JP2010052344A - 溶着装置、先端被覆管状体および溶着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管状体の厚みにかかわらずフィルムを管状体の外周に溶着して管状体の開口を閉塞でき、かつそのフィルムが管状体から剥離され難くすることができる。
【解決手段】管状体２３ａが、先端を加熱体保持用凹部１４の内底面１４ａに向け、そして、外周面を加熱体１２の内周面に向け、軸方向に凹部１４の開口側から加熱体１２の内部に挿入される。管状体２３ａの挿入によってフィルム１６が管状体２３ａの先端から外周面に沿った形状とされる。加熱体１２によって管状体２３ａの外周面ではフィルム１６と管状体２３ａとが重ねられて加熱され、管状体２３ａの外周面において、フィルム１６が溶着される。フィルム１６の溶着部分から管状体挿入方向とは反対方向の側へ延びる部分に張力を掛ければ、溶着と同時的に、加熱体１２の管状体挿入方向とは反対方向の側の端（溶着部分と非溶着部分との境界）でフィルム１６の溶断が行なわれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶着装置、溶着装置を用いてなる先端被覆管状体および溶着方法に関する。

従来から、薄肉のフィルターやシートを筒状部材の開口部に溶着や接着により固定することが行われており、このような場合に溶着装置が用いられる（例えば、特許文献１参照。）。この装置は、環状の受け治具と、環状突部と円形状底部とが形成された臼型形状の超音波ホーンとを備えている。そして、硬質導管のフィルタジョイントを受け治具に保持させるとともに、フィルタジョイントの上端面にメッシュのフィルターを載置し、そのフィルターの上に超音波ホーンを配置することにより、フィルタジョイントにフィルターを固着する。この場合、超音波ホーンが下降してフィルタジョイントの一部が融解することにより、フィルターはフィルタジョイントの上面に固着される。その際、フィルターは環状突部によって切断される。
特開２００１−１２９８８３号公報

しかしながら、前述した従来の装置を用いた方法では、フィルターはフィルタジョイントの端面に固着され、その固着部分の外周部が切断されるため、フィルタジョイントの端部外周には、フィルターのバリが生じ易くなる。この結果、二次加工が必要になったり、フィルターがフィルタジョイントから剥離され易くなったりする。すなわち、フィルターをフィルタジョイントの端面から剥離するようにフィルタジョイントの軸方向に沿った外力がフィルターに加わるとフィルターは剥離され易くなる。また、フィルタジョイントの肉厚が小さい場合には、端面の面積が小さくなるため、フィルターのフィルタジョイントの端面に対する固着力が小さくなる。

本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、その目的は、管状体の厚みにかかわらず被覆材を管状体に溶着でき、かつその被覆材が管状体から剥離され難くすることのできる溶着装置、先端被覆管状体および溶着方法を提供することである。

前述した目的を達成するため、本発明に係る溶着装置の構成上の特徴は、加熱体保持用凹部を備えた保持台と、加熱体保持用凹部の周面に外周面が支持された状態で加熱体保持用凹部内に配置される筒状の加熱体と、加熱体を加熱する加熱手段とを備えた溶着装置であって、管状体を先端開口から外周に掛けて被覆材で被覆するように、管状体と被覆材とを、前記加熱体の内部に挿入し、加熱手段の作動により加熱する加熱体の発熱で管状体の外周に被覆材を溶着することにある。

このように構成した本発明に係る溶着装置では、管状体を先端開口から外周に掛けて被覆材で被覆するように、管状体と被覆材とを、加熱体の内部に挿入し、その状態で、加熱手段を作動させることにより加熱体を発熱させるようにしている。したがって、被覆材は加熱体の発熱で管状体の外周に溶着する。この場合、被覆材が管状体に溶着されるのは、管状体の外周であるため、管状体が薄肉で、端面の面積が極端に小さな場合であっても被覆材を確実に管状体に溶着できる。また、その溶着部分の面積も任意に調節できる。

