EP1504829B1 - Process of manufacturing a medical needle - Google Patents

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EP1504829B1
EP1504829B1 EP03017883A EP03017883A EP1504829B1 EP 1504829 B1 EP1504829 B1 EP 1504829B1 EP 03017883 A EP03017883 A EP 03017883A EP 03017883 A EP03017883 A EP 03017883A EP 1504829 B1 EP1504829 B1 EP 1504829B1
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needle
portions
laser beam
plane
dimensions
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Adrian Fiechter
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Lasag AG
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Lasag AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21G—MAKING NEEDLES, PINS OR NAILS OF METAL
    • B21G1/00—Making needles used for performing operations
    • B21G1/08—Making needles used for performing operations of hollow needles or needles with hollow end, e.g. hypodermic needles, larding-needles

Abstract

The method involves soldering portions (2, 3) of a needle (1) under the impact of a laser pulse beam. The portion (3) has an end through which a suture thread is inserted. The thread is placed at interior of a blind hole (8). The portions are rotated with respect to each other. The speed of rotational movement is adjusted such that complete turning is carried out during the duration of beam impulsion.

Description

DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une aiguille médicale métallique du type généralement utilisée pour réaliser des sutures.The present invention relates to a method of manufacturing a medical metal needle of the type generally used to make sutures.

Plus précisément, la présente invention concerne un tel procédé comprenant les étapes consistant à:

  • a) se munir d'une première portion principale d'aiguille présentant une première extrémité pointue et une seconde extrémité dont la périphérie est contenue dans un plan P1,
  • b) se munir d'une seconde portion d'aiguille de forme tubulaire d'axe X2 et dont au moins une première extrémité présente une périphérie contenue dans un plan P2 sensiblement perpendiculaire à l'axe X2, les dimensions de la seconde portion d'aiguille dans le plan P2 étant inférieures ou égales aux dimensions de la première portion dans le plan P1,
  • c) disposer les première et seconde portions d'aiguille bout à bout, de telle manière que les plans P1 et P2 soient confondus en formant une interface entre les deux portions d'aiguille,
  • d) procéder au soudage des première et seconde portions d'aiguille sous l'effet de l'impact d'un faisceau laser pulsé incident sur une région de soudure située au niveau de l'interface et induire au cours de l'étape d) un mouvement de rotation relatif entre lesdites deux portions d'aiguille, d'une part, et le faisceau laser incident, d'autre part.
More specifically, the present invention relates to such a method comprising the steps of:
  • a) providing a first main needle portion having a first pointed end and a second end whose periphery is contained in a plane P1,
  • b) providing a second portion of tubular needle X2 axis and at least a first end has a periphery contained in a plane P2 substantially perpendicular to the axis X2, the dimensions of the second portion of needle in the plane P2 being smaller than or equal to the dimensions of the first portion in the plane P1,
  • c) arranging the first and second end-to-end needle portions so that the planes P1 and P2 are merged by forming an interface between the two needle portions,
  • d) welding the first and second needle portions under the impact of a pulsed laser beam incident on a solder region located at the interface and inducing in step d) a relative rotational movement between said two needle portions, on the one hand, and the incident laser beam, on the other hand.

Un tel procédé est par exemple connu du document US-A-4 935 029.Such a method is for example known from US-A-4,935,029.

La portion tubulaire agencée à l'extrémité non pointue de l'aiguille est destinée à assurer la fixation ultérieure du fil de suture à l'aiguille.The tubular portion arranged at the non-pointed end of the needle is intended to ensure the subsequent attachment of the suture to the needle.

ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUETECHNOLOGICAL BACKGROUND

La réalisation de telles aiguilles médicales par le soudage de deux portions, une première portion comportant une extrémité pointue et la seconde portion étant de forme tubulaire est connue depuis longtemps, comme par exemple du brevet US 1,613,206, délivré le 4 janvier 1927.The production of such medical needles by welding two portions, a first portion having a pointed end and the second portion being of tubular shape has been known for a long time, such as for example US Patent 1,613,206, issued January 4, 1927.

Toutefois, les aiguilles médicales les plus répandues actuellement ne présentent pas une structure obtenue par la réunion de deux parties initialement séparées. En effet, les exigences actuelles concernant la qualité de fabrication de ces aiguilles sont difficilement accessibles avec les procédés de soudage conventionnels. On connaît des procédés de soudure par points de deux pièces de formes cylindriques.However, the most widespread medical needles presently do not have a structure obtained by the union of two initially separated parts. Indeed, the current requirements concerning the manufacturing quality of these needles are difficult to access with conventional welding processes. Methods of spot welding of two pieces of cylindrical shapes are known.

Cependant, de tels procédés "de type macroscopique" sont difficilement applicables à des pièces aussi petites que des portions d'aiguilles médicales dont les diamètres sont couramment de l'ordre de quelques millimètres, voire moins. En effet, l'application d'un procédé de soudure par points conduirait à la formation de petites bavures tout autour de la jonction entre les deux portions d'aiguilles. La présence de ces bavures est bien entendu néfaste pour les tissus organiques sur lesquels une suture serait pratiquée avec une aiguille obtenue par un tel procédé de soudage.However, such "macroscopic type" methods are difficult to apply to parts as small as portions of medical needles whose diameters are commonly of the order of a few millimeters or less. Indeed, the application of a spot welding process would lead to the formation of small burrs all around the junction between the two needle portions. The presence of these burrs is of course detrimental to the organic tissues on which a suture would be performed with a needle obtained by such a welding process.

