CN105682704A - 针及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以减轻穿刺时的疼痛，并且减小针管通路的流路阻力，低成本且高精度制造的针及其制造方法，利用电铸制造沿长度方向呈锥度形状的针，所述制造方法的特征在于，包括：将具有沿长度方向呈锥度形状的外周面的芯材(122)浸渍于电解液，在芯材(122)的外周面(124)形成第一电铸体(126)的步骤；将第一电铸体(126)浸渍于加入有规定粒径的颗粒的电解液中，在第一电铸体(126)的外周面(128)形成具有多个凸部(30)的第二电铸体(134)的步骤；将第一电铸体(126)、第二电铸体(134)切断为规定长度，形成具有锐角状针尖部(16)的针(10)的步骤；以及从切断后的第一电铸体(126)取出芯材(122)的步骤。

Description

针及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种利用电铸形成的锥度形状的针及其制造方法。
背景技术
为了向活体内注入药液，或者采集活体的体液，使用一种使针穿刺活体的器具。当安装于这种器具的针的外径大时，由于来自活体的阻力增大，因此认为会引起剧烈疼痛。对此，开发出一种无痛针，使针的外径形成得尽量细，能减少疼痛。
该情况下，由于形成得细的针的内径小，因此例如向活体内注入药液时流路阻力大。对此，提出一种通过使针基部直径大于针尖部直径来减少流路阻力的锥度形状的针(参照专利文献1)。
例如，通过使不锈钢的板材形成卷状，或者通过对不锈钢的圆筒体进行牵拉，能使以往的锥度形状无痛针的外径形成得细。然而，在使板材形成卷状的针的情况下，必须对被卷板材的接合部分高精度地加工。另外，在对圆筒体进行牵拉而形成针的情况下，会存在因牵拉而使内周面生锈的问题，从而加工非常困难。因此，制造这种针要花费大量时间和成本。
对此，为了消除上述问题，而提出一种利用电铸形成针的方法(专利文献2、3)。在该方法中，将具有与针的通路相对应的直径的芯材浸渍于电解液，在芯材的外周面形成电铸体之后，从电铸体取出芯材，并将电铸体的端部研磨成锐角状。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-200528号公报
专利文献2:日本特开2012-5576号公报
专利文献3:日本特开2006-291345号公报
发明内容
本发明要解决的问题
然而，即使对于利用电铸形成的细针，也无法充分地减少活体的疼痛。例如，对于人体而言，认为感受疼痛的感觉部位即痛点是100～200个/cm2左右。通过针对该痛点进行刺激而产生疼痛。针刺激痛点的概率因针的外径减小而降低。然而，即使在外径非常小的情况下，当针穿刺体内时，由于针的外周面与痛点接触，也无法完全避免产生疼痛。
本发明的目的是提供一种可以减轻穿刺时的疼痛，并且减小针管通路的流路阻力，低成本且高精度制造的针及其制造方法。
用于解决课题的手段
本发明的针的特征在于，在利用电铸沿长度方向形成为锥度形状的针管的外周面上电铸形成有多个凸部，所述凸部的相邻顶部之间的间隔为0.2～100μm，离所述外周面的高度为0.1～50μm。
另外，本发明的针的特征在于，所述凸部具有颗粒，该颗粒包括选自碳化硅、蓝宝石、金刚石、氧化铝陶瓷中的至少一种。
另外，本发明的针的特征在于，所述锥度形状为沿着长度方向的曲线形状。
另外，本发明的针的特征在于，所述锥度形状为沿着长度方向的直线形状。
另外，本发明的针的特征在于，所述针为注射针。
本发明的针的制造方法是利用电铸制造沿长度方向呈锥度形状的针，所述制造方法的特征在于，包括：将具有沿长度方向呈锥度形状的外周面的芯材浸渍于电解液，在所述芯材的外周面形成第一电铸体的步骤；将所述第一电铸体浸渍于加入有规定粒径的颗粒的电解液中，在所述第一电铸体的外周面形成具有多个凸部的第二电铸体的步骤；将所述第一电铸体、所述第二电铸体切断为规定长度，形成具有锐角状针尖部的针的步骤；以及从切断后的所述第一电铸体取出所述芯材的步骤。
