Met behulp van lasertechnologie hebben Empa-wetenschappers een techniek geoptimaliseerd om de elektronica van implanteerbare pacemakers en defibrillators in een titanium behuizing te lassen. Het medtech-bedrijf Medtronic gebruikt de methode inmiddels wereldwijd om deze apparaten te produceren.

In Tolochenaz (Canton Vaud) produceert het Amerikaanse medtechbedrijf Medtronic een op de vijf op de wereldmarkt verkrijgbare pacemakers en een op de vier defibrillatoren. De elektronica van deze implanteerbare apparaten is ondergebracht in titanium behuizingen, die tot nu toe hermetisch waren gelast met een vastestofflitslaser. Echter, de lasers zijn onderhoudsvriendelijk en vaak de bron van onregelmatigheden. Bovendien, ze hebben waterkoeling nodig en nemen veel ruimte in beslag.

Een nieuw type laser dat in 2015 door het Amerikaanse bedrijf IPG Photonics werd gelanceerd, kwam te hulp:deze fiberlaser wordt energiezuinig gekoeld met lucht in plaats van water, vereist minder onderhoud, werkt consistenter en is compacter. Eerste tests uitgevoerd door Medtronic, echter, onthulde dat de lasnaden nu zwarte randen hebben die veel op roet lijken - uiterst problematisch voor implantaten. Daarom, Sébastian Favre van Medtronic benaderde Empa-materiaalspecialisten Patrik Hoffmann en Marc Leparoux van het Advanced Materials Processing Laboratory op de locatie in Thun, die een project startte om de nieuwe laser te optimaliseren voor gebruik met titanium. Het project werd gefinancierd door Innosuisse, de voormalige Commissie voor Technologie en Innovatie (CTI).

Titanium nanodeeltjes zien er zwart uit

Om productieprocessen bij Medtronic te simuleren, Empa bouwde een eigen "fabriek" om het gedrag van de laser nauwkeurig te analyseren in een gecontroleerde omgeving. Uit de resultaten bleek dat een interactie met de titaniumdamp het proces verstoort:de zwarte rand op de naden bleek titanium nanodeeltjes te zijn. Bij vervolgexperimenten de Empa-onderzoekers toonden aan dat de zwarte rand verdwijnt als de laser op een andere golflengte wordt bedreven. Laserfabrikant IPG Photonics bouwde vervolgens een fiberlaser die was afgestemd op de specificaties van de Empa-onderzoekers en bood deze aan voor verdere tests. Zoals deze experimenten bevestigden, het aanpassen van de laserfrequentie loste het probleem inderdaad op.

In de tussentijd, Empa, Medtronic en IPG Photonics hebben samen een patent op de geoptimaliseerde fiberlaser. Medtronic profiteert van verbeterde productieprocessen voor zijn implantaten – tegen aanzienlijk lagere kosten. En Zwitserland zou zijn status als toonaangevende technologiehub binnen de wereldwijd opererende Amerikaanse multinational kunnen bevestigen. Ten slotte, de speciale lasers "made in Switzerland" worden nu gebruikt in de Medtronic-fabrieken in Puerto Rico, Singapore en de VS.