Ainsi, les aiguilles médicales actuelles sont typiquement réalisées à partir d'une portion métallique unique dont une extrémité est pointue tandis que la seconde extrémité est sensiblement plane. Un trou borgne est alors ménagé dans la seconde extrémité pour assurer ultérieurement la fixation d'un fil de suture. Généralement, le trou borgne est réalisé par un procédé de perçage au laser ou au foret selon les dimensions souhaitées.Thus, current medical needles are typically made from a single metal portion with one end pointed while the second end is substantially flat. A blind hole is then formed in the second end to subsequently secure the fixation of a suture. Generally, the blind hole is made by a laser or drill drilling method according to the desired dimensions.

Ce type de procédé de fabrication présente toutefois un inconvénient important du fait que des tolérances très précises doivent être respectées en ce qui concerne les dimensions du trou borgne ainsi obtenu, dans le but de garantir une bonne tenue du fil de suture sur l'aiguille.This type of manufacturing method, however, has a significant disadvantage that very precise tolerances must be respected with respect to the dimensions of the blind hole thus obtained, in order to ensure a good hold of the suture on the needle.

Un autre inconvénient de ce type de procédé est lié au fait que si le trou borgne est mal positionné ou dimensionné, il se peut que ses parois soient trop fines pour supporter les contraintes mécaniques subies ultérieurement lors de la réalisation d'une suture.Another disadvantage of this type of process is related to the fact that if the blind hole is poorly positioned or dimensioned, it is possible that its walls are too thin to withstand the mechanical stresses subsequently suffered during the production of a suture.

RÉSUMÉ DE L'INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION

Un but de la présente invention est de pallier aux inconvénients de l'art antérieur susmentionnés en proposant un procédé de fabrication d'aiguilles médicales rapide, peu coûteux et présentant un bon rendement, c'est-à-dire une bonne reproductibilité de la qualité des aiguilles obtenues.An object of the present invention is to overcome the aforementioned drawbacks of the prior art by providing a method for manufacturing medical needles fast, inexpensive and having a good yield, that is to say, a good reproducibility of quality needles obtained.

Dans ce but, la présente invention concerne un procédé de fabrication du type indiqué plus haut, caractérisé par le fait que la vitesse du mouvement de rotation relatif et la durée des impulsions du laser sont ajustées l'une par rapport à l'autre de telle manière qu'au moins un tour de rotation relative est effectué pendant la durée d'une impulsion du faisceau laser.For this purpose, the present invention relates to a manufacturing method of the type indicated above, characterized in that the speed of the relative rotational movement and the duration of the pulses of the laser are adjusted relative to each other such way that at least one rotation rotation is performed during the duration of a pulse of the laser beam.

Grâce à ces caractéristiques avantageuses, la soudure obtenue est continue et de qualité homogène sur toute la périphérie de l'aiguille. Dans la mesure où le tube soudé à la portion principale de l'aiguille est fabriqué par un procédé conventionnel et éprouvé, ses dimensions sont garanties de manière relativement précises. Ainsi, les dimensions du trou borgne de l'aiguille obtenu par le procédé selon la présente invention ne sont pas soumises à des fluctuations, d'une aiguille à l'autre, comme c'est le cas pour les aiguilles de l'art antérieur.Thanks to these advantageous characteristics, the weld obtained is continuous and of uniform quality over the entire periphery of the needle. Since the tube welded to the main portion of the needle is manufactured by a conventional and proven method, its dimensions are relatively accurately guaranteed. Thus, the dimensions of the blind hole of the needle obtained by the method according to the present invention are not subject to fluctuations, from one needle to another, as is the case for the needles of the prior art .

Dans un mode de réalisation préféré, la première portion de l'aiguille présente une forme sensiblement cylindrique dans la région de sa seconde extrémité, préférablement de mêmes dimensions que la seconde portion d'aiguille. De cette manière, le passage d'une portion à l'autre ne présente pas de discontinuité lorsque l'aiguille est assemblée.In a preferred embodiment, the first portion of the needle has a substantially cylindrical shape in the region of its second end, preferably of the same dimensions as the second needle portion. In this way, the passage from one portion to another is not discontinuous when the needle is assembled.

De manière préférée, les deux portions d'aiguilles sont appliquées l'une contre l'autre avec une certaine force de pression préalablement à l'opération de soudage.Preferably, the two needle portions are applied against each other with a certain pressure force prior to the welding operation.

Selon une variante, on prévoit une étape préliminaire à l'opération de soudage au cours de laquelle au moins deux, de préférence trois, très petits points de soudure sont réalisés entre les première et seconde portions de l'aiguille dans le but de maintenir celles-ci dans une position relative apte à l'opération de soudage.According to a variant, provision is made for a preliminary step in the welding operation during which at least two, preferably three, very small welding spots are made between the first and second portions of the needle in order to maintain those in a relative position suitable for the welding operation.

Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, on peut prévoir une étape supplémentaire de réalisation d'un chanfrein à l'extrémité du tube destiné à recevoir le fil de suture, ce chanfrein étant orienté vers l'intérieur du trou borgne. De préférence, le chanfrein est réalisé par enlèvement de matière par chauffage au laser et de manière à présenter une section transversale en forme d'arc de cercle. La présence d'un tel chanfrein permet de faciliter l'introduction ultérieure du fil de suture à l'intérieur du trou borgne de l'aiguille. En outre, le chanfrein peut être réalisé avantageusement après l'opération de soudage des deux portions d'aiguille, à l'aide de la même tête d'usinage laser et du même mouvement relatif de rotation entre l'aiguille formée et le faisceau laser incident. En effet, actuellement le chanfrein est typiquement réalisé par l'utilisation de deux faisceaux laser d'angles d'incidence respectifs opposés et dont chacun permet de réaliser la moitié du chanfrein.According to another advantageous characteristic of the present invention, it is possible to provide an additional step of producing a chamfer at the end of the tube intended to receive the suture, this chamfer being oriented towards the inside of the blind hole. Preferably, the chamfer is made by material removal by laser heating and so as to have a circular arc-shaped cross section. The presence of such a chamfer facilitates the subsequent insertion of the suture within the blind hole of the needle. In addition, the chamfer can be advantageously made after the welding operation of the two needle portions, using the same laser machining head and the same relative rotational movement between the formed needle and the laser beam incident. Indeed, currently the chamfer is typically realized by the use of two laser beams of respective opposite angles of incidence and each of which makes it possible to achieve half of the chamfer.

