JP2007050104A

JP2007050104A - 内視鏡用可撓管

Info

Publication number: JP2007050104A
Application number: JP2005237308A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Shijo; 由久四條
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2007-03-01

Abstract

【課題】安定した層構造を有する外皮を備えた内視鏡用可撓管を提供する。
【解決手段】可撓管２０の表面を覆う外皮層３０は、網状部材２６に接する第１樹脂層３２と、第２樹脂層３４とを含む。そして、第１樹脂層３２と第２樹脂層３４との間には、水蒸気が外皮層３０の内側に侵入することを防ぐバリア層３６が設けられている。第１樹脂層３２のバリア層３６側の表面には、粗さを大きくする加工が施されている。この第１樹脂層３２の表面加工により、樹脂との親和性が低い無機材料をバリア層３６に用いているにも関わらず、第１樹脂層３２とバリア層３６との結合は強固に保たれる。さらに、第１樹脂層３２の表面が粗いことにより、バリア層３６がわずかな凹凸を有する波状になり、バリア層３６と第２樹脂層３４とも強く結合される。
【選択図】図２

Description

本発明は、内視鏡用の可撓管に関する。

内視鏡装置においては、撮像素子等が内蔵されたスコープを被写体である人体の内部に送り込むために、可撓管が用いられる。内視鏡用の可撓管は、一般に、帯状の金属片を巻いた螺旋管と、螺旋管の外側に配置された網状部材と、網状部材の表面を覆う外皮等によって構成されている。そして、外被としては、複数の樹脂層が積層されたものが知られており、樹脂層は、例えばポリエステルにより形成される（例えば特許文献１）。
特開平６−１６９８８７号公報（段落［００１１］、図１等参照）

また、内視鏡用の可撓管は、体内に挿入されるため、消毒液への浸食、洗浄等により、清浄にされた状態で使用される。そして最近では、高温高圧の水蒸気を用いて内視鏡用可撓管の表面を減菌するオートグレーブ法が知られている。

複数の樹脂層から成る外皮を有する可撓管が長期間に渡って使用され、屈曲を繰り返すと、積層された樹脂層間の結合が弱まるため、樹脂層間に隙間を生じたり、樹脂層が剥離するおそれがある。

また、外皮の樹脂層として、高温高圧下での水蒸気透過性が比較的高いポリエステル等が使用されると、オートグレーブ法による減菌により、外皮を透過した水蒸気が可撓管の内部に浸入するおそれがある。このため、水蒸気を透過させない水蒸気バリア性を有するバリア層を樹脂層の中に設けることが考えられるが、金属などの無機材料を水蒸気バリア層として用いると、互いに組成の異なるバリア層と樹脂層との間では親和性が乏しいため、各層の剥離防止が困難になる。

本発明は、安定した層構造を有する外皮を備えた内視鏡用可撓管の提供を目的とする。

本発明の第１の内視鏡用可撓管は、表面が外皮により覆われ、外皮が、水蒸気を透過させない水蒸気バリア性を有するバリア層と、バリア層に積層された第１の樹脂層とを備えている。そして、第１の内視鏡用可撓管は、第１の樹脂層が、バリア層側の表面に凹凸を有することを特徴とする。

第１の樹脂層におけるバリア層側の表面粗度は、１０μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１００μｍ以下である。

第１の樹脂層は、バリア層の内周側にあることが好ましい。バリア層は、例えば蒸着により形成される。また、バリア層は、第１の樹脂層が凹凸を有することにより、第１の樹脂層側とは反対側の表面に凹凸を有することが望ましい。

第１の内視鏡用可撓管は、バリア層の第１の樹脂層側とは反対側に積層された第２の樹脂層をさらに有することが好ましい。また、第１の内視鏡用可撓管は、帯状部材を螺旋状に巻いて形成された螺旋管と、螺旋管の外側に配置された網状部材とをさらに有することが好ましい。

本発明の第２の内視鏡用可撓管は、表面が外皮により覆われ、外皮が、互いに積層された複数の樹脂層を備えている。そして、第２の内視鏡用可撓管は、樹脂層が、他の樹脂層と接する表面に凹凸を有することを特徴とする。

本発明の内視鏡用可撓管の外皮の製造方法は、第１の樹脂層の表面に凹凸を設け、第１の樹脂層の凹凸を設けた表面側に、水蒸気を透過させない水蒸気バリア性を有するバリア層を蒸着により積層させることを特徴とする。そして、内視鏡用可撓管の外皮の製造方法においては、バリア層の第１の樹脂層側とは反対側に、第２の樹脂層をさらに積層させることが好ましい。

