JP4708917B2 - 内視鏡用可撓管 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡用の可撓管に関する。

内視鏡装置においては、撮像素子等が内蔵されたスコープを被写体である人体の内部に送り込むために、可撓管が用いられる。内視鏡用の可撓管は、一般に、帯状の金属片を巻いた螺旋管と、螺旋管の外側に配置された網状部材と、網状部材の表面を覆う外皮等によって構成されている。そして、外被としては、複数の樹脂層が積層されたものが知られており、樹脂層は、例えばポリエステルにより形成される（例えば特許文献１）。
特開平６−１６９８８７号公報（段落［００１１］、図１等参照）

また、内視鏡用の可撓管は、体内に挿入されるため、消毒液への浸食、洗浄等により、清浄にされた状態で使用される。そして最近では、高温高圧の水蒸気を用いて内視鏡用可撓管の表面を減菌するオートグレーブ法が知られている。

複数の樹脂層から成る外皮を有する可撓管が長期間に渡って使用され、屈曲を繰り返すと、積層された樹脂層間の結合が弱まるため、樹脂層間に隙間を生じたり、樹脂層が剥離するおそれがある。

また、外皮の樹脂層として、高温高圧下での水蒸気透過性が比較的高いポリエステル等が使用されると、オートグレーブ法による減菌により、外皮を透過した水蒸気が可撓管の内部に浸入するおそれがある。このため、水蒸気を透過させない水蒸気バリア性を有するバリア層を樹脂層の中に設けることが考えられるが、金属などの無機材料を水蒸気バリア層として用いると、互いに組成の異なるバリア層と樹脂層との間では親和性が乏しいため、各層の剥離防止が困難になる。

本発明は、安定した層構造を有する外皮を含む内視鏡用可撓管の提供を目的とする。

本発明の第１の内視鏡用可撓管は、表面が外皮により覆われており、外皮が、水蒸気を透過させない水蒸気バリア性を有するバリア層と、樹脂層と、バリア層と樹脂層とを接着させるために、バリア層と樹脂層との間に積層された接着層とを備えることを特徴とする。

接着層の厚さは、５０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。

樹脂層は複数あって、バリア層が複数の樹脂層の間にあることが好ましい。また、樹脂層と接着層とは、押出し成形により積層されることが望ましい。

バリア層は、蒸着により形成されることが好ましい。

また、接着層は、バリア層の内周側と外周側とにそれぞれ積層されていることが好ましい。

内視鏡用可撓管は、帯状部材を螺旋状に巻いて形成された螺旋管と、螺旋管の外側に配置された網状部材とをさらに有することが好ましい。

本発明の第２の内視鏡用可撓管は、表面が外皮により覆われており、外皮が、複数の樹脂層と、複数の樹脂層を互いに接着させるために、複数の樹脂層の間に積層された接着層とを備えることを特徴とする。

本発明における内視鏡用可撓管の外皮の製造方法は、第１の樹脂層の表面に、水蒸気を透過させない水蒸気バリア性を有するバリア層を蒸着により形成し、バリア層の上に、第２の樹脂層と、バリア層と第２の樹脂層とを接着させるための接着層とを、接着層がバリア層に積層するように、押出し成形により形成することを特徴とする。

本発明の内視鏡用可撓管の製造方法は、帯状部材を螺旋状に巻いて螺旋管を形成し、螺旋管の外側に網状部材を配置し、網状部材の表面に第１の樹脂層を形成し、第１の樹脂層の表面に、水蒸気を透過させない水蒸気バリア性を有するバリア層を蒸着により形成し、バリア層の上に、第２の樹脂層と、バリア層と第２の樹脂層とを接着させるための接着層とを、接着層がバリア層に積層するように、押出し成形により形成することを特徴とする。

本発明によれば、安定した層構造を有する外皮を含む内視鏡用可撓管を実現できる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態における内視鏡スコープを示す図である。