En ce qui concerne la mise en oeuvre du mouvement relatif de rotation entre les deux portions d'aiguille et le faisceau laser incident, un mode de réalisation préféré de la présente invention prévoit de disposer les deux portions d'aiguille immobiles sur un porte-pièce fixe tandis que le faisceau laser est entraîné en rotation autour de l'axe X2 de la portion tubulaire. Un mouvement rapide des deux portions qui doivent rester fixes l'une par rapport à l'autre est en effet délicat à mettre en oeuvre sans nuire à la précision du soudage.With regard to the implementation of the relative rotational movement between the two needle portions and the incident laser beam, a preferred embodiment of the present invention provides to arrange the two needle portions stationary on a workpiece holder. fixed while the laser beam is rotated around the axis X2 of the tubular portion. A rapid movement of the two portions that must remain fixed relative to each other is indeed difficult to implement without affecting the accuracy of the welding.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels:

  • la figure 1 représente une vue schématique en coupe partielle d'une aiguille médicale fabriquée par un procédé selon l'art antérieur;
  • la figure 2 représente une vue schématique en coupe partielle, similaire à la vue de la figure 1, d'une aiguille médicale fabriquée par un procédé selon la présente invention;
  • la figure 3 représente une vue schématique d'un dispositif utilisé pour la mise en oeuvre d'un premier mode de réalisation du procédé selon la présente invention, et
  • la figure 4 représente une vue schématique d'un dispositif utilisé pour la mise en oeuvre d'un second mode de réalisation du procédé selon la présente invention.
Other features and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the detailed description which follows, made with reference to the accompanying drawings given by way of non-limiting examples and in which:
  • Figure 1 shows a schematic partial sectional view of a medical needle manufactured by a method according to the prior art;
  • FIG. 2 is a diagrammatic view in partial section, similar to the view of FIG. 1, of a medical needle manufactured by a method according to the present invention;
  • FIG. 3 represents a schematic view of a device used for the implementation of a first embodiment of the method according to the present invention, and
  • FIG. 4 represents a schematic view of a device used for the implementation of a second embodiment of the method according to the present invention.

DESCRIPTION DÉTAILLÉEDETAILED DESCRIPTION

La figure 1 représente une aiguille médicale 100 du type actuellement utilisé et décrit plus haut, en coupe partielle. Cette aiguille est typiquement réalisée d'une seule pièce entre une première extrémité 101 pointue et une seconde extrémité 102 dont la section est sensiblement plane. Pour plus de clarté, l'aiguille 100 n'est représentée que partiellement, sa partie médiane n'étant pas visible, la première extrémité 101 étant représentée en perspective tandis que la région de la seconde extrémité est représentée en coupe. De manière conventionnelle, la partie médiane peut présenter une forme rectiligne ou curviligne.Figure 1 shows a medical needle 100 of the type currently used and described above, in partial section. This needle is typically made in one piece between a first pointed end 101 and a second end 102 whose section is substantially flat. For clarity, the needle 100 is only partially shown, its middle part not being visible, the first end 101 being shown in perspective while the region of the second end is shown in section. Conventionally, the median portion may have a rectilinear or curvilinear shape.

Une fois l'aiguille "brute" formée, on réalise un trou borgne 103 dans la région de la seconde extrémité 102 dans le but d'assurer la fixation d'un fil de suture (non représenté) dans une étape de fabrication ultérieure. De manière conventionnelle, le trou borgne 103 est réalisé par un procédé de perçage au laser.Once the "raw" needle is formed, a blind hole 103 is made in the region of the second end 102 for the purpose of securing a suture (not shown) in a subsequent manufacturing step. Conventionally, the blind hole 103 is made by a laser drilling method.

Toutefois, ce procédé de perçage au laser présente un inconvénient important qui concerne la précision du positionnement du trou 103 par rapport à l'aiguille ainsi que la précision du dimensionnement du trou obtenu.However, this laser drilling method has a significant disadvantage which concerns the accuracy of the positioning of the hole 103 relative to the needle and the accuracy of the dimensioning of the hole obtained.

En effet, des tolérances très faibles sont à respecter pour le positionnement du trou, dans la mesure où les parois 104 qui résultent de la formation du trou 103 sont relativement fines. Ainsi, un mauvais positionnement du trou 103 peut entraîner la formation de parois 104 trop fines pour garantir une bonne résistance mécanique de l'aiguille 100 à la déformation, voire à la rupture, lors de la réalisation d'une suture.Indeed, very small tolerances are to be respected for the positioning of the hole, insofar as the walls 104 which result from the formation of the hole 103 are relatively thin. Thus, a poor positioning of the hole 103 may result in the formation of walls 104 which are too thin to guarantee good mechanical strength of the needle 100 for deformation or even for breaking when making a suture.

De même, comme cela a déjà été mentionné plus haut, un mauvais dimensionnement du trou 103 peut entraîner une mauvaise tenue du fil de suture (non représenté) qui est destiné à y être enfilé, de même qu'une forme irrégulière du trou 103.Likewise, as already mentioned above, a wrong sizing of the hole 103 may result in a poor hold of the suture (not shown) which is intended to be threaded thereon, as well as an irregular shape of the hole 103.

