更勝一籌:超強雷射提供更高精度且無熱損傷 [幻燈片展示]

新型超短脈衝雷射可提供足夠功率來汽化更多病毒,而不會損害健康細胞


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大多數雷射器依靠連續的能量波來產生熱量,使醫生能夠在手術期間進行切割,計算機將資訊刻錄到 CD 和 DVD 上,以及掃描器讀取條形碼。但是,一種新型雷射有望透過快速、短暫的能量脈衝更有效地完成所有這些工作。這種脈衝雷射技術自 20 世紀 80 年代以來就已出現,但高昂的成本使其未能得到廣泛應用。然而,總部位於加利福尼亞州佩塔盧馬的 Raydiance, Inc. 希望透過其最新版本的超短脈衝 (USP) 雷射系統來克服這一障礙,該系統於週三釋出。

USP 雷射器發射短暫但強大的光脈衝,持續時間僅為一飛秒(一秒的千分之一的千分之一),並且與連續波雷射器不同,它可以瞬間汽化任何材料,而不會對周圍區域造成熱量或殘留損傷。Raydiance 的 USP 雷射系統使用軟體來控制光子能量透過光纖電纜的運動(而不是在鏡子之間反射光束),在比傳統雷射器更小的空間內產生更多能量。

Raydiance 透過其 Discovery 雷射平臺 2.0 版本,已將該技術的峰值功率提高了一倍,達到 10 兆瓦,並正在尋求將該技術推向市場,以便該公司的雷射器在光伏電池製造和手術裝置中變得像英特爾處理器在個人電腦中一樣普及,Raydiance 聯合創始人兼總裁斯科特·戴維森說。

“這項技術一直停留在科學專案階段,”他說,“現在它已準備好商業化。”(請觀看我們的幻燈片展示,其中包含雷射器功能的示例。

Raydiance 週三還宣佈從 Greenstreet Partners 和 Draper Fisher Jurvetson 獲得 2000 萬美元的新融資。(該公司此前已獲得超過 2500 萬美元的風險資本融資和 1000 萬美元的政府資助研發合同。)

Raydiance 的技術引起了美國食品和藥物管理局(FDA)的關注,該機構於 2007 年 7 月與該公司簽署了一項為期兩年的合作研發協議,該協議允許 FDA 的器械和放射健康中心(CDRH)評估 Raydiance 的 USP 雷射系統在多個領域的用途、安全性和有效性,包括屈光手術和角膜修復中角膜組織的消融;用於治療癌症、心血管疾病和糖尿病的光療法的應用;以及去除牙齒上的牙菌斑而不損壞牙釉質。該機構尚未報告其調查結果。

這項技術在戴維森和 Raydiance 董事長/執行長巴里·舒勒(前美國線上執行長)於 2005 年圍繞它建立公司之前,一直是國防高階研究計劃局(DARPA)專案的一部分。

戴維森說:“國防部喜歡超短脈衝雷射器,因為當你壓縮脈衝時,你會增加每個脈衝的能量。”“你正在建立一個巨大的電場,它不是像傳統雷射器那樣煮沸物質,而是汽化它。你可以將它指向任何東西,材料就會消失,剩下的就是一個精確的切割。”

雷射器的有效性將 Raydiance 與坦佩市亞利桑那州立大學物理學教授 孔-通·岑 在今年早些時候聯絡在一起。Raydiance 對岑教授關於使用雷射殺死病毒的研究非常感興趣,因此將其一臺裝置借給這位研究人員六個月。

Raydiance 的 USP 雷射系統的每個脈衝能量是他實驗室的 鈦藍寶石雷射器 的三倍,後者佔地 10 平方英尺(0.9 平方米)。這意味著岑教授不必像以前那樣緊密地聚焦雷射束,並且可以在更短的時間內殺死更多的病毒顆粒,而不會損害受損組織周圍的健康細胞。為了使鈦藍寶石雷射器足夠強大以殺死 HIV人乳頭瘤病毒,岑教授必須將光束聚焦到直徑為 10 微米。Raydiance 雷射系統使他可以使用直徑為 100 微米的光束來攻擊病毒。(微米是百萬分之一米,或大約萬分之四英寸。)

岑教授上個月向 美國國立衛生研究院 提交了一份 120 萬美元的撥款申請,用於購買超短脈衝雷射系統。(他預計會在五月份得到回覆。)然而,他尚未承諾 Raydiance,並表示他正在調查紐約州東塞託基特的 Quantronix、亞利桑那州圖森市的 Spectra-Physics Lasers 和加利福尼亞州聖克拉拉市的 Coherent, Inc. 的 USP 雷射器。

岑教授指出,Raydiance 技術的缺點之一是研究人員無法調整其雷射器的波長。“我想要一個多功能的雷射系統,”他說。“他們目前的系統是不可調諧的。”

另一個問題是在非常困難的融資環境中,其成本很高。戴維森表示,他的公司已嘗試透過最新版本將成本降低一半來解決這個問題,最新版本提供兩種不同的定價模式。第一種是每月向客戶收取 20,000 美元的雷射器、軟體和支援服務費用。第二種正在開發的模式將允許客戶以約 90,000 美元的價格購買雷射器,並單獨購買軟體。

成本並沒有嚇退幾位 Raydiance 客戶。光伏元件製造商加利福尼亞州米爾皮塔斯的 NanoGram Corporation 使用 Raydiance 的 USP 雷射器在其裝置上蝕刻太陽能電路。達拉斯德克薩斯大學西南醫學中心的急診醫學教授 艾哈邁德·伊德里斯 正在測試 Raydiance 雷射系統外科切除燒傷受害者壞死組織的能力。新墨西哥州立大學的研究人員正在測試其執行雷射誘導擊穿光譜法以研究寶石的能力(這可能有助於該校地質科學系區分真假寶石)。

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