内視鏡スコープ１０は、電子内視鏡装置（図示せず）の一部であって、吸引ボタン１２、送気・送水ボタン１４などの操作ボタンを有する操作部１６と、操作部１６から延出し、被写体である患者の体内に挿入される可撓管２０とを含む。可撓管２０の先端部２２には、被写体画像を生成するための撮像素子、対物レンズ等（図示せず）が設けられている。

可撓管２０は、人体内に挿入されるために湾曲可能であり、特に、被写体観察や患部の処置を容易にするために、先端部２２の付近は大きい角度で曲げることができる。また、内視鏡スコープ１０は、操作部１６が電子内視鏡装置のプロセッサ（図示せず）に取付けられることにより、使用される。

図２は、本実施形態における可撓管２０の一部を示す断面図である。

可撓管２０の内部には、螺旋管２４と、螺旋管２４の表面を覆うように、螺旋管２４の外側に配置された網状部材２６とが設けられている。螺旋管２４は、第１螺旋部材２５と、第１螺旋部材２５の外表面に接する第２螺旋部材２７とを含む二重構造を有する。そして螺旋管２４の内側には、撮像素子により生成された画像信号をプロセッサに送信するためのケーブルや、プロセッサにある光源（図示せず）からの光を通過させるライトガイド、送気・送水管（いずれも図示せず）等が通っている。

可撓管２０の表面は、外皮層３０により覆われている。外皮層３０は、網状部材２６に接する第１樹脂層３２と、最も外側に積層された第２樹脂層３４とを含む。そして、第１樹脂層３２と第２樹脂層３４との間には、バリア層３６が積層されている。バリア層３６は、オートグレーブ法による可撓管２０表面の減菌等により、水蒸気が外皮層３０の内側に侵入することを防ぐ。

バリア層３６は、可撓管２０の外部からの衝撃等によりひび割れ、もしくは破断すると効果的に水蒸気の透過を防止できない。このため、バリア層３６は、外皮層３０の内部、すなわち第１および第２樹脂層３２、３４の間に積層されることにより、第１、第２樹脂層３２、３４等により保護されている。

また、バリア層３６と第２樹脂層３４との間には、バリア層３６と第２樹脂層３４とを強固に結合させるための接着層３８が積層されている。この接着層３８を設けることにより、樹脂との親和性が低い無機材料等をバリア層３６に用いた場合においても、第２樹脂層３４とバリア層３６との結合は強固に保たれ、これらの層の間に隙間を生じたり、第２樹脂層３４が剥離することが防止される。

以下に、可撓管２０を構成する各部材の材料、形状等について説明する。

螺旋管２４を構成する第１および第２螺旋部材２５、２７は、いずれも螺旋状のステンレス鋼により形成されているが、ステンレス鋼の他に銅合金等が用いられても良い。また、網状部材２６は、ステンレス鋼の細線が網状に配置されたものであり、細線の材料としては、ステンレス鋼の他に、銅合金、あるいは樹脂が使用されても良い。

第１、第２樹脂層３２、３４としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチテレフタレート等のポリエステル、ポリウレタン、ポリスチレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等のフッ素系樹脂、ポリイミド等の可撓性を有する樹脂、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリスチレン系、フッ素系等の熱可塑性エラストマー等が使用される。そして、これらの樹脂等を複数組合せて、第１、第２樹脂層３２、３４の材料としても良い。

これらの樹脂のうち、例えばポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、ポリプロピレンは耐熱性に優れ、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）は耐薬品性、柔軟性に優れる。従って、例えば、第１樹脂層３２としてＴＰＯ、ＳＥＢＳが使用され、第２樹脂層３４としてポリプロピレンが使用される。

また、可撓管２０の耐久性と湾曲性とをいずれも確保するため、第１樹脂層３２は、０．０５〜０.８（ｍｍ）程度、第２樹脂層３４は、０．０１〜０.５（ｍｍ）程度の厚さであることが好ましい。