Les problèmes mentionnés ci-dessus voient leur ampleur augmenter lorsqu'il est question de percer des trous présentant un diamètre supérieur à environ 0,4 mm. Par conséquent, le respect des tolérances de fabrication devient difficile dans ces conditions ce qui conduit à l'obtention d'un nombre élevé d'aiguilles qui ne sont pas aptes à être utilisées.The problems mentioned above increase in magnitude when it comes to drilling holes having a diameter greater than about 0.4 mm. Consequently, compliance with manufacturing tolerances becomes difficult under these conditions, which leads to the production of a large number of needles that are not suitable for use.

En cherchant à résoudre ces problèmes en améliorant les procédés de fabrication connus, la Demanderesse a mis au point le procédé de fabrication d'aiguilles médicales selon la présente invention.In seeking to solve these problems by improving the known manufacturing processes, the Applicant has developed the method of manufacturing medical needles according to the present invention.

La figure 2 présente une aiguille médicale 1 obtenue par un procédé selon la présente invention, dans une vue similaire à la vue de la figure 1.FIG. 2 shows a medical needle 1 obtained by a method according to the present invention, in a view similar to the view of FIG. 1.

L'aiguille 1 comporte deux portions, une première portion principale 2, représentée partiellement, et une seconde portion 3 de forme tubulaire.The needle 1 comprises two portions, a first main portion 2, partially shown, and a second portion 3 of tubular shape.

La première portion principale 2 comprend une première extrémité pointue 4 et une seconde extrémité 5 contenue dans un plan P1. La partie médiane de la première portion principale 2, qui n'est pas représentée, peut présenter une forme quelconque, c'est-à-dire qu'elle peut être rectiligne ou curviligne sans que sa forme n'ait d'incidence sur le procédé de fabrication selon la présente invention.The first main portion 2 comprises a first pointed end 4 and a second end 5 contained in a plane P1. The middle portion of the first main portion 2, which is not shown, may have any shape, that is to say it may be rectilinear or curvilinear without its shape affecting the manufacturing method according to the present invention.

La seconde portion 3 présente préférablement une symétrie axiale d'axe X2 et comprend une première extrémité 6 destinée à être soudée à la première portion 2, contenue dans un plan P2, sensiblement perpendiculaire à l'axe X2. La seconde portion 3 comprend en outre une seconde extrémité 7 à travers laquelle il est prévu d'insérer un fil de suture dans une étape de fabrication ultérieure pour lier ce dernier à l'aiguille 1. Ainsi, le fil de suture doit finalement être logé à l'intérieur du trou borgne 8 formé par la réunion des première 2 et seconde 3 portions de l'aiguille 1.The second portion 3 preferably has an axial symmetry axis X2 and comprises a first end 6 intended to be welded to the first portion 2, contained in a plane P2 substantially perpendicular to the axis X2. The second portion 3 further comprises a second end 7 through which it is intended to insert a suture in a subsequent manufacturing step to bond the latter to the needle 1. Thus, the suture must eventually be housed inside the blind hole 8 formed by the meeting of the first 2 and second 3 portions of the needle 1.

Dans un mode de réalisation préféré du procédé selon la présente invention, il est prévu de munir le bord du trou borgne 8, c'est-à-dire la jonction entre l'extrémité 7 de la seconde portion 3 et la surface périphérique 9 du trou 8, d'un chanfrein 10. Le chanfrein 10 présente préférablement une section sensiblement en forme d'arc de cercle, avec un rayon de courbure de l'ordre de quelques dizaines ou centaines de micromètres, préférablement entre 10 et 200 micromètres, et permet d'assurer une fonction de guidage du fil de suture lorsque celui-ci est enfilé dans l'aiguille. Cette mesure permet d'assouplir notablement les conditions d'insertion du fil de suture et se traduit par un gain de temps important au niveau de l'opération d'assemblage du fil et de l'aiguille qui, typiquement, est automatisée avec une cadence de fonctionnement élevée de l'ordre de plusieurs assemblages par seconde.In a preferred embodiment of the method according to the present invention, provision is made to provide the edge of the blind hole 8, that is to say the junction between the end 7 of the second portion 3 and the peripheral surface 9 of the 8, a chamfer 10. The chamfer 10 preferably has a substantially arcuate section of circle, with a radius of curvature of the order of a few tens or hundreds of micrometers, preferably between 10 and 200 microns, and ensures a guide function of the suture when it is threaded into the needle. This measure makes it possible to appreciably soften the insertion conditions of the suture and results in a significant time saving in the operation of assembling the yarn and the needle, which is typically automated with a cadence. of high operation of the order of several assemblies per second.

La figure 2 laisse apparaître en outre un détail structurel de l'aiguille 1, directement lié à son procédé de fabrication. En effet, on constate la présence d'une soudure 11 au niveau de l'interface entre les première 2 et seconde 3 portions de l'aiguille. De manière préférée, la soudure s'étend sur toute l'épaisseur de la paroi de la seconde portion tubulaire, tel que représenté la figure 2, de façon à garantir une rigidité optimale de la liaison entre les deux portions de l'aiguille. En outre, le procédé de fabrication selon la présente invention permet de former une soudure 11 continue sur toute la périphérie de la seconde portion 3 et d'excellente qualité tant sur le plan mécanique que sur le plan visuel.Figure 2 also shows a structural detail of the needle 1, directly related to its manufacturing process. Indeed, there is the presence of a weld 11 at the interface between the first 2 and second 3 portions of the needle. Preferably, the weld extends over the entire thickness of the wall of the second tubular portion, as shown in Figure 2, so as to ensure optimum rigidity of the connection between the two portions of the needle. In addition, the manufacturing method according to the present invention allows to form a continuous weld 11 over the entire periphery of the second portion 3 and of excellent quality both mechanically and visually.

