JP2010227457A - 開瞼器およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バネ性を持つよう射出成形により湾曲形状に形成された熱可塑性樹脂からなる1本のアームと、前記アームの両端にそれぞれ結合されて上瞼と下瞼にそれぞれ引っ掛ける2つの瞼押え部とを有し、前記アームのバネ反発力によって開瞼状態を保つようにした開瞼器であって、前記瞼押え部同士を接近させる方向に荷重を加える際に発生する引張応力が最大となる部分以外の部分に、前記アームの樹脂注入部が設けられたものである。
【選択図】図8A
Description
また、金属製の開瞼器の場合、アームの曲げ弾性率がどうしても大きくなりやすい上に、瞼に直接当たる部分が硬い材質であった。そのため、大きく開瞼できない患者の場合、バネ力が強過ぎるために痛みを覚えやすく、また、硝子体圧上昇などのトラブルを誘発することもあった。
通常、樹脂成形方法には、ブロック状の樹脂材から構造物を削り出す方法、樹脂製型もしくは金型中で重合硬化する方法、または熱可塑性樹脂を用いた射出成形による方法がある。
開瞼器に例えると、閉瞼力に負けない開瞼力を持つような反発弾性を持たせるために、アーム64の太さを金属製に比べて太くする必要がある。開瞼器60が金属製であれば直径1mm前後で達成できるのに対し、開瞼器に開瞼力を持たせようとしてアームの直径が直径3mmを超えるようにすると、手術器具がぶつかるなど手術の妨げになると共に、術野への圧迫感の原因となり好ましくない。
をいう。
以下、本発明に係る一実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は実施形態の開瞼器10の構成を示し、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)
は側面図、(d)は正面図、(e)は(d)のIe部の拡大図、(f)はA−A’のアーム断面図である。また、図2はその使用状態を示す図である。
まず、前記開瞼器10に設けられた上下の瞼押え部12は、樹脂や金属などにより形成されるが、本実施形態では樹脂からなる場合を挙げる。
なお、このとき、内側挿入片12aの瞼の縁に沿う方向の長さLaよりも、外側押え片12bの瞼の縁に沿う方向の長さLbの方が大きく設定されていてもよい。
なお、瞼押え部12を構成する湾曲プレートの厚みの変化は、連続的に設けてあるのが好ましいが、段階的に設けてあってもよい。
2aと外側押え片12bのつなぎ部分の強度を十分大きく保つことができ、割れや破損に対する耐久性を持たせることができる。
図3に示すように、アーム14はバネ性を持つようU字状に湾曲形成されていることが好ましい(図3(a))。さらには、前記アーム14は、前記2つの瞼押え12によって上下瞼を均等に押さえられるよう、前記2つの瞼押え部12の間を通る軸を対称軸とする線対称形状とされていることが好ましい(図3(b))。
なお、この製造方法においてはアーム14と前記瞼押え部12とが、樹脂の一体成形品として構成される場合について記載するが、アーム14と瞼押え部12とが別体成形品として構成されてもよい。
術者が開瞼器10を患者の目に装着する際、前記開瞼器10を指で強くつまんで瞼押え部12同士を接近させる方向に荷重を加える。それにより瞼押え部12間の距離を狭めた後、患者の目に開瞼器10を装着する。装着後に開瞼器10から指を放すと、アーム14自身の弾性によるバネ反発力により、患者の目に開瞼器10が固定される。
、その面を中立面18という。そして、この中立面18を境界としたとき、アーム14の湾曲形状の湾曲外側であって引張応力が発生する側をアーム外側141とし、アーム14の湾曲形状の湾曲内側であって圧縮応力が発生する側をアーム内側142とする(図5(a))。すなわち、アーム外側141には引張応力が働き、アーム内側142には圧縮応力が働く(図5(b))。特に、アーム14が線対称形状に形成されている場合は、アーム14の線対称中心部分におけるアーム外側141に引張応力が集中する。
先にも述べたように、開瞼器10を製造する際には、射出成形することにより樹脂を金型16内に注入することになるが、開瞼器10のゲート部15においてはその際に樹脂の中の高分子鎖20が注入方向に配向することになる。
図16に示すように、開瞼器がU字状かつ線対称形状であって対称中心部におけるアーム最外側にゲート部65が設けられるように、金型66に金型樹脂注入部67を設けた場合(図16(a))、高分子鎖20が引張応力の働く方向に対して垂直に配向しているた
め(図16(b))、高分子鎖20の束が引張応力により裂かれる形となり、ゲート部65が折れ起端部19となってアーム64が折れてしまう(図16(c))。
