JP2009172625A

JP2009172625A - 金属細管における螺旋孔の形成装置及び螺旋孔を形成した金属細管

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Publication number: JP2009172625A
Application number: JP2008012123A
Authority: JP
Inventors: Takashi Morita; 敬司森田
Original assignee: MOBASU KK
Current assignee: MOBASU KK
Priority date: 2008-01-23
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2009-08-06

Abstract

【課題】金属細管の外周面に連続的に螺旋孔を形成する螺旋孔の形成装置及び螺旋孔が形成された金属細管を提供する。
【解決手段】加工テーブル（１２）上にガイドレール（１４）及び送りネジ（１５）を取付け、この送りネジ（１５）を送り駆動部（１６）で回転駆動して移動台（２１）をガイドレール（１４）に沿って移動させ、この移動台（１４）に設けた回転駆動部（２０）により送りネジ（１５）の軸線と平行に配置した金属細管（１１）の一端部を回転駆動させ、金属細管（１１）の他端部側を支持部で回転及び軸線に沿って移動自在に支持し、この金属細管（１１）にレーザ加工装置（３０）から液体にレーザ光を導光して照射することで金属細管（１１）に螺旋孔を形成する。また、螺旋孔を形成した金属細管とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属細管の外周面に連続的に螺旋状の孔を形成する螺旋孔の形成装置、及びその装置により製造される螺旋孔が形成された金属細管に関するものであり、その製造された金属細管は、特に、医療器具のカテーテル、ファイバースコープあるいは内視鏡の材料等として使用できるものである。

従来、極めて細い金属細管に精度良く螺旋孔の加工を行うことは、極めて困難であった。例えば、空気、炭酸ガスあるいは他の気体を使用する一般のレーザ光を使用した場合には、金属細管の母材に与える熱影響のために損傷が生じやすく、細かいピッチ間隔で螺旋孔を形成することは極めて困難であった。なお、ノズルから噴射される液体にレーザ光を導光して、被加工物に向けて照射することで加工する加工装置は、一般的に知られているが、この種の加工装置により、例えば、外径が１．５ｍｍ以下の外径を有する金属細管の周面に螺旋孔を連続的に、軸線に沿った長さが約１５００mm程度の長さまで加工できる装置は実現されていなかった。

従来の医療器具として使用されるカテーテル、ファイバースコープあるいは内視鏡の材料となる保護管としては、柔軟に曲げ変形可能なチューブ体が使用されている。この種のチューブ体としては、例えば、カテーテルに使用されるものとして、ステンレス線の半円形構造断面形状等の素線となるチューブ体の外周が平滑のものが使用されることが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、この種のチューブ体において、長手方向のゾーン毎に素線の旋回度を異ならせることで硬軟曲げ特性を異なる特性になるようにしている。
特開２００４−２４２９７３号公報（第４ページ、図１及び図２）

従来の素線となるチューブ体を使用してカテーテル、ファイバースコープあるいは内視鏡の材料となる保護管とすることができるが、半円形構造断面形状の素線の形成、あるいは素線の旋回度を変えることで硬軟曲げ特性を異ならせる複雑な構造と工程で製造する必要があった。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、金属細管の外周面に任意の幅とピッチ間隔で螺旋孔を損傷なく形成できるとともに、任意の曲げ特性を有する構造にできカテーテル、ファイバースコープあるいは内視鏡等に使用可能な金属細管における螺旋孔の形成装置、及び螺旋孔を形成した金属細管を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明にあっては、加工テーブル上に両端部側を支持部により水平に取付けられたガイドレール及び送りネジと、前記加工テーブル上の一方の支持部側に設けられ前記送りネジを回転駆動する送り駆動部と、この送り駆動部による前記送りネジの回転駆動により前記ガイドレールに沿って移動自在に取付けられた移動台と、この移動台に設けられ軸線を前記送りネジの軸線と平行に配置した金属細管の一端部をその軸線を中心に回転駆動する回転駆動部と、前記金属細管の他端部側を回転及び軸線に沿って移動自在に支持する前記加工テーブルの他方の端部側に設けられた支持部と、前記支持部の近傍において前記金属細管にノズルから噴射される液体にレーザ光を導光して照射するレーザ加工装置とを備えたことを特徴とするのである。任意の曲げ特性を有する構造にできカテーテル、ファイバースコープあるいは内視鏡等に使用可能な金属細管を形成できるようになる。