Les première 2 et seconde 3 portions de l'aiguille ont été représentées ici avec des dimensions identiques dans les régions de leurs extrémités respectives destinées à être soudées ensemble. Ainsi, l'aiguille 1 présente une enveloppe sans irrégularité de sa surface depuis son extrémité pointue 4 jusqu'à son extrémité 7 servant à fixer le fil de suture. Bien entendu, cette caractéristique qui correspond à une variante préférée n'est pas limitative. L'homme du métier pourra adapter les dimensions relatives des première et seconde portions d'aiguille selon ses propres besoins sans difficulté particulière et sans sortir du cadre de la présente invention.The first 2 and second 3 portions of the needle have been shown here with identical dimensions in the regions of their respective ends intended to be welded together. Thus, the needle 1 has an envelope without irregularity of its surface from its pointed end 4 to its end 7 for securing the suture. Of course, this characteristic which corresponds to a preferred variant is not limiting. Those skilled in the art can adapt the relative dimensions of the first and second needle portions according to their own needs without particular difficulty and without departing from the scope of the present invention.

Il convient de noter toutefois que du fait de l'utilisation ultérieur de l'aiguille, en particulier du fait de la direction de ses déplacements dans les tissus organiques, il est impératif que les dimensions transversales de la seconde portion d'aiguille soient inférieures ou égales à celles de la première portion.It should be noted, however, that because of the subsequent use of the needle, particularly because of the direction of its movements in the organic tissues, it is imperative that the transverse dimensions of the second needle portion be smaller or smaller. equal to those of the first portion.

Les figures 3 et 4 présentent deux exemples de mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, avec des dispositifs de soudage différents.Figures 3 and 4 show two examples of implementation of the method according to the present invention, with different welding devices.

La figure 3 représente, de manière schématique, un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention, suivant lequel les première 2 et seconde 3 portions de l'aiguille 1 sont entraînées en rotation en regard d'un faisceau laser incident immobile.FIG. 3 schematically represents a first embodiment of the method according to the invention, in which the first 2 and second 3 portions of the needle 1 are rotated opposite an immobile incident laser beam.

Dans ce but, on peut utiliser une table de travail 30 dont l'inclinaison de la surface de travail 31 est préférablement susceptible d'être ajustée suivant au moins un axe de rotation, tel qu'indiqué par la flèche F1, pour pouvoir régler l'angle d'incidence du faisceau laser sur la région de soudure si nécessaire.For this purpose, it is possible to use a work table 30 whose inclination of the working surface 31 is preferably capable of being adjusted according to at least an axis of rotation, as indicated by the arrow F1, to be able to adjust the angle of incidence of the laser beam on the welding region if necessary.

Un moteur 32 est solidaire de la surface de travail 31 et entraîne un arbre 33 en rotation. L'arbre 33 porte un outil porte-pièce 34, qui lui est fixé de manière rigide, destiné à supporter une aiguille 1 pendant l'opération de soudage.A motor 32 is secured to the working surface 31 and drives a shaft 33 in rotation. The shaft 33 carries a workpiece tool 34, which is rigidly attached thereto, for supporting a needle 1 during the welding operation.

L'outil porte-pièce 34 est pourvu de moyens conventionnels pour assurer le maintien de l'aiguille 1.The workpiece tool 34 is provided with conventional means for maintaining the needle 1.

D'autre part, le dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon le mode de réalisation de la figure 3 comporte une source laser 35 émettant un faisceau laser 36 de caractéristiques optiques adaptées aux conditions opératoires envisagées, notamment en termes de puissance et de fréquence d'impulsions.On the other hand, the device for carrying out the method according to the embodiment of FIG. 3 comprises a laser source 35 emitting a laser beam 36 of optical characteristics adapted to the operating conditions envisaged, in particular in terms of power and frequency of operation. pulses.

En outre, le dispositif de la figure 3 comporte des moyens optiques conventionnels pour moduler la forme du faisceau laser 36, telles que des lentilles 37, 38 et 39, ainsi que des moyens optiques pour modifier la direction du faisceau laser 36, le cas échéant, tel qu'un miroir 40. Par la biais de ces moyens optiques, on obtient un faisceau laser incident 41 dont le point focal est situé dans la région de l'interface entre les première 2 et seconde 3 portions de l'aiguille 1.In addition, the device of FIG. 3 comprises conventional optical means for modulating the shape of the laser beam 36, such as lenses 37, 38 and 39, as well as optical means for modifying the direction of the laser beam 36, as the case may be , such as a mirror 40. By means of these optical means, an incident laser beam 41 is obtained whose focal point is located in the region of the interface between the first 2 and second 3 portions of the needle 1.

Ainsi, lorsque le positionnement relatif entre l'aiguille 1 et le faisceau laser incident 41 correspond à la position nécessaire pour la mise en oeuvre de l'étape de soudage des première et seconde portions de l'aiguille, l'outil porte-pièce 34 est entraîné en rotation sur lui-même, dans la direction indiquée par la flèche F2, de telle manière que l'aiguille tourne sur elle-même, l'interface entre ses deux portions restant située en regard du faisceau laser incident 41.Thus, when the relative positioning between the needle 1 and the incident laser beam 41 corresponds to the position necessary for carrying out the welding step of the first and second portions of the needle, the workpiece tool 34 is rotated on itself, in the direction indicated by the arrow F2, so that the needle rotates on itself, the interface between its two portions remaining facing the incident laser beam 41.

