JP2009226023A - 内視鏡用可撓管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内視鏡用可撓管の製造方法において、二層構造の外皮をコストを掛けずに容易に成形する。
【解決手段】第１成形工程では、軟質樹脂１６が一定の押し出し圧力で可撓管素材１４の外周面に吐出されるとともに、軟質樹脂１６の厚みが、可撓管素材１４の基端１４ｂで最も薄く先端１４ａで最も厚いテーパー形状に成形されるように、可撓管素材１４の搬送速度が制御される。次の第２成形工程では、可撓管素材１４の前後を逆にして搬送し、硬質樹脂１７が一定の押し出し圧力で可撓管素材１４の外周面に吐出されるとともに、硬質樹脂１７の厚みが、可撓管素材１４の先端１４ａで最も薄く基端１４ｂで最も厚いテーパー形状に成形されるように、可撓管素材１４の搬送速度が制御される。これにより、可撓管素材１４の全長にわたって厚みが均等の外皮１５が成形される。
【選択図】図５

Description

本発明は、内視鏡用可撓管の外皮を成形する内視鏡用可撓管の製造方法に関する。

患者の体腔内を観察するための医療用の内視鏡が知られている。内視鏡の挿入部を構成する主な部品である可撓管は、金属帯片を螺旋状に巻いて形成された螺旋管と、この外周を覆う網状管とからなる可撓管素材を搬送しながら、この外周面にウレタン樹脂などの熱可塑性樹脂を吐出して外皮を成形したものである。このような可撓管は、挿入部を体腔内に挿入しやすくするため、先端側は柔軟性を高くし、後端側は操作しやすくするため、柔軟性を低く（硬く）することが好ましい。

このため、外皮を軟質樹脂と硬質樹脂との二層成形とし、硬質樹脂層の厚みが可撓管の先端側にいくにしたがって薄くなるようにしたものが知られている（特許文献１）。また、外皮を軟質樹脂と硬質樹脂との混合成形とし、この混合比を変化させることにより、可撓管の可撓性を先端側と後端側とで異なるようにしたものが知られている（特許文献２，３）。
実開昭５５−１１２５０５号公報 特開平２−１３１７３８号公報 特開平３−１４１９２０号公報

ところで、上述した二層成形（特許文献１）や混合成形（特許文献２，３）で外皮を成形するには、可撓管素材を搬送しながら、溶融状態の軟質樹脂及び硬質樹脂の単位時間あたりの各吐出量を変化させるという制御を行なっている。樹脂の吐出量を変化させるには、成形機の押し出し部に組み込まれたスクリューの回転数を変えるが、スクリューの回転数が変わると、樹脂とスクリューとの摩擦熱によって樹脂の粘度も変化する。樹脂の粘度は、樹脂の吐出量に影響を与えるため、スクリューの回転数と樹脂の吐出量とはリニアに比例しない。このため、樹脂の吐出量を変化させるための制御は複雑になり、内視鏡用可撓管の製造コストが高くなる原因になっている。

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、二層構造の外皮をコストを掛けずに容易に成形することができる内視鏡用可撓管の製造方法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、本発明の内視鏡用可撓管の製造方法は、可撓性を有する筒状の内視鏡用可撓管素材の外周面に、軟質樹脂と硬質樹脂との二層成形で、かつ、前記可撓管素材の一端側では、前記硬質樹脂よりも前記軟質樹脂の割合が多く、一端から他端側へ向かって徐々に前記硬質樹脂の割合が漸増して、他端側では、前記軟質樹脂よりも前記硬質樹脂の割合が多くなるように、外皮を成形する内視鏡用可撓管の製造方法において、前記内視鏡用可撓管素材を長手方向の一方向に搬送しながら、溶融状態の前記軟質樹脂または前記硬質樹脂の一方を前記内視鏡用可撓管素材の外周面に吐出して、前記軟質樹脂または前記硬質樹脂の一方を、その厚みがテーパー状となるように、成形する第１成形工程と、次に、前記第１成形工程で成形された前記軟質樹脂または前記硬質樹脂の一方の外周面に、溶融状態の前記軟質樹脂または前記硬質樹脂の他方を吐出して、前記軟質樹脂または前記硬質樹脂の他方を、その厚みが前記第１成形工程とは逆のテーパー状となるように、成形する第２成形工程とからなることを特徴とする。