請求項２に記載の発明にあっては、前記ガイドレールには、前記送り駆動部と支持部との間で前記回転しつつ移動する金属細管を水平に支持する支持部が複数設けられていることを特徴とするものである。支持部により金属細管を支持しつつ加工することができる。

請求項３に記載の発明にあっては、前記複数の支持部は、前記送り駆動部と支持部との間において同じ長さの紐により移動自在に連結され、螺旋切断開始前の状態において前記紐が伸ばされて前記支持部の間が互いに離れた状態に位置し、送り駆動部の移動に伴って順次支持部を集積することを特徴とするものである。支持部で金属細管を均等な間隔で支持しつつ加工することができる。

請求項４に記載の発明にあっては、外径寸法が０．２〜３．０ｍｍの金属材料からなる真直細管の外周面に螺旋孔が軸線に沿った５００〜２０００ｍｍの長さ形成されていることを特徴とするものである。任意の曲げ特性を有する構造にできカテーテル、ファイバースコープあるいは内視鏡等に使用可能な金属細管にできる。

請求項５に記載の発明にあっては、前記真直細管は、円形断面、多角形断面または楕円形断面のいずれかに形成されていることを特徴とするものである。任意の形状の金属細管に螺旋孔を形成したものとできる。

請求項６に記載の発明にあっては、前記真直細管は、外径が軸線に沿って連続的に変化していることを特徴とするものである。外径寸法が連続的に変化する金属細管に螺旋孔を形成したものとすることができる。

請求項７に記載の発明にあっては、前記真直細管に形成される螺旋孔は、互いに隣接する間隔が連続的に変化していることを特徴とするものである。ことができる。螺旋孔を互いに隣接する間隔が連続的に変化させることで曲げ特性を任意に変化させることができる。

請求項８に記載の発明にあっては、前記真直細管に形成される螺旋孔は、互いに隣接する孔の大きさが徐々に変化していることを特徴とするものである。ことができる。螺旋孔を互いに隣接する孔の大きさが徐々に変化させることで曲げ特性を任意に変化させることができる。

加工テーブル上に両端部側を支持部により水平に取付けられたガイドレール及び送りネジと、加工テーブル上の一方の支持部側に設けられ送りネジを回転駆動する送り駆動部と、送り駆動部による送りネジの回転駆動によりガイドレールに沿って移動自在に取付けられた移動台と、移動台に設けられ軸線を前記送りネジの軸線と平行に配置した金属細管の一端部をその軸線を中心に回転駆動する回転駆動部と、金属細管の他端部側を回転及び軸線に沿って移動自在に支持する加工テーブルの他方の端部側に設けられた支持部と、支持部の近傍において金属細管にノズルから噴射される液体にレーザ光を導光して照射するレーザ加工装置とを備えたことで、任意の曲げ特性を有する構造にできカテーテル、ファイバースコープあるいは内視鏡等に使用可能な金属細管を形成できるようになる。

外径寸法が０．２〜３．０ｍｍの金属材料からなる真直細管の外周面に螺旋孔が軸線に沿った５００〜２０００ｍｍの長さ形成されていることで、任意の曲げ特性を有する構造にできカテーテル、ファイバースコープあるいは内視鏡等に使用可能な金属細管にできる。

以下、本発明を図示の一実施形態により具体的に説明する。図１は金属細管の螺旋孔の形成装置を説明する側面図、図２は螺旋孔の形成装置の金属細管を装着するときの動作を説明する図である。

本発明実施形態の金属細管の螺旋孔の形成装置１０は、金属細管１１を水平に支持しつつ軸線を中心に回転させるとともに軸線に沿って移動させ、この回転及び軸線に沿って移動する金属細管１１の表面に、ノズルから噴射される液体にレーザ光を導光して照射するレーザ加工装置３０を備えたものである。