Un paramètre important du procédé selon la présente invention consiste alors à ajuster les valeurs de la durée des impulsions du faisceau laser 36 et de la vitesse de la rotation de l'outil porte-pièce 34 l'une par rapport à l'autre, de telle manière qu'au cours de la durée d'une impulsion complète du faisceau laser, l'outil porte-pièce 34 effectue au moins un tout complet sur lui-même.An important parameter of the method according to the present invention then consists in adjusting the values of the duration of the pulses of the laser beam 36 and the speed of rotation of the workpiece tool 34 relative to each other, such that during the duration of a full pulse of the laser beam, the workpiece tool 34 performs at least one complete whole on itself.

Ainsi, on obtient une soudure propre et continue sur toute la périphérie de l'aiguille 1.Thus, a clean and continuous weld is obtained over the entire periphery of the needle 1.

Selon une variante préférée de mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, on effectue le soudage des première et seconde portions d'aiguille en deux étapes. On peut en effet prévoir une étape préliminaire de soudage au cours de laquelle les première 2 et seconde 3 portions de l'aiguille sont liées ensemble par au moins deux petits points de soudure.According to a preferred variant of implementation of the method according to the present invention, the welding of the first and second needle portions is carried out in two steps. One can indeed provide a preliminary welding step during which the first 2 and second 3 portions of the needle are bonded together by at least two small weld spots.

Dans ce but, on peut utiliser un manchon 42 du type de celui représenté sur la figure 3 à titre illustratif et non limitatif. Le manchon 42 présente une forme globalement cylindrique et comprend une surface d'appui 43 contre laquelle est disposée la seconde portion 3 de aiguille 1. Le manchon 42 est alors enfilé sur l'extrémité 5 de la première portion 2 d'aiguille portée par l'outil porte-pièce 34, de telle manière que les première et seconde portions d'aiguille soient disposées en butée l'une contre l'autre.For this purpose, it is possible to use a sleeve 42 of the type shown in FIG. 3 for illustrative and nonlimiting purposes. The sleeve 42 has a shape generally cylindrical and comprises a bearing surface 43 against which is disposed the second portion 3 of needle 1. The sleeve 42 is then threaded onto the end 5 of the first portion 2 needle carried by the workpiece tool 34 such that the first and second needle portions are abutted against each other.

Le manchon dispose en outre d'une pluralité d'ouvertures 44 régulièrement réparties autour de sa périphérie et situées en regard de la région d'interface entre les première et seconde portions d'aiguille. Le manchon 42 représenté comprend 3 ouvertures 44 disposées à 120° les unes des autres.The sleeve further has a plurality of openings 44 regularly distributed around its periphery and located opposite the interface region between the first and second needle portions. The sleeve 42 shown comprises 3 openings 44 arranged at 120 ° from each other.

Par conséquent, lorsque l'outil porte-pièce 34 effectue au moins un premier tour de rotation sur lui-même, le faisceau incident 41 irradie les régions de interface entre les première et seconde portion d'aiguille situées en regard des ouvertures 44 pour former des petits points de soudure.Therefore, when the workpiece tool 34 performs at least a first turn on itself, the incident beam 41 irradiates the interface regions between the first and second needle portions located opposite the openings 44 to form small weld spots.

Une fois les trois petits points de soudure réalisés, dans le cas de l'exemple représenté, le manchon 42 est retiré et l'outil porte-pièce 34 est à nouveau entraîné en rotation pour effectuer la soudure continue, tel que mentionné plus haut.Once the three small spot welds made, in the case of the example shown, the sleeve 42 is removed and the workpiece tool 34 is rotated again to perform the continuous welding, as mentioned above.

On peut noter que le procédé de fabrication d'aiguilles médicales selon le présent mode de réalisation de l'invention est applicable à des aiguilles dont la section n'est pas circulaire. Toutefois, il est bien clair que l'application de ce procédé à la réalisation d'aiguilles de formes différentes conduit à des résultats bien moindres en terme de vitesse de production, dans la mesure où le recours à des moyens support du type bras robotisé sont nécessaires. En effet, les mouvements effectués par un bras robotisé dans ce cas sont plus complexes, donc le procédé de soudage est globalement plus lent.It may be noted that the method for manufacturing medical needles according to the present embodiment of the invention is applicable to needles whose section is not circular. However, it is clear that the application of this method to the realization of needles of different shapes leads to much lower results in terms of production speed, insofar as the use of support means of the robotic arm type are required. Indeed, the movements made by a robotic arm in this case are more complex, so the welding process is generally slower.

La figure 4 représente un mode de mise en oeuvre préféré du procédé selon la présente invention de manière schématique. On a volontairement représenté une aiguille de type curviligne à titre illustratif, la forme de l'aiguille n'ayant pas d'incidence sur le procédé selon la présente invention, tel que mentionné précédemment.Figure 4 shows a preferred embodiment of the method according to the present invention schematically. A needle of curvilinear type has been intentionally represented for illustrative purposes, the shape of the needle having no effect on the method according to the present invention, as mentioned above.

Conformément à ce mode de mise en oeuvre préféré de l'invention et contrairement au mode de mise en oeuvre précédent, les première 2' et seconde 3' portions de l'aiguille 1' sont maintenues dans une position fixe pendant l'opération de soudage tandis que le faisceau laser incident est entraîné dans un mouvement de rotation.According to this preferred embodiment of the invention and contrary to the previous embodiment, the first 2 'and second 3' portions of the needle 1 'are held in a fixed position during the welding operation. while the incident laser beam is driven in a rotational movement.

Le présent mode de mise en oeuvre est par conséquent plus favorable du point de vue de la stabilité de la position relative des deux pièces à souder ensemble, de même que du point de vue de leur positionnement en regard du faisceau laser incident.The present embodiment is therefore more favorable from the point of view of the stability of the relative position of the two parts to be welded together, as well as from the point of view of their positioning with respect to the incident laser beam.

