JP6338240B2 - シリンジの製造方法 - Google Patents
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Description
また、油滴化したシリコンオイルが、シリンジ内に充填された薬液に混じって人体に注入される危険性も指摘されている。
特に、ピコ秒レーザ等の極短パルスレーザビームの照射によって上記の凹部または凸部を形成することにより、加工精度及び加工効率を高めることができる。
ただし、中子の表面に凹部または凸部を形成する方法はレーザビームの照射に限定されるものではなく、例えばエッチング等の化学的加工法やプレス、サンドブラスト等の機械的加工法によって形成することもできる。
この第1のシリンジ10は、合成樹脂製の外筒12と、この外筒12内に挿入された合成ゴム製のガスケット14と、このガスケット14の後端面に接続されたプランジャ16とを備えている。
この結果、ガスケット14の表面と外筒12の内面17間の接触面積が小さくなることにより、あるいは凸部18の形成領域が変形することにより、両者間の摩擦力が低下するため、この第1のシリンジ10の場合には、シリコンオイルを外筒12の内面17とガスケット14の表面との間に塗布しなくても、十分な摺動性が確保されている。
凸部18の寸法について特に限定はないが、例えば、直径30〜50μm、高さ0.5〜2μmに設定される。
つぎに、材料樹脂が冷却・固化した後、図3に示すように、中子22を引き抜き、成形品を金型20から取り出すと、内面17に微細な半球状の凸部18が多数形成された外筒12が得られる。
ただし、分割式の金型を採用することにより、成形品を取り出す際の抵抗をゼロにすることもできる。
この結果、外筒12の内面17に転写される線状凸部も螺旋状となるため、中子22を金型20から引き抜く際に、これを開方向に回転させることにより、容易に成形品から分離することが可能となる。
この第2のシリンジ40も、合成樹脂製の外筒12と、この外筒12内に挿入された合成ゴム製のガスケット14と、このガスケット14の後端面に接続されたプランジャ16とを備えている。
この場合も、ガスケット14の表面と外筒12の内面17間の接触面積が小さくなることにより、あるいは凹部42の形成領域が変形することにより、両者間の摩擦力が低下するため、シリコンオイルを外筒12の内面17とガスケット14の表面間に塗布しなくても、十分な摺動性が確保される。
つぎに、材料樹脂が冷却・固化した後、中子22を引き抜き、成形品を金型20から取り出すと、内面17に微細な半球状の凹部42が多数形成された外筒12が得られる。
まず、図8及び図9に示すように、市販のプラスチックシリンジと同径のガラス製シリンジ50を用意し、それぞれの内周面に円周状の微細凹部を多数形成したマイクロテクスチュア領域52を設ける。ただし、図8の場合にはシリンジ50の入り口から比較的遠い内奥部(入り口から18〜23mmの範囲)にマイクロテクスチュア領域52が形成されているのに対し、図9の場合にはシリンジ50の入り口付近(入り口から1〜7mmの範囲)にマイクロテクスチュア領域52が形成されている点で相違している。
図示の通り、入り口付近に2つの摩擦力ピークが生じているが、これはガスケット56の2つのゴムリング56a, 56bがシリンジ50の内面と接触した際の強い摩擦力を示している。
なお、上記の実験は薬液の存在しない状態で実施されているため、シリンジ50内に薬液が充填される実際の使用状態においては、さらにガスケット56−シリンジ50間の界面摩擦力が低減するものと推察される。
以下に、レーザ発振器112の特性を例示する。
(1) レーザ波長
基本波:1030nm
2倍波: 515nm(波長変換器使用時)
(2) レーザ出力
基本波:50W
2倍波:30W(波長変換器使用時)
(3) パルスエネルギ
基本波:250μJ/P
2倍波:125μJ/P(波長変換器使用時)
(4) 最大発振繰り返し数:200kHz
(5) パルス幅:8〜10ps
なお、レーザ発振器112として、フェムト秒レーザ発振器を用いることもできる。
すなわち、市場に多く出回っている集光光学系は、複数のレンズを組合わせて各収差をとるように設計されているが、ビームローテータを用いる場合、複数レンズを組合わせたレンズを使用すると、設計値通りに回転半径、傾きを得ることが難しくなってしまう。
これに対し、グラディウムレンズは、屈折率の異なるガラス素材を高温で溶融接合し、1枚の多層ガラス基材とし、これを非球面に仕上られた型で整形することでレンズにしたものであり、1枚で収差のないレンズを得ることができる。
そして、このビームエキスパンダ116によってビーム径が縮小されたレーザビームLは、第2の反射ミラー124bで反射されてビームローテータ118に入射し、必要な入射角度及び回転半径に偏向される。
このガルバノスキャナ136によって必要方向に必要量偏向されたレーザビームLは、プロジェクションレンズ138を介してワークαの表面に結像される。
これに対し、通常のビームローテータを用いて同じ加工を行うと、図13(b)に示すように、ダレ146の面積が縮小すると共に、開口部144の形状も比較的整ったものとなる。
