JP2012157378A - 処置具用ワイヤーおよび処置具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の金属素線を撚り合わせた処置具用ワイヤー1であって、金属素線は、第1素線2と第2素線3とを含み、第1素線2の破断伸びは5%以下であり、が第2素線3の破断伸びは20%以上であるものを用いて、処置具を構成する。
【選択図】図2
Description
処置具用ワイヤーの種類としては、これら処置具の先端に設けられた処置部を内視鏡内部で進退させたり、処置部の動作を操作したりするための操作ワイヤーを挙げることができる。この操作ワイヤーは、内視鏡の処置具チャンネルに挿通して進退されるシースに挿通され、先端側で、処置を行う処置部と連結されている。
また、この他の処置具用ワイヤーの種類としては、例えば、スネア、バスケット鉗子等において、操作ワイヤーの先端に設けられ、処置部を構成するワイヤー(以下、処置部ワイヤーと称する。)を挙げることができる。
このような処置具用ワイヤーの構成として、例えば、特許文献1には、ステンレス(SUS)やニッケルチタン(Ni−Ti)合金等の金属素線を撚り合わせた撚り線ワイヤーが用いられている。特許文献2には、1本の単線に6本の単線がスパイラル状に撚り合わされ1×7の撚り線からなる内視鏡用操作ワイヤが記載されている。また、この内視鏡用操作ワイヤを内視鏡用各種処置具の操作ワイヤに用いてもよいことが記載されている。この内視鏡用操作ワイヤの各単線はステンレス鋼細線が用いられている。
また、処置具用ワイヤーではないが、特許文献3には、Fe−Co−Cr−Si−Bを含む非晶質合金から形成された非晶質金属細線を7本撚りの撚り線として用いることが記載されている。
操作ワイヤーは、内視鏡に挿通される処置具では、内視鏡の屈曲に従って同様に屈曲するシース内で進退して使用される。
また、処置部ワイヤーは、例えば、スネアやバスケット鉗子の場合、先端がループ状に形成されており、基端部が操作ワイヤーに連結されてシースに進退することでループ径を変化させて、生体組織に巻き付けて括らせたり、結石などを破砕したりする。また、内視鏡を挿通させる場合には、シース内に入る大きさに畳まれる。このように処置部ワイヤーも、繰り返して屈曲されたり、繰り返しの応力負荷を受けたりすることになる。
例えば、特許文献1に記載されたようなSUSやNi−Ti合金の撚り線ワイヤーからなる操作ワイヤーは、繰り返し、圧縮力や引張力を受けるため、操作ワイヤーに塑性変形が発生し、経時的にワイヤー長が伸びてしまうことが知られている。操作ワイヤーに伸びが生じると、操作ワイヤーを通して操作対象に伝達される変位や荷重に誤差が生じ、処置具の操作に支障を来すという問題がある。処置部ワイヤーでは、処置が不完全になってしまうという問題がある。
特許文献2には、内視鏡用操作ワイヤの各単線をねじることによって残留応力を付与して、回転力を滑らかに伝達しかつ張力の作用によって回転してしまう現象を抑制する技術が記載されている。しかし塑性変形を抑制することはできないため、操作の繰り返しによる伸びの発生を抑制することはできないという問題がある。
また、特許文献3に記載の技術のように、撚り線ワイヤーを構成する各素線を、塑性変形が少なく伸びが生じにくい非晶質合金によって構成することも考えられるが、非晶質合金が撚られた撚り線ワイヤーは、塑性変形しにくいため撚られた状態での素線間の密着性が悪く、処置具用ワイヤーに求められる屈曲に対する耐久性が得られないという問題がある。
万一、このような撚り線ワイヤーが使用中に破断した場合、非晶質合金は弾性に富んでいるため、切断端がばらけて鋭利な先端が広がり、シースに損傷を与えたり、シースから内視鏡を突き抜けて、体腔内に突出したりするおそれがある。
本発明の第1の実施形態に係る処置具用ワイヤーおよび処置具について説明する。
図1(a)は、本発明の第1の実施形態に係る処置具の主要部の構成を示す部分断面図である。図1(b)は、図1(a)におけるa部の部分拡大図である。図2(a)は、本発明の第1の実施形態に係る処置具用ワイヤーの構成を示す模式的な正面図である。図2(b)は、図2(a)におけるA−A断面図である。
スネア40の概略構成は、図1(a)に示すように、シース41、スネアワイヤー43(処置部ワイヤー)、および操作ワイヤー42を備える。
シース41の材質は、電気絶縁性および耐熱性を有する合成樹脂材料を採用することができる。本実施形態では、耐熱温度が300℃程度の、ポリテトラフロオロエチレン(PTFE)を採用している。
本実施形態では、スネアワイヤー43の形状は、外力が作用しない状態でほぼ紡錘状のループを描く形状とされている。
本実施形態では、一例として、1本の金属製の撚り線ワイヤーを中央から折り曲げることで、C字状に湾曲された弧状湾曲部43R、43Lと、これら弧状湾曲部43R、43LをつなぐU字状の先端曲げ部43bとを形成し、弧状湾曲部43R、43Lの先端曲げ部43bと反対側の端部であるワイヤー端部43a、43cとをかしめ部44で固定した構成とされる。
本実施形態では、操作ワイヤー42の一端は、かしめ部44によってスネアワイヤー43と連結され、他端は、図示略のシース41の反対側の端部から延出され、適宜の操作機構および高周波電源(いずれも図示略)にそれぞれ機械的、電気的に接続されている。
すなわち、本実施形態のスネアワイヤー43および操作ワイヤー42は、図2(a)、(b)に示す処置具用ワイヤー1を折り曲げたり、切断したりして形成されている。
以下では、撚り線ワイヤーの構成を、ストランド数をN、1ストランドを構成する素線数をMとしたときに、N×Mで表すことにする。本実施形態の処置具用ワイヤー1は、1×7ワイヤーになっている。
処置具用ワイヤー1の撚り方向は、特に限定されないが、図2(a)には、Z撚りの例を示している。
各第2素線3は、周方向に隣接する他の第2素線3と密着されている。このため、外層部4Aは、第1素線2を側方から隙間なく覆っている。したがって、処置具用ワイヤー1の外周面は、第2素線3のみによって構成されている。