バリア層３６は、１ｇ／ｍ²／２４ｈｒｓ以下（４０℃・９０％ＲＨ）の水蒸気透過度（ＪＩＳ、Ｋ７１２９（Ａ法））を有することが好ましく、より好ましくは、水蒸気透過度が０.１ｇ／ｍ²／２４ｈｒｓ以下（４０℃・９０％ＲＨ）である。バリア層３６は、この条件を満たすために、アルミニウム、アルミナ、シリカ、酸化チタン、フッ化マグネシウム、金、銀、白金、酸化タンタル、酸化ニオブ、窒化珪素等を主な成分とすることが好ましく、ここでは、アルミニウムが使用されている。

なお、バリア層３６の厚さは、水蒸気バリア性を十分に発揮しつつ、ひび割れ、破断等を生じさせないために、１０〜８００（ｎｍ）、特に１００〜５００（ｎｍ）の範囲内にあることが好ましい。このため、ここではバリア層３６の厚さは３００（ｎｍ）である。

接着層３８としては、例えば、ホットメルト接着剤、イソシアネート系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、ニトリルゴム系接着剤、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）系接着剤、ポリウレタン系接着剤、シリコン系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤等が使用される。

接着層３８の厚さは、可撓管２０の湾曲性を良好に保つために５０（μｍ）以下であることが好ましく、より好ましくは２０（μｍ）以下である。なお、本実施形態では、接着層３８の厚さは１０（μｍ）である。

引き続き、可撓管２０の製造方法につき説明する。図３は、螺旋管２４の中間体としての第１螺旋部材２５を示す図である。

まず、幅が３．２（ｍｍ）で厚さが０．２（ｍｍ）のステンレス鋼の帯状部材を巻き回し、図示する第１螺旋部材２５を形成する。ここで、第１螺旋部材２５のピッチＰは１．０（ｍｍ）である。そして、第１螺旋部材２５の外表面上に、同じステンレス鋼の帯状部材を巻き回して第２螺旋部材２７（図示せず）とし、二重構造の螺旋管２４を形成する。

螺旋管２４の内径、すなわち第１螺旋部材２５の内径はおよそ７（ｍｍ）であり、螺旋管２４の外径、すなわち第２螺旋部材２７の外径はおよそ９（ｍｍ）である。そして、螺旋管２４の外周に、直径０．０８（ｍｍ）のステンレス鋼の細線を網組して網状部材２６を設け、可撓管２０の中間体として、螺旋管２４と網状部材２６とから成る第１芯材（図示せず）を形成する。

図４は、第１、第２樹脂層３２、３４等を成形するために作動中の押出し成形機の一部を示す図である。図５は、図４に示す押出し成形機のヘッド部を示す図である。

押出し成形機４０は、押出し機４２と、ヘッド部４４とを含む。押出し機４２は、樹脂などの成形材料を加熱しつつヘッド部４４に送り出し、ヘッド部４４は、管状部材を押出すように移動させながら、押出し機４２から送り出された成形材料を管状部材の表面に向けて吐出する。この押出し成形機４０により、管状部材の表面を樹脂などの成形材料で覆う押出し成形が行なわれる。ここでは、以下に述べるように、主として押出し成形機４０を用いた押出し成形により、管状部材である第１芯材の表面に外皮層３０を形成する。

まず、第１樹脂層３２の材料であるＴＰＯの固形樹脂４６を、押出し機４２の材料投下口Ｍから、シリンダ４８内に適量ずつ投下する。シリンダ４８には、スクリュー５０が設けられており、スクリュー５０は、所定の速度で回転する。シリンダ４８内は、予め所定の温度となるように加熱されているため、投下された固形樹脂４６は、熱せられて徐々に溶けながらスクリュー５０の表面に付着する。

スクリュー５０の表面には、帯状の突起部５２の間に溝が形成されている。そして、スクリュー５０が回転すると、加熱されたＴＰＯは、徐々に流動性を増しながら溝内を流れ、スクリュー５０の先端部５０Ｔに向けて運ばれる。さらに、ＴＰＯは、スクリュー先端部５０Ｔから、ヘッド部４４内に設けられた供給路５４に流れる。

ヘッド部４４には、第１芯材などの管状部材を、軸方向に所定の速度で移動させるための搬送路５６が設けられている。そして、供給路５４と搬送路５６とはつながっており、供給路５４を通過したＴＰＯは、搬送路５６を矢印Ａの示す軸方向に移動している第１芯材５８の表面に吐出され、冷却されて硬化する（図５参照）。このように、第１芯材５８の表面に、ＴＰＯの第１樹脂層３２を形成する。