另外，本发明的针的制造方法的特征在于，具有，在形成所述第一电铸体之后，沿所述第一电铸体的长度方向，以规定间隔在所述第一电铸体的外周面涂布掩模剂的步骤，在形成所述第二电铸体的步骤中，对未涂布有所述掩模剂的所述第一电铸体的外周面形成所述第二电铸体，在对所述第一电铸体、所述第二电铸体进行切断的步骤中，在仅形成了所述第一电铸体的部位处切断来形成针基部，并在形成有所述第二电铸体的部位处切断来形成所述针尖部。
另外，本发明的针的制造方法的特征在于，所述电解液至少含有氨基磺酸镍、硼酸和氯化镍，所述颗粒包括选自碳化硅、蓝宝石、金刚石、氧化铝陶瓷中的至少一种，以电流1～3A、电压1～3V、所述电解液的温度45～70℃、通电时间1～20分钟的电铸条件形成所述第一电铸体、所述第二电铸体。
另外，本发明的针的制造方法的特征在于，设定形成所述第一电铸体的所述通电时间长于形成所述第二电铸体的所述通电时间。
另外，本发明的针的制造方法的特征在于，对于所述凸部，相邻顶部之间的间隔为0.2～100μm，离所述第二电铸体的外周面的高度为0.1～50μm。
另外，本发明的针的制造方法的特征在于，所述锥度形状为沿着长度方向的曲线形状。
另外，本发明的针的制造方法的特征在于，所述锥度形状为沿着长度方向的直线形状。
另外，本发明的针的制造方法的特征在于，所述针为注射针。
发明效果
对于本发明的针，通过在沿着长度方向呈锥度形状的针管外周面形成顶部之间的间隔为0.2～100μm，离外周面的高度为0.1～50μm的凸部，由此当使针穿刺活体时，凸部将推压活体的皮肤，因此能使针与痛点接触的概率下降而减少疼痛。
另外，对于本发明的针的制造方法，通过将针管的外周面形成为沿着长度方向的锥度形状，能减小药液注入针管时的流路阻力。另外，通过使用加入规定粒径的颗粒的电解液来形成针管，可以低成本且高精度地制造外周面上具有能减少疼痛的凸部的针。
附图说明
图1的(A)是本实施方式的针的立体图，图1的(B)是图1的(A)的IB-IB剖视图。
图2是制造本实施方式的针的制造系统的结构图。
图3是本实施方式的针的制造方法的工序图。
图4是用于制造本实施方式的针的芯材的侧视图。
图5的(A)和图5的(B)是本实施方式的第一电铸体的制造工序和掩蔽工序的说明图。
图6的(A)～图6的(C)是本实施方式的第二电铸体的制造工序开始至针的制造工序的说明图。
图7的(A)是用于制造另一个实施方式的针的芯材的侧视图，图7的(B)是使用图7的(A)的芯材制造的针的立体图。
具体实施方式
[针的结构]
图1的(A)是本实施方式的针10的立体图，图1的(B)是图1的(A)的IB-IB剖视图。在本实施方式中，针10是向活体内注入药液的注射针。
针10具备利用电铸形成的有锥度形状的针管12。在针管12中形成流通药液的截面圆形的通路14。针管12具备针尖部16和针基部18。针尖部16具有切断为锐角状的穿刺面20和药液注出口22。针基部18具有相对于针管12的轴线垂直切断的药液注入口24。针尖部16的内周面26沿针管12的长度方向为曲线的锥度形状。通路14的直径d从药液注出口22向药液注入口24逐渐增大。同样地，针尖部16的外周面28沿针管12的长度方向为曲线的锥度形状。在针尖部16的外周面28形成多个凸部30。相邻凸部30的顶部之间的间隔W为0.2～100μm。另外，各凸部30离外周面28的高度H为0.1～50μm。
[制造系统的结构]
图2是制造本实施方式的针10的制造系统100的结构图。图3是本实施方式的针10的制造方法的工序图。图4是用于制造本实施方式的针10的芯材122的侧视图。图5的(A)和图5的(B)是本实施方式的第一电铸体的制造工序和掩蔽工序的说明图。图6的(A)～图6的(C)是本实施方式的第二电铸体的制造工序开始至针的制造工序的说明图。
制造系统100具备：电镀装置104、第一电铸装置106、掩蔽装置108、第二电铸装置110、去除装置112、激光加工装置114、取出装置116、电镀装置118和成形装置120。