具体的には、アーム14の少なくとも一方の端部断面14c(図1)から熱可塑性樹脂を注入してもよい。引張応力に対して高分子鎖20を垂直方向に配向させなくて済むためである。
また、アーム14の端部14aにおいては、アーム内側142からはもとよりアーム外側141から熱可塑性樹脂を注入してもよい。通常、開瞼器10を使用する際、アーム14の端部14a付近には引張応力が比較的働きにくいためである。
さらには、ゲート部15を複数設けてもよい。例えば、上下瞼押え部12とアーム14に各々ゲート部を設けて熱可塑性樹脂を注入してもよいし、アーム14にゲート部15を複数設けてもよい。この場合、複数のゲートから注入された樹脂が、引張応力の強くかかる位置で出会わないように設計した方が良い。
、前記アームのゲート部15が設けられるのが好ましい。特に、引張応力の働かないアーム内側142に、前記アームのゲート部15が設けられるのが好ましい。アーム内側142ならば引張応力の影響が少なくて済むため、ゲート部15の高分子鎖20の配向の影響を少なくすることができるためである。
なお、本実施形態においては、前記略コの字形状は線対称形状である略コの字形状であるのが好ましいが、前記略直角部分が直角からわずかにずれた角度を有するものも含み、
図3(d)のようにアーム14の一部が指で摘みやすい形に湾曲させた形状であるものも含む。
具体的には、金型樹脂注入部17に設置された短い円筒状のランナー28は樹脂注入方向と略平行にアーム14のゲート部15に連結される。そして金型16に設置された長い円筒状のスプール27は、ランナー28に対して所定の角度に傾けて連結され、かつスプール27の端部付近において連結される。このようにスプール27およびランナー28を配置し、スプール27からランナー28を介してゲート部15から熱可塑性樹脂を注入し、アーム14を作製するのが好ましい。
以下、本発明に係る別の実施形態を、実施の形態1でも用いた図8Aを参照して説明する。
図8Aは実施形態の開瞼器の構成を示し、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は側面図、(d)は正面図、(e)は(d)のIe部の拡大図である。また、実施の形態1でも挙げたが、図2はその使用状態を示す図である。
アーム14に働く応力を示す図5のように、本実施形態の開瞼器10においては、前記瞼押え部12同士を接近させる方向に荷重を加えると、瞼押え部12を元の位置に戻そうとするバネ反発力(以降、開瞼力ともいう)がアーム14に働く。この際、患者の閉瞼力に負けない開瞼力を有するためには、アーム14の太さを太くする必要がある。
形状に設けられている場合に比べて、荷重を加えた際に開瞼力調整部23がクッションの代わりとなり、アーム14の破損のおそれを低減することができると推察される。
また、孔部26を保持棒などで貫通させて保管することができ、保管が容易となる。
さらに、孔部26の存在により術者にとって視認できる領域である術野が広がり、術者への圧迫感を軽減することができる。
その結果、適度な開瞼力を有し、術者に与えるストレスを軽減し、上下瞼を開くという必要な機能を十分に果たす開瞼器を得ることができる。
前記開瞼力調整部23が折れ抑制領域22を兼ねることにより、アーム14を過度に太くすることなく開瞼器10の開瞼力を確保しつつも開瞼器10の破損のおそれを低減させることができる。
ム14にかけて最大とするのが好ましい(図13B(e))。また、前記アーム14における対称中心部の断面積が最大となるように作製するのが好ましい。
アーム14の折れは対称中心部において発生しやすく、この部分を補強すればアーム14の折れを抑制することができるためである。さらには、対称中心部におけるアーム内側142を特に厚くおよび/または太くすることにより、アーム14全体を厚くおよび/または太くするまでもなく、アーム14の強度をコントロールすることができるためである。
なお、この際に上記範囲の部分のアーム14の太さを略均一としてもよい(図13B(f))。また、図13A(b)〜(d)、図13B(f)のように、U字状かつ線対称形状なアーム14の湾曲形状において、アーム内側142に最大曲率部分を複数設けてもよい。アーム14がこのような形状を取ることにより、アーム内側142の複数ある最大曲率部分に引張応力が分散するため、図5に示すように引張応力が対称中心部の1箇所に集中するのを妨げることができる。
以下、本実施例について説明する。
図7に示すように、高温で流動性をもった熱可塑性樹脂であるPMMAを金型樹脂注入部17から金型16内に注入し、冷却した。
