(57)【要約】【課題】  フェムト秒レーザーによる細管加工装置および加工方法を提供する。  【解決手段】フェムト秒レーザー装置、回転軸を有するチャック、およびビームスプリッタと反射鏡を有する光学系を具備するレーザー加工装置であって、被加工物をチャックの回転軸上に設置すると共に、１つのフェムト秒レーザー光を光学系によって複数に分割し、分割した各フェムト秒レーザー光を反射鏡によって被加工物に照射し、チャックを回転させながら回転軸に平行な方向に移動させることによって、加工を行うレーザー加工装置を提供する。【選択図】  図１
2009297719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェムト秒レーザー装置、回転軸を有するチャック、およびビームスプリッタと反射鏡を有する光学系を具備するレーザー加工装置であって、被加工物をチャックの回転軸上に設置すると共に、１つのフェムト秒レーザー光を光学系によって複数に分割し、分割した各フェムト秒レーザー光を反射鏡によって被加工物に照射し、チャックを回転させながら回転軸に平行な方向に移動させることによって、加工を行うレーザー加工装置。
【請求項２】
前記ビームスプリッタが分割するビーム数は８本以下である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記被加工物は直径が１ｍｍ以下の長手軸を有する形状である請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記チャックはコレットチャックであり、被加工物の直径に応じたチャックを用いる請求項１ないし３に記載の装置。
【請求項５】
被加工物を液体中でチャックする請求項１ないし４に記載の装置。
【請求項６】
フェムト秒レーザー装置、回転軸を有するチャック、およびビームスプリッタと反射鏡を有する光学系を用いたレーザー加工方法であって、被加工物をチャックの回転軸上に設置すると共に、１つのフェムト秒レーザー光を光学系によって複数に分割し、分割した各フェムト秒レーザー光を反射鏡によって被加工物に照射し、チャックを回転させながら回転軸に平行な方向に移動させることによって、加工を行うレーザー加工方法。
【請求項７】
前記ビームスプリッタが分割するビーム数は８本以下である請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記被加工物は直径が１ｍｍ以下の長手軸を有する形状である請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記チャックはコレットチャックであり、被加工物の直径に応じたチャックを用いる請求項６ないし８に記載の装置。
【請求項１０】
被加工物を液体中でチャックする請求項６ないし９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフェムト秒レーザーを用いたレーザー加工装置及び方法であり、特にステントに代表されるような細径管を加工する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ステントと呼ばれる医療器具が治療に使用されており、材料としてステンレス等が使用されている。ステントは外径が数ｍｍ以下（例えば１ｍｍ以下）の細径管にレーザー光を照射することによりメッシュ状に加工して形成される。このようなステントは、目的地到達性を高めるために、柔軟性を向上させたり、より細い血管に対応し加工後の縮径を回避するために材料チューブの直径を細くしたり、血管内に留置させるために生体拒否反応を減らすこと等が求められている。
【０００３】
従来はこのような問題を解決するために、網目構造のチューブを構成することにより柔軟性を向上させ、加工原料はより細径のチューブを使用し、また生体親和性の高い材料をチューブ表面にコーティングしたり、ＤＤＳ性の付与により行われてきた。
【特許文献１】特開平５−３０９４８９
【特許文献２】特開平７−２７６０７１
【特許文献３】特開平１１−５１８６
【特許文献４】特開２００３−３３４６７７
【特許文献５】特開２００５−１０９３２３
【特許文献６】特開２００５−１０９３２２
【特許文献７】特開２００６−６８７６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように細径管を加工しステントを製造する場合従来はＹＡＧレーザーが一般に用いられている。しかし、上記のように直径が１ｍｍ以下の細管の場合、ＹＡＧレーザーによる加工は微細化の限界に達している。さらに、このような技術でステントを形成する場合、直径の大きなチューブを加工した後に外周方向から圧縮して直径を小さくするが、この場合ステントは圧縮、拡大両方向の変形を受けることになるので折損の危険性が増大し使用時のリスクも増大する。
【０００５】
