WO2002066387A1 - Vorrichtung und verfahren zur fertigung einer spritze für medizinische zwecke - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur fertigung einer spritze für medizinische zwecke Download PDF

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WO2002066387A1
WO2002066387A1 PCT/EP2002/000840 EP0200840W WO02066387A1 WO 2002066387 A1 WO2002066387 A1 WO 2002066387A1 EP 0200840 W EP0200840 W EP 0200840W WO 02066387 A1 WO02066387 A1 WO 02066387A1
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syringe
laser beam
syringe body
joining zone
temperature
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Udo J. Vetter
Dieter H. Baumann
Jens Bliedtner
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Arzneimittel Gmbh Apotheker Vetter & Co.
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    • A61M5/34—Constructions for connecting the needle, e.g. to syringe nozzle or needle hub
    • A61M5/343—Connection of needle cannula to needle hub, or directly to syringe nozzle without a needle hub

Definitions

  • the invention relates to a device for manufacturing a syringe for medical purposes according to the preamble of claim 1 and a method for manufacturing a syringe for medical purposes according to the preamble of claim 12.
  • syringes serve to firmly connect the cannula to the main body of syringes.
  • Pre-filled syringes produced in this way form the majority of the primary packaging used for the parenteral application of injectables. They have a glass cylinder, referred to here as a syringe body, which is rolled out on one side to form a cone receiving the cannula and on the other side to form a special rolled edge.
  • a cannula which is preferably made of stainless steel, is firmly glued into the opening of the glass cylinder with the cone using a UV-sensitive adhesive.
  • a cannula protective cap which consists of an elastomer, preferably of latex-free natural rubber, is usually placed over the cannula. The cannula protection cap is firmly clamped onto the glass cone when it is put on. The syringe barrel is filled from the end opposite the cannula, which is then closed by a piston stopper that is preferably provided with a thread.
  • a plastic finger rest is attached to the glass cylinder by means of the rear rolled edge of the glass cylinder.
  • Gluing the cannula to the glass cylinder has some significant disadvantages: Occasionally, the gluing is insufficient, as too little adhesive is introduced into the joint gap between the cone and the cannula. This means that the cannula is not sufficiently fixed after the adhesive has hardened and can be pulled out of the cone. It can also happen that too much adhesive is placed in the joint gap. As a result, the excess adhesive runs down in the joint gap and finally flows into the proximal end of the channel lumen. This can lead to a complete closure of the cannula. Often, the cannula is not noticed until an attempt is made to inject the contents of the syringe.
  • Syringes are usually subjected to an autoclaving process, that is, a steam sterilization process, in order to kill any germs.
  • This process takes place in an autoclave for about 20 to 60 minutes at a temperature of 121 ° C and a pressure of 1.10 bar in the autoclave, depending on the product placed in the syringe barrel.
  • the syringe system can only be 100% pyrogen-free if the The pre-filled syringe is subjected to baked-on siliconization.
  • the inner surface of the syringe body is provided with silicone and the syringe is guided through a hot air tunnel, which is operated, for example, at a temperature of approx. 340 ° C.
  • this process step cannot be carried out with conventional UV-curing, pharmaceutically approved adhesives, since these are only heat-resistant up to a maximum temperature of approx. 150 ° C. At a higher temperature, you lose the strength acquired after curing.
  • a device which has the features mentioned in claim 1. It is characterized by a laser radiation source, which is used to generate a laser beam. It also includes a beam shaping and / or steering device. This serves to direct the laser beam onto the joining zone between the syringe body and the cannula and, if necessary, to adapt the beam geometry to a desired melting process. Finally, the device comprises a receiving device for holding and positioning the syringe body. Further configurations result from the remaining subclaims.
  • a method of the type mentioned which comprises the steps mentioned in claim 12 and is characterized in that the joining zone between a syringe body and a cannula is exposed to a laser beam, that the material of the syringe body in this area is at least partially melted and that this material is cooled to solidify the joining zone and to fix the cannula in the syringe body.
  • Figure 1 shows a device for manufacturing a
  • Figure 2 shows a device for manufacturing a syringe for medical purposes with a stationary syringe and a fixed laser beam
  • FIG. 3 shows a device for manufacturing a syringe for medical purposes with a rotating syringe and a fixed laser beam
  • FIG. 4 shows a diagram from which the basic temperature profile during the manufacture of a syringe is shown over time;
  • Figure 5 is a schematic diagram to illustrate the path of movement of the laser beam in the manufacture of a syringe for medical purposes
  • FIG. 6 shows a device for manufacturing a syringe for medical purposes with a stationary syringe and a stationary laser beam
  • FIG. 7 shows a further device for manufacturing a syringe for medical purposes with a stationary syringe and a fixed laser beam
  • FIG. 8 shows a representation of the stationary heating with an annular distribution of the laser beam.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a device for manufacturing a syringe for medical purposes.
  • the device 1 comprises a laser beam generating device 3, the basic structure of which is known in principle and which has a laser resonator with a corresponding supply unit. In the following, the device will be referred to as laser resonator 5.
  • the device 1 also has a beam steering device 7 with mirrors 8a and 8b, which ultimately serves to generate the laser beam 9 generated by the laser resonator 5 to point to a syringe 11, which comprises a syringe body 13 and a cannula 15.
  • the syringe 11 is held by a suitable holding device 17, which comprises a positioning device 19 and a holding mandrel 21 for holding the syringe body 13.
  • the beam steering device 7 comprises a scanner device 23 with two movable mirrors.
  • a first scanner mirror 25 can be rotated about a first axis of rotation 27, which is indicated by an arrow 29.
  • a second scanner mirror 31 of the scanner device is arranged inclined at 45 ° with respect to the first scanner mirror 25 and, as indicated by an arrow 33, can be pivoted about a second axis of rotation 35.
  • the axes of rotation 27 and 35 are connected to suitable control devices, not shown here, which bring about a specific pivoting movement of the scanner mirrors 25 and 31.
  • the first scanner mirror 25 is used, for example, to move the laser beam 9 in a first direction, for example the x direction, while the second scanner mirror 31 is used to move the laser beam 9 in a second direction, for example the y direction , that is perpendicular to the first direction.
  • the scanner device 23 In the direction of the laser beam 9 emanating from the laser resonator 5, the scanner device 23 is followed by a focusing unit 37, which serves to focus the laser beam 9 on the joining zone between the cannula 15 and the syringe body 13.
  • An arrow 39 indicates that the xy movement of the laser beam 9 is so different from that Scanner device 23 causes the laser beam 9 here to follow a circular path in order to sweep over the joining zone 41.
  • the scanner device 23 is designed such that the laser beam 9 can follow any desired contour.
  • the positioning device 19 of the receiving device 17 is designed here so that the syringe 11 is held firmly in a desired position so that the joining zone 41 can be acted upon in the desired manner by the laser beam 9, the beam movement being effected by the scanner device 23 and the laser beam 9 is focused on the joining zone 41 by means of the focusing unit 37.
  • the focussing surface 37 can be influenced with the aid of the focusing device 37, that is to say the light point caused by the laser beam 9 in the region of the joining zone 41.
