JP2024055315A - 操作用ロープ - Google Patents

Abstract

【課題】トルク伝達性に極めて優れた、医療機器の操作用ロープ１の提供。【解決手段】操作用ロープ１は、１本のコア素線４と、 ６本の側素線６とを有している。それぞれの側素線６は 、コア素線４の周りを螺旋状に巻かれている。この操作用ロープ１は、「１＋６」の層撚り構造を有する。上記素線の少なくとも１本の周囲が樹脂で被覆されている。金属材料を伸線加工し金属素線を得、金属素線に樹脂を被覆した後、金属素線を撚りあわせ、樹脂の溶融温度以下で熱処理を施す、医療機器の操作用ロープ１の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、医療機器に適した操作用ロープに関する。

内視鏡用処置具において、手元の操作を先端の処置部に伝達するために、操作用ロープが用いられている。特開平８－１２６６４８号公報には、内視鏡用処置具が開示されている。上記処置具において、処置部を患者の体腔内に挿入し、操作用ワイヤロープが手元の操作部からの押し引き力や、回転力（トルク）を、先端の処置部に伝達する。伝達された力により、処置部が治療対象部位に到達し、医療措置が施される。操作用ロープには、手元の操作を遅れなく伝達することが求められる。特に、手元の回転操作を遅れなく伝達するトルク伝達性（回転追随性）が求められる。さらに、内視鏡が体内の屈曲部へ挿入される際には、しなやかさが求められる。

特開２０１９－４４３０５公報には、側素線にネジレを有している操作用ロープが開示されている。この操作用ロープは、トルク伝達性が優れるとともに、しなやかである。

特開２００５－１３２９６公報には、平行撚りした上撚りの外層と下撚りの下層との撚合形態にして、上撚りの外層の外周に樹脂被覆した操作用ロープが開示されている。

特開平８－１２６６４８号公報 特開２０１９－４４３０５公報 特開２００５－１３２９６公報

医療機器の発達に伴い、操作用ロープには、さらに優れたトルク伝達性が望まれている。本発明は、さらなるトルク伝達性に優れた、医療機器の操作用ロープを提供するものである。

本発明に係る医療機器の操作用ロープは、コア素線と、このコア素線の外側において螺旋状に撚られた側素線とを有する層撚り構造を備えており、上記素線の少なくとも１本の周囲が樹脂で被覆されている。

好ましくは、上記周囲が樹脂で被覆されている素線が、コア素線である。

好ましくは、上記樹脂がフッ素系樹脂である。

好ましくは、上記樹脂の被覆厚さが１μｍ以上１００μｍ以下である。

好ましくは、上記素線が、炭素鋼である。

また、本発明は、金属材料を伸線し金属素線を得、金属素線に樹脂を被覆した後、金属素線を撚りあわせ、樹脂の溶融温度以下で熱処理を施すことを特徴とする、医療機器の操作用ロープの製造方法であってもよい。

本発明に係る操作用ロープは、トルク伝達性に優れる。

図１は、本発明に係る操作用ロープの一実施形態を示す横断面図である。 図２は、本発明に係る操作用ロープの他の実施形態を示す横断面図である。 図３は、本発明に係る操作用ロープのさらに他の実施形態を示す横断面図である。 図４は、本発明に係る操作用ロープのさらに他の実施形態を示す横断面図である。 図５は、本発明に係る操作用ロープのさらに他の実施形態を示す横断面図である。 図６は、本発明に係る操作用ロープのさらに他の実施形態を示す横断面図である。 図７は、従来の操作用ロープの横断面図である。 図８は、他の従来の操作用ロープの横断面図である。 図９は、本発明に係る操作用ロープの一製造工程の一部を示す図である。 図１０は、図１の操作用ロープのトルク伝達性の測定方法が示された説明図である 。 図１１は、図１０の方法で測定された操作用ロープのトルク伝達性の評価結果が示されたグラフである。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１から図６には、本発明に係る操作用ワイヤロープ（以下、単にロープとも言う）の複数の実施例が拡大断面図で例示されている。いずれも、操作用ロープの長さ方向に対して垂直な断面である横断面が示されている。いずれのロープ１、５、９、１３、１７、２３も、複数本の素線を撚り合わせたストランドから構成されている。素線は金属材料から形成されている。本発明は、図１から図６に示された実施形態に係る構成には限定されない。