さらに、被覆材が管状体の外周に溶着されるため、被覆材に管状体の軸方向に沿った外力を加えても被覆材は剥離され難くなる。なお、本発明における加熱体としては誘導加熱により加熱されるものや外部のヒータ等の熱源から加熱されるもの等を用いることができ、この場合、誘導加熱用のコイルやヒータ等の熱源で加熱手段が構成される。なお、被覆材としては、フィルムを挙げることができる。

本発明に係る溶着装置の他の構成上の特徴は、保持台における加熱体保持用凹部の開口縁部に、外部に突出する筒状の突部を設けたことにある。これによると、被覆材における管状体に溶着されない部分は、筒状の突部に遮られて加熱体に接し難くなるため、被覆材における管状体に溶着されない部分が弛んで加熱体に接し加熱体に溶着することが防止される。また、突部に被覆材が当接することにより、被覆材に張力が容易に掛けられ、その張力によって、被覆材の溶着と同時的に、被覆材の溶断が、加熱体の、管状体挿入方向と反対方向の側の端（溶着部分と非溶着部分との境界）で行われて被覆材の端部にバリが生じないで、二次加工の必要もなく、美しい外観が得られる。

本発明に係る溶着装置のさらに他の構成上の特徴は、管状体の内部に挿入するための保持用ピンを設けて、保持用ピンを管状体の内部に挿入することにより、管状体の管内変形が阻止されるようにしたことにある。これによると、保持用ピンが管状体の内部に挿入された状態で、管状体への被覆材の溶着が行われる。溶着の際に、管状体の管内変形が阻止（内径保持）されて、被覆材に皺が入ったり管状体に座屈が生じたりすることが防止される。特に、管状体の肉厚が小さい場合には効果的である。

本発明に係る先端被覆管状体の構成上の特徴は、前述の溶着装置を用いて、外周に被覆材が溶着されることにある。これによると、前述したように、被覆材が管状体に溶着されるのは管状体の外周であるため、管状体の厚みにかかわらず被覆材を管状体の外周に溶着でき、かつその被覆材が管状体から剥離され難くすることができる。

本発明に係る溶着方法の構成上の特徴は、管状体を先端開口から外周に掛けて被覆材で被覆するように、管状体と被覆材とを、筒状の加熱体の内部に挿入する設置工程と、加熱体を加熱して、加熱体の発熱で管状体の外周に被覆材を溶着する溶着工程とを備えたことにある。これによると、前述したように、被覆材が管状体に溶着されるのは管状体の外周であるため、管状体の厚みにかかわらず被覆材を管状体の外周に溶着して管状体の開口を閉塞でき、かつその被覆材が管状体から剥離され難くすることができる。

本発明に係る溶着方法の他の構成上の特徴は、管状体が、内部に内視鏡が挿入される内視鏡用シースの管状部分であり、前記被覆材がフィルムであり、管状体の先端開口をフィルムで閉塞することにより、内視鏡用シースが形成されることにある。これによると、外周に被覆材が溶着されて、先端開口がフィルムで閉塞された内視鏡先端対応窓部に形成された内視鏡用シースを得ることができる。また、内視鏡用シースの先端部に内視鏡を湾曲させるための管状部材を取り付ける場合には、その管状部材に被覆材を取り付けてもよい。

本発明に係る溶着装置の一実施形態を図１から図３に基づいて説明する。図１に示したように、本発明の溶着装置としてのフィルム溶着装置１０は、保持台１１と、保持台１１に設置される加熱体１２と、加熱体１２を加熱する本発明の加熱手段としての誘導加熱用のコイル１３（二点鎖線で図示）とを備えている。保持台１１は、フッ素樹脂やセラミックからなる非加熱体で構成されており、上下方向を軸方向とする円形短柱ブロック形状に形成されている。また、保持台１１の上面には、上方が開口された加熱体保持用凹部１４が形成されている。

