Dock, lasrarna är underhållsrika och ofta källan till oegentligheter. Dessutom, de kräver vattenkylning och tar mycket plats.
En ny typ av laser som lanserades 2015 av det amerikanska företaget IPG Photonics kom till undsättning:Denna fiberlaser kyls energieffektivt med hjälp av luft istället för vatten, kräver mindre underhåll, fungerar mer konsekvent och är mer kompakt. Inledande tester utförda av Medtronic, dock, avslöjade att svetssömmarna nu har svarta kanter som ser mycket ut som sot - extremt problematisk för implantat. Därför, Medtronics Sébastian Favre kontaktade Empa-materialspecialisterna Patrik Hoffmann och Marc Leparoux från Advanced Materials Processing Laboratory på Thun-anläggningen, som startade ett projekt för att optimera den nya lasern för användning med titan. Projektet finansierades av Innosuisse, den tidigare kommissionen för teknik och innovation (CTI).
Titan nanopartiklar ser svarta ut
För att simulera produktionsprocesser hos Medtronic, Empa byggde sin egen "anläggning" för att exakt analysera laserns beteende i en kontrollerad miljö. Resultaten avslöjade att en interaktion med titanångan stör processen:Den svarta kanten på sömmarna visade sig vara titannanopartiklar. I uppföljningsexperiment, Empa -forskarna visade att den svarta kanten försvinner om lasern drivs med en annan våglängd. Lasertillverkaren IPG Photonics byggde därefter en fiberlaser anpassad efter Empa-forskarnas specifikationer och erbjöd den för ytterligare tester. Som dessa experiment bekräftade, justering av laserfrekvensen löste verkligen problemet.
Under tiden, Empa, Medtronic och IPG Photonics har tillsammans patent på den optimerade fiberlasern. Medtronic drar nytta av förbättrade produktionsprocesser för sina implantat – till betydligt lägre kostnader. Och Schweiz kan bekräfta sin status som ett ledande tekniknav inom den globalt fungerande amerikanska multinationella. Trots allt, de speciella lasrarna "made in Switzerland" används nu på Medtronic -fabriker i Puerto Rico, Singapore och USA.