前記第１，第２の各成形工程において、前記軟質樹脂，前記硬質樹脂の単位時間あたりの各吐出量を一定とするとともに、前記内視鏡用可撓管素材の搬送速度を変化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によれば、内視鏡用可撓管素材を長手方向の一方向に搬送しながら、溶融状態の軟質樹脂または硬質樹脂の一方を内視鏡用可撓管素材の外周面に吐出して、軟質樹脂または硬質樹脂の一方を、その厚みがテーパー状となるように成形する第１成形工程と、次に、第１成形工程で成形された軟質樹脂または硬質樹脂の一方の外周面に、溶融状態の軟質樹脂または硬質樹脂の他方を吐出して、軟質樹脂または硬質樹脂の他方を、その厚みが第１成形工程とは逆のテーパー状となるように成形する第２成形工程とからなるようにしたので、予め搬送速度とテーパー形状のでき具合との関係を求めておけば、樹脂の吐出量を変化させるといった複雑な制御をすることなく、二層構造の外皮をコストを掛けずに容易に成形することができる。

本発明の第１実施形態に係る内視鏡用可撓管１０を示す図１において、内視鏡用可撓管１０は、金属帯片１１ａを螺旋状に巻回することにより形成される螺旋管１１に、金属線を編組してなる筒状網体１２を被覆して両端に口金１３を嵌合した可撓管素材１４とし、さらに、その外周面に外皮１５を成形した構成となっている。

外皮１５は、可撓管素材１４の外周面に成形される軟質樹脂１６と、この軟質樹脂１６の外周面（上層）に成形される硬質樹脂１７とからなる。軟質樹脂１６，硬質樹脂１７は、それぞれ硬度が異なる熱可塑性エラストマーからなる。軟質樹脂１６は、可撓管素材１４の先端１４ａで最も厚みが大きく、先端１４ａ側から基端１４ｂ側に向かって徐々に厚みが小さくなり、基端１４ｂで最も厚みが小さいテーパー形状に成形される（図４参照）。

硬質樹脂１７は、可撓管素材１４の先端１４ａで厚みが最も小さく、先端１４ａ側から基端１４ｂ側に向かって徐々に厚みが大きくなり、基端１４ｂで最も厚みが大きい、軟質樹脂１６とは逆のテーパー形状に成形される（図５参照）。これにより、内視鏡用可撓管１０は、先端１４ａ側の柔軟性が高く、かつ基端１４ｂ側は柔軟性が低く（硬く）なる。また、軟質樹脂１６と硬質樹脂１７とは、外皮１５の外径が均一となるように成形される。

外皮１５を成形する連続成形機１８の構成を示す図２において、連続成形機１８は、ホッパ、スクリューなどからなる周知の押し出し部１９と、円形孔２０ａ内を搬送される可撓管素材１４の外周面に、押し出し部１９から押し出された溶融状態の樹脂を吐出して外皮１５を成形するヘッド部２０と、外皮１５を冷却する冷却部２１と、可撓管素材１４を搬送する搬送部２２と、これらを制御する制御部２３とからなる。

搬送部２２は、供給ドラム２４と、巻取ドラム２５とからなり、供給ドラム２４には、複数の可撓管素材１４をジョイント部材２６で連結した連結可撓管素材２７が巻き付けられる。供給ドラム２４から順次引き出された連結可撓管素材２７は、ヘッド部２０の円形孔２０ａと、冷却部２１とを通って巻取ドラム２５に巻き取られる。これら供給ドラム２４及び巻取ドラム２５は、制御部２３によって回転が制御され、連結可撓管素材２７を搬送する搬送速度が変更される。詳しくは後述するように、この搬送速度の変更により、軟質樹脂１６，硬質樹脂１７の各成形厚みがテーパー形状にされる。

押し出し部１９は、吐出口１９ａがヘッド部２０のゲート２９に結合されており、このゲート２９の供給口２９ａを介して、溶融状態の軟質樹脂３０を円形孔２０ａ内に一定の押し出し圧力で押し出して供給する。この溶融状態の軟質樹脂３０の押し出しが終了した後、押し出し部１９内の軟質樹脂３０を溶融状態の硬質樹脂３１に入れ替えて、硬質樹脂３１の押し出しが一定の押し出し圧力で行なわれる。

なお、押し出し部１９内の樹脂を入れ替えるのではなく、押し出し部１９自体を別の押し出し部に取り替えて、押し出す樹脂を変更するようにしてもよい。また、溶融状態の軟質樹脂３０，硬質樹脂３１をそれぞれ収納した２個の押し出し部を予め両方ともヘッド部２０に装着しておき、これらを切り替えて駆動するようにしてもよい。