この螺旋孔形成装置１０は、金属細管１１の軸線方向に沿って螺旋孔を連続的に形成する装置であり、金属細管１１に形成される螺旋孔の長さ方向を十分に水平支持できる寸法を有する平坦な加工テーブル１２上に設けられている。この加工テーブル１２の一方側の上面には、第１の支持部１３aが取付けられ、他方側の上面には、第２の支持部１３ｂが取付けられ、これら第１の支持部１３aと第２の支持部１３ｂとの間には、ガイドレール１４が水平方向に取付けられるとともに、このガイドレール１４と平行に送りネジ１５が回転自在に取付けられている。

第１の支持部１３aが設けられた側の加工テーブル１２近傍の上面には、送りネジ１５を回転駆動させるための送り駆動部１６が設けられている。この送り駆動部１６は、第１の支持部１３aが設けられた側の加工テーブル１２の上面に保持部１７が設けられ、この保持部１７には送り駆動モータ１８がその回転軸を送りネジ１５の軸線に合わせて対向するよう取付けられ、かつこの送り駆動モータ１８の回転軸と送りネジ１５の端部間がカップリング１９により回転駆動可能に接続されている。この種の送りモータ１８は、例えば、パルスモータ等を使用することができ、発振パルスを制御することにより回転速度を任意に制御することができるものである。

上記ガイドレール１４には、移動台２１が取付けられるとともに送りネジ１５の回転駆動により、ガイドレール１４の軸線に沿って水平方向に移動自在に取付けられている。この移動台２１には、金属細管１１を軸線を中心に回転させる回転駆動部２０が設けられている。この回転駆動部２０は、移動台２１の上部に取付けた支持部２２に回転駆動モータ２３の回転軸心を送りネジ１５の軸心と平行になるよう取付けられ、かつ回転駆動モータ２３には、金属細管１１の端部を水平に保持するとともに回転力を伝達する保持部２４が設けられている。この種の回転駆動モータ２０についても、送り駆動モータ１８と同様のパルスモータを使用することができ、回転速度を任意に制御することができるものである。

上記加工テーブル１２の第２の支持部１３ｂが設けられた近傍の上面には、保持部２４により一方の端部が保持された金属細管１１の他方側を軸線に沿って回転可能に、かつ移動自在に水平に支持する案内支持部２５が設けられている。この案内支持部２５は、支持部１３ｂが設けられた側の加工テーブル１２の表面上に一対の支持板２６，２６が金属細管１１の軸線方向に所定の短い間隔を隔てて取付けられ、これら支持板２６，２６にそれぞれ金属細管１１を軸線を中心に回転可能に、かつ軸線に沿って移動できるように支持する案内部２７，２７がそれぞれ設けられている。

上記の案内部２７，２７が設けられた金属細管１１の近傍には、この金属細管１１の回転する中心軸線に向け表面に、ノズルから噴射される液体にレーザ光を導光して照射するレーザ加工装置３０が設けられている。この種のレーザ加工装置３０は、液体供給源からの純水である液体とレーザ発振器からのレーザ光とをノズルに供給し、このノズルから噴射される液体にレーザ光を導光し、金属細管１１の表面に向けて照射させるようにしたものである。本実施形態におけるレーザ加工装置３０により噴射されるレーザ光を導光した水柱を形成する液体の外径は、例えば、５０〜７０μｍ程度のものを使用した。この種のレーザ加工装置３０は、水柱にレーザ光を導光するため冷却速度が速くなり金属細管１１への熱影響を極めて小さくできるものである。

上記の回転駆動部２０の移動台２１と第２の支持部１３ｂとの間のガイドレール１４には、金属細管１１を水平に支持するための移動支持部２８が、そのガイドレール１４に沿って移動可能に複数個設けられている。これら複数の移動支持部２８は、それぞれ下部がガイドレール１４に移動可能に取付けられ、上部が金属細管１１を水平に支持しつつ軸線方向に移動できるようになっている。また、回転駆動部２０の移動台２１と隣接する移動支持部２８との間、隣接する複数の移動支持部２８の間、及び第２の支持部１３ｂと隣接する移動支持部２８との間はそれぞれ同じ長さの柔軟な紐２９により接続されている。