この操作用ロープが所定長さに切断され、医療機器の部材として用いられる。例えば、その一端部が医療機器の手元操作部に連結され、その他端部が先端部として処置部に連結される。手元部に加えられた押し力、引き力及びトルクが、操作用ロープを介して先端部に伝わる。これにより、処置部が治療対象部位に配置され、処置を施す。操作用ロープの一般的な直径Ｄは、０．３ｍｍから５ｍｍである。図７、８には、従来のワイヤロープが例示されている。図７は、素線に樹脂被覆を有さないロープである。図８は、ロープの外周を一体となった樹脂３４で被覆したロープである。

図１に示されたロープ１は、１本のコア素線（芯線）２と最外層の６本の素線（側素線ともいう）３とから構成された１＋６の層撚りによって構成されている。コア素線の周囲には樹脂４が被覆されている。図２に示されたロープ５は、１本のコア素線（芯線）６と、最外層の６本の側素線７とから構成された１＋６の層撚りによって構成されている。コア素線と、側素線の３本の周囲が樹脂８で被覆されている。図３に示されたロープ９は、１本のコア素線（芯線）１０と、最外層の６本の側素線１１とから構成された１＋６の層撚りによって構成されている。側素線の６本のすべての周囲が樹脂１２で被覆されている。図４に示されたロープ１３は、１本のコア素線（芯線）１４と、最外層の６本の側素線１５とから構成された１＋６の層撚りによって構成されている。コア素線と、側素線の６本のすべての周囲が樹脂１６で被覆されている。本発明の素線の少なくとも１本の周囲には樹脂が被覆されているため、被覆部分の滑り性が良好となり、ロープがしなやである。しなやかであるため、ロープが曲げられた状態でのロープが回転を伝達する際に、エネルギーのロスが少なくなるため、基端から先端への回転力がより伝わりやすくなり、トルク伝達性が向上することが判明した。コア素線、側素線の少なくとも１本が樹脂被覆されていれば、本発明の効果を奏する。コア素線が樹脂被覆されている図１は、コア素線がすべての側線と接するために好ましい。各素線の接触において金属同士の接触がない図２、図３の構成がさらに好ましい。すべての素線に樹脂が被覆されている図４の構成が、特に好ましい。

図５に示されたロープ７は、１＋６の層撚りの下層であるコアストランド２１と、１２本の側素線２０とからなる１＋６＋１２の 層撚りによって構成されている。このロープ１７では、その横断面形状を円形に近づけるため、下層とは径の異なる側素線２０が最外層に用いられているが、全側素線が同一径であってもよい。コア素線１８の周囲は樹脂で被覆されている。図８は最外層の側素線が下層の側素線と同一径であり密に撚り合わされている。すべての素線が樹脂で被覆されている。いずれも操作用ロープの撚り構成として相応しいものであるが、これらに限定されるものではない。

被覆する樹脂は、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂であっても、ポリウレタンなどの熱可塑性樹脂であってもよい。滑り性や生体適合性、耐薬品性などの観点から、フッ素樹脂が好ましい。フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、エチレン-テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、パーフルオロエチレン-プロペンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が挙げられる。汎用性の観点から、ＰＴＦＥが特に好ましい。

被覆する樹脂の厚みは、1μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。５μｍ以上８０μｍ以下がさらに好ましい。１０μｍ以上５０μｍ以上が特に好ましい。1μｍ以下であると繰り返しの使用において滑り性の効果が低下する恐れがある。１００μｍ以上であると、ロープ全体の強度の低下で、押し引きの力の伝達力が低下するとともに、必要以上のコストアップとなる。

