En finjusteret laser svejser mere effektivt

Ved hjælp af laserteknologi optimerede forskere fra Empa en teknik til at svejse elektronikken fra implanterbare pacemakere og hjertestartere i et titaniumhus. Medicinvirksomheden Medtronic bruger nu metoden verden over til at producere disse enheder.

I Tolochenaz (Canton of Vaud) producerer det amerikanske medicotekniske firma Medtronic en ud af fem hjertestartere, der er tilgængelige på det globale marked og en ud af fire hjertestartere. Elektronikken til disse implanterbare enheder er anbragt i titaniumkasser, som hidtil blev svejset hermetisk med en solid state flash laser. Imidlertid, laserne er vedligeholdelsesværdige og ofte kilden til uregelmæssigheder. I øvrigt, de kræver vandkøling og fylder meget.

En ny type laser lanceret i 2015 af det amerikanske firma IPG Photonics kom til undsætning:Denne fiberlaser afkøles energieffektivt ved hjælp af luft i stedet for vand, kræver mindre vedligeholdelse, fungerer mere konsekvent og er mere kompakt. Indledende tests foretaget af Medtronic, imidlertid, afslørede, at svejsesømmene nu har sorte kanter, der ligner meget sod - ekstremt problematisk for implantater. Derfor, Medtronic's Sébastian Favre henvendte sig til Empa materialespecialister Patrik Hoffmann og Marc Leparoux fra Advanced Materials Processing Laboratory på Thun -stedet, der startede et projekt for at optimere den nye laser til brug med titanium. Projektet blev finansieret af Innosuisse, den tidligere kommission for teknologi og innovation (CTI).

Titan nanopartikler ser sorte ud

For at simulere produktionsprocesser hos Medtronic, Empa byggede sit eget "anlæg" til præcist at analysere laserens adfærd i et kontrolleret miljø. Resultaterne afslørede, at en interaktion med titandampen forstyrrer processen:Den sorte kant på sømmene viste sig at være titan -nanopartikler. I opfølgningsforsøg, Empa -forskerne demonstrerede, at den sorte kant forsvinder, hvis laseren betjenes med en anden bølgelængde. Laserproducenten IPG Photonics byggede efterfølgende en fiberlaser skræddersyet til Empa -forskernes specifikationer og tilbød den til yderligere test. Som disse forsøg bekræftede, justering af laserfrekvensen løste faktisk problemet.

I mellemtiden, Empa, Medtronic og IPG Photonics har i fællesskab patent på den optimerede fiberlaser. Medtronic drager fordel af forbedrede produktionsprocesser for sine implantater - til betydeligt lavere omkostninger. Og Schweiz kunne bekræfte sin status som et førende teknologiknudepunkt inden for den globalt opererende amerikanske multinationale. Trods alt, de specielle lasere "fremstillet i Schweiz" bruges nu på Medtronic -fabrikker i Puerto Rico, Singapore og USA.