上記の移動支持部２８に関連して、図２により螺旋切断開始前における金属細管１１の装着時における動作を具体的に説明する。まず、金属細管１１の螺旋切断を開始するときに、図２（ａ）に示すように、その金属細管１１の一端部側が案内支持部２５の支持板２６，２６に装着されるとともに、端部が保持部２４に取付けられる。次に、図２（ｂ）に示すように、送り駆動部１６の送りモータ１８を駆動することで送りネジ１５を回転駆動させると、移動台２１がガイドレール１４に沿って送り駆動部１６側へ移動し、その移動に伴って移動台２１に一端部が接続された紐２９が真っ直ぐになるまで伸ばされた後に、この紐２９に接続された移動台２１に最も隣接する移動支持部２８が紐２９に引かれてガイドレール１４に沿って移動を開始する。さらに移動台２１の移動に伴って次に隣接する移動支持部２８の紐２９が真っ直ぐになるまで伸ばされる。同様にして、図２（ｃ）に示すように、回転駆動部２０の送り駆動部１６側への移動に伴い、移動支持部２８が順次ガイドレール１４に沿って移動し、それぞれ同じ長さに形成された紐２９により移動支持部２８か同じ間隔に位置するように移動される。すなわち、回転駆動部２０が第１の支持部１３aに近接した場所に位置して螺旋切断開始前の状態において、移動支持部２８か紐２９により均等な間隔に移動することで、金属細管１１が均等な間隔で支持されるようになっている。

上記構成の螺旋孔の形成装置１０では、加工テーブル１２上に水平に配置された金属細管１１が回転駆動部２０により軸線に回転自在に取付けられるとともに、この回転駆動部２０が金属細管１１の軸線方向に沿って配置されたガイドレール１４及び送りネジ１５に移動自在に取り付けられ、かつ送りネジ１５が送り駆動部１６により回転駆動されることで、金属細管１１を軸線方向に水平に移動することができる。この金属細管１１の移動に伴い、その金属細管１１の表面にレーザ加工装置３０から液体にレーザ光を導光して照射することで、金属細管１１の表面に連続的に孔を形成することができる。このような螺旋孔の形成装置１０では、送り駆動部１６による送りモータ１８の回転、及び回転駆動部２０の回転駆動モータ２３の回転を任意に設定することで、金属細管１１に形成される螺旋孔を任意に形成することができる。また、本実施形態のレーザ加工装置３０は、液体にレーザ光を導光して照射するため、金属細管１１の溶融切断される場所は、液体により溶融部材が除去されるとともに、熱による悪影響を防ぐことができる。すなわち、本実施形態で使用するレーザ加工装置３０では、一般的な空気、炭酸ガスあるいは他の気体を使用するレーザ加工装置と比較して、金属細管１１の母材に与える熱影響を格段に小さくして損傷のない螺旋孔を形成した金属細管を得ることができた。また、本実施形態では、金属細管１１の温度上昇が生じないため、従来では製造できなかった細かいピッチ間隔あるいは極めて細い、例えば、０．３ｍｍ以下の金属細管の加工が可能となり、かつ切断面が良好な状態となり後処理を極めて簡単にすることができた。さらに、本実施形態のレーザ加工装置３０は、レーザ光を液体に導光させるため、金属細管までの位置に影響されないため異形断面を有する金属細管の加工も可能となった。

次に、上記の螺旋孔形成装置１０により螺旋孔を形成した金属細管について説明する。図３は螺旋孔を形成した金属細管を説明する図である。

本発明の螺旋孔形成装置１０により形成される金属細管３１は、例えば、ステンレス、ニッケル、金、銀、銅あるいはアルミニュウム等の材料のものを使用することができ、例えば、外径寸法Ｄが０．２〜３．０ｍｍ、厚さｔが０．０２〜０．０６ｍｍ程度の細管を使用することができる。このような金属細管３１の外周面に、軸線方向に隣接する間隔ａの寸法で、幅ｂの寸法の連続した螺旋孔３２が形成されたものである。このような金属細管３１に螺旋孔３２が形成されていることで、軸線に対して柔軟に曲げることができる特性を有する。このような螺旋孔３２が形成された金属細管３１の曲げ特性は、その金属材料、及び外径寸法Ｄ、厚さｔ、間隔ａ、及び幅ｂにより任意にすることができる。例えば、一定の外径寸法Ｄと厚さｔを有する金属細管３１において、間隔ａが小さくなるほど柔軟な曲げ特性を有し、また幅ｂが大きくなるほど同様に柔軟な曲げ特性を有する。

