JP2011042141A - 部材の接合方法及び接合体 - Google Patents

Abstract

【課題】管腔を有する部材どうしを短時間かつ簡便に接合することができる部材の接合方法を提供する。
【解決手段】第一の管腔を有する第一の部材と、樹脂材料からなり、第二の管腔を有する第二の部材とを接合するための部材の接合方法は、第一の部材を第二の管腔に挿入する挿入工程Ｓ１０と、第二の部材のうち第二の管腔を形成する部位を樹脂材料のガラス転移点まで加熱し、第二の部材を軟化させる軟化工程Ｓ２０と、軟化工程の後で、第二の材料を第二の管腔の軸線回りにねじって変形させ、第二の管腔の内面と、第一の部材の外面とを密着させる密着工程Ｓ３０とを有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、部材の接合方法、より詳しくは、管腔を有する部材どうしの接合方法及び当該接合方法により接合した接合体に関する。

従来、使い捨ての注射器のような器具においては、金属等からなるパイプ状の針管と、樹脂性の管状部材とが接着によって固定されている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、管状部材に充填された薬液等を、針管を通して投与したり、針管を組織に刺入して管状部材内に体液等を採取したりすることができる。

特開２００６−１１６２１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のような接着による接合方法には、以下のような問題がある。すなわち、接着剤を塗布した際に接着面からはみ出した余分な接着剤を拭き取る等の作業が必要な場合があり、作業時間の増加につながる。また、接着剤を完全に固化させるために所定の時間放置する必要があり、製造時間が長くなって生産性を向上させにくいという問題もある。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、管腔を有する部材どうしを短時間かつ簡便に接合することができる部材の接合方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、短時間かつ簡便に製造することができる管腔を有する部材の接合体を提供することである。

本発明の第一の態様である部材の接合方法は、第一の管腔を有する第一の部材と、樹脂材料からなり、第二の管腔を有する第二の部材とを接合するための部材の接合方法であって、前記第一の部材を前記第二の管腔に挿入する挿入工程と、前記第二の部材のうち前記第二の管腔を形成する部位を前記樹脂材料のガラス転移点まで加熱し、前記第二の部材を軟化させる軟化工程と、前記軟化工程の後で、前記第二の材料を前記第二の管腔の軸線回りにねじって変形させ、前記第二の管腔の内面と、前記第一の部材の外面とを密着させる密着工程とを有することを特徴とする。

本発明の部材の接合方法によれば、軟化工程で第二の部材がガラス転移点まで加熱されて軟化され、密着工程において、第二の管腔の軸線回りにねじって変形される。その結果、第二の管腔が狭まるように変形されて、第一の部材と第二の部材とが密着されて接合されるため、接着剤を用いずに第一の部材と第二の部材とが接合される。

前記第一の部材の外面には係止部が設けられており、前記密着工程において、軟化した前記樹脂材料の一部が前記係止部に係止されてもよい。この場合、変形した樹脂材料の一部と係止部とが密着工程において係合するため、より強固に第一の部材と第二の部材とを接合することができる。

前記第一の部材の外面には、前記第一の管腔に貫通する孔が設けられており、前記密着工程において、軟化した前記樹脂材料の一部が前記孔に進入してもよい。この場合、密着工程において変形した樹脂材料の一部が孔に進入して第一の部材と第二の部材とが係合するため、より強固に第一の部材と第二の部材とを接合することができる。

本発明の第二の態様である接合体は、本発明の部材の接合方法により製造され、前記第一の部材の外面と密着した前記第二の部材の前記第二の管腔の内面に対応する外表面に螺旋状のねじれ痕が形成されていることを特徴とする。
本発明の接合体によれば、接着剤を用いずに第一の部材と第二の部材とを接合することができ、短時間かつ簡便に製造可能な接合体とすることができる。

本発明の部材の接合方法によれば、管腔を有する部材どうしを短時間かつ簡便に接合することができる。
本発明の接合体によれば、短時間かつ簡便に製造することができる。

本発明の部材の接合方法の対象である、針管と本体とを示す図である。 同接合方法の流れを示すフローチャートである。 同接合方法の一過程を示す図である。 同接合方法によって得られた本発明の第１実施形態の接合体を示す図である。 本発明の第２実施形態の接合体を示す図である 同接合体の変形例を示す図である。 同接合体の変形例を示す図である。 本発明の第３実施形態の接合体を示す図である

本発明の第１実施形態の接合体及び本発明の一実施形態の部材の接合方法（以下、単に「接合方法」と称する。）について、図を参照して説明する。
図１は、本実施形態の接合方法の適用対象である、針管（第一の部材）１０と、本体（第二の部材）２０とを示す図である。針管１０は金属や樹脂等で形成された管腔（第一の管腔）を有する管状の部材である。本体２０は所定の温度以上に加熱されることによって柔軟性を獲得することが可能な材料で形成されており、例えば各種の樹脂材料を好適に採用することが可能である。