  • the focusing unit 37 comprises a plane field lens. The focusing unit 37 can thus be implemented in a simple, inexpensive manner.
  • the holding device 17 in such a way that the holding mandrel 21 is set in rotation, so that the syringe 11 also rotates.
  • This rotational movement can be desired in addition to the movement of the laser beam 9 caused by the scanner device 23.
  • the scanner device 23 in such a way that the laser beam 9 is focused in a point or an area of the joining zone 41 and that the syringe 11 is then set in rotation in order to ultimately apply the laser beam 9 to align the entire joining zone 41.
  • the syringe 11 is at a standstill and that the laser beam 9 executes a movement in the region of the joining zone 41 with the aid of the scanner device 23.
  • FIG. 2 shows a device 1 for manufacturing a syringe for medical purposes in a modified form.
  • the same parts are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the description of FIG. 1 above.
  • the device 1 in turn comprises a laser beam generating device 3 with the usual elements. It is briefly referred to as laser resonator 5 below. This emits a laser beam 9 via a beam steering device 7, which is directed onto the syringe 11, in particular onto the focusing zone 41.
  • the syringe 11 here also comprises a syringe body 13 and a cannula 15. It is received by a receiving device 17 with a positioning device 19 and a mandrel 21 held.
  • the beam steering device 7 has a mirror 8c.
  • the first two mirrors 8a and 8b serve to deflect the beam emerging from the laser resonator 5 by 90 ° in such a way that it strikes the third mirror 8c horizontally from the left and is deflected there by 90 ° in order to hit the syringe 11 and the other Joining zone 41.
  • a processing head 43 is provided between the third mirror 8c and the joining zone 41, which includes a focusing unit 37 and is used to focus the laser beam 9 on the joining zone 41.
  • the processing head 43 is designed such that the laser beam 9 is not subjected to any additional movement, as is the case with the scanner device 23 according to FIG. 1. It is therefore provided in the device 1 according to FIG. 2 that the holding device 17 is designed such that the holding mandrel 21 is set in rotation.
  • the immobile laser steel 9 directed towards the syringe 11 thus ultimately sweeps over the entire joining zone 41, the size of the laser focus or laser point caused by the laser beam 9 being able to be influenced by the focusing unit 37.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a device 1.
  • the same parts are again provided with the same reference numbers, so that reference is made to the description of the preceding figures.
  • the device 1 comprises a laser generating device 3 with a laser resonator 5 which emits a laser beam 9 which falls on a beam steering device 7 and is directed onto a joining zone 41.
  • a receiving device 17 holds a syringe 11 with a syringe body 13 and a cannula 15.
  • the receiving device 17 comprises a positioning device 19 with a receiving mandrel 21 which the syringe 11 holds.
  • the entire receiving device 17 is pivotally mounted about a pivot axis 45, which is indicated by an arrow 47.
  • the laser beam 9 was directed from the front onto the joint 41, in the exemplary embodiment according to FIG. 3 the laser beam 9 falls laterally onto the syringe 11 or its joining zone 41.
  • the receiving device 17 is arranged such that the syringe 11 is held horizontally, which is also referred to as the 0 ° position.
  • the beam steering device 7 is designed such that the laser beam 9 is focused on the joining zone 41 and that the shape of the laser focus in the area of the joining zone can also be changed. It is therefore possible to create a round or oval laser spot in the area of the joining zone.
  • the laser beam 9 is not moved in the embodiment of the device 1 shown in FIG. 3.
  • the syringe 11 is rotated at a predetermined, desired rotational speed in order to uniformly apply the laser beam to the joining zone 41.
  • the syringe 11 can be pivoted more or less out of the horizontal position, so that the joining zone 41 is exposed to the laser beam more or less from the front. is struck.
  • the joining zone 41 can also be exposed to the laser beam from above or from the front. It is therefore possible to use the receiving device 17, as shown in FIG. 3, instead of the receiving devices shown in FIGS. 1 and 2. Both a fixed and a moving laser beam can be used.
  • the number of mirrors used in connection with the beam steering device 7 depends on how the laser beam 9 is to be deflected and on how the laser resonator 5 is aligned with respect to the syringe 11. It is therefore possible to arrange the laser resonator 5 in such a way that it quasi directly impinges the joining zone 41 with the laser beam. The scanner device 23 or the processing head 43 could then be introduced directly into the laser beam.
  • the device 1 is used to apply laser radiation to the joining zone 41 in order to melt the material of the syringe body 13 so that it is this permanently connects to the cannula 15 during material solidification.
  • a syringe body 13 made of glass is used for the syringes 11 mentioned here. Therefore, a C0 2 laser is used due to the given absorption properties.
  • the laser beam generating device 3 is designed such that the energy of the laser beam can be controlled in time.
  • the material of the syringe body 13 has to be melted locally to a limited extent, namely in the joining zone 41.
  • the material in the area of the joining zone 41 is first slowly heated up with a relatively low output value. After this preheating phase, the actual connection process between the syringe body 13 and the cannula 15 takes place.
  • the material of the syringe body 13 is melted in the area of the joining zone in such a way that it runs into the joint gap between the syringe body and the cannula and completely encloses the cannula.
  • the power of the laser beam generating device 3 is preferably controlled so that the joining zone 41 is heated further for a certain period of time.
  • the temperature during this reheating phase is significantly lower than during the connection process and preferably also lower than during the preheating phase.
  • the devices 1 described here are designed in such a way that the laser power, the geometry of the laser beam and the focus size and position can be set during the method for manufacturing the syringe.
  • the focusing unit 37 can be designed such that the geometry of the laser beam 9, that is to say the beam diameter and / or the shape of the laser point given in the joint zone 41, is also variable here ,
  • the material heating and the melting volume can be influenced on the one hand by the power control within the laser beam generating device 3 but on the other hand by the laser beam being guided more or less quickly over the joint zone 41.
  • the speed can be adapted to the given conditions by the rotational speed of the syringe 11 or with the aid of the scanner device 23 by the movement of the laser beam 9.
  • the scanner device 23 can be designed such that, even when the syringe 11 is stationary, different areas of the joint zone 41 are exposed to the laser beam 9 in the desired time sequence.
  • the device 1 and the method can be coordinated such that a desired temperature / time profile is set in the area of the joint zone 41. It is also possible to heat the syringe body 13 in adjacent areas in order to reduce material stress.
  • the temperature given in the joining zone 41 can be detected and evaluated with the aid of a temperature detection unit in order to control the laser beam generating device 3 accordingly and to set the desired temperature or the desired temperature profile.
  • Thermal cameras and / or pyrometers but also other temperature detection devices can be used as the temperature detection unit.
  • the method takes place at least partially or entirely in a protective gas atmosphere.
  • additional materials in particular glass solder, can also be introduced into the joining zone 41 during the manufacture of the syringe 11, on the one hand to close larger joining gaps and on the other hand to ensure a low-tension connection between the cannula 15 and the syringe body 13, which have very different expansion coefficients.
  • the method described here enables contactless manufacture of the syringe without the need for an adhesive. If only glass and metal are present in the joining zone 41, it is readily possible to subject the finished syringe 11 to baked-on siliconization and to introduce it into a hot-air tunnel which also has temperatures in the region of 340 ° C. The connection between the syringe body 13 and the cannula 15 can take place very quickly with the appropriate energy of the laser beam 9.