破断伸びが小さい金属材料は、破断伸びがより大きい金属材料に比べて、塑性変形を起こしにくい。
一般に非晶質合金(非結晶性の金属材料)は、結晶質金属(結晶性の金属材料)に比べて塑性変形を起こしにくく、破断伸びが小さくなっている。特に、金属ガラスとして知られる非晶質合金は、高弾性を有し、高強度であるため、細線化が可能となり、処置具用ワイヤー1における第1素線2として好適な材料である。
第2素線3として好適な金属材料は、例えば、SUS304等のステンレス鋼線材、ニッケル−チタン(Ni−Ti)合金などの例を挙げることができる。
金属ガラスの材質としては、ジルコニウム(Zr)基合金、鉄(Fe)基合金、チタン(Ti)基合金、マグネシウム(Mg)基合金、銅(Cu)基合金などを挙げることができる。
金属ガラスは、一定組成を有する金属の母材料を溶融して、母材料合金の溶湯を形成し、この溶湯を母材料合金の臨界冷却速度以上の冷却速度で母材料合金のガラス転移点以下に冷却して非晶質化することにより形成される。
具体的には、例えば、組成(atm%)が、Zr55Cu30Al10Ni5や、Zr60Cu20Al10Ni10などの例を挙げることができる。これらの非晶質合金材料は、Zrを主成分とするため、成形転写性に優れ複雑形状の成形が容易である。また、これらは、ニッケル(Ni)を添加しているため、耐薬品性にも優れる。
また、例えば、チタン(Ti)を主成分とする非晶質合金材料も好適である。例えば、Ti40Zr10Cu36Pd14を挙げることができる。この材料は、生体適合性が特に優れており、人体に直接接触して用いる内視鏡部品に好適な材料である。
Cu基合金としては、例えば、組成(atm%)が、Cu60Zr30Ti10などの例を挙げることができる。
また、表2には、参考として比抵抗のデータを示す。
これに対して結晶性の金属材料であるSUS304、Ni−Ti合金の超弾性材、Ni−Ti合金の焼鈍材の(破断伸び,破断応力)は、それぞれ、(40%,520MPa)、(20%,1500MPa)、(60%,1000MPa)である。
このように金属ガラスは、結晶性の金属材料に比べて格段に破断伸びが小さく、破断応力も大きいことが分かる。
また、本実施形態では、第1素線2および第2素線3の線径は同径としている。線径の大きさは、処置や操作の用途に応じて適宜に大きさを採用することができる。例えば、スネア40の場合、直径0.3mm〜0.7mmが好適である。本実施形態では、直径0.4mmを採用している。
ただし、これらの構成は一例であり、第2素線3として、破断伸び20%のNi−Ti超弾性材(電気抵抗率:90μΩ・cm)も電気抵抗率が低いためSUS304に代えて好適に用いることができる。
また、表2に示すように、Fe基合金(ユニチカ(株)製ボルファ(登録商標))は、電気抵抗率がZr55Cu30Al10Ni5よりも低いため、Zr55Cu30Al10Ni5に代えた第1素線2として用いれば、スネアワイヤー43およびスネアワイヤー43の全体としての電気抵抗をさらに低減することができる。
図3は、本発明の第1の実施形態に係る処置具用ワイヤーの評価に用いた屈曲試験方法を説明する模式図である。
内視鏡が処置対象である患部の近傍に達すると、シース41の端部を内視鏡から押し出し、さらに操作ワイヤー42を先端側に進出させる。これにより、スネアワイヤー43がシース41の先端から押し出されてループ形状が復元される。
スネア40によって、患部の切除を行うには、内視鏡の湾曲部を操作して内視鏡の先端部を移動させたり、シース41を先端側に繰り出したりすることで、スネアワイヤー43の内部に患部を位置付ける。次に、シース41の位置を固定して操作ワイヤー42を手元側に引き戻してスネアワイヤー43を縮径して患部を保持する。次に、操作ワイヤー42に高周波電流を流しつつ、操作ワイヤー42をさらに手元側に牽引して、操作ワイヤー42を縮径していく。
スネアワイヤー43は操作ワイヤー42と導通しているため、スネアワイヤー43と接触した位置の生体組織は高周波電流によって焼灼され、スネアワイヤー43の縮径とともに切断され、患部が切除される。
一方、本実施形態ではシース41に耐熱温度が約300℃のPTFEを用いていており、使用時の操作ワイヤー42の温度は300℃より低くなる条件下で使用するため、ガラス転移点を超えないとの条件は十分に満たされている。よって、使用中に第1素線2が軟化したり、結晶化したりすることはない。
本実施形態では、スネアワイヤー43および操作ワイヤー42に処置具用ワイヤー1を採用しているため、このような繰り返し負荷が作用しても、例えば、従来のSUS素線やNi−Ti合金素線のみからなる処置具用ワイヤーに比べて、耐久性を向上できる。
処置具用ワイヤー1では、芯線である第1素線2の金属材料が外層部4Aを構成する第2素線3の金属材料よりも破断伸びが小さい材質からなるため、長手方向に沿う圧縮力や引張力に対しては、第1素線2によってほぼ弾性的に抵抗することができる。また塑性変形するとしても第2素線3のみからなる場合に比べて塑性変形量は小さくなる。
このため、処置具用ワイヤー1は、破断伸びが大きい金属素線のみから構成される撚り線ワイヤーに比べて、処置具の内視鏡への挿通動作や患部の処置動作を繰り返しても伸びにつながる長手方向の塑性変形量を低減することができる。
ところが、第2素線3は、第1素線2に比べて塑性変形が容易であるため、撚られた状態において、ある程度塑性変形して、第1素線2および隣接する他の第2素線3に密着している。このため、処置具用ワイヤー1に曲げ応力が作用すると、外層部4Aにおいて一体性の高い複数の第2素線3によって抵抗することができる。
このため、外層部4Aを破断伸びが小さい金属材料からなる素線によって構成する場合に比べて、屈曲に対する耐久性を向上することができる。
実施例1〜3と、比較例1〜6とは、それぞれ、芯線、および外層部を構成する素線(以下、外層部素線)の材質のみが異なる。それぞれの材質としては、上記表1に示す材質から選択した。
実施例1は、処置具用ワイヤー1の一実施例であり、第1素線2の材質がMG(Zr基)、第2素線3の材質がSUS304である。