ヘッド部２０には、連結可撓管素材２７を円形孔２０ａに挿入する際に、連結可撓管素材２７をガイドして円形孔２０ａへの挿入を容易にする円錐状凹部３２が設けられている。円形孔２０ａ及びその出口３３は、その内径が、可撓管素材１４の外周に形成される外皮１５の外径に合わせて形成されている。

溶融状態の軟質樹脂３０が塗布された連結可撓管素材２７は、ヘッド部２０を通過した後、冷却部２１に通される。冷却部２１は水などの冷却液が貯留されており、冷却液の中を通過することにより、溶融状態の軟質樹脂３０が冷却して硬化し、軟質樹脂１６が成形される。また、溶融状態の硬質樹脂３１も同様にして、冷却部２１によって冷却され、硬化することにより硬質樹脂１７が成形される。なお、溶融状態の軟質樹脂３０，硬質樹脂３１を冷却するには、上述した冷却液の中を通過させる他、冷却液や空気などを吹き付けてもよい。

連続成形機１８で連結可撓管素材２７に外皮１５を成形するときのプロセスについて、図３ないし図５を用いて説明する。なお、図３は、連結可撓管素材２７の搬送速度の変化を示す。図４，図５は、軟質樹脂１６，硬質樹脂１７の各厚み変化量を模式的に示しており、視覚的に分かり易くするため、軟質樹脂１６，硬質樹脂１７の各厚みを誇張して大きく図示している。また、図４，図５では、図中左側から右側へ向かって軟質樹脂１６，硬質樹脂１７がそれぞれ成形される場合を示している。

軟質樹脂１６の成形を行なう第１成形工程では、連結可撓管素材２７を供給ドラム２４から引き出しながら円形孔２０ａに通し、連結可撓管素材２７の先端部を巻取ドラム２５に係合させる。

供給ドラム２４，巻取ドラム２５の各回転は、制御部２３により制御され、連結可撓管素材２７の搬送速度が制御される。図３及び図４に示すように、可撓管素材１４の基端１４ｂで最高速度ＶＨ、基端１４ｂから可撓管素材１４の先端１４ａまでは等加速度で徐々に減速して先端１４ａで最低速度ＶＬとなり、先端１４ａから次の可撓管素材１４の基端１４ｂまでのジョイント部材２６部分では大幅な等加速度で、最低速度ＶＬから最高速度ＶＨに、急激に加速される。なお、ジョイント部材２６部分では等加速度でなくてもよい。

連結可撓管素材２７が搬送される間に、溶融状態の軟質樹脂３０が、押し出し部１９の吐出口１９ａからゲート２９の供給口２９ａを介してヘッド部２０の円形孔２０ａに押し出される。この押し出し圧力は、制御部２３により一定に制御される。

図４に示すように、溶融状態の軟質樹脂３０の押し出し圧力一定の下で、連結可撓管素材２７の搬送速度を図３のように変化させると、可撓管素材１４の基端１４ｂで軟質樹脂１６の厚みが最も小さく、可撓管素材１４の基端１４ｂ側から先端１４ａ側へ向かって徐々に軟質樹脂１６の厚みが大きくなり、可撓管素材１４の先端１４ａでは軟質樹脂１６の厚みが最も大きくなる。つまり、可撓管素材１４の外周面に積層された軟質樹脂１６の厚み形状は、可撓管素材１４の基端１４ｂ側で厚みが小さく、先端１４ａ側で厚みが大きい、テーパー形状となる。

なお、予め第１成形工程による軟質樹脂１６の試作を複数個作成することにより、軟質樹脂１６の各所の厚み、及び厚み形状が所望の値、及びテーパー形状となる連結可撓管素材２７の搬送速度を決定しておく（押し出し部１９による軟質樹脂３０の押し出し圧力は一定）。また、後述する第２成形工程における連結可撓管素材２７の搬送速度も同様に予め決定しておく。

また、ジョイント部材２６の外周面では、可撓管素材１４の先端１４ａに隣接する位置で軟質樹脂１６の厚みが最も大きく、可撓管素材１４の先端１４ａ側から次の可撓管素材１４の基端１４ｂ側へ向かって徐々に軟質樹脂１６の厚みが減少し、次の可撓管素材１４の基端１４ｂに隣接する位置では、軟質樹脂１６の厚みが最も小さくなる。以降は同様にして、連結可撓管素材２７の全長にわたって軟質樹脂１６の成形が行なわれる。