本体２０は、全体が筒状に形成されており、内径の大きい大径部２１と、大径部２１と連通して設けられ、大径部２１よりも小さい内径に設定された内腔（第二の管腔）を有する小径部２２とを備えている。小径部２２の内径Ｄ１は、針管１０の外径Ｄ２よりもわずかに大きく設定されており、針管１０は、一方の端部が小径部２２に挿入された状態で位置決めされ、小径部２２の内面と針管１０の外面とが密着されることによって針管１０と本体２０とが一体に接合される。
このような針管１０と本体２０の一例としては、注射針とシリンジとの組み合わせを挙げることができる。

次に、針管１０と本体２０とを接合するための本実施形態の接合方法について説明する。
図２は本実施形態の接合方法の流れを示すフローチャートである。本実施形態の接合方法は、針管１０を本体２０に挿入する挿入工程Ｓ１０と、本体２０の小径部２２を加熱して軟化させる軟化工程Ｓ２０と、柔軟となった小径部２２を軸線回りにねじって変形させ、針管１０と密着させる密着工程Ｓ３０とを備えている。

まず、ステップＳ１０の挿入工程において、針管１０の一方の端部１０Ａが、本体２０の小径部２２に所定の長さ挿入される。挿入される長さは、針管１０の本体２０からの突出量の設計値等によって適宜決定されて良く、図１に示すように、針管１０の一部が大径部２１の内腔に突出されても構わない。針管１０は、所定長さだけ小径部２２に挿入されたところで、図示しない治具等によって位置決めされて固定される。

次に、ステップＳ２０の軟化工程において、小径部２２が柔軟性を獲得する所定の温度まで加熱される。所定温度は、本体２０を形成する材料の種類によって適宜決定されるが、当該材料のガラス転移点（Ｔｇ）以上で、外力が加わらない限りは本体としての形状をある程度保持しうるような温度に加熱されるのが好ましい。具体的には当該材料のＴｇ以上、溶融温度以下程度の範囲内で加熱されるのがよい。このような温度に加熱されることによって、小径部２２は、容易に変形可能に軟化される。

次に、ステップＳ３０の密着工程において、図３に示すように、小径部２２が治具Ｊ等で把持されつつ、軸線Ｘ回りに回転されてねじられる。小径部２２は軟化工程Ｓ２０において軟化されているため、治具Ｊで把持された部位の内壁２２Ａが互いに接近するように変形し、さらに軸線回りにねじられることによって、内壁２２Ａが全周にわたって変形し、小径部２２の少なくとも一部において内径Ｄ１が縮小される。その結果、内壁２２Ａと針管１０の外周面とが密着し、針管１０と本体２０とが一体に接合される。

本体２０の温度が低下すると本体２０は再び硬化し、密着工程Ｓ３０における変形はそのまま維持されて、針管１０と本体２０とが一体になった状態が維持され、図４に示すように、接合体３０が完成する。接合体３０には、針管１０の外周面と密着した本体２０の内壁２２Ａに対応する外表面に螺旋状のねじれ痕２３が形成されている。

本実施形態の接合方法によれば、軟化工程Ｓ２０において、本体２０の小径部２２が所定の温度まで加熱されて軟化され、密着工程Ｓ３０において、小径部２２が軸線Ｘ回りにねじられて変形することによって、小径部２２と針管１０とが密着し、針管１０と本体２０とが一体に接合される。

したがって、接着剤を使用することなく針管１０と本体２０との接合体３０を得ることができるため、接合部位からはみ出した接着剤の拭き取り作業や接着剤の固化を待つ工程が不要となる。その結果、簡便かつ短時間で接合体３０を製造することができる。

次に本発明の第２実施形態について、図５から図７を参照して説明する。本実施形態と上述の第１実施形態との異なるところは、針管の形状と、得られた接合体における針管と本体との接合態様である。なお、以降の説明において、上述の第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図５は本実施形態で得られる接合体４０を示す断面図である。針管１１は、針管１０と同様の材料で形成されているが、外周面のうち、小径部２２と接合される部位に微小凹凸を生じさせる加工が施されており、係止部１２が形成されている。係止部１２を形成するための加工としては、表面を荒らすためのプラズマ処理や、化学処理など、公知の各種手段を適宜選択して採用することが可能である。

針管１１と本体２０とを、上述した本発明の接合方法によって接合すると、密着工程Ｓ３０において、変形された小径部２２の内壁２２Ａの一部が係止部１２の微小凹凸内に入り込んで、小径部２２と針管１１の係止部１２とが係合される。

本実施形態の接合体４０も、第１実施形態の接合体同様、接着剤を用いずに針管１１と本体２０とを接合して得ることができるが、針管１１の外周面には、係止部１２が設けられているため、密着工程Ｓ３０において、小径部２２の内壁２２Ａの一部が係止部１２に機械的に係止される。その結果、針管１１と本体２０とをより強固に接合することができる。