図４は円形断面を有する金属細管の外周面に一定の間隔で螺旋孔を形成した金属細管を示す図である。この金属細管３３は、螺旋孔３４が軸線方向に沿って一定の間隔と大きさに形成されたものである。例えば、金属細管３３の材料をステンレス３０４とし、外径寸法が０．５ｍｍ、厚さが０．０５ｍｍの細管に、間隔が０．３〜６．０ｍｍで幅が０．１〜０．２ｍｍの螺旋孔３４を軸線方向に６００ｍｍの長さ形成した。このような金属細管３３は、軸線を中心にして任意の方向に柔軟な曲げ特性を有することが確認された。

図５は円形断面の金属細管の外周面に連続的に変化する間隔で螺旋孔を形成した金属細管を示す図である。この金属細管３５は、外周面に連続的に変化する間隔で螺旋孔３６が形成されたものである。すなわち、図５に示すようにこの金属細管３５は、螺旋孔の３６が連続的に間隔を変化させて形成されているものである。図５の金属細管３５では、軸線を左側から右側に進む程に螺旋孔３６の間隔が連続的に大きく形成されているものである。このような金属細管３５を螺旋孔形成装置１０により形成するには、送り駆動部１６による送りモータ１８の回転速度を連続的に早く駆動する（図５において金属細管３５を左側に移動する場合）ことで可能になる。このように形成された金属細管３５は、螺旋孔３６の軸線方向に沿った間隔が狭い程に曲がり易く、間隔が広くなる程曲がり難くなる特性となる。

図６は円形断面で連続的に管径を変化させた金属細管に一定の間隔で螺旋孔を形成した金属細管を示す図である。この金属細管３７は、一方側へ行く程に外径が連続的に変化しているものであり、例えば、左側へ行く程に外径が連続的に小さくなる形状に形成され、その外周面に一定の間隔で螺旋孔３８が形成されたものである。このような金属細管３７は、外径が連続的に小さくなる形状に形成されいるが、曲げ特性はほぼ同じ特性を有するものとなる。

図７は４角形断面の金属細管に一定の間隔で螺旋孔を形成した金属細管を示す図である。この金属細管３９は、４角形断面に形成された細管で、この外周面に一定の幅の螺旋孔４０が形成されたものである。このような４角形断面の外周面に螺旋孔４０が形成されていることで、金属細管３９の平面が形成された側に曲がり易い特性の材料にすることが可能になる。すなわち、平坦な面に形成された側に曲がり易い特性を持たせることができるため、本実施形態では金属細管３９の平面が形成された４箇所の方向に曲がり易い特性のものとすることができる。なお、この実施形態で４角形断面に形成された細管とした例を説明したが、３角形あるいは４角形以上の多角形に形成された金属細管に螺旋孔を形成することもできる。

図８は楕円形断面の金属細管に一定の間隔で螺旋孔を形成した金属細管を示す図である。この金属細管４１は、断面形状が楕円形に形成された細管であり、この金属細管４１の外周面に螺旋孔４２が形成されたものである。この金属細管４１では、大きな面積を有する曲面側の２方向に曲がり易い特性の金属細管にすることができる。

図９は円形断面の金属細管に一定の間隔で連続的に大きさが変化する螺旋孔を形成した金属細管を示す図である。この金属細管４３は、断面形状が円形に形成された細管で一定の間隔で螺旋孔が形成されているが、この螺旋孔は一方側（図において左側）の螺旋孔４４ａの大きさが他方側（図において右側）に進む程にその螺旋孔４４ｂが連続的に幅を大きく形成されたものである。この金属細管４３では、螺旋孔４４ａの形成された一方側から螺旋孔４４ｂが形成された方向に行く程に曲がり易い特性を有するものとなる。

以上の通り、金属細管の形状及びその外周面に形成する螺旋孔により任意の曲げ特性を有する金属細管にすることができる。従って、このような特性を利用することで、例えば、カテーテル、ファイバースコープあるいは内視鏡等に使用するために必要な特性を有する金属細管の材料に利用することができるようになる。