実施例2は、処置具用ワイヤー1の一実施例であり、第1素線2の材質がMG(Fe基)、第2素線3の材質がSUS304である。
実施例3は、処置具用ワイヤー1の一実施例であり、第1素線2の材質がMG(Cu基)、第2素線3の材質がNi−Ti超弾性材である。
比較例1〜6は、金属素線の材質が、それぞれ、MG(Zr基)、MG(Fe基)、MG(Cu基)、SUS304、Ni−Ti超弾性材、Ni−Ti焼鈍材からなる。
したがって、比較例1〜3は、破断伸び5%以下の塑性変形しにくい材質のみで構成されており、比較例4〜6は、破断伸び20%以上の塑性変形しやすい材質のみで構成されている。
屈曲試験機104は、牽引部107に掛け回した供試ワイヤーWに錘105による負荷荷重をかけて、繰り返しの屈曲を与える装置である。
このため、供試ワイヤーWは、その一端が錘105に接続され、供試ワイヤーWを直径Dのプーリー106に半周掛け回すことで錘105を吊り下げている。供試ワイヤーWの他端は、鉛直下方に延ばされて、牽引部107の保持部107aによって鉛直方向に昇降可能に保持されている。
試験条件は、プーリー106のプーリー径DをD=15(mm)、錘105の質量を5kgとし、保持部107aをストローク100mmで、60往復/分の頻度で繰り返し往復駆動した。
これにより、供試ワイヤーWの100mmの範囲が、真直状態からプーリー106の曲率半径7.5mmの間で繰り返し屈曲される。また、供試ワイヤーWの張力は、錘105によるオフセット荷重49Nを中心として繰り返し変化する繰り返しの引張力が作用する。
伸びの評価は、屈曲試験終了後の伸び量の大きさで評価した。具体的には、スネアやバスケット鉗子等の処置具において操作性が悪化する経験値に基づいて、伸び量の大きさが、10%未満を○、10%以上を×とした。屈曲試験で破断が生じたものは、破断時の状態で測定した。
一方、比較例1〜3では、金属素線全部が金属ガラスで構成されているため、伸びが生じにくくなっているものの、外層部素線が塑性変形しにくく一体性に欠けるため、屈曲耐久性が、実施例1〜3に比べて劣っている。
また、比較例4〜6では、金属素線全部が結晶性の金属材料構成されているため、塑性変形しやすく、屈曲耐久性は良好であるものの、塑性変形にしやすいため、伸びにおいては、実施例1〜3に比べて劣っている。
例えば、操作ワイヤー42のワイヤー伸びによる操作トルク追従性の低下が起こりにくくなる。また、シース41にスネアワイヤー43を繰り返し収容しても、塑性変形が起こりにくいため、スネアワイヤー43の開口形状が次第に狭くなる劣化が生じにくい。このため、操作性が良く、繰り返し使用に優れるスネアを提供することができる。
次に、本実施形態の第1変形例の処置具用ワイヤーについて説明する。
図4は、本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る処置具用ワイヤーの構成を示す模式的な断面図である。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
ストランドS1は、第2素線3によって外周面が形成された第2素線被覆ストランドを構成している。このため、処置具用ワイヤー10の外周面は、各ストランドS1の外層部4A、すなわち、第2素線3によって形成されている。
また、処置具用ワイヤー10の撚り方は、Z撚りでもS撚りでもよい。第1素線2および第2素線3の線径は、使用時に受ける荷重に応じて適宜選定することができる。
また、伸びに強いストランドS1を3本撚り合わせているため、上記第1の実施形態の処置具用ワイヤー1に比べて高荷重が作用する操作用途に用いることができる。
また、3本のストランドS1が撚り合わされることによって、各外層部4Aが他のストランドS1の外層部4Aと密着して当接しているため、屈曲に対する抵抗をより向上することができる。
次に、本実施形態の第2変形例の処置具用ワイヤーについて説明する。
図5(a)は、本発明の第1の実施形態の第2変形例に係る処置具用ワイヤーの構成を示す模式的な正面図である。図5(b)は、図5(a)におけるB−B断面図である。
以下、上記第1の実施形態および上記第1変形例と異なる点を中心に説明する。
処置具用ワイヤー11の外周面は、外層部ストランドを構成する各ストランドS1の外層部4A、すなわち、第2素線3によって形成されている。
また、処置具用ワイヤー11の撚り方は、Z撚りでもS撚りでもよい。
図5(a)では、好ましい例として、芯部ストランドがZ撚り、外層部ストランドがS撚り、ワイヤー本体がZ撚りである場合を示している。このような撚り方によれば、芯部ストランドと、芯部ストランドの外周を覆う外層部ストランドとの撚り方向が反対となるため、ほどけにくくなり、さらに耐久性が向上される。
第1素線2および第2素線3の線径は、使用時に受ける荷重に応じて適宜選定することができる。
次に、本実施形態の第3変形例の処置具用ワイヤーについて説明する。
図6(a)は、本発明の第1の実施形態の第3変形例に係る処置具用ワイヤーの構成を示す模式的な断面図である。
処置具用ワイヤー12の撚り方は、上記第1の実施形態の処置具用ワイヤー1と同様に特に限定されない。
また、外層部4Bにおいて、第1素線2は、塑性変形し易い第2素線3に挟まれた状態で撚られている。このため、第1素線2は、ワイヤー本体の周方向の両側から、第2素線3に挟まれているため、第2素線3によって周方向の位置が拘束されている。この結果、外層部が第1素線2のみから構成される場合に比べて、屈曲に対する耐久性を向上することができる。
次に、本実施形態の第4、第5変形例の処置具用ワイヤーについて説明する。
図6(b)、(c)は、それぞれ、本発明の第1の実施形態の第4、第5変形例に係る処置具用ワイヤーの構成を示す模式的な断面図である。
また、第5変形例の処置具用ワイヤー14は、図6(c)に示すように、上記第2変形例の処置具用ワイヤー11の7本のストランドS1に代えて、7本のストランドS2を備える7×7ワイヤーである。