次に、前記金型16から仕上げ前開瞼器10aを取り出し、ゲート部15を熱したニッパ21により切断除去して、図7に示される本実施例に係る開瞼器10を作製した。
この際、図7(c)や図17に示すように、アーム14の湾曲形状をU字状かつ線対称形状とし、アーム14の対称中心部におけるアーム最内側142aにゲート部15を設け、U字の幅を約32mmとし、アーム14の太さを直径2.2mmとした。
また、本実施例の開瞼器10は、実施例1と同様の手法で作製した。ただし本実施例では実施例1とは異なり、図8Aに示すように、対称中心部が中心に位置する、アームの長手方向に6mmの範囲の部分の湾曲内側を直線形状とし、対称中心部を中心としてアームの長手方向に6mmの範囲の部分のアームにおける、前記アームの長手方向に対して垂直なアーム断面の断面積が、それ以外の部分の断面積よりも大きくした。
比較例の開瞼器60も、実施例1と同様の手法で作製した。ただし、比較例では実施例1〜2とは異なり、図15に示すようにアーム64の対称中心部におけるアーム最外側641aにゲート部65を設けた。
その一方、比較例における開瞼器60では、アームの圧縮変位を8.5mmとし、圧縮荷重を6.4N(約0.6kg重)の荷重としたとき、ゲート部65を折れ起端部としてアームが折れた。
さらに、開瞼器を使って上下瞼を開く際、その開瞼幅は処置内容・患者個人差により異なるが、通常15mm以上開瞼することを鑑み、瞼押え部における湾曲プレートの中央部の間の距離を15mmまで押し込んだ際の反発力を、実施例1〜2に加えて、アームの長手方向に10mmの範囲の部分のアームの断面積を、それ以外の部分の断面積よりも大きくした実施例3の開瞼器に対して同じく万能試験機(インストロン社製万能試験機 MINI44型)を用いて測定した。
10a 仕上げ前開瞼器
102 上瞼
103 下瞼
12 瞼押え部
121 上瞼押え部
122 下瞼押え部
12a 内側挿入片
12b 外側押え片
14 アーム
141 アーム外側
141a アーム最外側
142 アーム内側
142a アーム最内側
14a アーム両端
14c アーム両端における断面部
15 ゲート部
16 開瞼器成形用金型
17 金型樹脂注入部
18 中立面
19 折れ起端部
20 高分子鎖
21 ニッパ
22 折れ抑制領域
23 開瞼力調整部
24 変形しやすい領域
25 支点
26 孔部
27 スプール
28 ランナー
60 開瞼器
62 瞼押え部
62a 内側挿入片
62b 外側押え片
64 アーム
64a アーム両端
65 ゲート部
66 開瞼器成形用金型
67 金型樹脂注入部
Claims (19)
- バネ性を持つよう射出成形により湾曲形状に形成された熱可塑性樹脂からなる1本のアームと、前記アームの両端にそれぞれ結合されて上瞼と下瞼にそれぞれ引っ掛ける2つの瞼押え部とを有し、前記アームのバネ反発力によって開瞼状態を保つようにした開瞼器であって、
前記アームに対し、前記瞼押え部同士を接近させる方向に曲げ荷重を加えたとき、前記アームの中立面を境界とし、前記湾曲形状の湾曲外側であって引張応力が発生する側をアーム外側とし、湾曲形状の湾曲内側であって圧縮応力が発生する側をアーム内側としたとき、
前記瞼押え部同士を接近させる方向に荷重を加える際に発生する引張応力が最大となる部分以外の部分に、前記アームの樹脂注入部が設けられたものであることを特徴とする開瞼器。
但し、前記中立面とは、前記アームに曲げモーメントが働いたときに、前記アームの長手方向に垂直な面を切断面とする断面において前記曲げモーメントによって引張応力が働く領域と圧縮応力が働く領域とが生ずるが、これら引張応力が働く領域と圧縮応力が働く領域との境界面であって引張応力も圧縮応力も働かない面をいう。 - 前記アーム外側において中立面から最も離れた部分であるアーム最外側以外の部分に、前記アームの射出成形の際の樹脂注入部が設けられたものであることを特徴とする請求項1に記載の開瞼器。
- 前記アーム内側に、前記アームの射出成形の際の樹脂注入部が設けられたものであることを特徴とする請求項2に記載の開瞼器。
- 前記アーム内側において前記中立面から最も離れた部分であるアーム最内側に、前記アームの射出成形の際の樹脂注入部が設けられたものであることを特徴とする請求項3に記載の開瞼器。
- 前記アームはU字状に湾曲形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の開瞼器。
- 前記アームの長手方向に対して垂直な面で切断した断面であるアーム断面の形状が略円形状であることを特徴とする請求項5に記載の開瞼器。