次に、硬質樹脂１７の成形を行なう第２成形工程に移行する。第１成形工程で軟質樹脂１６が成形され、巻取ドラム２５に巻き取られた連結可撓管素材２７を巻取ドラム２５から取り外して、可撓管素材１４の先端１４ａ側が連結可撓管素材２７の先頭として供給ドラム２４から引き出されるように、連結可撓管素材２７を供給ドラム２４に巻き付ける。この後、連結可撓管素材２７を供給ドラム２４から引き出しながら、円形孔２０ａを通して、連結可撓管素材２７の先端部を巻取ドラム２５に係合させる。

連結可撓管素材２７の搬送速度は、制御部２３により制御され、図５に示すように、可撓管素材１４の先端１４ａで最高速度ＶＨ、先端１４ａから可撓管素材１４の基端１４ｂまでは等加速度で徐々に減速して基端１４ｂで最低速度ＶＬとなり、基端１４ｂから次の可撓管素材１４の先端１４ａまでのジョイント部材２６部分では大幅な等加速度で、最低速度ＶＬから最高速度ＶＨに、急激に加速される。なお、ジョイント部材２６部分では等加速度でなくてもよい。

連結可撓管素材２７が搬送される間に、溶融状態の硬質樹脂３１が、押し出し部１９の吐出口１９ａからゲート２９の供給口２９ａを介してヘッド部２０の円形孔２０ａに押し出される。この押し出し圧力は、制御部２３により一定に制御される。

これにより、軟質樹脂１６の場合と同様に、可撓管素材１４の先端１４ａで軟質樹脂１６の上に積層される硬質樹脂１７の厚みが最も小さく、可撓管素材１４の先端１４ａ側から基端１４ｂ側へ向かって徐々に硬質樹脂１７の厚みが大きくなり、可撓管素材１４の基端１４ｂでは硬質樹脂１７の厚みが最も大きくなる。これにより、硬質樹脂１７の厚み形状は、軟質樹脂１６と逆のテーパー形状となる。

ジョイント部材２６部分では、可撓管素材１４の基端１４ｂに隣接する位置で硬質樹脂１７の厚みが最も大きく、可撓管素材１４の基端１４ｂ側から次の可撓管素材１４の先端１４ａ側へ向かって徐々に硬質樹脂１７の厚みが減少し、次の可撓管素材１４の先端１４ａに隣接する位置では、硬質樹脂１７の厚みが最も小さくなる。

以降は同様にして、硬質樹脂１７の成形が行なわれ、硬質樹脂１７によって軟質樹脂１６の凹んだ部分が埋められるから、連結可撓管素材２７の全長にわたって厚みが均等の外皮１５が成形される。

最後端まで外皮１５が成形された連結可撓管素材２７は、連続成形機１８から取り外され、ジョイント部材２６が取り外されて内視鏡用可撓管１０の成形工程が終了する。これにより、可撓管素材１４の先端１４ａ側は軟らかく、基端１４ｂ側にいくほど硬い内視鏡用可撓管１０が完成する。

以上説明したように、樹脂の押し出し圧力（吐出量）は一定で、搬送速度を変化させ、軟質樹脂１６，硬質樹脂１７の成形を第１成形工程と第２成形工程とに分けて行なうので、比較的簡単な制御で、容易かつ低コストに内視鏡用可撓管１０を製造することができる。

なお、内視鏡用可撓管１０の先端側と基端側とで硬軟格差をより大きくしたい場合、先端側と基端側とで軟質樹脂１６及び硬質樹脂１７の厚み変化の度合を大きくすればよい。しかしながら、連結可撓管素材２７の搬送速度を大きく変化させることになるため、軟質樹脂１６及び硬質樹脂１７の厚み変化が滑らかにならず、軟質樹脂１６及び硬質樹脂１７の厚みにムラが生じやすくなる。このため、第１，第２の各成形工程では、軟質樹脂１６及び硬質樹脂１７の厚み変化の度合を大きくすることなく（上記第１実施形態と同程度）、第１成形工程を複数回行なった後、第２成形工程を複数回行なうのがよい。この第１，第２各成形工程の実施回数を２回ずつとした第２実施形態について、以下に説明する。