また生体親和性の高い材料を使用することについては例えばコバルトクロムがあるが、これは耐熱性が高いため従来のＹＡＧレーザーを用いた熱加工は困難である。またステントの材料としてニッケルチタンなどの形状記憶合金が使用できるが、これは熱加工ができない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上のように従来の技術ではより細いステントを加工することは極めて困難である。従って本発明では以下のような手段を提供する。
（１）フェムト秒レーザー装置、回転軸を有するチャック、およびビームスプリッタと反射鏡を有する光学系を具備するレーザー加工装置であって、被加工物をチャックの回転軸上に設置すると共に、１つのフェムト秒レーザー光を光学系によって複数に分割し、分割した各フェムト秒レーザー光を反射鏡によって被加工物に照射し、チャックを回転させながら回転軸に平行な方向に移動させることによって、加工を行うレーザー加工装置。
（２）前記ビームスプリッタが分割するビーム数は８本以下である（１）に記載の装置。
（３）前記被加工物は直径が１ｍｍ以下の長手軸を有する形状である（１）または（２）に記載の装置。
（４）前記チャックはコレットチャックであり、被加工物の直径に応じたチャックを用いる（１）ないし（３）に記載の装置。
（５）被加工物を液体中でチャックする（１）ないし（４）に記載の装置。
（６）フェムト秒レーザー装置、回転軸を有するチャック、およびビームスプリッタと反射鏡を有する光学系を用いたレーザー加工方法であって、被加工物をチャックの回転軸上に設置すると共に、１つのフェムト秒レーザー光を光学系によって複数に分割し、分割した各フェムト秒レーザー光を反射鏡によって被加工物に照射し、チャックを回転させながら回転軸に平行な方向に移動させることによって、加工を行うレーザー加工方法。
（７）前記ビームスプリッタが分割するビーム数は８本以下である（６）に記載の方法。
（８）前記被加工物は直径が１ｍｍ以下の長手軸を有する形状である（６）または（７）に記載の方法。
（９）前記チャックはコレットチャックであり、被加工物の直径に応じたチャックを用いる（６）ないし（８）に記載の方法置。
（１０）被加工物を液体中でチャックする（６）ないし（９）に記載の方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によって直径１mm以下の細管を加工することができ、特にステントを製造することができる。またフェムト秒レーザー光を複数に分割することによって一度に多くの加工を行うことができ加工速度を速くすることができる。
本発明は更に、フェムト秒レーザーを用いた微細加工において発生する、いわゆるナノ粒子を取り除くことができ、健康に及ぼす悪影響を避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明を図を用いて説明する。図１は本発明の加工装置を模式的に示した図である。図示したように、フェムト秒レーザー装置１０からレーザー光１１が出力され、光学系２０に入射する。光学系２０ではレーザー光１１はビームスプリッタ２１で４本のビームに分割され、それぞれが反射鏡２２ａ〜２２ｄに入射する。反射鏡２２ａ〜２２ｄで反射されたレーザー光１１はチャック３１で把持されている被加工物３２に照射される。
【０００９】
ビームスプリッタ２１には群速度分散によってパルスが拡がらないように波形性を行う、いわゆるビームシェーパーを有することが好ましい。またフェムト秒レーザーでサブミクロンオーダーの加工を行う際、レーザー光１１の光軸が揺らいでいるため、安定してレーザー光１１を被加工物３２に照射することは困難である。よって常に被加工物３２に正確にレーザー光１１照射できるように光軸自動調整システム、いわゆるオートアライナーを使用することが必要である。
【００１０】
図１ではビームスプリッタ２１によってレーザー光１１が４本に分割されているが、これに限定されることなく、更に多くの本数に分割しても良い。好適には最大８本のレーザー光１１に分割する。また加工の際は被加工物３２が複数のレーザー光１１が集まるスポット１２に正確に位置するように光軸を調節することも必要である。
【００１１】
被加工物３２はチャック３１に保持されている。このチャック３１は例えばコレットチャックが好ましい。またコレットチャックは孔径を１０ミクロン刻みで変えたものを、複数用意しておき被加工物３２の直径に合うチャックを選択して加工することができる。図１に示したように、チャック３１は被加工物３２を上からぶら下げるように保持する。このとき、被加工物３２はチャック３１の回転軸３３上に設置される。この回転軸３３はスポット１２を通るように設置する。
【００１２】
被加工物３２は、例えばステントを製造する場合には外径０．１ｍｍ、内径０．０５ｍｍ、肉厚０．０２５ｍｍの細管を使用することができる。しかし、これに限定されるものではなく、外径が１ｍｍ以下であればステントとして使用することができる。また、外径が１ｍｍ以上でも加工できる。
【００１３】
次に、このような装置を用いてステントを製造する方法を説明する。ステントは網目状に形成されるので、フェムト秒レーザー１１を照射して被加工物３２である細管の側面に開口部を形成することで網目を形成する。