电镀装置104使金析出到用于形成针管12通路14的芯材122的外周面124。第一电铸装置106使镍析出到镀金后的芯材122的外周面124而形成第一电铸体126。掩蔽装置108沿第一电铸体126的长度方向，以规定间隔在第一电铸体126的外周面128涂布掩模剂130。第二电铸装置110使镍析出到第一电铸体126上未涂布有掩模剂130的外周面128而形成第二电铸体134，第二电铸体134具有凸部30。去除装置112从第一电铸体126的外周面128去除掩模剂130。激光加工装置114向第一电铸体126和第二电铸体134照射激光束，将第一电铸体126和第二电铸体134切断为规定的长度和形状。取出装置116将芯材122从第一电铸体126取出。电镀装置118使金析出到切断后的第一电铸体126的外周面128、第二电铸体134的外周面136、中空部138的内周面140来进行镀金。成形装置120在由镀金的第一电铸体126和第二电铸体134构成的针10的针基部18成形树脂的基座142。
[针10的制造方法]
基于图3～图6，对针10的制造方法进行说明。
首先，准备具有与针10的通路14相对应的形状的芯材122(图4)。芯材122的范围144和146的外周面124的形状相对于切断面148的中心呈点对称。外周面124沿长度方向为曲线的锥度形状。需要说明的是，虚线表示激光加工装置114切断的切断面148、150。芯材122的直径d从切断面148向切断面150逐渐增大。芯材122例如由不锈钢形成。芯材122被浸渍于非铁系碱性清洗液50g/L中进行脱脂(步骤S1)。
电镀装置104在脱脂后的芯材122的外周面124析出金，对芯材122进行镀金(步骤S2)。清洗芯材122，并将电镀液从芯材122去除(步骤S3)。
第一电铸装置106将镀金的芯材122浸渍于电解液，并以规定的电铸条件在芯材122的外周面124形成第一电铸体126(步骤S4、图5的(A))。
电解液至少含有氨基磺酸镍450g/L、硼酸20～30g/L、氯化镍10～20g/L、磺酸苯甲酸亚胺盐5～10cc/L、糖精5～10cc/L。另外，电解液也可以含有十二烷基硫酸钠过饱和液、固化剂(NSF-E(日本化学(株))、萘磺酸钠、乙酰氰酰胺、硫代尿酸、对甲苯磺酸酰胺。通过使电解液含有这些材料，可以缩短电铸所需的时间。另外，作为规定的电铸条件，电压为1～3V、电流为1～3A、通电时间为1～20分钟、电解液的温度为45～70℃。
在第一电铸装置106中，对阴极的芯材122通电，并且对阳极的含硫镍材通电。通过使镍材含硫，能使其容易地溶于电解液中。镍材例如由镍球构成。镍球被收装在钛的金属丝网中。在阴极和阳极之间施加1～3V的电压，1～3A的电流时，阳极的镍被电离并溶出于电解液。然后，电解液的镍离子以镍的形式析出到阴极的芯材122上。其结果，在芯材122的外周面124形成镍的第一电铸体126。清洗第一电铸体126，并将电解液从第一电铸体126去除(步骤S5)。
掩蔽装置108沿芯材122形成的第一电铸体126的长度方向，以规定间隔在第一电铸体126的外周面128涂布掩模剂130(步骤S6、图5的(B))。第一电铸体126涂布掩模剂130的部位是与图1的(A)、图1的(B)所示的针10的针基部18相对应的部分。
第二电铸装置110准备在第一电铸装置106的电解液中加入规定粒径的颗粒的电解液。第二电铸装置110的电解液也可以含有十二烷基硫酸钠过饱和液、固化剂(NSF-E(日本化学(株))、萘磺酸钠、乙酰氰酰胺、硫代尿酸、对甲苯磺酸酰胺。与步骤S4同样地，通过使电解液含有这些材料，可以缩短电铸所需的时间。对于电解液含有的颗粒，包括选自碳化硅、蓝宝石、金刚石、氧化铝陶瓷中的至少一种。并且，颗粒的粒径为0.2～100μm。另外，对于电解液中颗粒的浓度，例如，蓝宝石约为10g/L。
在第二电铸装置110中，将涂布了掩模剂130的第一电铸体126浸渍于所述电解液，以规定的电铸条件在第一电铸体126上未被掩蔽的外周面128形成第二电铸体134(步骤S7、图6的(A))。作为规定的电铸条件，电压为1～3V、电流为1～3A、通电时间为1～20分钟、电解液的温度为45～70℃。设定的通电时间比形成第一电铸体126的通电时间短。因此，短时间形成的第二电铸体134的厚度比第一电铸体126的厚度薄。
第二电铸装置110的阴极和阳极与第一电铸装置106的阴极和阳极为相同的结构。在阴极和阳极之间施加1～3V的电压和1～3A的电流时，阳极的镍被电离并溶出于电解液。然后，电解液的镍离子以镍的形式析出到阴极的第一电铸体126上。其结果，在未涂布有掩模剂130的第一电铸体126的外周面128形成含颗粒的镍的第二电铸体134。在第二电铸体134的外周面136形成由电解液中所含的颗粒而成的凸部30。不会在涂布了掩模剂130的第一电铸体126的外周面128上形成第二电铸体134。清洗第二电铸体134，并将电解液从第二电铸体134去除(步骤S8)。