  • the simple structure of the devices 1 described in the figures also makes it possible to automate the manufacture of the syringe and to produce it efficiently in short cycle times.
  • connection between syringe body 13 and cannula 15 is distinguished by the fact that it is very firm and thus ensures safe use of syringe 11. It is characterized by an unrestricted, constant aging resistance. Finally, the process shows an extremely low reject rate.
  • the figure shows the temperature T given in the joining zone 41 over the time t. It can be seen that the joining zone 41 is first preheated. A preheating temperature is maintained over a certain period of time. Then, in a second period of time, by appropriately controlling the laser beam generating device 3, a higher temperature is set in the region of the joining zone 41 in order to ensure the actual connection between the syringe body 13 and the cannula 15. The joining zone 41 is then allowed to cool. It is then kept at a temperature below the melting temperature to relieve stress.
  • the preheating phase can be significantly longer than the preheating and connection phase; the post-heating temperature can also be below the preheating temperature.
  • the preheating temperature Tl is below the transformation temperature TG of the glass used in each case. It is preferably 50 to 100 K below TG.
  • the temperature T2 required for melting and for the joining process is above the transformation temperature TG, preferably approximately 50 to 100 K above this temperature.
  • the post-heating temperature T3 selected in the post-heating phase is approximately in a range from 150 to 300 K below the transformation temperature TG.
  • the temperature T1 is maintained, for example, for a time range of approximately two to three seconds, the temperature T2 selected during the actual connection between the syringe body 13 and the cannula 15 is maintained for approximately one to two seconds, and the reheating temperature T3 for approximately three to five seconds , Thereafter, a more or less targeted cooling of the joining zone 41 can take place.
  • the transformation temperature TG is, for example, about 565 ° C.
  • the temperature in the region of the joining zone 41 is controlled, that is to say the level of the temperature and the duration of action of the temperature are adapted to the materials of the syringe and cannula.
  • Figure 5 shows purely schematically a syringe 11 from the front, namely the joining zone 41.
  • the syringe body 13 is shown and the inner ring is the cannula 15, the lumen of which is not shown here.
  • the path of movement of a light point formed by the laser beam 9 in the region of the joining zone 41 is represented by an arrow 49. It can be seen that the light spot generated by the laser beam is guided along a circular path. This can be achieved by means of a fixed light spot with a rotating syringe 11 or with a stationary syringe 11 with the aid of a scanner device 23.
  • FIG. 6 shows yet another embodiment of a device 1, which is used to manufacture a syringe 11 for medical purposes. Parts that have already been described with reference to the preceding figures are provided with the same reference numbers here, so that reference is made to the description above.
  • the device 1 comprises a laser beam generating device 3 with a laser resonator 5, which emits a laser beam 9. This is directed via a beam steering device 7 onto the joining zone 41 between the cannula 15 and the syringe body 13 of the syringe 11. It is essential here that the syringe 11 is held by a receiving device 17, specifically stationary.
  • the laser beam device 7 is also stationary. It has a fixed, concave mirror 8, which focuses the laser beam 9 on the joining zone 41. It has already been stated above that protective gas 11 can be used in the manufacture of the syringe.
  • a chamber 51 is therefore provided, which is also possible in the exemplary embodiments described above, which is closed off by walls 53 arranged all around and by a base 55 and by a cover 57.
  • the cover is provided with an optical window 59 which is transparent to the laser beam 9 and which enables the laser beam 9 to freely access the joining zone 41.
  • the window is made of a special glass that does not have an absorbing effect, for example quartz glasses of various types, in particular those made of ZnESe, can be used.
  • Shielding gas is introduced into the chamber 51 in a suitable manner.
  • Two feed lines 61, 61 ' are provided here by way of example, which break through the walls 53 and via which, as indicated by arrows 63, 63', a protective gas is introduced.
  • a protective gas is introduced.
  • the receiving device 17 with a drive in order to set the syringe 11 in rotation.
  • the construction is particularly simple if the syringe is arranged in a stationary manner, as described.
  • the exemplary embodiment of a device 1 for producing a syringe 11 shown in FIG. 7 also has a laser beam generating device with a laser resonator 5, which directs a laser beam 9 onto a syringe 11 via a beam steering device 7.
  • the laser beam is directed by means of a processing head 43 onto the joining zone 41 between the cannula 15 and the syringe body 13.
  • the processing head like that explained with reference to FIG. 2, has a focusing unit 37 which comprises at least one lens.
  • the machining head is also provided with feed lines 61, 61 ', via which a protective gas, as represented by arrows 63, 63', 65, 65 ', is passed to the joining zone 41.
  • a protective gas as represented by arrows 63, 63', 65, 65 '
  • the path of the laser beam is simplified compared to that explained with reference to FIG. 2. Only a single mirror 8 is required here in order to direct the laser beam 9 emerging from the laser beam generating device 3 via the processing head 43 onto the joining zone 41.
  • the receiving device 17, which holds the syringe 11, is also preferably configured here such that the syringe is arranged in a stationary manner while the joining zone 41 is acted upon by the laser beam 9. In principle, however, it is also conceivable to provide a drive unit that rotates the syringe 11.
  • an annular beam profile of the layer is preferably serstrahls 9 used.
  • this can be generated by using a special laser beam generating device, for example by a laser type that works in the TEMoi.
  • beam shaping elements for example diaphragms, can also be used. These are preferably cooled.
  • a ring-shaped beam profile can be created by using the special laser type or by using diaphragms introduced into the beam path. In all cases, it is possible to cool the diaphragms, but also, if appropriate, mirrors or the like that are introduced into the beam path.
  • FIG. 8 shows again part of a device 1 for producing a syringe 11, which is held by a holding device 17.
  • An upside-down cone 67 the syringe of which lies in the region of the joining zone 41, indicates an annular distribution of the laser beam which serves to uniformly heat the joining zone 41 even when the syringe 11 is at a standstill.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Fertigung einer einen Spritzenkörper aus Glas und eine Kanüle aufweisenden Spritze für medizinische Zwecke vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch eine Laserstrahlerzeugungseinrichtung (3) mit einem Laserresonator (5) zur Erzeugung eines Laserstrahls (9), eine Strahlformungs- und/oder -lenkeinrichtung (7) und durch eine Aufnahmeeinrichtung (17) zur Halterung und Positionierung des Spritzenkörpers (13).

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Fertigung einer Spritze für medizinische Zwecke
Besehreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fertigung einer Spritze für medizinische Zwecke gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Fertigung einer Spritze für medizinische Zwecke ge- maß Oberbegriff des Anspruchs 12.
Vorrichtungen und Verfahren der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie dienen dazu, die Kanüle mit dem Grundkörper von Spritzen fest zu verbinden. Auf diese Weise erzeugte Fertigspritzen bilden den Großteil der für die parenterale Applikation von Injektabilia eingesetzten Primärpackmittel. Sie weisen einen hier als Spritzenkörper bezeichneten Glaszylinder auf, der auf der einen Seite zu einem die Kanüle aufnehmenden Konus und auf der anderen Seite zu einem Spezialrollrand ausgerollt wird.