こうして形成される第１樹脂層３２の厚さは、押出し成形における第１芯材５８の引き速度、加熱されるＴＰＯの温度、吐出量に基づいて調整され、ここでは約０．４（ｍｍ）である。なお、網状部材２６の少なくとも一部を樹脂で形成していた場合、網状部材２６の樹脂とＴＰＯとが溶融することにより、網状部材２６と第１樹脂層３２とはより強固に結合される。

こうして形成された第１樹脂層３２の表面に、気相成膜法により、バリア層３６を有する第２の中間体である第２芯材（図示せず）を形成する。このとき、バリア層３６の厚さが３００（ｎｍ）となるように、蒸着条件が制御される。このように、バリア層３６が蒸着により形成された場合、バリア層３６と第１樹脂層３２とは互いに強固に結合される。このため、本実施形態では、これらの層間には接着層を設けていないものの、接着層を設けても良い。

さらに、押出し成形機４０を用いて、第２芯材に押出し成形を施すことにより、第２芯材の表面にあるバリア層３６の上に、接着層３８と第２樹脂層３４とをほぼ同時に積層させる。押出し成形機４０には、シリンダ４８、スクリュー５０、および供給路５４がそれぞれ複数ずつ設けられており、ここでは、接着層３８を形成するための熱可塑性エラストマーを主成分としたホットメルト接着剤と、第２樹脂層３４の材料であるポリプロピレンとを、それぞれ適温まで加熱して独自の供給路５４を通過させる。そして、第２芯材を搬送路５６に沿って軸方向に移動させながら、熱可塑性エラストマーとポリプロピレンを順次吐出させる。

このとき、接着層３８の厚さが１０（μｍ）であり、第２樹脂層３４の厚さが０．０５（ｍｍ）となるように、第２芯材の引き速度、熱可塑性エラストマーとポリプロピレンとの温度および吐出量がそれぞれ調整される。その後、必要な第２樹脂層３４の表面処理が施され、可撓管２０が製造される。

以上のように、本実施形態によれば、樹脂とは親和性の低い金属を用いたバリア層３６を第１および第２樹脂層３２、３４の間に設けながらも、接着層３８によりバリア層３６と第２樹脂層３４とを強固に結合させることにより、安定した層構造を有する可撓管２０を実現できる。

なお、接着層３８は、工程を減らした効率的な製造のために、第２樹脂層３４とともに押出し成形されることが好ましいが、液体接着剤のスプレーによる塗布、あるいはディップコートにより形成されても良い。この場合、硬化までの時間が短いエポキシ樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤等の使用が好ましい。一方、押出し成形を施して接着層３８を設ける場合には、本実施形態における、熱可塑性エラストマーを主としたホットメルト接着剤の他にも、他の成分を主成分としたホットメルト接着剤や、比較的硬化時間が長いイソシアネート系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、ニトリルゴム系接着剤等が適している。

バリア層３６の生成方法は気相成膜法に限定されず、例えば、化学蒸着法、電解メッキ法、浸漬メッキ法、湿式メッキ法、無機材料によるシート材の接合などによっても良い。

図６は、第２の実施形態における可撓管２０の一部を示す断面図である。

本実施形態においては、バリア層３６の外周側のみならず、内周側と外周側に、第１および第２接着層３８、３９が積層されている点が、第１の実施形態と異なる。そして本実施形態においては、多数の層から成る可撓管２０は、押出し成形により、第１樹脂層３２、第２樹脂層３４、バリア層３６、第１、第２接着層３８、３９の全てがほぼ同時に積層される。このように、本実施形態では、バリア層３６と樹脂層との結合をより強めつつ、多数の層から成る可撓管２０を効率的に製造できる。

いずれの実施形態においても、水蒸気バリア性をより向上させるべく、バリア層３６を複数設けても良い。そしてこの場合、各バリア層３６の内周側および外周側の表面、もしくはこれらの一方の表面に接するように接着層が設けられる。

