高精度雷射掃描振鏡系統提升心導管支架設備

大部分對於心導管支架的了解，在於它是一種植入性醫療器材，用來撐開並維持阻塞的心血管，用來治療心肌梗塞或冠狀動脈疾病。雖然心導管支架的製造技術，經過這麼多年後，看起來應該已經是一種相對成熟的技術，但如果從製造技術的演進歷史來看，也可以看到實際上初期的製造設備與最新的製造設備有相當大的差異性。

雖然心導管支架看來已經存在很長的時間了，但使用此類醫療設被用來治療血管栓塞，大約是在1986年後才被大量接受。最先的心導管支架的試驗是在法國土魯斯(Toulouse)，當時第一個應用是用來治療心臟再狹窄(cardiac restenosis)的問題。此醫療器材具有目前需要的自我擴張特性，但是使用編織手術鋼纖維來製作，與現今最主流使用雷射加工出來的裝置不同。

80年代末期到90年代初期心導管支架切割技術

過去用來製作心導管支架的最初系統相對於目前的標準，看起來是相當的原始。此種系統是在80年代晚期到90年代初期的最主流系統，最初的心導管支架切割概念使用渦輪渦桿式旋轉平台(當時的高速旋轉可到60 rpm)，並搭配滾珠螺桿直線平台進行前後位移。相對於目前的微米級公差與幾秒到數分鐘可完成的加工時間，當時心導管支架切割設備性能確實受到相當大的限制。

90年代心導管支架切割技術

整個90年代在心導管支架的生產技術上，有了長足的進步。雷射源部分的穩定性提升，運動控制與定位系統也進行了更高程度的整合與強化。原先龐然大物的旋轉軸，被一個輕型化的直接驅動(Direct Drive)旋轉軸所取代，並且整合工件的夾持機構，如筒夾或三爪夾頭，以降低轉動慣量，提升系統動態性能。強化的機械系統，線性放大器，與更高性能的運動控制器，整合雷射控制功能等，將心導管支架設備性能有顯著提升。但是實際上機構而言，當年的設計仍然是「零組件」式的搭配性設計，而並非為整體化考量設計。

現代心導管支架切割技術

現在的心導管支架切割運動系統具有完全最佳化的直線與旋轉次系統，由於為針對圓柱材料加工所設計，因此整體結構具有提升的剛性與動態特性。除了運動控制器的功能在過去10年的增加(如相關軌跡強化演算，震動抑制等)，機構部分的強化大幅提升旋轉軸與直線軸於驅動時的偏心負載，回饋裝置的設計也儘量趨近於雷射加工位置，甚至，軸承的位置設計也儘量趨近於系統剛性中心，機電一體化的提升讓整切割品質不可同日而語。

未來的心導管支架切割

雖然在心導管支架切割機中，伺服平台的性能演進持續進行，但目前對於產能的要求逐件嚴苛，非金屬心導管無法在單次雷射切割就可完成，而需要多次於同一路線切割，若需要製作出相同數量的心導管，則平台移動單次的時間必需要大幅縮短，並且必須維持與單次切割相同的輪廓誤差以確保良率受到控制。

未來若考慮使用高速(並且高精度)的雷射掃描振鏡系統，將雷射光束使用極高的位移速度於工件上跳動，相對於笨重的伺服平台，必需要來回移動的時間可以大幅縮短。當然許多細節仍需要釐清與測試，例如如何切割連續的向量線段而不需要將工件來回旋轉？其實，此類解決方案已經存在，目前就待市場對於新的方案的實際導入了。 (本文由Aerotech提供，鄭斐文整理)