また、伸びに強いストランドS2を3本または7本撚り合わせているため、上記第3変形例の処置具用ワイヤー12に比べて高荷重が作用する操作用途に用いることができる。
また、3本または7本のストランドS2が撚り合わされることによって、それぞれ処置具用ワイヤー13,14の内部側でも、第1素線2が第2素線3と当接するため、内部側の第1素線2が第2素線3によって拘束され、屈曲に対する抵抗をより向上することができる。
次に、本実施形態の第6変形例の処置具用ワイヤーについて説明する。
図7(a)は、本発明の第1の実施形態の第6変形例に係る処置具用ワイヤーの構成を示す模式的な断面図である。
また、処置具用ワイヤー15によれば、第1素線2の外周が第2素線3によって2重に覆われているため、万一、内視鏡の操作中に第1素線2が屈曲状態で破断した場合でも、処置具用ワイヤー1に比べて、第1素線2の破断した先端がより突出しにくい構造となっている。
次に、本実施形態の第7変形例の処置具用ワイヤーについて説明する。
図7(b)は、本発明の第1の実施形態の第7変形例に係る処置具用ワイヤーの構成を示す模式的な断面図である。
本変形例は、上記第6変形例の中間層部5Aに代えて、中間層部5Bを備える構成にもなっている。以下、上記第3、第6変形例と異なる点を中心に説明する。
次に、本実施形態の第8〜第10変形例の処置具用ワイヤーについて説明する。
図8(a)、(b)、(c)は、本発明の第1の実施形態の第8〜第10変形例に係る処置具用ワイヤーの構成を示す模式的な断面図である。
第8〜第10変形例は、それぞれ、7本構成のストランドを撚り合わせて、ワイヤー本体の外周面が第2素線3のみから形成された7×7ワイヤーを構成した場合の一例になっている。
処置具用ワイヤー17によれば、芯部ストランドに、より伸びにくいストランドS2を採用しているため、処置具用ワイヤー11に比べて伸びが発生しにくくなっている。
ストランドS5は、ストランドS1のストランド芯線である第1素線2を第2素線3に代えたものである。このため、ストランドS5は7本の第2素線3のみからなるストランドになっている。
処置具用ワイヤー18によれば、外層部ストランドに、より屈曲耐久性に優れるストランドS5を採用しているため、処置具用ワイヤー11に比べて屈曲に対する耐久性を向上することができる。
また、第1素線2は、第2素線3によって多重に囲まれているため、破断時に側方に突出するおそれがさらに少なくなる。
処置具用ワイヤー19によれば、芯部ストランドに伸びが発生しにくいストランドS2を採用し、外層部ストランドに屈曲耐久性に優れるストランドS5を採用しているため、伸びの抑制と屈曲耐久性の向上とが両立し易くなっている。
また、第1素線2は、芯部ストランドのみに配置され、外層部ストランドを構成するストランドS1によって囲まれているため、処置具用ワイヤー17に比べて、破断時に側方に突出する可能性をさらに低減することができる。
次に、本実施形態の第11、第12変形例の処置具用ワイヤーについて説明する。
図9(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態の第11、第12変形例に係る処置具用ワイヤーの構成を示す模式的な断面図である。
第11、第12変形例は、それぞれ、第1素線2のみからなる芯部ストランドと、第2素線3のみからなる外層部ストランドとを撚り合わせて、ワイヤー本体の外周面が第2素線3のみから形成されたワイヤーを構成した場合の一例になっている。
また、ストランドS6は、第1素線2のみから構成されるストランドである第1素線ストランドを構成している。
処置具用ワイヤー20の撚り方向は、特に限定されないが、例えば、ストランドS6がZ撚り、ストランドS7がS撚り、ワイヤー本体がZ撚りの構成を採用することができる。
処置具用ワイヤー20によれば、芯部ストランドに伸びの発生しにくい第1素線2のみからなるストランドS6を採用し、外層部ストランドに、屈曲耐久性に優れる第2素線3のみからなるストランドS7を採用しているため、伸びの抑制と屈曲耐久性の向上とが両立し易くなっている。
ストランドS8は、ストランドS2の外層部4Bの第2素線3をすべて第1素線2に代えたものである。このため、ストランドS8は7本の第1素線2のみからなる第1素線ストランドを構成している。
処置具用ワイヤー21によれば、芯部ストランドに伸びの発生しにくい第1素線2のみからなるストランドS8を採用し、外層部ストランドに、屈曲耐久性に優れる第2素線3のみからなるストランドS5を採用しているため、伸びの抑制と屈曲耐久性の向上とが両立し易くなっている。
次に、本実施形態の第13変形例の処置具用ワイヤーについて説明する。
図10は、本発明の第1の実施形態の第13変形例に係る処置具用ワイヤーの構成を示す模式的な断面図である。
また、第1素線2aの材質は、第1素線2と同じでもよいし、異なっていてもよい。
処置具用ワイヤー22によれば、ワイヤー芯線に伸びの発生しにくい単線ワイヤーである第1素線2aを採用しているため、上記第8変形例の処置具用ワイヤー17に比べて簡素な構成となり、安価に製造することができる。
また、塑性変形しにくいため撚り合わせにくい第1素線2のみからなる撚り線ワイヤーの代わりに、単線の第1素線2aを用いるため、製造が容易となる。
次に、本実施形態の第14〜第16変形例の処置具用ワイヤーについて説明する。
図11(a)、(b)、(c)は、それぞれ、本発明の第1の実施形態の第14〜第16変形例に係る処置具用ワイヤーの構成を示す模式的な断面図である。
第14〜第16変形例は、上記第1の実施形態、各変形例に説明した処置具用ワイヤーのうち、それぞれ、1×7ワイヤー、3×7ワイヤー、7×7ワイヤーの構成においてさらに金属素線の線径を変えた変形例である。ただし、図示では分かりにくいため、断面のハッチングの種類をのみを変えて径を変えていることを示している場合がある。