In die den Konus aufweisende Öffnung des Glaszylinders wird eine Kanüle, die vorzugsweise aus Edelstahl besteht, mit einem UV-sensiblen Kleber fest eingeklebt. Über die Kanüle wird in der Regel eine Kanülenschutzkappe gesteckt, die aus einem Elastomer, vorzugsweise aus latexfreiem Naturkautschuk besteht. Die Kanülenschutzkappe wird beim Aufsetzen dabei auf dem Glaskonus fest aufgeklemmt. Die Füllung des Spritzenzylinders erfolgt von dem der Ka- nüle gegenüberliegenden Ende her, das anschließend durch einen Kolbenstopfen verschlossen wird, der vorzugsweise mit einem Gewinde versehen ist. Mittels des hinteren Rollrands des Glaszylinders wird eine Fingerauflage aus Kunststoff am Glaszylinder befestigt.
Die Verklebung der Kanüle mit dem Glaszylinder bringt einige signifikante Nachteile mit sich: Gelegentlich kommt es vor, dass die Verklebung deshalb unzureichend ist, wie zu wenig Klebstoff in den Fügespalt zwischen dem Konus und der Kanüle eingebracht wird. Dies führt dazu, dass die Kanüle nach dem Aushärten des Klebers nicht ausreichend fixiert ist und aus dem Konus wieder herausgezogen werden kann. Es kommt auch vor, dass zu viel Klebstoff in den Fügespalt eingebracht wird. Dies hat zur Folge, dass der überschüssige Klebstoff im Fügespalt herabläuft und schließlich in das proximale Ende des Kanälenlumens einfließt. Dies kann zu einem gänzlichen Verschluss der Kanüle führen. Die Undurchgängigkeit der Kanüle wird häufig erst be- merkt, wenn versucht wird, das Füllgut der Spritze zu injizieren.
Spritzen werden in der Regel einem Autoklavie- rungsprozess unterworfen, das heißt einem Dampfsterilisationsverfahren, um etwaige Keime abzutöten. Dieser Prozess läuft in einem Autoklav abhängig von dem in den Spritzenzylinder eingebrachten Produkt ca. 20 bis 60 Minuten lang bei einer Temperatur von 121 °C und einem im Autoklav herrschenden Druck von 1,10 bar ab.
Eine hundertprozentige Pyrogenfreiheit des Spritzensystems ist jedoch nur dann erreichbar, wenn die Fertigspritze einer Einbrennsilikonisierung unterworfen wird. Dazu wird die Innenfläche des Spritzenkörpers mit Silikon versehen und die Spritze durch einen Heißlufttunnel geführt, der beispiels- weise bei einer Temperatur von ca. 340°C betrieben wird. Dieser Verfahrensschritt ist jedoch mit üblichen ÜV-aushärtenden pharmazeutisch zugelassenen Klebern nicht durchführbar, da diese nur bis zu einer Temperatur von maximal ca. 150 °C hitzebeständig sind. Bei einer höheren Temperatur verlieren Sie die nach der Aushärtung erworbene Festigkeit.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Fertigung einer Spritze für medizinische Zwecke zu schaffen, mit deren Hil- fe Spritzen herstellbar sind, die einer Einbrennsilikonisierung unterworfen werden können, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung der Befestigung zwischen Kanüle und dem Spritzenkörper aus Glas kommt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Sie zeichnet sich durch eine Laserstrahlungsquelle aus, die der Erzeugung eines Laserstrahls dient. Sie umfasst außerdem eine Strahlformungs- und/oder -lenkeinrichtung. Diese dient dazu, den Laserstrahl auf die Fügezone zwischen Spritzenkörper und Kanüle zu richten und gegebenenfalls dazu, die Strahlgeometrie an einen gewünschten Schmelzvorgang anzupassen. Schließlich umfasst die Vorrichtung eine Aufnahmeeinrichtung zur Halterung und Positionierung des Spritzenkörpers. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird außerdem ein Verfahren der eingangs genannten Art geschaffen, das die in Anspruch 12 genannten Schritte umfasst und sich dadurch auszeichnet, dass die Fügezone zwischen einem Spritzenkörper und einer Kanüle mit einem Laserstrahl beaufschlagt wird, dass das Material des Spritzenkörpers in diesem Bereich zumindest teil- weise geschmolzen wird und dass dieses Material zur Verfestigung der Fügezone und zur Fixierung der Ka- nüle im Spritzenkörper abgekühlt wird.
Weitere Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Vorrichtung zur Fertigung einer
Spritze für medizinische Zwecke mit einer stationär angeordneten Spritze und einem bewegten Laserstrahl;
Figur 2 eine Vorrichtung zur Fertigung einer Spritze für medizinische Zwecke mit einer stationär angeordneten Spritze und einem feststehenden Laserstrahl;
Figur 3 eine Vorrichtung zur Fertigung einer Spritze für medizinische Zwecke mit einer rotierenden Spritze und einem feststehenden Laserstrahl; Figur 4 ein Diagramm, aus dem der prinzipielle Temperaturverlauf während der Fertigung einer Spritze über der Zeit dargestellt ist;
Figur 5 eine Prinzipskizze zur Verdeutlichung der Bewegungsbahn des Laserstrahls bei der Fertigung einer Spritze für medizinische Zwecke;
Figur 6 eine Vorrichtung zur Fertigung einer Spritze für medizinische Zwecke mit einer stationär angeordneten Spritze und einem stationären Laserstrahl;
Figur 7 eine weitere Vorrichtung zur Fertigung einer Spritze für medizinische Zwecke mit einer stationären Spritze und einem feststehenden Laserstrahl; und
Figur 8 eine Darstellung der stationären Erwärmung mit ringförmiger Verteilung des Laserstrahls .
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Fertigung einer Spritze für medizinische Zwecke. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Laserstrahlerzeugungseinrichtung 3, deren Grundaufbau grundsätzlich bekannt ist und die einen Laserreso- nator mit einer entsprechenden Versorgungseinheit aufweist. Im Folgenden wird die Einrichtung kurz mit Laserresonator 5 bezeichnet. Die Vorrichtung 1 weist außerdem eine Strahllenkeinrichtung 7 mit Spiegeln 8a und 8b auf, die dazu dient, den von dem Laserresonator 5 erzeugten Laserstrahl 9 letztlich auf eine Spritze 11 zu richten, die einen Spritzenkörper 13 und eine Kanüle 15 umfasst. Die Spritze 11 wird von einer geeigneten Aufnahmeeinrichtung 17 gehalten, die eine Positioniereinrichtung 19 und eine Aufnahmedorn 21 zur Halterung des Spritzenkörpers 13 umfasst.