この加熱体保持用凹部１４は、軸方向のいずれの横断面形状も円形に形成されて下部側よりも上部側の方が、直径が大きくなった段違いの凹部で構成されており、上部側部分の直径は一定に設定され、下部側部分の直径は上部側から下部側に向かって徐々に小さくなっている。すなわち、加熱体保持用凹部１４は、最下部の内底面１４ａと、上部側部分と下部側部分との境界に位置する段部１４ｂとを備えており、内底面１４ａと段部１４ｂとの間に位置する内周面１４ｃが上部よりも下部が小径になったテーパ面に形成されている。そして、保持台１１における加熱体保持用凹部１４の開口縁部には、上方に突出する円筒状の突部１５が形成されている。突部１５の内径は、加熱体保持用凹部１４の上部側部分の直径と同じになっている。

加熱体１２は、上下方向を軸方向とする円筒状に形成されており、加熱体保持用凹部１４の上部側部分に設置されている。加熱体１２の外径は軸方向（図１で上下方向）に亘って同一であり、加熱体１２の内径は、上方から下方に向けて縮径されて、先細りの形状（内形が裁頭円錐形状）になっている。また、加熱体１２の内周面は、加熱体保持用凹部１４の内周面１４ｃと連続する曲面で構成されている。加熱体１２は、金属で構成され、誘導加熱の場合には、発熱効率の高いステンレススチール、例えば、ＳＵＳ４０３が好ましい。加熱に、ヒータ等を用いるならば、加熱体は、熱伝導率の高い銅が好ましい。

コイル１３は、保持台１１の外周に巻回されており、電流が流れることにより、誘導加熱により加熱体１２を加熱して発熱させる。

このように構成されたフィルム溶着装置１０を用いて管状体２３ａに、本発明の被覆材としてのフィルム１６を溶着する場合には、以下の処理が行われる。なお、管状体２３ａは、図４に示したように、内視鏡２０の先端側部分を湾曲させるための湾曲形成部材２１の先端部を構成する部分とする。この管状体２３ａは、外径が基端（上端）から先端（下端）に向けて縮径されて、先細りの形状（外形が裁頭円錐形状）になった円管状に形成されている。また、管状体２３ａの内径は、軸方向（図１で上下方向）に亘って同一になっている。管状体２３ａは、合成樹脂製で構成され、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）製で構成され、また、フィルム１６は、合成樹脂製で構成され、例えば、透明なポリプロピレン（ＰＰ）製で構成されている。なお、管状体２３ａは、後述する基体２４と、管状体２３ａを基体２４に連結する線状連結具２５とで一体からなる湾曲形成部材２１を構成しているが、説明の便宜上、図１〜図３では、管状体２３ａのみを示している。

まず、管状体２３ａが先端開口から外周へ掛けてフィルム１６で被覆されるように、管状体２３ａとフィルム１６とが加熱体１２の内部に挿入される（設置工程）。すなわち、管状体２３ａと保持台１１との間に水平に、フィルム１６がテープ状またはフィルム状の大きいままで用意され、この状態（図２）から、管状体２３ａが加熱体保持用凹部１４の内部に挿入される。この場合、管状体２３ａの管内には、管状体２３ａの基端側から抜取可能に保持用ピン１７が挿入される。保持用ピン１７は円柱状に形成されており、外径が、管状体２３ａの内径と略同一径になっている。このため、管状体２３ａの管内変形が阻止される。保持用ピン１７は、誘導加熱によっては加熱されない、非加熱体からなる材料、例えば、真鍮で構成される。この保持用ピン１７に保持された管状体２３ａを、先端が内底面１４ａに向くとともに外周面が加熱体１２の内周面に向くようにして加熱体保持用凹部１４内に挿入される。

これによって、管状体２３ａの先端部と基端部との間の中間部分が加熱体１２の内部に嵌り込む。管状体２３ａの挿入によって、フィルム１６が、管状体２３ａの先端と加熱体保持用凹部１４の内底面１４ａとの間、管状体２３ａの外周面と加熱体保持用凹部１４の内周面１４ｃとの間および管状体２３ａの外周面と加熱体１２の内周面との間に圧入される。管状体２３ａの先端から管状体２３ａの外周面に沿った形状にフィルム１６が変形される。フィルム１６にとっては、管状体２３ａが雄型とされ、そして加熱体１２が保持台１１とともに雌型とされる態様である。なお、フィルム１６は、肉厚を省略して１本線で図示している。