しかも、アスペクト比(口径に対する深さの割合)が10倍以上の深い孔を形成することが可能となる。
図16はその場合の一実施例を示すものであり、レーザ加工ヘッド120と加工テーブル140の部分を中心に描かれているが、レーザ加工装置100としては上記と同様、レーザ発振器112、波長変換器114、ビームエキスパンダ116、ビームローテータ118、第1の反射ミラー124a〜第5の反射ミラー124eを備えている。
このワーク保持装置160は、本体部162とワーク固定用腕部164を備えており、このワーク固定用腕部164は、回転軸166を中心に上下に回転できるように、本体部162に軸着されている。また、本体部162内には、ワーク固定用腕部164の回転機構(ステッピングモータやドライバ回路等)が設けられている。
このチャック168は、ワーク固定用腕部164内に設けられた回転機構(ステッピングモータやドライバ回路等)により、ワーク(中子22)と共に任意の方向に任意の角度で回転可能となされている。
すなわち、ワーク保持装置160のチャック168の回転制御及びワーク固定用腕部164の角度制御は、PC172から出力される制御信号に基づいて、実行される。
同様に、レーザ発振器112からのレーザビームの出射やビームローテータ118の回転、加工テーブル140のXY方向への移動、ガルバノスキャナ136の角度調整、加工ヘッド120の上下移動も、PC172からの制御信号に従って制御される。
このリバースエンジニアリングデータ174に基づいて、PC172上に起動された専用プログラムが中子22の輪郭データ等を抽出し、これに各種パラメータ(各ディンプルの径や深さ、ピッチ等)を適用することにより、装置100の各部の動作を制御するための制御データが生成される。
また、中子22の傾斜角度を変位させる傾斜角度調整機構(ワーク固定用腕部164の回転機構)を備えているため、中子22の傾斜角度を制御することにより、部分的に深さの異なる凹部24なども容易に形成可能となる。
12 外筒
14 ガスケット
16 プランジャ
17 内面
18 凸部
20 金型
22 中子
24 凹部
26 ゲート
28 隙間
30 線状凹部
40 第2のシリンジ
42 凹部
44 凸部
50 ガラス製シリンジ
52 マイクロテクスチュア領域
54 ピストン
56 ガスケット
58 プランジャ
100 レーザ加工装置
112 レーザ発振器
114 波長変換器
116 ビームエキスパンダ
118 ビームローテータ
120 加工ヘッド
122 加工ステージ
124a 第1の反射ミラー
124b 第2の反射ミラー
124c 第3の反射ミラー
124d 第4の反射ミラー
124e 第5の反射ミラー
126a 入射角度調整用光学系のウェッジプリズム
126b 入射角度調整用光学系のウェッジプリズム
128 入射角度調整用光学系
130a 回転半径調整用光学系のウェッジプリズム
130b 回転半径調整用光学系のウェッジプリズム
132 回転半径調整用光学系
134 集光光学系
136 ガルバノスキャナ
138 プロジェクションレンズ
140 加工テーブル
142 回転軸
144 開口部
146 ダレ
148 凹部
150 傾斜面
152 凹部
154 垂直面
156 傾斜面
158 四角錐台形状の微細凹部
160 ワーク保持装置
162 本体部
164 ワーク固定用腕部
166 回転軸
168 チャック
174 リバースエンジニアリングデータ
α ワーク
Claims (3)
- 合成樹脂製の外筒と、この外筒内に挿入されるガスケットと、このガスケットの後端面に接続されるプランジャとを備え、上記外筒の内面に微細な凹部または凸部が複数形成されているシリンジの製造方法であって、
上記外筒を形成するための金型の中の、外筒の空洞部を形成するための中子の表面に、極短パルスレーザ発振器から出力されたレーザビームを所定の制御プログラムに従って照射することにより、それぞれ直径が30〜50μmで、深さまたは高さが0.5〜2μmの微細な凹部または凸部を、所定のピッチでドット・マトリクス状に複数形成しておき、
上記金型内の隙間に材料樹脂を射出することにより、上記外筒を成型することを特徴とするシリンジの製造方法。 - レーザビームの照射が、
上記中子を配置する加工テーブルと、
この加工テーブルを必要量上下動させる上下動駆動機構と、
この加工テーブルを必要量回転させる回転駆動機構と、
極短パルスレーザ発振器と、
このレーザ発振器から出射されたレーザビームの上記中子表面に対する入射角度を調整する入射角度調整用光学系、上記レーザビームの上記中子表面における回転半径を調整する回転半径調整用光学系、及び集光光学系を有するビームローテータと、
ガルバノスキャナ及びプロジェクションレンズを有する加工ヘッドと、
この加工ヘッドを必要量上下動させる上下動駆動機構とを備え、
上記ビームローテータの集光光学系が無収差レンズよりなるレーザ加工装置によって実現されることを特徴とする請求項1に記載のシリンジの製造方法。 - 極短パルスレーザ発振器が、ピコ秒レーザ発振器であることを特徴とする請求項1または2に記載のシリンジの製造方法。
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