本発明の内視鏡用可撓管の製造方法は、帯状部材を螺旋状に巻いて螺旋管を形成し、螺旋管の外側に網状部材を配置し、網状部材の表面に樹脂層を形成し、樹脂層の表面に凹凸を設け、樹脂層の凹凸を設けた表面側に、水蒸気を透過させない水蒸気バリア性を有するバリア層を蒸着により積層させることを特徴とする。

本発明によれば、安定した層構造を有する外皮を備えた内視鏡用可撓管を実現できる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態における内視鏡スコープを示す図である。

内視鏡スコープ１０は、電子内視鏡装置（図示せず）の一部であって、吸引ボタン１２、送気・送水ボタン１４などの操作ボタンを有する操作部１６と、操作部１６から延出し、被写体である患者の体内に挿入される可撓管２０とを含む。可撓管２０の先端部２２には、被写体画像を生成するための撮像素子、対物レンズ等（図示せず）が設けられている。

可撓管２０は、人体内に挿入されるために湾曲可能であり、特に、被写体観察や患部の処置を容易にするために、先端部２２の付近は大きい角度で曲げることができる。また、内視鏡スコープ１０は、操作部１６が電子内視鏡装置のプロセッサ（図示せず）に取付けられて使用される。

図２は、本実施形態における可撓管２０の一部を示す断面図である。

可撓管２０の内部には、螺旋管２４と、螺旋管２４の表面を覆うように、螺旋管２４の外側に配置された網状部材２６とが設けられている。螺旋管２４は、第１螺旋部材２５と、第１螺旋部材２５の外表面に接する第２螺旋部材２７とを含む二重構造を有する。そして螺旋管２４の内側には、撮像素子により生成された画像信号をプロセッサに送信するためのケーブルや、プロセッサにある光源（図示せず）からの光を通過させるライトガイド、送気・送水管（いずれも図示せず）等が通っている。

可撓管２０の表面は、外皮層３０により覆われている。外皮層３０は、網状部材２６に接する第１樹脂層３２と、外側に積層された第２樹脂層３４とを含む。そして、第１樹脂層３２と第２樹脂層３４との間には、バリア層３６が積層されている。バリア層３６は、オートグレーブ法による可撓管２０表面の減菌等により、水蒸気が外皮層３０の内側に侵入することを防ぐ。

バリア層３６は、可撓管２０の外部からの衝撃等によりひび割れ、もしくは破断すると効果的に水蒸気の透過を防止できない。このため、バリア層３６の第１樹脂層３２側とは反対側に第２樹脂層３４が積層され、バリア層３６は外皮層３０の内部に設けられる。このように、バリア層３６は、第１、第２樹脂層３２、３４によって保護されている。

第１樹脂層３２のバリア層３６側の表面には、その全般に渡って微細な凹凸が設けられており、表面粗度は約５０（μｍ）である。このように、第１樹脂層３２のバリア層３６に接する表面全体の粗さを大きくすることにより、第１樹脂層３２とバリア層３６とが接する面積が大きくなり、両層間の結合は強固に保たれる。このため、樹脂との親和性が低い無機材料等をバリア層３６に用いた場合においても、これらの層の間に隙間が生じたり、バリア層３６が剥離することが防止される。

以下に、可撓管２０を構成する各部材の材料、形状等について説明する。

螺旋管２４を構成する第１および第２螺旋部材２５、２７は、いずれも螺旋状のステンレス鋼により形成されているが、ステンレス鋼の他に銅合金等が用いられても良い。また、網状部材２６は、ステンレス鋼の細線が網状に配置されたものであり、細線の材料としては、ステンレス鋼の他に、銅合金、あるいは樹脂が使用されても良い。

第１、第２樹脂層３２、３４としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチテレフタレート等のポリエステル、ポリウレタン、ポリスチレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等のフッ素系樹脂、ポリイミド等の可撓性を有する樹脂、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリスチレン系、フッ素系等の熱可塑性エラストマー等が使用される。そして、これらの樹脂等を複数組合せて、第１、第２樹脂層３２、３４の材料としても良い。

これらの樹脂のうち、例えばポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、ポリプロピレンは耐熱性に優れ、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）は耐薬品性、柔軟性に優れる。従って、例えば、第１樹脂層３２としてＴＰＯ、ＳＥＢＳが使用され、第２樹脂層３４としてポリプロピレンが使用される。