管状体２３ａとフィルム１６との設置が終了するとコイル１３に電流を流して加熱体１２を加熱させる。加熱体１２の発熱で管状体２３ａの外周にフィルム１６が溶着されることにより管状体２３ａの先端開口が閉塞される（溶着工程）。すなわち、加熱体１２により、ポリプロピレン（ＰＰ）製のフィルム１６が溶融する温度まで加熱され、そして加熱された加熱体１２により、管状体２３ａの外周面においてフィルム１６と管状体２３ａとが重ねられて加熱されてフィルム１６が管状体２３ａに溶着される。

フィルム１６における加熱体１２の内周面に対応する部分が溶着部分になる。フィルム１６における、溶着部分より上側の部分の非溶着部分は、加熱体１２の上端からさらに管状体２３ａの外周面に沿うように管状体挿入方向と反対方向の側に延び、そして、管状体２３ａの上端（基端）から、突部１５の上端内周縁に当接して外方にラッパ状に展開する。
フィルム１６の溶着部分から管状体挿入方向とは反対方向の側へ延びる部分に張力を掛ければ、フィルム１６が溶着されると同時的に、フィルム１６に掛けられた張力に基づき、加熱体１２の上端でもって（溶着部分と非溶着部分との境界において）、フィルム１６が溶断される。なお、突部１５にフィルム１６が当接することにより、フィルム１６に張力が容易に掛けられる。こうして、図３に示したように、管状体２３ａの先端開口が閉塞された先端閉塞管状体としての、先端に内視鏡先端対応窓部２３ｂを有する先頭体２３（外周に被覆材が溶着された先端被覆管状体）を得ることができる。なお、溶着、溶断に要する時間は、例えば、１〜２秒程度である。溶着後に、管状体２３ａが上昇して加熱体保持用凹部１４外へ取り出されて、保持用ピン１７が管状体２３ａから抜き取られる。

なお、管状体２３ａ、フィルム１６、加熱体１２、保持台１１、そして保持用ピン１７について、例えば、以下のような寸法が可能である。すなわち、管状体２３ａについて、軸方向の長さが３．０ｍｍで、先端の外径が２．４ｍｍで、基端の外径が２．５ｍｍで、肉厚が０．２〜０．３ｍｍであり、フィルム１６について、肉厚が０．０３ｍｍであり、加熱体１２について、軸方向の長さが１．５ｍｍで、外径が５ｍｍで、内径が下端で２．３ｍｍで、上端で２．４ｍｍであり、保持台１１について、突部１５の上端と加熱体１２の上端との間の軸方向の距離が１〜２ｍｍで、加熱体保持用凹部１４の内底面１４ａと加熱体１２の下端との間の軸方向の距離が１ｍｍであり、そして保持用ピン１７について、軸方向の長さが５０ｍｍで、外径が２．１ｍｍである。

また、図４に示したように、湾曲形成部材２１は、可撓性の長尺な円管状であって両端が開口されて内部には内視鏡２０が挿入される内視鏡用シース２２の先端部の外周に嵌合して設けられている。内視鏡用シース２２が、例えば、胃瘻カテーテル（図示を省略）の挿通孔に挿通されたとき、基体２４の段差２４ｃ（大径部２４ａと小径部２４ｂとの間の段差）が胃瘻カテーテルの挿通孔の係合部と係合して、それ以上は基体２４は前進できないが、内視鏡用シース２２は基体２４に対して相対的に移動して前進できる。一方、先頭体２３と基体２４の小径部２４ｂとの間の距離が、線状連結具２５の両端の連結個所では一定に保持され、内視鏡用シース２２の前進に伴い、内視鏡用シース２２の先端部が首を振るがごとく湾曲されて内視鏡２０の先端のレンズ２０ｂ（湾曲形成部材２１の先頭体２３の先端の内視鏡先端対応窓部２３ｂ）の向きが変わる。