Die Strahllenkeinrichtung 7 umfasst eine Scannereinrichtung 23 mit zwei beweglichen Spiegeln. Ein erster Scannerspiegel 25 ist um eine erste Drehach- se 27 drehbar, was durch einen Pfeil 29 angedeutet ist. Ein zweiter Scannerspiegel 31 der Scannereinrichtung ist um 45° gegenüber dem ersten Ξcanner- spiegel 25 geneigt angeordnet und, wie durch einen Pfeil 33 angedeutet, um eine zweite Drehachse 35 schwenkbar. Die Drehachsen 27 und 35 sind mit geeigneten, hier nicht dargestellten Ansteuereinrich- tungen verbunden, die eine gezielte Schwenkbewegung der Scannerspiegel 25 und 31 bewirken. Der erste Scannerspiegel 25 dient beispielsweise dazu den La- serstrahl 9 in einer ersten Richtung, beispielsweise x-Richtung zu bewegen, während der zweite Scannerspiegel 31 dazu dient, den Laserstrahl 9 in einer zweiten Richtung, beispielsweise der y-Rich- tung, zu bewegen, also senkrecht zur ersten Rich- tung.
In Richtung des von dem Laserresonator 5 ausgehenden Laserstrahls 9 gesehen, ist der Scannereinrichtung 23 eine Fokussiereinheit 37 nachgeordnet, die dazu dient, den Laserstrahl 9 auf die Fügezone zwi- sehen der Kanüle 15 und dem Spritzenkörper 13 zu fokussieren. Durch einen Pfeil 39 ist angedeutet, dass die x-y-Bewegung des Laserstrahls 9 so von der Scannereinrichtung 23 bewirkt wird, dass der Laserstrahl 9 hier einer Kreisbahn folgt, um die Fügezone 41 zu überstreichen. Die Scannereinrichtung 23 ist so ausgebildet, dass der Laserstrahl 9 einer beliebigen Kontur folgen kann.
Die Positioniereinrichtung 19 der Aufnahmeeinrichtung 17 ist hier so ausgebildet, dass die Spritze 11 fest in einer gewünschten Position gehalten wird, damit die Fügezone 41 von dem Laserstrahl 9 in gewünschter Weise beaufschlagt werden kann, wobei die Strahlbewegung durch die Scannereinrichtung 23 bewirkt wird und der Laserstrahl 9 mittels der Fokussiereinheit 37 auf die Fügezone 41 fokussiert wird. Dabei kann mit Hilfe der Fokussiereinrichtung 37 die Fokusfläche beeinflusst werden, also quasi der von dem Laserstrahl 9 im Bereich der Fügezone 41 bewirkte Lichtpunkt. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 umfasst die Fokussiereinheit 37 eine Planfeldlinse. Die Fokus- siereinheit 37 ist damit auf einfache, kostengünstige Weise realisierbar.
Es ist grundsätzlich auch möglich, die Aufnahmeeinrichtung 17 so auszubilden, dass der Aufnahmedorn 21 in Rotation versetzt wird, so dass sich auch die Spritze 11 dreht. Diese Rotationsbewegung kann zusätzlich zu der von der Scannereinrichtung 23 bewirkten Bewegung des Laserstrahls 9 erwünscht sein. Denkbar ist es auch, die Scannereinrichtung 23 so einzustellen, dass der Laserstrahl 9 in einem Punkt beziehungsweise einer Fläche der Fügezone 41 fokussiert wird und dass dann die Spritze 11 in Rotation versetzt wird, um den Laserstrahl 9 letztlich auf die gesamte Fügezone 41 zu richten. Bei der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung 1 wird jedoch davon ausgegangen, dass die Spritze 11 still steht und der Laserstrahl 9 mit Hilfe der Scannereinrichtung 23 im Bereich der Fügezone 41 eine Bewegung ausführt.
Figur 2 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Fertigung einer Spritze für medizinische Zwecke in abgewandelter Form. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugs- Ziffern versehen, so dass auf die Beschreibung oben zu Figur 1 verwiesen wird.
Die Vorrichtung 1 umfasst wiederum eine Laserstrahlerzeugungseinrichtung 3 mit den üblichen Elementen. Sie wird im Folgenden kurz als Laserresonator 5 bezeichnet. Dieser gibt über eine Strahllenkeinrichtung 7 einen Laserstrahl 9 ab, der auf die Spritze 11 gerichtet wird, insbesondere auf die Fo- kussierzone 41. Die Spritze 11 umfasst auch hier einen Spritzenkörper 13 und eine Kanüle 15. Sie wird von einer Aufnahmeeinrichtung 17 mit einer Positioniereinrichtung 19 und einem Aufnahmedorn 21 gehalten.
Die Strahllenkeinrichtung 7 weist außer den beiden bereits in Figur 1 dargestellten Spiegeln 8a und 8b einen Spiegel 8c auf. Die ersten beiden Spiegel 8a und 8b dienen dazu, den aus dem Laserresonator 5 austretenden Strahl jeweils um 90° so abzulenken, dass er horizontal von links auf den dritten Spiegel 8c trifft und dort um 90° abgelenkt wird, um auf die Spritze 11 beziehungsweise die Fügezone 41 aufzutreffen. Zwischen dem dritten Spiegel 8c und der Fügezone 41 ist ein Bearbeitungskopf 43 vorgesehen, der eine Fokussiereinheit 37 umfasst und dazu dient, den Laserstrahl 9 auf die Fügezone 41 zu fokussieren.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Bearbeitungskopf 43 so ausgebildet, dass der Laserstrahl 9 nicht mit einer zusätzlichen Bewegung beaufschlagt wird, wie dies bei der Scannereinrichtung 23 gemäß Figur 1 der Fall ist. Es ist daher bei der Vorrichtung 1 gemäß Figur 2 vorgesehen, dass die Aufnahmeeinrichtung 17 so ausgebildet ist, dass der Aufnahmedorn 21 in Rotation versetzt wird. Der auf die Spritze 11 gerichtete, unbewegliche Laserstahl 9 überstreicht damit letztlich die gesamte Fügezone 41, wobei die Größe des von dem Laserstrahl 9 bewirkten Laserfokus' beziehungsweise Laserpunktes durch die Fokussiereinheit 37 beeinflussbar ist.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel ei- ner Vorrichtung 1. Gleiche Teile sind wiederum mit gleichen Bezugsziffern versehen, so dass auf die Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren verwiesen wird.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Lasererzeugungsein- richtung 3 mit einem Laserresonator 5, der einen Laserstrahl 9 abgibt, der auf eine Strahllenkeinrichtung 7 fällt und auf eine Fügezone 41 gerichtet wird. Eine Aufnahmeeinrichtung 17 hält eine Spritze 11 mit einem Spritzenkörper 13 und einer Kanüle 15. Die Aufnahmeeinrichtung 17 umfasst eine Positioniereinrichtung 19 mit einem Aufnahmedorn 21, der die Spritze 11 hält. Die gesamte Aufnahmeeinrich- tung 17 ist um eine Schwenkachse 45 schwenkbar gelagert, was durch einen Pfeil 47 angedeutet ist.
Während bei den vorangegangenen Ausführungsbeispie- len der Laserstrahl 9 von vorne auf die Fügestelle 41 gerichtet wurde, fällt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 der Laserstrahl 9 seitlich auf die Spritze 11 beziehungsweise deren Fügezone 41.
Bei der Darstellung gemäß Figur 3 ist die Aufnahme- einrichtung 17 so angeordnet, dass die Spritze 11 horizontal gehalten wird, was auch als 0°-Position bezeichnet wird.