Dans ce but, on peut utiliser préférablement un dispositif optique particulier permettant de produire un faisceau laser rotatif à grande vitesse de rotation. Un tel dispositif est décrit dans la demande de brevet européen No 03011210.6 intitulée "Apparatus for generating a rotating laser beam", déposée le 16 mai 2003 par la Demanderesse.For this purpose, it is preferable to use a particular optical device for producing a rotating laser beam with a high rotational speed. Such a device is described in European Patent Application No. 03011210.6 entitled "Apparatus for generating a rotating laser beam", filed May 16, 2003 by the Applicant.

Les moyens techniques spécifiques mis en oeuvre dans ce dispositif optique ne seront par conséquent pas décrits en détail dans la présente demande.The specific technical means implemented in this optical device will therefore not be described in detail in the present application.

Pour la mise en oeuvre du procédé, il est prévu de recourir à une source laser 50 émettant un faisceau laser 51 à travers un système mécanique 52 comportant des moyens optiques conventionnels pour ajuster les caractéristiques du faisceau laser incident 53. Le système 52 comporte en outre une surface réfléchissante 54 ainsi que des moyens mécaniques (non représentés) destinés à faire tourner la surface réfléchissante 54 dans la direction indiquée par la flèche F3 sur la figure 4.For the implementation of the method, provision is made to use a laser source 50 emitting a laser beam 51 through a mechanical system 52 comprising conventional optical means for adjusting the characteristics of the incident laser beam 53. The system 52 also comprises a reflecting surface 54 as well as mechanical means (not shown) for rotating the reflecting surface 54 in the direction indicated by the arrow F3 in FIG.

Le faisceau laser est alors dévié en direction d'une seconde surface réfléchissante 55 de forme globale annulaire et présentant une forme concave en section transversale, tel qu'apparent de la figure 4. Le faisceau laser incident 53 est alors émis à partir de la seconde surface réfléchissante 55, en direction de l'aiguille 1, avec un certain angle d'incidence ajustable par le biais des moyens mécaniques du système 52.The laser beam is then deflected towards a second reflecting surface 55 of annular overall shape and having a concave cross-sectional shape, as shown in FIG. 4. The incident laser beam 53 is then emitted from the second reflecting surface 55, in the direction of the needle 1, with a certain angle of incidence adjustable through the mechanical means of the system 52.

Par ailleurs, l'aiguille 1 est disposée dans un porte-pièce 56, le positionnement relatif du système 52 et de l'aiguille étant ajusté de telle manière que le faisceau laser incident présente son point focal sensiblement dans la région de l'interface entre les première 2 et seconde 3 portions de l'aiguille 1.Furthermore, the needle 1 is disposed in a workpiece holder 56, the relative positioning of the system 52 and the needle being adjusted so that the incident laser beam has its focal point substantially in the region of the interface between the first 2 and second 3 portions of the needle 1.

Une fois l'aiguille 1 positionnée correctement, le faisceau laser est émis et entraîné dans un mouvement de rotation par le biais de la rotation de la surface réfléchissante 54, de telle manière que le faisceau laser incident parcourt la périphérie de l'aiguille au niveau de l'interface entre les deux portions de cette dernière.Once the needle 1 is positioned correctly, the laser beam is emitted and driven in a rotational movement by the rotation of the reflecting surface 54, so that the incident laser beam travels the periphery of the needle at the level of the needle. of the interface between the two portions of the latter.

De même que dans le mode de réalisation précédemment décrit, les valeurs de la vitesse de la rotation de la surface réfléchissante 54 et de la durée des impulsions du faisceau laser 51 sont ajustées l'une par rapport à l'autre, de telle manière qu'au cours de la durée d'une impulsion complète du faisceau laser, la surface réfléchissante 54 effectue au moins un tout complet sur elle-même.As in the embodiment previously described, the values of the speed of rotation of the reflecting surface 54 and the duration of the pulses of the laser beam 51 are adjusted relative to each other, so that During the duration of a complete pulse of the laser beam, the reflective surface 54 performs at least one complete whole on itself.

Grâce à un dispositif du type de celui décrit dans la demande de brevet en référence, il est possible d'atteindre des vitesses de rotation de la surface réfléchissante 54 de l'ordre de 20000 tours par minute. Il est par conséquent évident que la mise en oeuvre du présent mode de réalisation préféré du procédé selon invention dans la production d'aiguilles médicales procure un avantage important en terme de vitesse de production. Le dispositif mentionné est particulièrement avantageux dans la mesure où il suffit d'interrompre l'émission du faisceau laser entre deux aiguilles à usiner, le système mécanique poursuivant son mouvement de rotation, ce qui procure également un gain de temps considérable.With a device of the type described in the patent application, it is possible to achieve rotational speeds of the reflecting surface 54 of the order of 20000 revolutions per minute. It is therefore obvious that the implementation of the present preferred embodiment of the method according to invention in the production of medical needles provides a significant advantage in terms of speed of production. The device mentioned is particularly advantageous insofar as it suffices to interrupt the emission of the laser beam between two needles to be machined, the mechanical system continuing its rotational movement, which also provides a considerable time saving.

Dans une variante similaire à celle décrite en relation avec le mode de mise oeuvre précédent, on prévoit de réaliser la soudure entre les première et seconde portions d'aiguille en deux étapes, une étape préliminaire permettant d'effectuer des petits points de soudure régulièrement répartis le long de la périphérie de l'aiguille pour les rendre solidaire l'une de l'autre.In a variant similar to that described in relation to the previous implementation mode, it is expected to perform the welding between the first and second needle portions in two steps, a preliminary step to perform small uniformly distributed weld points along the periphery of the needle to make them integral with each other.