また、可撓管２０の耐久性と湾曲性とをいずれも確保するため、第１樹脂層３２は、０．０５〜０.８（ｍｍ）程度、第２樹脂層３４は、０．０１〜０.５（ｍｍ）程度の厚さであることが好ましい。

バリア層３６は、１ｇ／ｍ²／２４ｈｒｓ以下（４０℃・９０％ＲＨ）の水蒸気透過度（ＪＩＳ、Ｋ７１２９（Ａ法））を有することが好ましく、より好ましくは、水蒸気透過度が０.１ｇ／ｍ²／２４ｈｒｓ以下（４０℃・９０％ＲＨ）である。バリア層３６は、この条件を満たすために、アルミニウム、アルミナ、シリカ、酸化チタン、フッ化マグネシウム、金、銀、白金、酸化タンタル、酸化ニオブ、窒化珪素等を主な成分とすることが好ましく、ここでは、アルミニウムが使用されている。

なお、バリア層３６の厚さは、水蒸気バリア性を十分に発揮しつつ、ひび割れ、破断等を生じさせないために、１０〜８００（ｎｍ）、特に１００〜５００（ｎｍ）の範囲内にあることが好ましい。このため、ここではバリア層３６の厚さは３００（ｎｍ）である。

引き続き、可撓管２０の製造方法につき説明する。図３は、螺旋管２４の中間体としての第１螺旋部材２５を示す図である。

まず、幅が３．２（ｍｍ）で厚さが０．２（ｍｍ）のステンレス鋼の帯状部材を巻き回し、図示する第１螺旋部材２５を形成する。ここで、第１螺旋部材２５のピッチＰは１．０（ｍｍ）である。そして、第１螺旋部材２５の外表面上に、同じステンレス鋼の帯状部材を巻き回して第２螺旋部材２７（図示せず）とし、二重構造の螺旋管２４を形成する。

螺旋管２４の内径、すなわち第１螺旋部材２５の内径はおよそ７（ｍｍ）であり、螺旋管２４の外径、すなわち第２螺旋部材２７の外径はおよそ９（ｍｍ）である。そして、螺旋管２４の外周に、直径０．０８（ｍｍ）のステンレス鋼の細線を網組して網状部材２６を設け、可撓管２０の中間体として、螺旋管２４と網状部材２６とから成る第１芯材（図示せず）を形成する。

図４は、第１樹脂層３２を成形するために作動中の押出し成形機の一部を示す図である。図５は、図４に示す押出し成形機のヘッド部を示す断面図である。

押出し成形機４０は、押出し機４２と、ヘッド部４４とを含む。押出し機４２は、樹脂などの成形材料を加熱しつつヘッド部４４に送り出し、ヘッド部４４は、管状部材を押出すように移動させながら、押出し機４２から送り出された成形材料を管状部材の表面に向けて吐出する。この押出し成形機４０により、管状部材の表面を樹脂などの成形材料で覆う押出し成形が行なわれる。ここでは、以下に述べるように、押出し成形機４０を用いた押出し成形により、管状部材である第１芯材の表面に第１樹脂層３２を形成する。

まず、第１樹脂層３２の材料であるＴＰＯの固形樹脂４６を、押出し機４２の材料投下口Ｍから、シリンダ４８内に適量ずつ投下する。シリンダ４８には、スクリュー５０が設けられており、スクリュー５０は、所定の速度で回転する。シリンダ４８内は、予め所定の温度となるように加熱されているため、投下された固形樹脂４６は、熱せられて徐々に溶けながらスクリュー５０の表面に付着する。

スクリュー５０の表面には、帯状の突起部５２の間に溝が形成されている。そして、スクリュー５０が回転すると、加熱されたＴＰＯは、徐々に流動性を増しながらスクリュー５０表面の溝内を流れ、スクリュー５０の先端部５０Ｔに向けて運ばれる。さらに、ＴＰＯは、スクリュー先端部５０Ｔからヘッド部４４内に設けられた供給路５４に流れる。

ヘッド部４４には、第１芯材などの管状部材を、軸方向に所定の速度で移動させるための搬送路５６が設けられている。そして、供給路５４と搬送路５６とはつながっており、供給路５４を通過したＴＰＯは、搬送路５６を矢印Ａの示す軸方向に移動している第１芯材５８の表面に吐出され、冷却されて硬化する（図５参照）。このように、第１芯材５８の表面に、ＴＰＯの第１樹脂層３２を形成する。