本発明は金属細管の外周面に連続的に螺旋状孔を形成する螺旋孔の形成装置、及びその装置により製造される螺旋孔が形成された金属細管に関し、製造された金属細管は、特に、医療器具のカテーテル、ファイバースコープあるいは内視鏡の材料等として使用できる。

本発明実施形態の金属細管の螺旋孔の形成装置を説明する側面図である。本発明実施形態の螺旋孔の形成装置の金属細管を装着するときの動作を説明する図である。本発明実施形態の螺旋孔を形成した金属細管を説明する図である。本発明実施形態の円形断面を有する金属細管の外周面に一定の間隔で螺旋孔を形成した金属細管を示す図である。本発明実施形態の円形断面の金属細管の外周面に連続的に変化する間隔で螺旋孔を形成した金属細管を示す図である。本発明実施形態の円形断面で連続的に管径を変化させた金属細管に一定の間隔で螺旋孔を形成した金属細管を示す図である。本発明実施形態の４角形断面の金属細管に一定の間隔で螺旋孔を形成した金属細管を示す図である。本発明実施形態の楕円形断面の金属細管に一定の間隔で螺旋孔を形成した金属細管を示す図である。本発明実施形態の円形断面の金属細管に一定の間隔で連続的に大きさが変化する螺旋孔を形成した金属細管を示す図である。

符号の説明

１０螺旋孔の形成装置
１１金属細管
１２加工テーブル
１３ａ第１の支持部
１３ｂ第２の支持部
１４ガイドレール
１５送りネジ
１６送り駆動部
１７保持部
１８駆動モータ
１９カップリング
２０回転駆動部
２１移動台
２２支持部
２３回転駆動モータ
２４保持部
２５支持部
２６支持板
２７案内部
２８移動支持部
２９紐
３０レーザ加工装置
３１，３３，３５，３７，３９，４１，４３金属細管
３２，３４，３６，３８，４０，４２，４４ａ，４４ｂ螺旋孔

Claims

加工テーブル上に両端部側を支持部により水平に取付けられたガイドレール及び送りネジと、前記加工テーブル上の一方の支持部側に設けられ前記送りネジを回転駆動する送り駆動部と、この送り駆動部による前記送りネジの回転駆動により前記ガイドレールに沿って移動自在に取付けられた移動台と、この移動台に設けられ軸線を前記送りネジの軸線と平行に配置した金属細管の一端部をその軸線を中心に回転駆動する回転駆動部と、前記金属細管の他端部側を回転及び軸線に沿って移動自在に支持する前記加工テーブルの他方の端部側に設けられた支持部と、前記支持部の近傍において前記金属細管にノズルから噴射される液体にレーザ光を導光して照射するレーザ加工装置とを備えたことを特徴とする金属細管における螺旋孔の形成装置。
前記ガイドレールには、前記送り駆動部と支持部との間で前記回転しつつ移動する金属細管を水平に支持する支持部が複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の金属細管における螺旋孔の形成装置。
前記複数の支持部は、前記送り駆動部と支持部との間において同じ長さの紐により移動自在に連結され、螺旋孔形成の開始前の状態において前記紐が伸ばされて前記支持部の間が互いに離れた状態に位置し、送り駆動部の移動に伴って順次支持部を集積することを特徴とする請求項２記載の金属細管における螺旋孔の形成装置。
外径寸法が０．２〜３．０ｍｍの金属材料からなる真直細管の外周面に螺旋孔が軸線に沿った５００〜２０００ｍｍの長さ形成されていることを特徴とする螺旋孔を形成した金属細管。
前記真直細管は、円形断面、多角形断面または楕円形断面のいずれかに形成されていることを特徴とする請求項４記載の螺旋孔を形成した金属細管。
前記真直細管は、外径が軸線に沿って連続的に変化していることを特徴とする請求項４記載の螺旋孔を形成した金属細管。
前記真直細管に形成される螺旋孔は、互いに隣接する間隔が連続的に変化していることを特徴とする請求項４記載の螺旋孔を形成した金属細管。
前記真直細管に形成される螺旋孔は、互いに隣接する孔の大きさが徐々に変化していることを特徴とする請求項４記載の螺旋孔を形成した金属細管。