Dans ce but, on pourra prévoir d'utiliser un manchon 42, tel que décrit en relation avec la description détaillée de la figure 3.For this purpose, it will be possible to use a sleeve 42, as described in connection with the detailed description of FIG.

Il convient de noter que dans chacun des modes de réalisation décrits, il est préférable de réaliser le chanfrein 10 (figure 2) en utilisant la même tête d'usinage laser. Dans chacun des cas, en effet, il suffit de modifier la position relative de l'aiguille et du faisceau laser incident entre les opérations de soudage et de réalisation du chanfrein. Bien entendu, il peut être nécessaire de modifier en outre la puissance du laser et/ou la durée de ses impulsions.It should be noted that in each of the described embodiments, it is preferable to make the bevel 10 (FIG. 2) using the same laser machining head. In each case, in fact, it suffices to modify the relative position of the needle and the incident laser beam between the welding and chamfering operations. Of course, it may be necessary to further modify the power of the laser and / or the duration of its pulses.

En outre, comme mentionné plus haut, il est préférable de prévoir des moyens conventionnels pour appliquer une force de pression relative entre les première et seconde portions de l'aiguille préalablement à l'étape de soudage, dans le but d'éviter la formation de poches d'air dans la soudure obtenue. De tels moyens n'ont pas été décrits en détail mais leur mise en oeuvre de manière conventionnelle est à la portée de l'homme du métier.In addition, as mentioned above, it is preferable to provide conventional means for applying a relative pressure force between the first and second portions of the needle prior to the welding step, in order to avoid the formation of air pockets in the weld obtained. Such means have not been described in detail, but their implementation in a conventional manner is within the abilities of those skilled in the art.

Par ailleurs, on peut prévoir que le procédé selon la présente invention comporte une étape supplémentaire de polissage de l'enveloppe de l'aiguille 1 obtenue après la réalisation de la soudure.Furthermore, it can be provided that the method according to the present invention comprises an additional step of polishing the casing of the needle 1 obtained after completion of the welding.

La description qui précède correspond à des modes de réalisation particuliers et ne saurait en aucun cas être considérée comme limitative, en ce qui concerne plus particulièrement la forme décrite et représentée pour l'aiguille et pour le manchon, ainsi que la structure des dispositifs utilisés pour la faire tourner ou pour faire tourner le faisceau laser incident.The foregoing description corresponds to particular embodiments and can in no way be regarded as limiting, more particularly as regards the form described and shown for the needle and the sleeve, as well as the structure of the devices used for rotate it or rotate the incident laser beam.

En outre, l'homme du métier pourra prévoir d'utiliser un couplage optique direct entre la source laser et les dispositifs optiques de modification du faisceau laser ou bien un couplage par fibre optique en fonction de ses besoins, sans sortir du cadre de la présente invention.In addition, the skilled person may plan to use a direct optical coupling between the laser source and the optical devices for modifying the laser beam or an optical fiber coupling according to his needs, without departing from the scope of this invention.

Claims (13)

  1. Method for manufacturing a metal medical needle (1) including the steps of :
    a) providing a first main needle (1) portion (2) having a first pointed end (4) and a second end (5) whose periphery is contained within a plane P1,
    b) providing a second needle (1) portion (3) of tubular shape of axis X2 and of which at least a first end (6) has a periphery contained within a plane P2 substantially perpendicular to axis X2, the dimensions of said second needle portion (3) in said plane P2 being less than or equal to the dimensions of said first portion (2) in said plane P1,
    c) arranging said first (2) and second (3) needle (1) portions end to end, such that said planes P1 and P2 merge forming an interface between said two needle portions,
    d) welding said first (2) and second (3) needle (1) portions via the effect of the impact of an incident pulsed laser beam (41) onto a weld region (11) located at said interface, and induce during step d) a relative rotational movement between said two needle (1) portions (2; 3), on the one hand, and the incident laser beam (41), on the other hand, the method being characterised in that the speed of said relative rotational movement and the duration of the laser pulses are adjusted with respect to each other, such that at least one complete relative revolution is completed during the duration of one laser beam pulse (41).
  2. Method according to claim 1, characterised in that said first (2) needle (1) portion is substantially cylindrical in the region of its second end (7).
  3. Method according to claim 2, characterised in that the dimensions of said second (3) needle (1) portion in said plane P2 are substantially equal to the dimensions of said first portion in said plane P1.
  4. Method according to any of claims 1 to 3, characterised in that in step c) of claim 1, a pressure force is also applied to said first (2) and second (3) needle (1) portions to press them against each other.
  5. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that it includes an additional step of making a chamfer (10) between the second end (7) of the second (3) needle (1) portion and its internal surface (9).
  6. Method according to claim 5, characterised in that said chamfer (10) has a transverse section in the shape of an arc of a circle.
  7. Method according to claim 6, characterised in that said arc of a circle has a radius comprised between 10 and 200 micrometers.
  8. Method according to any of claims 5 to 7, characterised in that the same laser machining head is used during step d) of claim 1 and for making the chamfer (10).
  9. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that said two needle (1) portions (2; 3) are arranged stationary on a fixed work-holder (56), whereas said laser beam (41) is driven in a rotational movement about said axis X2.
  10. Method according to claim 9, characterised in that said rotational movement of said incident laser beam (41) is achieved by implementing an optical device comprising in particular a rotating reflective surface (54; 55).
  11. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that step d) of claim 1 is implemented twice in succession, a sleeve (42) being arranged on needle (1) during the first implementation and then removed before the second implementation, said sleeve (42) having apertures (44) located facing said interface between said first (2) and second (3) needle (1) portions.
  12. Method according to claim 11, characterised in that said sleeve (42) has three apertures (44) spaced at 120° from each other along the periphery of said sleeve (42).
  13. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that a polishing step is also provided after step d) of claim 1.
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