被覆される素線が複数の際には、樹脂の種類は、各素線において同一であってもよく、異なっていてもよい。

この操作用ロープの各素線は金属材料から形成されている。好ましい金属材料として、オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６、ニッケル－チタン合金が挙げられる。強度は２０００ＭＰａ以上が好ましい。さらに２５００ＭＰａ以上が好ましい。加えて、各素線の金属材料として炭素鋼が挙げられる。炭素鋼は、ステンレス鋼よりも高強度化が可能である。強度は３０００ＭＰａ以上が好ましい。さらに３５００ＭＰａ以上が好ましい。医療用に使用する観点から、炭素鋼線には、樹脂が被覆されることが好ましい。もちろん、これらの材料には限定されない。

この操作用ロープ１は以下の方法で製造されるが、これに限定されるものではない。製造工程は、各素線の伸線工程、樹脂被覆工程、乾燥・熱処理工程、撚線工程、真直熱処理工程の順となる。樹脂被覆工程、乾燥・熱処理工程において樹脂被覆は、樹脂の塗布、樹脂液または樹脂の分散液への浸漬、樹脂液または樹脂液の分散液のスプレーなどが挙げられる。また、溶融樹脂と金属を同時に押し出す方法でもよい。樹脂を被覆された素線は、必要に応じ乾燥される。乾燥後に熱処理炉で加熱されてもよい。乾燥・熱処理工程がなくてもよい。樹脂被覆工程は、図９のように連続的に素線に樹脂を被覆されてもよい。リール３６に巻かれた素線２が、樹脂液または樹脂が分散された被覆液が入った被覆槽３７を通過し、乾燥され、熱処理炉３８にて加熱され、リール３９に巻き取られる。撚線工程においては、樹脂被覆された素線をコア素線とし、樹脂が被覆されていない素線と撚り合わせ、ロープにする。撚線工程においては、撚線機が使用される。例としてチューブラータイプの撚り線機及びバンチャータイプの撚り線機が挙げられる。真直熱処理工程は、ロープに張力が加えられ、熱処理することにより、ロープは真直となる。熱処理温度は、樹脂の融点より低いことが望ましい。

側素線の材質が、コア素線の材質と同一であってもよく、異なってもよい。さらに、それぞれの側素線の材質が同一であってもよく、異なっていてもよい。コア素線、側素線の引張強さは２０００ＭＰａ以上が好ましく、２５００ＭＰａ以上がより好ましく、２８００ＭＰａ以上が特に好ましい。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて 本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
その材質がＳＵＳ３０４である鋼材にダイスを使用し、伸線加工を施し、０．２５ｍｍ線径の素線を得た。この素線の引張強さは、２８００ＭＰａであった。この素線に、浸漬方法によりポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を被覆した。被覆の厚みは１０μｍであった。チューブラータイプの撚り線機に、上記被覆された素線をコア素線として、１本のコア素線と、ＳＵＳ３０４の線径が０．２３ｍｍの６本の側素線とを供給し、図１に示された構造を有する撚り線を得た。この撚り線の撚りピッチは、５．５ｍｍであった。この撚り線を、２５０℃の温度の連続熱処理炉に供して真直矯正し、実施例１の操作用ロープを得た。

［実施例２]
実施例１と同様に、線径０．２５μｍのＰＴＦＥコーティング素線を得た。この素線を７本用い、チューブラータイプの撚線機を使用して、１＋６の図３の構成のロープを得た。この撚り線の撚りピッチは、５．５ｍｍであった。この撚り線を、２５０℃の温度における連続熱処理に供して真直矯正し、実施例２の操作用ロープを得た。