- 前記アーム断面において、略円形状中心から前記アーム最外側に向かう方向をx軸、略円形状中心を通過しx軸に対する垂直方向をy軸とし、このx−y座標系において前記アームに対する接線をy=ax+b(但し、a,bは定数)の関数で表したとき、前記アーム外側において前記アームに対する接線の傾きaの絶対値が1を超えていない部分、または前記アーム内側に、前記樹脂注入部が設けられることを特徴とする請求項6に記載の開瞼器。
- 前記アームは線対称形状に湾曲形成され、
前記アームの対称中心部におけるアーム最内側に、前記樹脂注入部が設けられることを特徴とする請求項6に記載の開瞼器。
但し、前記アーム最内側とは、前記アーム内側において前記中立面から最も離れた部分をいう。 - 前記瞼押え部同士を接近させる方向に荷重を加えた際に発生する前記バネ反発力を調整する開瞼力調整部が、前記アーム内側に設けられたことを特徴とする請求項1ないし8の
いずれかに記載の開瞼器。 - 前記開瞼力調整部によって前記アームが架け渡されたことを特徴とする請求項9に記載の開瞼器。
- 前記開瞼力調整部は、前記アーム外側に発生する引張応力が最大となる部分から前記アーム内側に向かう方向に設けられる折れ抑制領域でもあることを特徴とする請求項9に記載の開瞼器。
- 前記アームの長手方向に対して垂直なアーム断面形状が略円形状であり、
前記アームの長手方向に対して垂直なアーム断面形状において、前記アーム外側に発生する引張応力が最大となる点を含む前記アーム断面形状のアーム最外側からアーム最内側までの距離を、前記アームにかけて最大とすることを特徴とする請求項11に記載の開瞼器。
但し、前記アーム最外側とは、前記アーム外側において前記中立面から最も離れた部分をいい、前記アーム最内側とは、前記アーム内側において前記中立面から最も離れた部分をいう。 - 前記アームの長手方向に対して垂直なアーム断面形状が略円形状であり、
前記アームの長手方向に対して垂直なアーム断面形状において、前記アーム外側に発生する引張応力が最大となる点を含む前記アーム断面形状の断面積を、前記アームにかけて最大とすることを特徴とする請求項11に記載の開瞼器。 - 前記アームはU字状かつ線対称形状に湾曲形成され、
対称中心部を中心として前記アームの長手方向に少なくとも4mmの範囲の部分のアームにおける、前記アームの長手方向に対して垂直なアーム断面の断面積が、それ以外の部分の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項12に記載の開瞼器。 - 前記アームの長手方向に対して垂直なアーム断面の断面積において、アームの断面積が前記アーム両端部から徐々に大きく形成されることを特徴とする請求項13に記載の開瞼器。
- バネ性を持つよう射出成形により湾曲形状に形成された熱可塑性樹脂からなる1本のアームと、前記アームの両端にそれぞれ結合されて上瞼と下瞼にそれぞれ引っ掛ける2つの瞼押え部とを有し、前記アームのバネ反発力によって開瞼状態を保つようにした開瞼器であって、
少なくとも前記アームは射出成形法で成形するようにするとともに、前記射出成形は、前記瞼押え部同士を接近させる方向に荷重を加える際に発生する引張応力が最大となる部分以外の部分に、前記アームの樹脂注入部を設けて行うようにしたことを特徴とする開瞼器の製造方法。 - 前記射出成形は、前記アームの樹脂注入部をアーム内側に設けて行うようにしたことを特徴とする請求項16に記載の開瞼器の製造方法。
但し、前記アーム内側とは、前記アームに対し、前記瞼押え部同士を接近させる方向に曲げ荷重を加えたとき、前記アームの中立面を境界とし、前記湾曲形状の湾曲内側であって圧縮応力が発生する側のことをいう。
また、前記中立面とは、前記アームに曲げモーメントが働いたときに、前記アームの長手方向に垂直な面を切断面とする断面において前記曲げモーメントによって引張力が働く領域と圧縮応力が働く領域とが生ずるが、これら引張力が働く領域と圧縮応力が働く領域との境界面であって引張力も圧縮応力も働かない面をいう。 - 前記射出成形は、
U字状かつ線対称形状に湾曲形成され、対称中心部を中心としてアームの長手方向に少なくとも4mmの範囲の部分のアームにおける、前記アームの長手方向に対して垂直なアーム断面の断面積が、それ以外の部分の断面積よりも大きいアームを形成するようにし、
前記アームの対称中心部におけるアーム最内側に、前記樹脂注入部を設けて行うようにしたことを特徴とする請求項16または17に記載の開瞼器の製造方法。
但し、前記アーム最内側とは、前記アーム内側において前記中立面から最も離れた部分をいう。 - 前記アームと瞼押え部との全体を熱可塑性樹脂の射出成形法で一体に成形することを特徴とする請求項16ないし18のいずれかに記載の開瞼器の製造方法。
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