能够根据电解液中所含的颗粒浓度与通电时间，容易地对形成在第二电铸体134的外周面136上的相邻凸部30的顶部之间的间隔W进行控制。另外，能够根据电解液中所含颗粒的粒径，容易地对凸部30离第二电铸体134的外周面136(与针10的外周面28相对应)的高度H进行控制。形成在第二电铸体134的外周面136上的凸部30的间隔W为0.2～100μm、高度H为0.1～50μm。
去除装置112将步骤S6中涂布的掩模剂130从第一电铸体126的外周面128去除(步骤S9)。
激光加工装置114对应针10的尺寸(长度)和穿刺面20的形状，将第一电铸体126、第二电铸体134切断为规定的长度和形状(步骤S10、图6的(B))。即，在激光加工装置114中，对应于针10的穿刺面20的形状，使形成有凸部30的第二电铸体134中央处的切断面148形成为锐角状。并且，在激光加工装置114中，对应于针10的药液注入口24的形状，使未形成有凸部30的第一电铸体126中央处的切断面150形成为直角状。
在取出装置116中，将芯材122从第一电铸体126取出(步骤S11)。通过取出芯材122而形成与针10的通路14相对应的中空部138(图6的(C))。
在电镀装置118中，对第一电铸体126的外周面128、第二电铸体134的外周面136、中空部138的内周面140、切断面148、150镀金(步骤S12)。清洗第一电铸体126和第二电铸体134，将电镀液去除(步骤S13)，得到针10。对第一电铸体126和第二电铸体134镀金的主要理由是为了防止使活体产生因构成针10的镍而引起的金属过敏。
成形装置120使由树脂形成的基座142与针10的针基部18整体成形(步骤S14、图6的(C))。此时，在构成针基部18的第一电铸体126的外周面128不形成凸部30。因此，基座142与第一电铸体126的外周面128密合。需要说明的是，与针10形成一体的基座142被安装于供给药液的注射针主体152。
图7的(A)是用于制造另一个实施方式的针164的芯材156的侧视图，图7的(B)是使用图7的(A)的芯材156制造的针164的立体图。
芯材156的范围158和160的外周面162的形状相对于切断面148的中心呈点对称。外周面162沿长度方向为直线的锥度形状。
与针10同样地，使用芯材156制造针164。此时，针164的针管166所形成的通路168是直线的锥度形状，且直径从针尖部170向针基部172逐渐增大。同样地，针管166的外周面174是直线的锥度形状，且直径从针尖部170向针基部172逐渐增大。并且，与针10同样地，在针尖部170的外周面174形成多个凸部176。
对于如上所述制造的针10、164，由于在外周面28、174形成凸部30、176，因此例如针10、164穿刺活体时，凸部30、176将推压活体的皮肤。因而，使外周面28、174与痛点接触的概率大幅度下降。其结果，痛点仅被凸部30、176轻微刺激，使穿刺引起的疼痛大幅度减少。并且，针10、164的通路14、168为曲线或直线的锥度形状，且直径从针尖部16、170向针基部18、172逐渐增大。因此，可以减少由针尖部16、170向活体内注入药液时的流路阻力。并且，电铸工序分为利用不含颗粒的电解液形成第一电铸体126的工序和利用含颗粒的电解液形成第二电铸体134的工序。因此，构成针10、164的通路14、168的第一电铸体126的内周面140不形成凸部30、176。其结果，可以顺利地将药液注入通路14、168。并且，通过将第一电铸体126、第二电铸体134均切断为规定长度而得到针10、164，因此能在短时间大量制造多个针10、164。
需要说明的是，本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可以变更。
在本实施方式中，以针10、164为注射针进行了说明，但只要用于穿刺活体，本发明不限于此。例如，针也可以是从活体采集体液的采集针。
