更胜一筹:超强激光提供更高精度且无热损伤 [幻灯片展示]

新型超短脉冲激光可提供足够功率来汽化更多病毒,而不会损害健康细胞


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大多数激光器依靠连续的能量波来产生热量,使医生能够在手术期间进行切割,计算机将信息刻录到 CD 和 DVD 上,以及扫描仪读取条形码。但是,一种新型激光有望通过快速、短暂的能量脉冲更有效地完成所有这些工作。这种脉冲激光技术自 20 世纪 80 年代以来就已出现,但高昂的成本使其未能得到广泛应用。然而,总部位于加利福尼亚州佩塔卢马的 Raydiance, Inc. 希望通过其最新版本的超短脉冲 (USP) 激光系统来克服这一障碍,该系统于周三发布。

USP 激光器发射短暂但强大的光脉冲,持续时间仅为一飞秒(一秒的千分之一的千分之一),并且与连续波激光器不同,它可以瞬间汽化任何材料,而不会对周围区域造成热量或残留损伤。Raydiance 的 USP 激光系统使用软件来控制光子能量通过光纤电缆的运动(而不是在镜子之间反射光束),在比传统激光器更小的空间内产生更多能量。

Raydiance 通过其 Discovery 激光平台 2.0 版本,已将该技术的峰值功率提高了一倍,达到 10 兆瓦,并正在寻求将该技术推向市场,以便该公司的激光器在光伏电池制造和手术设备中变得像英特尔处理器在个人电脑中一样普及,Raydiance 联合创始人兼总裁斯科特·戴维森说。

“这项技术一直停留在科学项目阶段,”他说,“现在它已准备好商业化。”(请观看我们的幻灯片展示,其中包含激光器功能的示例。

Raydiance 周三还宣布从 Greenstreet Partners 和 Draper Fisher Jurvetson 获得 2000 万美元的新融资。(该公司此前已获得超过 2500 万美元的风险资本融资和 1000 万美元的政府资助研发合同。)

Raydiance 的技术引起了美国食品和药物管理局(FDA)的关注,该机构于 2007 年 7 月与该公司签署了一项为期两年的合作研发协议,该协议允许 FDA 的器械和放射健康中心(CDRH)评估 Raydiance 的 USP 激光系统在多个领域的用途、安全性和有效性,包括屈光手术和角膜修复中角膜组织的消融;用于治疗癌症、心血管疾病和糖尿病的光疗法的应用;以及去除牙齿上的牙菌斑而不损坏牙釉质。该机构尚未报告其调查结果。

这项技术在戴维森和 Raydiance 董事长/首席执行官巴里·舒勒(前美国在线首席执行官)于 2005 年围绕它建立公司之前,一直是国防高级研究计划局(DARPA)项目的一部分。

戴维森说:“国防部喜欢超短脉冲激光器,因为当你压缩脉冲时,你会增加每个脉冲的能量。”“你正在创建一个巨大的电场,它不是像传统激光器那样煮沸物质,而是汽化它。你可以将它指向任何东西,材料就会消失,剩下的就是一个精确的切割。”

激光器的有效性将 Raydiance 与坦佩市亚利桑那州立大学物理学教授 孔-通·岑 在今年早些时候联系在一起。Raydiance 对岑教授关于使用激光杀死病毒的研究非常感兴趣,因此将其一台设备借给这位研究人员六个月。

Raydiance 的 USP 激光系统的每个脉冲能量是他实验室的 钛蓝宝石激光器 的三倍,后者占地 10 平方英尺(0.9 平方米)。这意味着岑教授不必像以前那样紧密地聚焦激光束,并且可以在更短的时间内杀死更多的病毒颗粒,而不会损害受损组织周围的健康细胞。为了使钛蓝宝石激光器足够强大以杀死 HIV人乳头瘤病毒,岑教授必须将光束聚焦到直径为 10 微米。Raydiance 激光系统使他可以使用直径为 100 微米的光束来攻击病毒。(微米是百万分之一米,或大约万分之四英寸。)

岑教授上个月向 美国国立卫生研究院 提交了一份 120 万美元的拨款申请,用于购买超短脉冲激光系统。(他预计会在五月份得到回复。)然而,他尚未承诺 Raydiance,并表示他正在调查纽约州东塞托基特的 Quantronix、亚利桑那州图森市的 Spectra-Physics Lasers 和加利福尼亚州圣克拉拉市的 Coherent, Inc. 的 USP 激光器。

岑教授指出,Raydiance 技术的缺点之一是研究人员无法调整其激光器的波长。“我想要一个多功能的激光系统,”他说。“他们目前的系统是不可调谐的。”

另一个问题是在非常困难的融资环境中,其成本很高。戴维森表示,他的公司已尝试通过最新版本将成本降低一半来解决这个问题,最新版本提供两种不同的定价模式。第一种是每月向客户收取 20,000 美元的激光器、软件和支持服务费用。第二种正在开发的模式将允许客户以约 90,000 美元的价格购买激光器,并单独购买软件。

成本并没有吓退几位 Raydiance 客户。光伏组件制造商加利福尼亚州米尔皮塔斯的 NanoGram Corporation 使用 Raydiance 的 USP 激光器在其设备上蚀刻太阳能电路。达拉斯德克萨斯大学西南医学中心的急诊医学教授 艾哈迈德·伊德里斯 正在测试 Raydiance 激光系统外科切除烧伤受害者坏死组织的能力。新墨西哥州立大学的研究人员正在测试其执行激光诱导击穿光谱法以研究宝石的能力(这可能有助于该校地质科学系区分真假宝石)。

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