こうして形成される第１樹脂層３２の厚さは、押出し成形における第１芯材５８の引き速度、加熱されるＴＰＯの温度、吐出量に基づいて調整され、ここでは約０．４（ｍｍ）である。なお、網状部材２６の少なくとも一部を樹脂で形成していた場合、網状部材２６の樹脂とＴＰＯとが溶融することにより、網状部材２６と第１樹脂層３２とはより強固に結合される。

そして、第１樹脂層３２の表面に、サンドペーパ等により微細な凹凸を設ける加工が施される。ここで、第１樹脂層３２におけるバリア層３６側の表面粗度は、バリア層３６との結合を強固に保つために１０（μｍ）以上であることが好ましい。

しかしながら、第１樹脂層３２のバリア層３６側の表面粗度を約１００（μｍ）を超えて大きくすると、表面粗度を大きくさせたことによる層間の結合力の向上効果がさほど高まらない一方で、後述するバリア層３６の形成が困難になる。また、可撓管２０の表面、すなわち第２樹脂層３４の外周側の表面から視認できる凹凸が形成されてしまい、外観を損なう。以上のことから、第１樹脂層３２のバリア層３６側の表面粗度は、１０（μｍ）〜１００（μｍ）の範囲にあることが好ましく、ここでは約５０（μｍ）となるように、第１樹脂層３２が表面加工される。

こうして加工された第１樹脂層３２の表面に、気相成膜法により、バリア層３６を蒸着させ、第２の中間体である第２芯材（図示せず）を形成する。このとき、第１樹脂層３２に比べて非常に薄いバリア層３６は、第１樹脂層３２の表面に沿ってわずかな凹凸を有する波状に形成される。このように、バリア層３６は、第１樹脂層３２の表面加工により第１樹脂層３２と接する面積が大きいことから、加工されていない平滑な第１樹脂層３２の表面に蒸着される場合に比べ、第１樹脂層３２に対してより強固に結合される。

さらに、押出し成形機４０を用いて、第２芯材に押出し成形を施すことにより、第２芯材の表面上に第２樹脂層３４を積層させる。すなわち、第１樹脂層３２の形成時と同様に、第２樹脂層３４の材料であるポリプロピレンをシリンダ４８内で適温まで加熱し、ヘッド部４４の供給路５４を通過させる。そして、第２芯材を搬送路５６に沿って軸方向に移動させながら、ポリプロピレンを吐出させる。

このとき、第２樹脂層３４の厚さが０．０５（ｍｍ）となるように、第２芯材の引き速度、ポリプロピレンの温度および吐出量がそれぞれ調整される。その後、必要な第２樹脂層３４の表面処理が施され、可撓管２０が製造される。

バリア層３６は、第１樹脂層３２の表面に沿った波状であることから、第１樹脂層３２とは反対側の表面、すなわち第２樹脂層３４に接する表面においても凹凸を有する。このため、第１樹脂層３２の表面加工のみにより、第２樹脂層３４とバリア層３６との結合もまた強固に保持される。

なお、第２樹脂層３４のバリア層３６側の表面にのみ微細な凹凸を設けることによっても第２樹脂層３４とバリア層３６との結合は強固になるものの、先述のように、可撓管２０は、螺旋管２４に第１樹脂層３２、バリア層３６、第２樹脂層３４を順次積層させて製造されることから、第１樹脂層３２とバリア層３６との結合を強めることができない。従って、バリア層３６の内周側にある第１樹脂層３２のバリア層３６側表面に凹凸を設けることが好ましい。

以上のように本実施形態においては、第１樹脂層３２のバリア層３６側表面にのみ加工を施すことにより、第１樹脂層３２とバリア層３６のみならず、第２樹脂層３４とバリア層３６との間の結合も強固になる。さらに、バリア層３６が微細な凹凸を有する波状であることから、平滑な表面を有するバリア層３６を設ける場合に比べ、可撓管２０の単位表面積当たりのバリア層３６の面積が広がり、水蒸気を透過させない水蒸気バリア性がより向上する。

樹脂層における凹凸を設ける表面加工により、バリア層３６の表面においても凹凸が形成されるものの、ひび割れ、破断等を防止できる限り、バリア層３６の表面に粗さを大きくする加工を直接施してもよい。また、第１樹脂層３２の形成時に、可撓管２０に組み込まれた際にバリア層３６と接する側の表面の粗度を、通常の数μｍ程度から１０μｍ以上に大きくさせるように凹凸が設けられる場合は、サンドペーパ等による表面加工は不要である。