処置具用ワイヤー23は、図11(a)に示すように、1×7ワイヤーの7本の金属素線のうち、中心部に配置されたワイヤー芯線である大径素線8の線径が、大径素線8の外周に撚り合わされて外層部を構成する6本の金属素線である小径素線9の線径よりも大きくなっているものである。すなわち、大径素線8、小径素線9の線径を、それぞれ、d8、d9と表すと、d8>d9である。
すなわち、処置具用ワイヤー1に適用した場合、第1素線2の線径をd8とし、外層部4Aを構成する第2素線3の線径をd9とする。
また、処置具用ワイヤー12に適用した場合、芯線を構成する第1素線2の線径をd8とし、外層部4Bを構成する第1素線2および第2素線3の線径をd9とする。
このように、大径素線8、小径素線9は、線径の違いのみを表し、各金属素線の材質は適用する変形例の構成に準じる(以下の変形例でも同じ)。
処置具用ワイヤー24は、図11(b)に示すように、上記第14変形例の処置具用ワイヤー23を1つのストランドSt1として、このストランドSt1を3本撚り合わせて構成した3×7ワイヤーである。
処置具用ワイヤー25は、図11(c)に示すように、上記第14変形例の処置具用ワイヤー23を1つのストランドSt1として、このストランドSt1を7本撚り合わせて構成した7×7ワイヤーである。
ただし、ストランドSt1内における第1素線2と第2素線3との配分は、適用する変形例の構成に準じる。したがって、ストランドSt1と記載されていてもそれぞれの材質の構成は、例えば芯部ストランドと外層部ストランドとで異なる場合がある。
次に、本実施形態の第17、第18変形例の処置具用ワイヤーについて説明する。
図12(a)、(b)は、それぞれ、本発明の第1の実施形態の第17、第18変形例に係る処置具用ワイヤーの構成を示す模式的な断面図である。
第17、第18変形例は、上記各変形例に説明した処置具用ワイヤーのうち、それぞれ、7×3ワイヤー、7×7ワイヤーの構成においてさらに金属素線の線径を変えた変形例である。
処置具用ワイヤー26は、図12(a)に示すように、処置具用ワイヤー20のストランドS6の各金属素線をすべて大径素線8で構成したストランドSt2とし、処置具用ワイヤー20のストランドS7の各金属素線をすべて小径素線9で構成したストランドSt3としたものである。
処置具用ワイヤー27は、図12(b)に示すように、芯部ストランドをすべて大径素線8からなるストランドSt4とし、外層部ストランドをすべて小径素線9からなる7本のストランドSt5として構成した7×7ワイヤーである。
ただし、ストランドSt4および各ストランドSt5内における第1素線2と第2素線3との配分は、適用する変形例の構成に準じる。
次に、本実施形態の第19変形例の処置具用ワイヤーについて説明する。
図13は、本発明の第1の実施形態の第19変形例に係る処置具用ワイヤーの構成を示す模式的な断面図である。
第19変形例は、上記各変形例に説明した処置具用ワイヤーのうち、7×7ワイヤーの構成においてさらに金属素線の線径を変えた他の変形例である。
処置具用ワイヤー28は、図12に示すように、芯部ストランドとしてストランドSt6を備え、外層部ストランドとして7本のストランドSt7を備える7×7ワイヤーである。
ストランドSt6は、そのストランド芯線(芯部ストランド芯線)が、線径d8aを有する第1大径素線8aからなり、この第1大径素線8aの外周に、第1大径素線8aの線径よりも小径の線径d8bを有する第2大径素線8bが6本撚り合わされて配置されたものである。
ストランドSt7は、そのストランド芯線(外層部ストランド芯線)が、第2大径素線8b以下の線径d9aを有する第1小径素線9aからなり、この第1小径素線9aの外周に、第1小径素線9aの線径よりも小径の線径d9bを有する第2小径素線8bが6本撚り合わされて配置されたものである。
すなわち、本変形例の金属素線の線径は、d9b<d9a≦d8b<d8aの関係を満足している。
ただし、ストランドSt6および各ストランドSt7内における第1素線2と第2素線3との配分は、適用する変形例の構成に準じる。
このため、ワイヤー本体の小径化を図ることができるとともに、相対的に伸びの発生を抑えつつ、屈曲耐久性を向上することができる。
次に、本実施形態の第20、第21変形例の処置具用ワイヤーについて説明する。
図14(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態の第20、第21変形例に係る処置具用ワイヤーの構成を示す模式的な断面図である。
被覆材30の材質としては、内視鏡内で処置具用ワイヤー1Aが当接する部材に対して、良好な摺動特性が得られる樹脂材料、例えばフッ素樹脂などを好適に採用することができる。
第21変形例の処置具用ワイヤー1Bは、図14(b)に示すように、処置具用ワイヤー1の外周面に固体潤滑材料からなる被覆材31をコーティングしたものである。
被覆材31の材質としては、例えば、二硫化モリブデン(MoS2)などを好適に採用することができる。
また、被覆材30、31は、第1素線2や第2素線3に比べて剛性が小さいため、処置具用ワイヤー1の変形の妨げとなることはない。したがって、処置具用ワイヤー1A、1Bの伸びや屈曲に対する耐久性は処置具用ワイヤー1と同等である。
また、これらの処置具用ワイヤー1A、1Bは、それぞれストランドとして用いることができる。
これらの処置具用ワイヤー1A、1Bは、被覆材30、31が潤滑性を有する場合には、例えば上記第1の実施形態の操作ワイヤー42に好適である。
また、被覆材30、31は、単にワイヤー表面を保護するための被覆としてもよく、この場合、潤滑性を有しない材質を採用してもよい。
また、被覆材30、31は、電気絶縁性を有する場合、上記第1の実施形態のスネアワイヤー43には不適であるが、導電性を要しない処置部であれば、処置部ワイヤーとして用いることができる。
本発明の第2の実施形態に係る処置具について説明する。
図15は、本発明の第2の実施形態に係る処置具の概略構成を示す模式的な断面図である。図16は、本発明の第2の実施形態に係る処置具用ワイヤーの構成を示す斜視図である。