次に、本実施形態の作用を説明する。管状体２３ａが先端開口から外周に掛けてフィルム１６で被覆されるように、管状体２３ａとフィルム１６とが、加熱体１２の内部に挿入され、その状態で、コイル１３に電流が流れて誘導加熱によって加熱体１２が発熱する。したがって、フィルム１６が加熱体１２の発熱で管状体２３ａの外周に溶着されて管状体２３ａの先端開口が閉塞される。この場合、フィルム１６が管状体２３ａに溶着されるのは、管状体２３ａの外周であるため、管状体２３ａが薄肉で、端面の面積が極端に小さな場合であってもフィルム１６を確実に管状体２３ａに溶着できる。

さらに、フィルム１６が管状体２３ａの外周に溶着されるため、フィルム１６に管状体２３ａの軸方向に沿った外力を加えてもフィルム１６は剥離され難くなる。また、フィルム１６に張力を掛ければ、溶着と同時的に、溶着部分と非溶着部分との境界でフィルム１６が溶断され、フィルム１６の端部にバリが生じないため二次加工の必要もなく、美しい外観が得られる。また、フィルムの溶着部分は、溶着の際に、加熱体にならされ、フィルムの皺が延ばされて引きつれが起こり難い。

なお、管状体２３ａが加熱体保持用凹部１４において加熱体１２の内部に挿入されて管状体２３ａの先端が加熱体保持用凹部１４の内底面１４ａに至った状態では、管状体２３ａの先端部の外周面は、加熱体１２の内周面に対向しないで、加熱体保持用凹部１４の内周面１４ｃに対向する。管状体２３ａの先端部の外周面はフィルム１６の溶着部分から外れるので、溶着に伴い管状体２３ａの先端の端面に与える影響は少なくて済む。また、加熱体１２の軸方向長さを変えることにより、フィルム１６の溶着部分の面積を任意に調節することができる。

また、突部１５によると、フィルム１６における管状体２３ａに溶着されない部分、すなわち、非溶着部分は、筒状の突部１５に遮られて加熱体１２の上面に接し難くなるため、フィルム１６における管状体２３ａに溶着されない部分が弛んで加熱体１２に接し加熱体１２に溶着することが防止される。また、突部１５にフィルム１６が当接することにより、フィルム１６に張力が容易に掛けられ、その張力によって、フィルム１６の溶断が加熱体１２の管状体挿入方向と反対方向の側の端（溶着部分と非溶着部分との境界）で行われてフィルム１６の端部にバリが生じない。

さらに、保持用ピン１７によると、保持用ピン１７が管状体２３ａの管内に挿入された状態で、管状体２３ａへのフィルム１６の溶着が行われ、溶着の際に、管状体２３ａの管内変形が阻止（内径保持）されて、フィルムに皺が入ったり管状体に座屈が生じたりすることが防止される。特に、管状体２３ａの肉厚が小さい場合には効果的である。

また、内視鏡２０の湾曲形成部材２１の先頭体２３では、管状体２３ａの肉厚が小さく、しかも、内視鏡２０の観察に伴う体内での軸方向の移動に起因してフィルム１６には管状体２３ａの軸方向に沿った外力の加わることが予想され、したがって、効果的である。

本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の形態が可能である。例えば、本発明の管状体として、湾曲形成部材２１の先頭体２３の管状体２３ａ（内視鏡を湾曲させるための管状部材）を挙げたが、それに限定されるものではない。例えば、先頭体の管状体の先端に内視鏡先端対応窓部を形成するのではなくて、図５に示したように、内視鏡用シース３３の管状部分３３ａの先端開口を閉塞してその先端に内視鏡先端対応窓部３３ｂを形成すべく内視鏡用シース３３の管状部分３３ａの外周にフィルム３６を溶着してもよいものである。この場合には、内視鏡用シース３３の管状体としての管状部分３３ａの全長は数十ｃｍともなる。そのため、保持用ピン１７も管状部分３３ａの長さに応じた長いものを用いる。また、内視鏡用シースとは別途に内視鏡を湾曲させるための湾曲形成部材を設けるのではなく、内視鏡用シースの先端部に、内視鏡を湾曲させるための管状部材を取り付け、その管状部材の外周にフィルムを溶着して管状部材の先端開口を閉塞して、内視鏡を湾曲可能とする内視鏡用シースを一体的に得ることもできる。