上記第１実施形態と同じ第１成形工程を実施することにより、第１層目の軟質樹脂３５を連結可撓管素材２７の外周面に成形する。続いて、もう一度同じ第１成形工程を実施することにより、図６に示すように、第１層目の軟質樹脂３５の上に、第２層目の軟質樹脂３６（軟質樹脂３５と同じ素材）を成形する。

この後、連結可撓管素材２７の前後を逆にして、上記第１実施形態と同じ第２成形工程を実施することにより、第２層目の軟質樹脂３６の外周面に、第１層目の硬質樹脂３７を成形する。続いて、もう一度同じ第２成形工程を実施することにより、図７に示すように、第１層目の硬質樹脂３７の上に、第２層目の硬質樹脂３８（硬質樹脂３７と同じ素材）を成形する。これにより、外皮３９が成形される。

なお、本第２実施形態では、外皮３９の厚みが、第１実施形態の外皮１５の厚みのほぼ２倍となるため、連続成形機１８の円形孔２０ａ及び出口３３の内径を、外皮３９の外径に合わせて、第１実施形態の場合よりもやや大きく形成する。

以上説明した第２実施形態では、第１，第２の各成形工程をそれぞれ２回ずつとしたが、本発明はこれに限定されることなく、内視鏡用可撓管の先端側と基端側との硬軟差を大きくしたい場合には、各成形工程の回数を増やし、小さくしたい場合には、各成形工程の回数を少なくする。

上記各実施形態では、軟質樹脂，硬質樹脂の順で成形を行なっているが、逆に硬質樹脂，軟質樹脂の順に成形を行なってもよい。また、軟質樹脂を成形した後、巻取ドラムから供給ドラムに移し替えて、逆の搬送方向で硬質樹脂を成形しているが、押し出し部かヘッド部を各樹脂ごとにそれぞれ用意して、これらを搬送方向に並べて設置し、連結可撓管素材を移し替えることなく、同じ搬送方向に搬送して連続的に成形を行なってもよい。

内視鏡用可撓管の構成を示す概略図である。 連続成形機の概略的構成を示すブロック図である。 連結可撓管素材に軟質樹脂，硬質樹脂をそれぞれ成形するときの搬送速度変化を示すグラフである。 連結可撓管素材の外周面に成形した軟質樹脂の厚み変化を模式的に示す説明図である。 図４に示す軟質樹脂の外周面に成形した硬質樹脂の厚み変化を模式的に示す説明図である。 ２回の第１成形工程により軟質樹脂を二層に成形した状態を模式的に示す説明図である。 ２回の第２成形工程により図６に示す軟質樹脂の外周面に硬質樹脂を二層に成形した状態を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１０ 内視鏡用可撓管
１４ 可撓管素材
１５，３９ 外皮
１６，３５，３６ 軟質樹脂
１７，３７，３８ 硬質樹脂
１８ 連続成形機
１９ 押し出し部
２０ ヘッド部
２２ 搬送部
２３ 制御部
２７ 連結可撓管素材

Claims (2)

1. 可撓性を有する筒状の内視鏡用可撓管素材の外周面に、軟質樹脂と硬質樹脂との二層成形で、かつ、前記可撓管素材の一端側では、前記硬質樹脂よりも前記軟質樹脂の割合が多く、一端から他端側へ向かって徐々に前記硬質樹脂の割合が漸増して、他端側では、前記軟質樹脂よりも前記硬質樹脂の割合が多くなるように、外皮を成形する内視鏡用可撓管の製造方法において、
   前記内視鏡用可撓管素材を長手方向の一方向に搬送しながら、溶融状態の前記軟質樹脂または前記硬質樹脂の一方を前記内視鏡用可撓管素材の外周面に吐出して、前記軟質樹脂または前記硬質樹脂の一方を、その厚みがテーパー状となるように、成形する第１成形工程と、
   次に、前記第１成形工程で成形された前記軟質樹脂または前記硬質樹脂の一方の外周面に、溶融状態の前記軟質樹脂または前記硬質樹脂の他方を吐出して、前記軟質樹脂または前記硬質樹脂の他方を、その厚みが前記第１成形工程とは逆のテーパー状となるように、成形する第２成形工程と
   からなることを特徴とする内視鏡用可撓管の製造方法。
2. 前記第１，第２の各成形工程において、前記軟質樹脂，前記硬質樹脂の単位時間あたりの各吐出量を一定とするとともに、前記内視鏡用可撓管素材の搬送速度を変化させることを特徴とする請求項１記載の内視鏡用可撓管の製造方法。

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