バスケット鉗子50の概略構成は、図15に示すように、不図示の内視鏡の処置具チャンネルに挿通可能な可撓性シース54と、可撓性シース54内に進退可能に挿通される操作ワイヤー53と、操作ワイヤー53の先端に接合され、可撓性シース54の一端に設けられた硬質部55の内側で可撓性シース54の軸方向に進退可能に設けられたバスケット部52(処置部)と、可撓性シース54の他端に接合され操作ワイヤー53の後端部に接合された棒状の結合部材57を進退可能に挿通させる口金部56とを備える。
操作ワイヤー53の構成は、例えばステンレス素線の撚り線ワイヤーを採用してもよいが、本実施形態では、上記第1の実施形態の処置具用ワイヤー1を採用している。
ただし、本実施形態では、処置具用ワイヤー1における第1素線2の材質は、一例として、Fe基合金の金属ガラスであるボルファ(登録商標)を採用している。また、第2素線3の材質は、Ni−Ti超弾性材を採用している。
また、口金本体56eの他方の端部には、操作ワイヤー53を進退させてバスケット鉗子50を操作する不図示の操作部に連結するための連結部56aが設けられている。
また、口金本体56eの中間部には、側方から不図示のシリンジなどを接続して、例えば造影剤などの液体を送液する送液口部56bが設けられている。
本実施形態のバスケット部52は、図16に示すように、それぞれ屈曲部52i、52jによって山形の折れ線状に屈曲された同一形状を有するバスケットワイヤー52A、52B、52C、52D(処置部ワイヤー)が、山形の裾側の両端部の先端接合部52a、基端接合部52bにおいてそれぞれ一体に接合されてなる。(以下、誤解のおそれがない場合には、「バスケットワイヤー52A、52B、52C、52D」を総称して「バスケットワイヤー52A等」と呼ぶ場合がある)
バスケットワイヤー52A等は、本実施形態では、操作ワイヤー53と同様な構成を有する処置具用ワイヤー1を採用している。
また、バスケット部52は、基端接合部52bにおいて操作ワイヤー53と接合されることで、操作ワイヤー53を可撓性シース54内で進退させることにより、硬質部55に対して進退可能に保持されている。
図17は、本発明の第2の実施形態に係る処置具用ワイヤーの一部の構成を示す正面図である。図18は、本発明の第2の実施形態に係る処置具用ワイヤーを屈曲させる工程について説明するための斜視図である。
屈曲ワイヤー60は、先端接合部52aを形成するための先端部52c、山形の折れ線形状を形成するための弾性ワイヤー部52d、52e、52f、基端接合部52bを形成するための基端部52gが、同一平面内において、これらの間の屈曲部52h、52i、52j、52kで屈曲されてなる。
屈曲ワイヤー60の屈曲形状は、図17に示すように、先端部52cを図示水平方向に配置したとき、その一端に形成された屈曲部52hから弾性ワイヤー部52dが図示斜め上方に延ばされ、弾性ワイヤー部52dの屈曲部52hと反対側の端部の屈曲部52iから図示水平方向に弾性ワイヤー部52eが延ばされ、弾性ワイヤー部52eの屈曲部52iと反対側の端部の屈曲部52jから図示斜め下方に弾性ワイヤー部52fが延ばされ、弾性ワイヤー部52fの屈曲部52jと反対側の端部の屈曲部52kから図示水平方向に基端部52gが延ばされた形状とされる。
基端部52gは、先端部52cに対して、距離dだけ、弾性ワイヤー部52e側にずれた位置に略平行に配置されている。距離dは0であってもよいが、操作ワイヤー53の半径程度の大きさに設定することが好ましい。
例えば、図18に示すように、平面部70bに平面視で屈曲ワイヤー60の屈曲形状に対応して断面が半円状とされた溝部70aが形成されてなる金型面70cを、それぞれ有する金型70A、70Bを用いてプレス成形を行う。
特に図示しないが、金型70A、70Bは、少なくとも屈曲部52h、52i、52j、52kに対応する屈曲部形成する金型面70cの温度をガラス遷移領域まで昇温させるヒータ部を備える。また、金型70A、70Bは、金型70A、70Bを各溝部70aが対向するように位置決めして対向方向に進退させる加圧機構によって支持されている。
次に、金型70A、70Bを閉じて、処置具用ワイヤー1を溝部70a内に保持した状態で、ガラス遷移領域まで加熱する。これにより、処置具用ワイヤー1の第1素線2が溝部70aの形状に沿って変形する。
そして、金型70A、70Bをガラス転移点よりも低温となるように冷却する。これにより、第1素線2が非晶質化した状態で固化し、屈曲ワイヤー60が形成される。この後、図18に示すように、金型70A、70Bを開放し、屈曲ワイヤー60を脱型する。
このようにして、バスケット部52が形成される。
このようにしてバスケット鉗子50が製造される。
バスケット鉗子50は、口金部56の連結部56aが不図示の操作部に連結され、操作部によって、口金部56から突出された結合部材57の突出方向の先端位置が、連結部56aに近い退避位置と連結部56aから遠ざかる進出位置との間で進退される。
結合部材57が退避位置にあるとき、図15に示すように、バスケット部52は、基端接合部52b側で硬質部55に当接しており、バスケット部52は籠状に拡開されている。このため、バスケットワイヤー52A等の間の隙間から、例えば結石などを取り込むことが可能となる。
また、結合部材57が進出位置にあるときは、可撓性シース54内の操作ワイヤー53が口金部56側に牽引され、基端接合部52bがより可撓性シース54側に引き込まれる。これにより、バスケット部52の各弾性ワイヤー部52fが硬質部55の内径に沿って可撓性シース54内に引き込まれ、バスケット部52が収縮される。このため、バスケット部52内に結石等が取り込まれている場合には、収縮量に応じて、取り込まれた結石を保持したり、破砕したりすることができる。
このようなバスケット部52の収縮時には、バスケット部52のバスケットワイヤー52A等には、引張応力が発生して伸長され、各屈曲部52h、52i、52j、52kも屈曲角がより開くように変形されつつ、引き延ばされることになる。
また、バスケット部52内に何も取り込まれていない場合には、バスケット部52が硬質部55を通して可撓性シース54内に引き込まれ、不図示の内視鏡の処置具チャンネル内を挿通可能になる。