Die Strahllenkeinrichtung 7 ist hier wie auch bei den in den vorhergehenden Figuren dargestellten Vorrichtungen 1 so ausgebildet, dass der Laserstrahl 9 auf die Fügezone 41 fokussiert wird und dass überdies die Form des Laserfokus' im Bereich der Fügezone veränderbar ist. Es ist also möglich, hier im Bereich der Fügezone einen runden oder ova- len Laserfleck zu erzeugen. Der Laserstrahl 9 wird bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 nicht bewegt. Dafür wird die Spritze 11 mit einer vorgegebenen, gewünschten Rotationsgeschwindigkeit gedreht, um die Fügezone 41 gleichmäßig mit dem Laserstrahl zu beaufschlagen.
Bei der Vorrichtung gemäß Figur 3 kann die Spritze 11 mehr oder weniger aus der horizontalen Lage verschwenkt werden, so dass die Fügezone 41 mehr oder weniger weit von vorne mit dem Laserstrahl beauf- schlagt wird. Schließlich ist es auch hier möglich, die Aufnahmeeinrichtung 17 um die Schwenkachse 45 so zu verschwenken, dass die Spritze 11 senkrecht nach oben weist, wie dies bei den Ausführungsbei- spielen gemäß den Figuren 1 und 2 der Fall ist. Damit kann also bei entsprechender Positionierung der Strahllenkeinrichtung 7 und der Aufnahmeeinrichtung 17 die Fügezone 41 auch von oben beziehungsweise von vorne mit dem Laserstrahl beaufschlagt werden. Es ist also möglich, die Aufnahmeeinrichtung 17, wie sie in Figur 3 dargestellt ist, anstelle der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Aufnahmeeinrichtungen einzusetzen. Dabei kann sowohl ein feststehender als auch ein bewegter Laserstrahl verwendet werden.
Die Anzahl der im Zusammenhang mit der Strahllenkeinrichtung 7 verwendeten Spiegel hängt davon ab, wie der Laserstrahl 9 umgelenkt werden soll und davon, wie der Laserresonator 5 gegenüber der Spritze 11 ausgerichtet ist. Es ist also möglich, den Laserresonator 5 so anzuordnen, dass er quasi die Fügezone 41 direkt mit dem Laserstrahl beaufschlagt. Es könnte dann unmittelbar die Scannereinrichtung 23 oder der Bearbeitungskopf 43 in den Laserstrahl eingebracht werden.
Im Folgenden wird auf die Funktion der Vorrichtung und auf das Verfahren zur Fertigung einer Spritze für medizinische Zwecke näher eingegangen:
Die Vorrichtung 1 dient dazu, die Fügezone 41 mit Laserstrahlung zu beaufschlagen, um das Material des Spritzenkörpers 13 anzuschmelzen, damit sich dieses während der Materialverfestigung dauerhaft mit der Kanüle 15 verbindet. In der Regel wird für die hier angesprochenen Spritzen 11 ein Spritzenkörper 13 aus Glas verwendet. Daher wird aufgrund der gegebenen Absorptionseigenschaften ein C02- Laser verwendet.
Die Laserstrahlerzeugungseinrichtung 3 ist so ausgelegt, dass die Energie des Laserstrahls zeitlich steuerbar ist.
Bei der Fertigung einer Spritze 11 muss das Material des Spritzenkörpers 13 lokal begrenzt aufgeschmolzen werden, nämlich in der Fügezone 41. Dabei wird zunächst bei einem relativ geringen Leistungswert das Material im Bereich der Fügezone 41 lang- sam erwärmt. Nach dieser Vorwärmphase erfolgt der eigentliche Verbindungsprozess zwischen Spritzenkörper 13 und Kanüle 15. Das Material des Spritzenkörpers 13 wird im Bereich der Fügezone so aufgeschmolzen, dass es in den Fügespalt zwischen Sprit- zenkörper und Kanüle hineinläuft und die Kanüle vollständig umschließt.
Bei der Abkühlung des Materials des Spritzenkörpers 13 können Spannungen auftreten, die später einen Bruch zur Folge haben. Daher wird die Leistung der Laserstrahlerzeugungseinrichtung 3 vorzugsweise so gesteuert, dass die Fügezone 41 noch über einen gewissen Zeitraum weiter erwärmt wird. Die Temperatur während dieser Nachwärmphase ist deutlich geringer als während des Verbindungsprozesses und vorzugs- weise auch niedriger als während der Vorwärmphase. Die hier beschriebenen Vorrichtungen 1 sind so ausgelegt, dass wahrend des Verfahrens zur Fertigung der Spritze die Laserleistung, die Geometrie des Laserstrahls und die Fokusgroße und -läge einge- stellt werden können. Bei den Vorrichtungen 1, die anhand der Figuren 1 und 2 erläutert wurden, kann die Fokussiereinheit 37 so ausgelegt werden, dass auch hier die Geometrie des Laserstrahls 9, also der Strahldurchmesser und/oder die Form des in der Fugezone 41 gegebenen Laserpunkts, variabel sind.
Die Materialerwarmung und das Schmelzvolumen können einerseits durch die Leistungssteuerung innerhalb der Laserstrahlerzeugungseinrichtung 3 aber auch andererseits dadurch beeinflusst werden, dass der Laserstrahl mehr oder weniger schnell ber die Fugezone 41 gefuhrt wird. Die Geschwindigkeit kann durch die Rotationsgeschwindigkeit der Spritze 11 aber auch mit Hilfe der Scannereinrichtung 23 durch die Bewegung des Laserstrahls 9 an die gegebenen Verhaltnisse angepasst werden.
Die Scannereinrichtung 23 kann so ausgelegt werden, dass auch bei feststehender Spritze 11 verschiedene Bereiche der Fugezone 41 in gewünschter Zeitfolge mit dem Laserstrahl 9 beaufschlagt werden.
Die Vorrichtung 1 und das Verfahren können so abgestimmt werden, dass im Bereich der Fugezone 41 ein gewünschtes Temperatur/Zeit-Profil eingestellt wird. Es ist überdies möglich, den Spritzenkorper 13 auch in benachbarten Bereichen zu erwarmen, um Materialspannungen abzubauen. Die in der Fügezone 41 gegebene Temperatur kann mit Hilfe einer Temperaturerfassungseinheit erfasst und ausgewertet werden, um die Laserstrahlerzeugungseinrichtung 3 entsprechend anzusteuern und um die gewünschte Temperatur beziehungsweise das gewünschte Temperaturprofil einzustellen. Als Temperaturerfassungseinheit können Thermokameras und/oder Pyrometer aber auch sonstige Temperaturerfassungseinrichtungen eingesetzt werden.
Um eine Oxidation der aus Metall bestehenden Kanüle 15 zu verhindern, findet das Verfahren zumindest partiell oder ganz unter Schutzgasatmosphäre statt.