内視鏡用シースとしては、内視鏡のシャフトの先端側部分を必ずしも湾曲させ得なくてもよく、内視鏡のシャフトを被覆して内視鏡のシャフトが汚れることを防止するようなものであればよい。内視鏡先端対応窓部は透明でなくても半透明でもよいが、観察上、透明度が高いのが好ましい。また、管状体は、内視鏡用シースの管状部分に限るものでもない。ただ、内視鏡用シースの管状部分であると、その管状部分の肉厚が小さいので、効果的である。さらに、管状体の先端に内視鏡先端対応窓部を設けるのではなくて、管状体の先端にメッシュ状のフィルタを設ける等にあたっても本発明は適用可能である。

また、管状体、フィルム、加熱体、保持台、そして保持用ピンについて、素材、寸法等は、上記の実施形態に限定されるものではない。さらに、管状体２３ａは外形形状が先細りとされているが、これは、内視鏡用シースの体内への挿入に当たって挿入を容易にするためであり、あるいは、管状体の外径に多少の寸法のばらつきがあっても管状体を加熱体の内部に挿入可能として良好な溶着結果を得るためであり、あるいは、フィルムの溶着に当たって管状体の加熱体保持用凹部の内部への挿入および取出し（抜きテーパ）を考慮したためであり、先細りの形状に限るものではない。また、加熱手段としては、誘導加熱用のコイルに限らず、ヒータ等の熱源等でもよい。すなわち、加熱体としては、誘導加熱により加熱されるものに限らず、外部のヒータ等の熱源から加熱されるもの等も可能である。

本発明の溶着装置の一実施形態を示し、管状体の軸方向に沿って切断した断面図である。 管状体の加熱体保持用凹部における加熱体の内部への挿入前の状態を示す図２に対応する図である。 フィルム溶着後に管状体を加熱体保持用凹部における加熱体の内部から取り出した状態を示す図２に対応する図である。 湾曲形成部材を、内視鏡および内視鏡用シースとともに示す一部省略斜視図である。 他の管状体として、内視鏡用シースの管状部分を示す一部省略斜視図である。

符号の説明

１０…溶着装置、１１…保持台、１２…加熱体、１３…誘導加熱用のコイル、１４…加熱体保持用凹部、１５…突部、１６、３６…被覆材、１７…保持用ピン、２３…先端被覆管状体、２３ａ、３３ａ…管状体、２３ｂ、３３ｂ…内視鏡先端対応窓部、３３…内視鏡用シース。

Claims (6)

1. 加熱体保持用凹部を備えた保持台と、前記加熱体保持用凹部の周面に外周面が支持された状態で前記加熱体保持用凹部内に配置される筒状の加熱体と、前記加熱体を加熱する加熱手段とを備えた溶着装置であって、
   管状体を先端開口から外周に掛けて被覆材で被覆するように、前記管状体と前記被覆材とを、前記加熱体の内部に挿入し、前記加熱手段の作動により加熱する前記加熱体の発熱で前記管状体の外周に前記被覆材を溶着することを特徴とする溶着装置。
2. 前記保持台における前記加熱体保持用凹部の開口縁部に、外部に突出する筒状の突部を設けた請求項１に記載の溶着装置。
3. 前記管状体の内部に挿入するための保持用ピンを設けて、前記保持用ピンを前記管状体の内部に挿入することにより、前記管状体の管内変形が阻止されるようにした請求項１または２に記載の溶着装置。
4. 請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載の溶着装置を用いて、外周に前記被覆材が溶着される先端被覆管状体。
5. 管状体を先端開口から外周に掛けて被覆材で被覆するように、前記管状体と前記被覆材とを、筒状の加熱体の内部に挿入する設置工程と、
   前記加熱体を加熱して、前記加熱体の発熱で前記管状体の外周に前記被覆材を溶着する溶着工程と
   を備えた溶着方法。
6. 前記管状体が、内部に内視鏡が挿入される内視鏡用シースの管状部分であり、前記被覆材がフィルムであり、前記管状体の先端開口を前記フィルムで閉塞することにより、前記内視鏡用シースが形成される請求項５に記載の溶着方法。

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