このような処置を繰り返すことで、バスケット鉗子50のバスケットワイヤー52A等および操作ワイヤー53は、曲げ、引っ張り、圧縮などの繰り返し負荷を受けることになる。
本実施形態では、バスケットワイヤー52A等および操作ワイヤー53に処置具用ワイヤー1を採用しているため、このような繰り返し負荷が作用しても、例えば、従来のSUS素線やNi−Ti合金素線のみからなる処置具用ワイヤーに比べて塑性変形による伸びを低減できるため、耐久性を向上できる。
本発明の第3の実施形態に係る処置具について説明する。
図19(a)は、本発明の第3の実施形態に係る処置具に用いる処置具用ワイヤーの構成を示す模式的な正面図である。図19(b)は、図19(a)におけるD−D断面図である。図20(a)は、本発明の第3の実施形態に係る処置具の処置具用ワイヤーと処置部との接続部の断面を示す模式的な断面図である。図20(b)は、接続部の製造工程を示す模式的な断面図である。図21(a)、(b)、(c)は、本発明の第3の実施形態に係る処置具の先端接合部の接合工程を示す模式的な工程説明図である。
第1素線33の撚り方向は、本実施形態では、第1素線2の撚り方向と反対のS撚りとしている。
第1素線33は、上記第1の実施形態と同様な破断伸びが20%以上の金属素線であり、上記第1の実施形態の第1素線2と同様な材質を採用することができる。本実施形態では、一例として、Zr55Cu30Al10Ni5の組成を有する金属ガラスを採用している。第2素線33の素線径は、0.13mmとしている。
すなわち、バスケットワイヤー52A、52B、52C、52Dに対応して、同様な位置関係に配置されたバスケットワイヤー82A、82B、82C、82D(処置部ワイヤー)を備える。
バスケットワイヤー82A等は、それぞれ処置具用ワイヤー33の端部から延出した第1素線33の4本の単線を屈曲させて形成されている。すなわち、バスケットワイヤー82A等は、処置具用ワイヤー33の一部を構成する第1素線33をワイヤー端部から延出した延出部を構成している。
バスケットワイヤー82A等の形状は、互いに接合される前の状態では、バスケットワイヤー52A等と同様、先端部52c、弾性ワイヤー部52d、52e、52fを備え、これらの間の屈曲部52h、52i、52jで屈曲されている。また、弾性ワイヤー部52fは、図20(a)に示すように、屈曲部52kで屈曲されて、操作ワイヤー83の軸方向に沿って整列された線状部82gを形成している。図20(a)では、線状部82gは、真直に延ばして描かれているが、4本の線状部82gは互いに撚り合わされていてもよい。
基端接合部82bを形成するには、図20(b)に示すように、まず、第2素線3に用いる金属ガラスのガラス転移点以下のガラス転移点を有する金属ガラス製のかしめパイプ84を、4つの線状部82gと操作ワイヤー83の第2素線3を覆う範囲に挿通させる。そして、不図示のプレス装置によって、かしめパイプ84の材質の金属ガラスのガラス遷移領域の温度に加熱された金型を用いて、かしめパイプ84を熱間プレスし、金型によって外形を縮径させる。加圧力としては、加熱時のかしめパイプ84が変形する適宜の加圧力を採用することができるが、良好な密着強度を得るためには、10MPa以上の圧力で加圧することが好ましい。
金属ガラスは、ガラス遷移領域では、容易に変形するため、加圧されたかしめパイプ84は、線状部82gや第2素線3同士の隙間に進入し、線状部82gおよび操作ワイヤー83の外周のワイヤーの凹凸形状に倣って密着し一体化される。
変形したかしめパイプ84を金型から脱型し、冷却して固化させると、基端接合部82bが形成される。
また、かしめパイプ84の材質として、かしめ相手の第2素線3と同じ金属ガラスを採用すれば、線状部82gとかしめパイプ84とはそれぞれの間の界面が消失した状態で一体化される。この場合、基端接合部52bは、同材質同士の接合部になるため、例えば、ハンダや溶接などによる材料の不均質部を含む接合に比べて、強度、および耐腐食性などに優れた接合部を形成することができる。
すなわち、本実施形態の先端接合部82aは、図21(a)、(b)、(c)に示すように、4つの先端部52cを熱間プレスによって一体化することによって形成する。
特に図示しないが、金型85A、85Bは、金型面85cの温度をガラス遷移領域に昇温するためのヒータ部を備える。また、金型85A、85Bは、金型85A、85Bを各溝部85aが対向するように位置決めして対向方向に進退させ、金型85A、85Bの被成形物に対する押圧および押圧解除を行う加圧機構によって支持されている。
この加圧機構は、金型85A、85Bを10MPa以上の圧力で押圧できるようになっている。
次に、加圧機構(不図示)によって、金型85A、85Bを各溝部85aが先端部52cに接触するまで近づけて停止し、各先端部52cの温度がガラス遷移温度を超えるまで待機させる。
このとき、本実施形態では、10MPa以上の圧力で、金型85A、85Bを加圧するので、各先端部52c間の界面の密着、融合が促進され、10MPaより小さい圧力で押圧する場合に比べて、より短時間で成形され、より高い接合強度を得ることができる。
このようにして、各溝部85a内で、各先端部52cが一体化され、円柱状の先端接合部52aの形状が形成される(図21(b)参照)。
この冷却後、金型85A、85Bを開いて先端接合部52aを脱型する(図21(c)参照)。
このようにして、先端接合部82aが形成される。
このような処置を繰り返すことで、バスケット鉗子80の操作ワイヤー83は、曲げ、引っ張り、圧縮などの繰り返し負荷を受けることになるが、本実施形態では、操作ワイヤー83に処置具用ワイヤー32を採用しているため、このような繰り返し負荷が作用しても、例えば、従来のSUS素線やNi−Ti合金素線のみからなる処置具用ワイヤーに比べて塑性変形による伸びを低減できるため、耐久性を向上できる。
また、本実施形態では、第1素線33を金属ガラスで構成するため、先端接合部82aを他の接合材料を用いることなく良好に接合できるため、製造が容易になるとともに部品点数を削減することができる。