係止部１２の形状は、上述した微小凹凸には限定されない。例えば、図６に示す変形例のように、針管１１の外周面の一部が軸線と直交（略直交を含む）する方向に突出された１箇所以上の比較的大きい凸部１３を有するものでもよい。また、図７に示す変形例のように、外周面の一部が内腔側に向かって落ち込んだ、１箇所以上の比較的大きい凹部１４を有するものでもよい。
これら凸部１３及び凹部１４は、針管の外周面において、周方向の一部のみに形成されてもよいし、周方向にわたって形成されてもよい。さらに、凸部１３及び凹部１４が適宜組み合わされて係止部１２が形成されてもよい。このようにしても、変形した小径部２２と係止部１２とが係合することによって、針管と本体とを強固に接合することができる。

次に本発明の第３実施形態について、図８を参照して説明する。本実施形態と上述の各実施形態との異なるところは、針管の形状と、得られた接合体における針管と本体との接合態様である。

図８は、本実施形態で得られる接合体５０を示す断面図である。針管１５の外周面のうち、小径部２２と接合される部位には、内腔に貫通する貫通孔１６が設けられている。貫通孔１６の形状や個数に特に制限はないが、形状が大きすぎたり、個数が多すぎたりすると、内腔に本体２０の材料が過剰に進入することによって、針管１５の内腔を過度に狭めたりすることがあるため、それを考慮して適宜設定されるのが好ましい。

針管１５と本体２０とを、上述した本発明の接合方法によって接合すると、密着工程Ｓ３０において、変形された小径部２２の内壁２２Ａの一部が貫通孔１６内に進入して、小径部２２と針管１５とが強固に係合される。

本実施形態の接合体５０も、第１実施形態の接合体同様、接着剤を用いずに針管と本体とを接合して得ることができるが、針管１５の外周面には、貫通孔１６が設けられているため、密着工程Ｓ３０において、小径部２２の内壁２２Ａの一部が貫通孔１６に進入して機械的に係止される。その結果、針管１５と本体２０とをより強固に接合することができる。

本実施形態の接合体５０においては、本体２０を形成する材料が貫通孔１６を通って針管１５の内腔に露出する。そのため、接合体５０において、針管１５に薬品や高温の流体等を流したりして使用される場合は、耐薬品性や耐熱性等、必要とされる特性を考慮した上で本体２０の材料が選択されることが好ましい。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述の各実施形態においては、第一の部材として、針管の例が説明されたが、第一の部材は、先端が鋭利に形成された一般的な針管には限定されない。すなわち、管状に形成され、第一の管腔に相当する管腔を有する部材であれば、その大きさや形状等に特に制限はない。
また、第二の部材も、上記で説明した本体のように、大径部及び小径部を有するものには限定されず、第一の部材と密着される第二の内腔に相当する管腔を有するものであればよい。
さらに、本発明の接合方法によって得られる接合体の用途も上述の注射器には限定されず、幅広い用途に使用することが可能である。

なお、第一の部材の材質として、樹脂や金属等を採用可能であると説明したが、第一の部材として樹脂を使用する場合、密着工程Ｓ３０において、Ｔｇ以上に加熱された第二の部材の材料と接触するため、第一の部材の樹脂材料が第二の部材の材料よりも低いＴｇを有するものであると、密着工程Ｓ３０において、第一の部材も共に変形されてしまう恐れがある。したがって、第一の部材を樹脂で形成する場合は、そのガラス転移点が、軟化される第二の部材のガラス転移点よりも高いことが必要であり、第一の部材として、第二の部材よりも十分高い、例えば２０度以上高いガラス転移点を有する材料を用いることが好ましい。

１０、１１、１５ 針管（第一の部材）
１２ 係止部
１３ 凸部（係止部）
１４ 凹部（係止部）
１６ 貫通孔
２０ 本体（第二の部材）
２３ ねじれ痕
３０、４０、５０ 接合体
Ｓ１０ 挿入工程
Ｓ２０ 軟化工程
Ｓ３０ 密着工程

Claims (4)

1. 第一の管腔を有する第一の部材と、樹脂材料からなり、第二の管腔を有する第二の部材とを接合するための部材の接合方法であって、
   前記第一の部材を前記第二の管腔に挿入する挿入工程と、
   前記第二の部材のうち前記第二の管腔を形成する部位を前記樹脂材料のガラス転移点まで加熱し、前記第二の部材を軟化させる軟化工程と、
   前記軟化工程の後で、前記第二の材料を前記第二の管腔の軸線回りにねじって変形させ、前記第二の管腔の内面と、前記第一の部材の外面とを密着させる密着工程と、
   を有することを特徴とする部材の接合方法。
2. 前記第一の部材の外面には係止部が設けられており、前記密着工程において、軟化した前記樹脂材料の一部が前記係止部に係止されることを特徴とする請求項１に記載の部材の接合方法。
3. 前記第一の部材の外面には、前記第一の管腔に貫通する孔が設けられており、前記密着工程において、軟化した前記樹脂材料の一部が前記孔に進入することを特徴とする請求項１に記載の部材の接合方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の部材の接合方法によって製造され、前記第一の部材の外面と密着した前記第二の部材の前記第二の管腔の内面に対応する外表面に螺旋状のねじれ痕が形成されていることを特徴とする接合体。

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