Schließlich können bei der Fertigung der Spritze 11 auch als Verbindungsmedium dienende Zusatzmateria- lien insbesondere Glaslot in die Fügezone 41 eingebracht werden, einerseits um auch größere Fügespalten zu verschließen und andererseits, um eine spannungsarme Verbindung zwischen der Kanüle 15 und dem Spritzenkörper 13 zu gewährleisten, die sehr unter- schiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Wesentlich ist, dass das hier beschriebene Verfahren eine berührungslose Fertigung der Spritze ermöglicht, ohne dass es eines Klebers bedürfte. Wenn in der Fügezone 41 nur Glas und Metall vorhanden sind, ist es ohne weiteres möglich, die fertige Spritze 11 einer Einbrennsilikonisierung zu unterwerfen und in einen Heißlufttunnel einzubringen, der auch Temperaturen im Bereich von 340°C aufweist . Die Verbindung zwischen Spritzenkörper 13 und Kanüle 15 kann bei entsprechender Energie des Laserstrahls 9 sehr rasch erfolgen. Der einfache Aufbau der in den Figuren beschriebenen Vorrichtungen 1 erlaubt es auch, die Fertigung der Spritze zu automatisieren und diese in kurzen Taktzeiten rationell herzustellen.
Die Verbindung zwischen Spritzenkörper 13 und Kanüle 15 zeichnet sich dadurch aus, dass sie sehr fest ist und damit einen sicheren Gebrauch der Spritze 11 gewährleistet. Sie zeichnet sich über dies durch eine uneingeschränkte, gleichbleibende Alterungsbeständigkeit aus. Schließlich zeigt das Verfahren eine ausgesprochen geringe Ausschussrate.
Anhand von Figur 4 ist die Durchführung des Verfahrens noch einmal prinzipiell dargestellt: Die Figur zeigt die in der Fügezone 41 gegebene Temperatur T über der Zeit t. Es zeigt sich, dass die Fügezone 41 zunächst vorgewärmt wird. Über einen gewissen Zeitraum wird eine Vorwärmtemperatur eingehalten. Dann wird in einem zweiten Zeitraum durch entsprechende Ansteuerung der Laserstrahlerzeugungseinrichtung 3 eine höhere Temperatur im Bereich der Fügezone 41 eingestellt, um die eigentliche Verbin- düng zwischen Spritzenkörper 13 und Kanüle 15 zu gewährleisten. Anschließend lässt man die Fügezone 41 abkühlen. Sie wird dann auf einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur gehalten, um Spannungen abzubauen. Die Nachwärmphase kann deutlich län- ger sein als die Vorwärm- und Verbindungsphase; dabei kann die Nachwärmtemperatur auch unterhalb der Vorwärmtemperatur liegen. Im Folgende sollen noch einige Zahlenwerte zu dem in Figur 4 dargestellten Diagramm wiedergegeben werden. Die Vorwärmtemperatur Tl liegt unterhalb der Transformationstemperatur TG des jeweils ver- wendeten Glases. Sie liegt vorzugsweise 50 bis 100 K unterhalb von TG. Die zum Schmelzen und für den Fügeprozess erforderliche Temperatur T2 liegt oberhalb der Transformationstemperatur TG, vorzugsweise circa 50 bis 100 K oberhalb dieser Temperatur.
Die in der Nachwärmphase gewählte Nachwärmtempera- tur T3 liegt etwa in einem Bereich von 150 bis 300 K unterhalb der Transformationstemperatur TG.
Die Temperatur Tl wird beispielsweise für einen Zeitbereich von circa zwei bis drei Sekunden auf- rechterhalten, die während der eigentlichen Verbindung zwischen Spritzenkörper 13 und Kanüle 15 gewählte Temperatur T2 wird für etwa ein bis zwei Sekunden aufrechterhalten und die Nachwärmtemperatur T3 etwa für drei bis fünf Sekunden. Danach kann ei- ne mehr oder weniger gezielte Abkühlung der Fügezone 41 erfolgen. Die Transformationstemperatur TG liegt, je nach verwendetem Glas, beispielsweise bei etwa 565°C.
Aus Figur 4 wird also deutlich, dass die Temperatur im Bereich der Fügezone 41 gesteuert wird, dass also die Höhe der Temperatur und die Einwirkungsdauer der Temperatur an die Materialien von Spritze und Kanüle angepasst wird.
Figur 5 zeigt rein schematisch eine Spritze 11 von vorne, nämlich die Fügezone 41. Als äußerer Ring ist der Spritzenkörper 13 dargestellt und als innerer Ring die Kanüle 15, deren Lumen hier nicht wiedergegeben ist. Durch eine Pfeil 49 ist die Bewegungsbahn eines von dem Laserstrahl 9 gebildeten Lichtpunktes im Bereich der Fügezone 41 wiedergegeben. Es zeigt sich, dass der von dem Laserstrahl erzeugte Lichtpunkt entlang einer Kreisbahn geführt wird. Diese kann durch einen feststehenden Lichtpunkt bei rotierender Spritze 11 oder bei festste- hender Spritze 11 mit Hilfe einer Scannereinrichtung 23 realisiert werden.
Aus Figur 6 ist noch eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 1 ersichtlich, die der Fertigung einer Spritze 11 für medizinische Zwecke dient. Teile, die anhand der vorangegangenen Figuren bereits beschrieben wurden, sind hier mit gleichen Bezugsziffern versehen, so dass auf die Beschreibung oben verwiesen wird.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Laserstrahlerzeu- gungseinrichtung 3 mit einem Laserresonator 5, der einen Laserstrahl 9 abgibt. Dieser wird über eine Strahllenkeinrichtung 7 auf die Fügezone 41 zwischen der Kanüle 15 und dem Spritzenkörper 13 der Spritze 11 gelenkt. Wesentlich ist hier, dass die Spritze 11 von einer Aufnahmeeinrichtung 17 gehalten wird und zwar stationär.
Auch die Laserstrahleinrichtung 7 ist stationär ausgebildet. Sie weist einen feststehenden, konkav ausgebildeten Spiegel 8 auf, der den Laserstrahl 9 auf die Fügezone 41 fokussiert. Es wurde oben bereits ausgeführt, dass bei der Fertigung der Spritze 11 Schutzgas eingesetzt werden kann. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist daher, was auch bei den oben beschriebe- nen Ausführungsbeispielen möglich ist, eine Kammer 51 vorgesehen, die durch rundum angeordnete Wände 53 und durch einen Boden 55 sowie durch einen Deckel 57 abgeschlossen wird. Der Deckel ist mit einem für den Laserstrahl 9 durchlässigen optischen Fenster 59 versehen, das den freien Zugang des Laserstrahls 9 zur Fügezone 41 ermöglicht. Das Fenster wird aus einem speziellen Glas hergestellt, das nicht absorbierend wirkt, beispielsweise können Quarzgläser verschiedener Art, insbesondere solche aus ZnESe verwendet werden.
In die Kammer 51 wird auf geeignete Weise Schutzgas eingeleitet. Hier sind beispielhaft zwei Zuleitungen 61, 61' vorgesehen, die die Wände 53 durchbrechen und über die, wie durch Pfeile 63, 63' ange- deutet, ein Schutzgas eingeleitet wird. Bei der Beaufschlagung der Fügezone 41 mit dem Laserstrahl 9 wird sichergestellt, dass das Schutzgas zumindest in diesem Bereich den Sauerstoff aus der Atmosphäre innerhalb der Kammer 51 verdrängt hat.
Grundsätzlich ist es möglich, die Aufnahmeeinrichtung 17 auch mit einem Antrieb zu versehen, um die Spritze 11 in Rotation zu versetzen. Besonders einfach ist jedoch der Aufbau, wenn die Spritze, wie beschrieben, stationär angeordnet ist.