［実施例３]
その材質が、炭素鋼である鋼材にブラスメッキを施した後、ダイスにて伸線加工を施し、０．２５ｍｍ線径の素線を得た。この素線の引張強さは、３２００ＭＰａであった。この素線に、浸漬方法によりポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を被覆した。被覆の厚みは２０μｍであった。チューブラータイプの撚り線機に、上記被覆された素線をコア素線として、１本のコア素線と、ＳＵＳ３０４の線径が０．２３ｍｍの６本の側素線とを供給し、図１に示された構造を有する撚り線を得た。この撚り線の撚りピッチは、５．５ｍｍであった。この撚り線を、２５０℃の温度の連続熱処理炉に供して真直矯正し、実施例１の操作用ロープを得た。

［比較例１]
コア素線に樹脂が被覆される前の素線を使用し、実施例１と同様にして、各素線に被覆がないロープである図７の構成である操作用ロープを得た。これを比較例１とした。

［比較例２]
比較例１のロープの周囲にＰＴＦＥコーティングを施し、図８と同様の構成である、樹脂被覆部を含む断面が円形である被覆ロープを得た。これを比較例２とした。

［トルク達性の評価］ トルク伝達性は、図１０に示されるように、スパイラルにおける手元側を回転させた際の、先端部の回転角との差によって評価される。図１０に示される４１のスパイラルが二重となっている二重スパイラルを有する硬質パイプが使用される。二重スパイラル４１は二重でなく単一周回のものでもよい。二重スパイラルの方が評価の差が明確となるため好ましい。二重スパイラル部４１の直径は、２００ｍｍである。この硬質パイプに通されたロープ１の手元側４２に矢印Ｒ１で示される方向に、回転力が負荷される。これにより、操作用ロープ１の先端側４３は、矢印Ｒ２で示されるように回転する。手元側４２の回転角と先端側４３の回転角とが、同時に測定される 。

図１１は、図１０の方法で測定されたトルク伝達性の結果が示されたグラフである。図１０では、同時点における操作用ロープの手元側の回転角と、先端側の回転角とが、対応付けて表されている。グラフの中の破線は、手元側の回転角と先端側の回転角との差がゼロであることを示す直線である。グラフの中の実線の曲線は、測定された操作用ロープの例が示されている。手元側の回転角と先端側の回転角の差は、破線と実線との縦軸における差である。手元側の回転角の０°から３６０°の範囲において測定された回転角度差の最大値の小さいものが、トルク伝達性に優れる。

下記表１に、実施例１－３、比較例１、２の各ロープの最大角度差が、比較例１の最大角度差が１００とされたときの数として示される。この指数が小さい操作用ロープは、トルク伝達性に優れる。

表１に示されるように、この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明に係る操作用ロープは、様々な医療機器に適用されうる。

１、５、９、１３、１７、２３・・・操作用ロープ
２、６、１０、１４、１８、２４・・・コア素線
３、７、１１、１５、２０、２５・・・側素線
４、８、１２、１６、２２、２７、３４・・・樹脂被覆層
２１、２６・・・コアストランド

Claims (6)

1. コア素線と、このコア素線の外側において螺旋状に撚られた側素線とを有する層撚り構造を備えており、上記素線の少なくとも１本の周囲が樹脂で被覆されている、医療機器の操作用ロープ。
2. 上記周囲が樹脂で被覆されている素線が、コア素線である請求項１に記載の操作用ロープ。
3. 上記樹脂がフッ素系樹脂である請求項１又は２に記載の操作用ロープ
4. 上記樹脂の被覆厚さが１μｍ以上１００μｍ以下である請求項１又は請求項２に記載の操作用ロープ
5. 上記素線が、炭素鋼である請求項１又は２に記載の操作用ロープ。
6. 金属材料を伸線加工し金属素線を得、金属素線に樹脂を被覆した後、金属素線を撚りあわせ、樹脂の溶融温度以下で熱処理を施す、医療機器の操作用ロープの製造方法。