また、先端接合部82a、基端接合部82bは、いずれもガラス遷移領域に昇温された状態でプレス成形してから冷却されているため、残留応力が緩和あるいは除去された状態であり、残留応力の影響による強度低下を低減あるいは防止することができる。
また、本評価は、1×7ワイヤーのワイヤー構成に限定して本願発明の実施例と比較例とを相対比較した評価であり、比較例に比べて本願発明の実施例の屈曲耐久性が優れていることを具体的に示したものである。ここで、本試験方法における10万回という屈曲耐久性の許容値は、特定用途の処置具用ワイヤーを想定した許容値の一例であり、処置具用ワイヤーの使用用途や使用部位等が異なる場合には、異なる許容値を設定することができることは言うまでもない。
このため、他の使用用途や使用部位、またこれらに応じたワイヤー構成では、例示した試験方法で破断することなく10万回往復ができなくても、これによりただちに本願発明の効果を奏しないということにはならない。
また、本発明に係る処置具は、内視鏡に挿通して用いる処置具には限定されない。例えば、トロッカー等を用いて体腔内に挿入して処置を行うスネアやバスケット鉗子等の処置具でもよい。
例えば、上記第1の実施形態および第1〜第19変形例の各処置具用ワイヤーの外周面に、上記第20、第21変形例の被覆材30、31をコーティングしてもよい。
また、被覆材30、31は、上記の各変形例の処置具用ワイヤーに適用することが可能である。
すなわち、被覆材30、31は、複数のストランドが撚り合わされたワイヤー本体の外周面にコーティングすることもできる。ただし、被覆材30、31は、ワイヤー本体の外周面に限らず、ストランドの外周面に設けてもよい。
また、上記第1実施形態の第1〜第21変形例の各処置具用ワイヤーは、必要な強度や電気特性等が満足されれば、すべて、上記第2および第3の実施形態の処置具に用いることができる。
2、2a、33 第1素線(第1の素線)
3 第2素線(第2の素線)
4A、4B、4C 外層部
8 大径素線
8a 第1大径素線
8b 第2大径素線
9 小径素線
9a 第1小径素線
9b 第2小径素線
30、31 被覆材
40 スネア(処置具)
42、53、83 操作ワイヤー
43 スネアワイヤー(処置部ワイヤー)
50、80 バスケット鉗子(処置具)
52、52 バスケット部(処置部)
52A、52B、52C、52D バスケットワイヤー(処置部ワイヤー)
82A、82B、82C、82D バスケットワイヤー(処置部ワイヤー、延出部)
52a 先端接合部
52b 基端接合部
82a 先端接合部(かしめ固定部)
82b 基端接合部(かしめ固定部)
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、St1、St2、St3、St4、St5、St6、St7 ストランド
Claims (12)
- 複数の金属素線を撚り合わせた処置具用ワイヤーであって、
前記複数の金属素線は、第1の素線と第2の素線とを含み、前記第1の素線の破断伸びは5%以下であり、前記第2の素線の破断伸びは20%以上である
ことを特徴とする処置具用ワイヤー。 - 前記第1の素線は、20K以上のガラス遷移領域を有する非晶質合金である金属ガラスからなり、
前記第2の素線は、ステンレスまたはニッケル−チタン合金からなる
ことを特徴とする請求項1に記載の処置具用ワイヤー。 - 前記第1の素線は、ジルコニウム系金属ガラスからなる
ことを特徴とする請求項2に記載の処置具用ワイヤー。 - 前記第1の素線と前記第2の素線とは、撚り合わせられて少なくとも一つのストランドを形成しており、
該ストランドの外周面は、前記第2の素線によって形成され、
前記ストランドの中心部に前記第1の素線が配置されている
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の処置具用ワイヤー。 - 前記第1の素線と前記第2の素線とは、撚り合わせられて少なくとも一つのストランドを形成しており、
該ストランドの外周面は、周方向に沿って、前記第1の素線と前記第2の素線とが交互に配列されて形成され、
前記ストランドの中心部に前記第1の素線が配置されている
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の処置具用ワイヤー。 - 前記第2の素線によってワイヤー外周面が形成され、
前記第1の素線の単線または前記第1の素線による撚り線体がワイヤー中心部に配置された
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の処置具用ワイヤー。 - 前記ワイヤー中心部に配置された前記第1の素線は、前記第2の素線の線径以上である
ことを特徴とする請求項6に記載の処置具用ワイヤー。 - 生体組織に対して処置を行う処置部を備える処置具であって、
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の処置具用ワイヤーを備える
ことを特徴とする処置具。 - 前記処置部を操作する操作ワイヤーを有し、
該操作ワイヤーは、前記処置具用ワイヤーを備える
ことを特徴とする請求項8に記載の処置具。 - 前記処置具用ワイヤーは、該処置具用ワイヤーの一部を構成する前記金属素線または該金属素線の撚り合わせ体をワイヤー端部から延出した延出部を備え、
前記処置部は、少なくとも一部が、前記延出部によって構成される
ことを特徴とする請求項9に記載の処置具。 - 前記処置部は、前記処置具用ワイヤーを備える
ことを特徴とする請求項8に記載の処置具。 - 前記処置具用ワイヤーの前記第1の素線は、20K以上のガラス遷移領域を有する非晶質合金である金属ガラスからなり、
前記第1の素線を熱間プレスによってかしめたかしめ固定部を備える
ことを特徴とする請求項8から請求項11のいずれか1項に記載の処置具。
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