【００１４】
図２はこのような網目を示した側面図であり、細管３３に開口部３４が形成されている。この開口部３４は細管３３の円周方向に形成されており、例えば図１に示した装置ではレーザー光１１が４つに分割されているので、１回の照射で細管３３の側面に４つの開口部３４が形成される。１回目にレーザー光１１を照射して、次にチャック３３を高さを変えずに回転させ２回目の照射を行う。このようにすることによって細管３３の側面の同じ高さ位置に８個の開口部３４が形成されることになる。
【００１５】
また、開口部３４の形成は細管の下部から行う。つまり、開口部３４を形成する際は細管３４を下降させながら行う。細管３４の上部からチャックを上方に移動させて加工することもできるが、網目状に加工された部分は強度が弱くなるので加工時に折損する可能性があるため、加工は細管３３の下部から行うことが好ましい。
【００１６】
また、１回で形成できる開口部３４はビームスプリッタ２１で分割したレーザー光１１の数により決まるので、例えばレーザー光１１を４本に分割した場合、２回の照射で細管の同じ高さに８個の開口部を形成できる。次にチャックを下降させ開口部３４を形成するが、このときチャック３１をわずかに回転させることによって開口部を３４を螺旋状のパターンに形成することができる。
【００１７】
また、このような開口部３４の数は、細管側面に形成する開口部３４、つまりステントパターンの繰り返し数の約数で８以下の最大値を使って加工する。つまりステントパターンは同じ形の繰り返しデザインで円周方向に１２個、２０個、２５個で、パイプ側面をきれいに埋めるように繰り返されデザインと細管の太さでその繰り返し数が決まる。例えば、開口部３４が細管３３の同じ高さ位置に１２個並ぶ場合はレーザー光１１を６本に分割し、２回の照射で１段目を加工する。２０個並ぶ場合は５本のレーザー光１１を４回照射して１段加工する。
【００１８】
開口部３４の加工の際、チャック３１を回転させるが、この回転速度は細管３３表面において０．１ｍｍ／秒以下の線速度であることが好ましい。また線速度はレーザー光１１のビーム径にも依存する。ビーム径が小さいと開口部３４の直径が小さくなり、加工線幅が小さくなる。従って微細な加工ができるが加工速度が低下する。逆にビーム径を大きくして加工線幅を大きくすると加工速度が速くなる。従って加工線幅に依存した最適ビーム径を求めることができる。
【００１９】
本発明では細管を用いてステントを製造することができる。これはフェムト秒レーザーを用いたことによって実現できるものであるが、レーザー光１１によって開口部３４が形成されると微細なデブリが発生する。このデブリはナノメートルオーダーの粒子となる。つまりナノ粒子がデブリとして周囲に飛散する。ナノ粒子は例えば吸引等により人体へ取り込まれ、健康に悪影響を与える可能性がある。よって人体への悪影響を防止するための装置および加工方法を次に説明する。
【００２０】
図３はチャック３１周辺を模式的に示した図である。図に示したように、例えば被加工物３２を水槽３５の水３６の中へ浸漬させる。水槽３５はレーザー光１１が透過できるようにガラス等の透明な材料で形成するか、窓を設けここからレーザー光１１を導入する構造になっている。加工については上記と同様である。また、液体、水槽の壁などでレーザー光が吸収、反射などによって、加工対象に到達したときのパワーが低下する場合には、予め低下する分を増加させて照射することができる。
【００２１】
この実施例では水中に被加工物３２が位置しているためナノ粒子が空気中に飛散することはない。よって非常に安全に加工を行うことができる。また被加工物３２が浸漬する液体は水に限定されることはなく、レーザー光１１により加工を行うことができ、被加工物３２に悪影響を与えない液体であれば良い。また水槽は液体が流れるように、流体の入り口と出口を設けることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明により１ｍｍ以下の細管をステントに加工することができ、さらにナノ粒子等による人体への悪影響も防止できるレーザー加工装置および加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明の加工装置を模式的に示した図である。
【図２】図２はステントの拡大図である。
【図３】図３はデブリの飛散を防止する実施例を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  フェムト秒レーザー装置
１１  レーザー光
１２  スポット
２０  光学系
２１  ビームスプリッタ
２２ａ〜２２ｄ  反射鏡
３０  チャック部
３１  チャック
３２  被加工物
３３  細管
３４  開口部
【図１】
2009297719.tif 000003
【図２】
2009297719.tif 000004
【図３】
2009297719.tif 000005