水蒸気バリア性をより向上させるべく、バリア層３６を複数設けても良い。そしてこの場合、各バリア層３６に接するように積層される樹脂層の表面には、粗さを向上させるための表面加工が施される。

バリア層３６の生成方法は気相成膜法に限定されず、例えば、化学蒸着法、電解メッキ法、浸漬メッキ法、湿式メッキ法、無機材料によるシート材の接合などによっても良い。

図６は、第２の実施形態における可撓管２０の一部を示す断面図である。

本実施形態においては、バリア層３６が積層されておらず、第１樹脂層３２と第２樹脂層３４とが互いに接するように積層されている点が、第１の実施形態と異なる。そして本実施形態においては、第１樹脂層３２の第２樹脂層３４側の表面粗度を約５０（μｍ）とすべく、第２樹脂層３４側の表面全般に渡って加工が施された後に、押出し成形により第２樹脂層３４が積層される。

本実施形態では、第１樹脂層３２と第２樹脂層３４との結合が強い、安定した層構造を有する外皮層３０が形成される。

いずれの実施形態においても、第１樹脂層３２の表面粗度を向上させる加工は、サンドペーパ以外のものによって施されてもよく、例えば、ヤスリやサンドブラストなどが使用できる。

また、螺旋管２４を構成する第１、第２螺旋部材２５、２７、網状部材２６等のサイズや材質は、第１および第２の実施形態にも限定されない。例えば、第１、第２螺旋部材２５、２７は、幅が２〜５（ｍｍ）、厚さが０．１〜０．５（ｍｍ）の帯状部材を、ピッチＰが０．５〜１．５（ｍｍ）となるように巻き回して形成しても良い。また、いずれの実施形態においても、螺旋管２４は二重構造を有さず、単一の螺旋部材から成る一重構造であっても良い。

第１の実施形態における内視鏡スコープを示す図である。本実施形態における可撓管の一部を示す断面図である。螺旋管の中間体としての第１螺旋部材を示す図である。第１樹脂層を成形するために作動中の押出し成形機の一部を示す図である。図４に示す押出し成形機のヘッド部を示す断面図である。第２の実施形態における可撓管の一部を示す断面図である。

符号の説明

２０可撓管（内視鏡用可撓管）
２４螺旋管
２６網状部材
３０外皮層（外皮）
３２第１樹脂層（樹脂層・第１の樹脂層）
３４第２樹脂層（樹脂層・第２の樹脂層）
３６バリア層

Claims

表面が外皮により覆われた内視鏡用可撓管であって、
前記外皮が、水蒸気を透過させない水蒸気バリア性を有するバリア層と、前記バリア層に積層された第１の樹脂層とを備え、前記第１の樹脂層が、前記バリア層側の表面に凹凸を有することを特徴とする内視鏡用可撓管。
前記第１の樹脂層における前記バリア層側の表面粗度が、１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用可撓管。
前記第１の樹脂層における前記バリア層側の表面粗度が、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用可撓管。
前記第１の樹脂層が、前記バリア層の内周側にあることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用可撓管。
前記バリア層が、蒸着により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用可撓管。
前記バリア層が、前記第１の樹脂層が凹凸を有することにより、前記第１の樹脂層側とは反対側の表面に凹凸を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用可撓管。
前記バリア層の前記第１の樹脂層側とは反対側に積層された第２の樹脂層をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用可撓管。
帯状部材を螺旋状に巻いて形成された螺旋管と、前記螺旋管の外側に配置された網状部材とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用可撓管。
表面が外皮により覆われた内視鏡用可撓管であって、
前記外皮が、互いに積層された複数の樹脂層を備え、前記樹脂層が、他の樹脂層と接する表面に凹凸を有することを特徴とする内視鏡用可撓管。
第１の樹脂層の表面に凹凸を設け、
前記第１の樹脂層の凹凸を設けた表面側に、水蒸気を透過させない水蒸気バリア性を有するバリア層を蒸着により積層させることを特徴とする内視鏡用可撓管の外皮の製造方法。
前記バリア層の前記第１の樹脂層側とは反対側に、第２の樹脂層をさらに積層させることを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡用可撓管の外皮の製造方法。
帯状部材を螺旋状に巻いて螺旋管を形成し、
前記螺旋管の外側に網状部材を配置し、
前記網状部材の表面に樹脂層を形成し、
前記樹脂層の表面に凹凸を設け、
前記樹脂層の凹凸を設けた表面側に、水蒸気を透過させない水蒸気バリア性を有するバリア層を蒸着により積層させることを特徴とする内視鏡用可撓管の製造方法。