螺旋管２４を構成する第１、第２螺旋部材２５、２７、網状部材２６等のサイズや材質は、本実施形態に限定されない。例えば、第１、第２螺旋部材２５、２７は、幅が２〜５（ｍｍ）、厚さが０．１〜０．５（ｍｍ）の帯状部材を、ピッチが０．５〜１．５（ｍｍ）となるように巻き回して形成しても良い。また、いずれの実施形態においても、螺旋管２４は二重構造を有さず、単一の螺旋部材から成る一重構造であっても良い。

なお、バリア層３６を設けずに、樹脂層のみが積層された可撓管においても、樹脂層の層間に接着層３８を設けても良い。この結果、接着層３８が間に設けられた樹脂層同士は強固に接着され、樹脂層の剥離等が防止される。また、構成する樹脂層と接着層の数が多い可撓管についても、複数の材料を用いて同時に押出し成形を施すことにより、工程数の少ない効率的な製造が可能である。

第１の実施形態における内視鏡スコープを示す図である。 本実施形態における可撓管の一部を示す断面図である。 螺旋管の中間体としての第１螺旋部材を示す図である。 第１、第２樹脂層等を成形するために作動中の押出し成形機の一部を示す図である。 図４に示す押出し成形機のヘッド部を示す図である。 第２の実施形態における可撓管の一部を示す断面図である。

符号の説明

２０ 可撓管（内視鏡用可撓管）
３０ 外皮層（外皮）
３２ 第１樹脂層（樹脂層・第１の樹脂層）
３４ 第２樹脂層（樹脂層・第２の樹脂層）
３６ バリア層
３８ 接着層・第１接着層
３９ 第２接着層（接着層）

Claims (10)

1. 表面が外皮により覆われた内視鏡用可撓管であって、
   前記外皮が、水蒸気を透過させない水蒸気バリア性を有するバリア層と、樹脂層と、前記バリア層と前記樹脂層とを接着させるために、前記バリア層と前記樹脂層の間に積層された接着層とを備え、
   前記樹脂層と前記接着層とが、押出し成形により積層されることを特徴とする内視鏡用可撓管。
2. 前記接着層の厚さが、５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用可撓管。
3. 前記接着層の厚さが、２０μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用可撓管。
4. 前記樹脂層が複数あり、前記バリア層が複数の前記樹脂層の間にあることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用可撓管。
5. 前記バリア層が、蒸着により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用可撓管。
6. 前記接着層が、前記バリア層の内周側と外周側とにそれぞれ積層されたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用可撓管。
7. 帯状部材を螺旋状に巻いて形成された螺旋管と、前記螺旋管の外側に配置された網状部材とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用可撓管。
8. 表面が外皮により覆われた内視鏡用可撓管であって、
   前記外皮が、複数の樹脂層と、複数の前記樹脂層を互いに接着させるために、複数の前記樹脂層の間に積層された接着層とを備え、
   前記樹脂層と前記接着層とが、押出し成形により積層されることを特徴とする内視鏡用可撓管。
9. 第１の樹脂層の表面に、水蒸気を透過させない水蒸気バリア性を有するバリア層を蒸着により形成し、
   前記バリア層の上に、第２の樹脂層と、前記バリア層と前記第２の樹脂層とを接着させるための接着層とを、前記接着層が前記バリア層に積層するように、押出し成形により形成することを特徴とする内視鏡用可撓管の外皮の製造方法。
10. 帯状部材を螺旋状に巻いて螺旋管を形成し、
    前記螺旋管の外側に網状部材を配置し、
    前記網状部材の表面に第１の樹脂層を形成し、
    前記第１の樹脂層の表面に、水蒸気を透過させない水蒸気バリア性を有するバリア層を蒸着により形成し、
    前記バリア層の上に、第２の樹脂層と、前記バリア層と前記第２の樹脂層とを接着させるための接着層とを、前記接着層が前記バリア層に積層するように、押出し成形により形成することを特徴とする内視鏡用可撓管の製造方法。

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