Das in Figur 7 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Herstellung einer Spritze 11 weist ebenfalls eine Laserstrahlerzeugungseinrichtung mit einem Laserresonator 5 auf, die einen Laserstrahl 9 über eine Strahllenkeinrichtung 7 auf eine Spritze 11 lenkt. Der Laserstrahl wird mittels eines Bearbeitungskopfes 43 auf die Fügezone 41 zwischen Kanüle 15 und Spritzenkörper 13 gelenkt. Der Bearbeitungskopf weist, wie der anhand von Figur 2 erläuterte, eine Fokussiereinheit 37 auf, die zumindest eine Linse umfasst. Der Bearbeitungskopf ist hier jedoch noch mit Zuleitungen 61, 61' versehen, über die ein Schutzgas, wie durch Pfeile 63, 63', 65, 65', dargestellt, auf die Fügezone 41 geleitet wird. Beim Beaufschlagen der Fügezone 41 mit Wärme wird hier vorhandener Sauerstoff durch das Schutzgas so verdrängt, dass eine Oxidation insbesondere der aus Metall bestehenden Kanüle 15 vermieden wird.
Bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Pfad des Laserstrahls gegenüber dem anhand von Figur 2 erläuterten vereinfacht. Es bedarf hier nur eines einzigen Spiegels 8, um den aus der Laserstrahlerzeugungseinrichtung 3 austretenden Laserstrahl 9 über den Bearbeitungskopf 43 auf die Fügezone 41 zu lenken. Die Aufnahmeeinrichtung 17, die die Spritze 11 hält, ist auch hier vorzugsweise so ausgebildet, dass die Spritze stationär angeordnet ist, während die Fügezone 41 mit dem Laserstrahl 9 beaufschlagt wird. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, hier eine Antriebseinheit vor- zusehen, die die Spritze 11 in Rotation versetzt.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird vorzugsweise ein ringförmiges Strahlprofil des La- serstrahls 9 eingesetzt. Dies kann einerseits durch Verwendung einer speziellen Laserstrahlerzeugungseinrichtung erzeugt werden, beispielsweise durch einen Lasertyp, der im TEMoi arbeitet. Andererseits können aber auch Strahlformungselemente, beispielsweise Blenden eingesetzt werden. Diese sind vorzugsweise gekühlt.
Bei Bedarf kann ein ringförmiges Strahlprofil durch Einsatz des speziellen Lasertyps oder durch Verwen- düng von in den Strahlengang eingebrachte Blenden erzeugt werden. In allen Fällen ist es möglich, die Blenden, aber auch gegebenenfalls in den Strahlengang eingebrachte Spiegel oder dergleichen zu kühlen.
Figur 8 zeigt noch einmal einen Teil einer Vorrichtung 1 zur Erzeugung einer Spritze 11, die von einer Aufnahmeeinrichtung 17 gehalten wird. Durch einen auf dem Kopf stehenden Kegel 67, dessen Spritze im Bereich der Fügezone 41 liegt, wird eine ring- förmige Verteilung des Laserstrahls angedeutet, die dazu dient, auch bei stillstehender Spritze 11 die Fügezone 41 gleichmäßig zu erwärmen.
Es sei hier noch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass alles zu den Ausführungsbeispielen der Vor- richtung 1, die anhand der Figuren 1 bis 5 erläutert wurden, Gesagte auch für die in den weiteren Figuren 6 und 7 gilt. Umgekehrt kann natürlich auch eine Kammer 51 bei den anhand der Figuren 1 bis 5 erläuterten Ausführungsbeispielen eingesetzt wer- den. Schließlich kann auch der anhand von Figur 2 erläuterte Bearbeitungskopf durch den ersetzt wer- den, der im Zusammenhang mit Figur 7 beschrieben wurde .

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Fertigung einer einen Spritzenkörper aus Glas und eine Kanüle aufweisenden Spritze für medizinische Zwecke, gekennzeichnet durch eine Laserstrahlerzeugungseinrichtung (3) mit einem Laserresonator (5) zur Erzeugung eines Laserstrahls (9), eine Strahlformungs- und/oder -lenkeinrichtung (7) und durch eine Aufnahmeeinrichtung (17) zur Halterung und Positionierung des Spritzenkörpers (13) .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (17) den Spritzenkörper (13) stationär aufnimmt und dass die Laserstrahlerzeugungseinrichtung (3) einen feststehenden Laserstrahl mit ring- und/oder kegelförmiger Verteilung erzeugt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (17) eine drehbare und/oder schwenkbare Halterung für den Spritzenkörper (13) umfasst.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlformungs- und/oder -lenkeinrichtung (7) mindestens einen Spiegel (8a, 8b, 8c) und/oder wenigstens eine Blende umfasst.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Spiegel (25,31) beweglich gelagert ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahl- formungs- und/oder -lenkeinrichtung (7) eine An- steuervorrichtung zur Bewegung des mindestens einen Spiegels (25,31) umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, gekennzeichnet durch eine Fokussiereinheit
(37) .
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuerung zur Beeinflussung der Leistung des Laserresonators (5) .
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Temperaturerfassungseinheit .
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser- Strahlerzeugungseinrichtung (3) einen C02-Laser umfasst .
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Fügezone (41) zwischen Spritzenkörper (13) und Ka- nüle (15) mit Schutzgas beaufschlagbar ist.
12. Verfahren zur Fertigung einer einen Spritzenkörper aus Glas und eine Kanüle aufweisenden Spritze für medizinische Zwecke, insbesondere einer Spritze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Beaufschlagen der Fügezone (41) zwischen Spritzenkörper (13) und Kanüle (15) mit einem Laserstrahl (9),
teilweises Schmelzen des Materials des Spritzenkörpers (13) und
Abkühlen des geschmolzenen Materials.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Laserstrahl (9) während des
Schmelzvorgangs feststeht.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (9) während des Schmelzvorgangs bewegt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritze (11) beziehungsweise der Spritzenkörper (13) während des Anschmelzvorgangs bewegt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (9) in zwei Richtungen bewegt wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlgeometrie und/oder die Fokusfläche verändert wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Bereich der Fügezone (41) gesteuert wird.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Spritzenkörpers (13) im Bereich der Fügezone (41) zeit- und/oder temperaturabhängig mit dem Laserstrahl (9) beaufschlagt wird.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden , Ansprü- ehe 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Spritzenkörpers (13) im Bereich der Fügezone (41) bei einer ersten Temperatur vorgewärmt und bei einer zweiten Temperatur geschmolzen wird.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Spritzenkörpers (13) im Bereich der Fügezone (41) bei einer dritten Temperatur nachgewärmt wird.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das
Schmelzvolumen im Bereich der Fügezone (41) gesteuert wird.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritze (11) beziehungsweise der Spritzenkörper (13) während des Schmelzens bewegt, vorzugsweise gedreht wird.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritze (11) beziehungsweise der Spritzenkörper (13) während des Schmelzens feststeht.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass Zusatz- materialien als Verbindungsmedium verwendet wird.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schutzgas eingesetzt wird.
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