另外，对于本实施方式的制造工序，在形成第一电铸体126之后涂布掩模剂130，接着形成第二电铸体134，但只要能形成具有凸部30、176的针10、164，本发明不限于此。例如，作为制造工序的变形例，也可以省略涂布掩模剂130的工序，在形成第一电铸体126之后，在第一电铸体126的外周面128的整体形成第二电铸体134。对于这样形成的针10、164，在外周面28的整体形成凸部30、176，且在具有凸部30、176的针基部18、172上成形基座142。
附图标记说明
10、164…针
12、166…针管
14、168…通路
16、170…针尖部
18、172…针基部
20…穿刺面
22…药液注出口
24…药液注入口
26、140…内周面
28、124、128、136、162、174…外周面
30、176…凸部
100…制造系统
104、118…电镀装置
106…第一电铸装置
108…掩蔽装置
110…第二电铸装置
112…去除装置
114…激光加工装置
116…取出装置
120…成形装置
122、156…芯材
126…第一电铸体
130…掩模剂
134…第二电铸体
138…中空部
142…基座
144、146、158、160…范围
148、150…切断面
152…注射针主体

Claims (13)

1.一种针，其特征在于：
在利用电铸沿长度方向形成为锥度形状的针管的外周面上电铸形成有多个凸部，所述凸部的相邻顶部之间的间隔为0.2～100μm，离所述外周面的高度为0.1～50μm。
2.根据权利要求1所述的针，其特征在于，
所述凸部具有颗粒，该颗粒包括选自碳化硅、蓝宝石、金刚石、氧化铝陶瓷中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的针，其特征在于，
所述锥度形状为沿着长度方向的曲线形状。
4.根据权利要求1或2所述的针，其特征在于，
所述锥度形状为沿着长度方向的直线形状。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的针，其特征在于，
所述针为注射针。
6.一种针的制造方法，其是利用电铸制造沿长度方向呈锥度形状的针，所述制造方法的特征在于，包括：
将具有沿长度方向呈锥度形状的外周面的芯材浸渍于电解液，在所述芯材的外周面形成第一电铸体的步骤；
将所述第一电铸体浸渍于加入有规定粒径的颗粒的电解液中，在所述第一电铸体的外周面形成具有多个凸部的第二电铸体的步骤；
将所述第一电铸体、所述第二电铸体切断为规定长度，形成具有锐角状针尖部的针的步骤；以及
从切断后的所述第一电铸体取出所述芯材的步骤。
7.根据权利要求6所述的针的制造方法，其特征在于，
具有，在形成所述第一电铸体之后，沿所述第一电铸体的长度方向，以规定间隔在所述第一电铸体的外周面涂布掩模剂的步骤，
在形成所述第二电铸体的步骤中，对未涂布有所述掩模剂的所述第一电铸体的外周面形成所述第二电铸体，
在对所述第一电铸体、所述第二电铸体进行切断的步骤中，在仅形成了所述第一电铸体的部位处切断来形成针基部，并在形成有所述第二电铸体的部位处切断来形成所述针尖部。
8.根据权利要求6或7所述的针的制造方法，其特征在于，
所述电解液至少含有氨基磺酸镍、硼酸和氯化镍，所述颗粒包括选自碳化硅、蓝宝石、金刚石、氧化铝陶瓷中的至少一种，以电流1～3A、电压1～3V、所述电解液的温度45～70℃、通电时间1～20分钟的电铸条件形成所述第一电铸体、所述第二电铸体。
9.根据权利要求8所述的针的制造方法，其特征在于，
设定形成所述第一电铸体的所述通电时间长于形成所述第二电铸体的所述通电时间。
10.根据权利要求6～9中任一项所述的针的制造方法，其特征在于，
对于所述凸部，相邻顶部之间的间隔为0.2～100μm，离所述第二电铸体的外周面的高度为0.1～50μm。
11.根据权利要求6～10中任一项所述的针的制造方法，其特征在于，
所述锥度形状为沿着长度方向的曲线形状。
12.根据权利要求6～10中任一项所述的针的制造方法，其特征在于，
所述锥度形状为沿着长度方向的直线形状。
13.根据权利要求6～12中任一项所述的针的制造方法，其特征在于，
所述针为注射针。
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