JP5439048B2

JP5439048B2 - 内視鏡可撓管

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Publication number: JP5439048B2
Application number: JP2009146959A
Authority: JP
Inventors: 康之佐藤
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-06-19
Also published as: JP2011000332A

Description

本発明は、内視鏡可撓管に関し、特に可撓管の外周を被覆する外皮チューブの構造に関する。

従来、軟性内視鏡の挿入部を構成する可撓管は、ゴムや熱可塑性エラストマー等で形成された外皮チューブで被覆されるのが一般的である。外皮チューブは、例えば、エステル系ポリウレタンエラストマーで構成される最外層、ポリオレフィン系エラストマーで構成される中間層、及びエステル系ポリウレタンエラストマーから構成される内層から成るものが知られている（例えば特許文献１参照）。

内視鏡は、通常、繰り返し使用されるため、その都度、洗浄・消毒を行う必要がある。このような洗浄・消毒には、近年、過酸化物やアルカリ性の消毒液や滅菌剤等が使用されるようになってきている。また、湾曲部等から侵入した上記薬剤等が、気体となって、外皮チューブの内周面を浸食することもある。

特許４１３０９４５号公報

しかし、特許文献１において、最外層や内層に使用されるエステル系ポリウレタンエラストマーは、耐過酸化物性や耐アルカリ性が十分ではなく、外皮チューブの耐薬品性を十分に向上させることができない。また、最外層や内層に、耐加水分解性に優れるポリオレフィンやフッ素エラストマーを使用することも考えられるが、これらは他の層との接着性に劣るため、層間剥離が生じ、あるいは接着剤によって層間を接着させる必要が生じる。さらに、可撓管は、人体への挿入性を考慮すると、反発性（曲げ強度、永久歪）に優れたエラストマーを使用する必要があるが、従来、耐薬品性を良好にしつつ、反発性に優れた可撓管を得るのは困難であった。

そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、反発性や層間の接着性を良好にしたまま、耐過酸化物性や耐アルカリ性が良好な外皮チューブを提供することを目的とする。

本発明に係る内視鏡可撓管は、可撓管本体と、可撓管本体の外周を被覆する外皮チューブとを備え、その外皮チューブが、内層と、内層の外側に設けられる外層と、内層と外層の間に設けられる中間層とを備えるものであって、内層が、ショアＡ硬度５５°以下のポリエステルエラストマー又はショアＡ硬度７０〜８５°のポリエーテルウレタンエラストマーから形成され、中間層が、ショアＡ硬度８０〜９８°のポリエステルエラストマーから形成されるとともに、外層が、ショアＡ硬度７０〜９８°のポリエーテルウレタンエラストマーから形成されることを特徴とする。

外層と中間層を形成するエラストマーのショアＡ硬度差は、１０°以内であることが好ましい。また、内層がポリエーテルウレタンエラストマーから形成される場合、内層と中間層を形成するエラストマーのショアＡ硬度差は、１０°以内であることが好ましい。

可撓管本体の外周には、素線を編組して形成されたブレードが設けられるとともに、そのブレードには内層が接着されており、素線の少なくとも一部が樹脂により被覆されていることが好ましい。

ブレードは、例えば、複数本の素線から成る素線束が編組されており、素線束において、少なくとも１本の素線が樹脂により被覆されるとともに、その他の素線が樹脂により被覆されない。素線を被覆する樹脂、及び内層がいずれも、ポリエステルエラストマーで形成されることが好ましい。また、素線を被覆する樹脂、及び内層がいずれも、ポリエーテルウレタンエラストマーで形成されても良い。素線を被覆する樹脂のショアＡ硬度は、９０°以上であることが好ましい。

本発明では、耐過酸化物性、耐アルカリ性に優れ、かつ高い反発性能を備える内視鏡可撓管を提供することができる。

内視鏡全体を示す概略図である。内視鏡可撓管の断面図である。ブレードの構造を示すための可撓管本体の外観図である。反発性試験の試験方法を示す模式的な側面図である。反発性試験の試験方法を示す模式的な正面図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る内視鏡の概略図である。図１に示すように、内視鏡１０は、体内に挿入される挿入部１１と、内視鏡１０を操作するために使用者によって把持される操作部１５とを備える。挿入部１１は、可撓性を有する可撓管１２と、可撓管１２の先端に連結され、操作部１５からの遠隔操作により屈曲する湾曲管１３と、その湾曲管１３の先端に設けられた先端部１４とを備える。

図２は、可撓管１２の構造を示すための断面図である。可撓管１２は、管状を呈する可撓管本体２０と、筒状を呈し、可撓管本体２０を被覆する外皮チューブ３０とを有する。可撓管本体２０は、金属製の帯状材を均一な径で螺旋状に隙間をあけて巻き回して形成した螺旋管２２と、接着剤等によって螺旋管２２の外周に接着されるブレード２３とを備える。以上の構成により、可撓体本体２０は、可撓性を有するとともに、曲げられた時に形状保持機能を有する。なお、螺旋管２２は２つ以上設けられても良い。

ブレード２３は、金属の素線を網状に編組したものであって、具体的には図３に示すように、４本の素線から成る素線束２４が交互に交差するように編組させたものである。各素線束２４は、１本の素線が外周に樹脂被覆が形成されている被覆素線２５であるとともに、３本の素線が外周に樹脂被覆が形成されていない非被覆素線２６である。但し、細線束２４は、複数の素線から成れば、何本の素線から成っていても良く、また各素線束２４において、被覆素線２５及び非被覆素線２６それぞれは１本以上あれば良い。ブレード２３は、被覆素線２５が設けられることによって、外皮チューブ３０（すなわち、内層３１）に接着されやすくなる。

外皮チューブ３０は、可撓管本体２０（すなわち、ブレード２３）の外周面に積層される内層３１と、内層３１の外側に配置され、外皮チューブ３０の最外層を構成する外層３２と、内層３１と外層３２の間に配置され、これらを接着する中間層３３から構成される積層体である。内層３１、外層３２、及び中間層３３は、後述するように、所定の熱可塑性エラストマーから形成される。外皮チューブ３０の外周面には、さらに熱硬化型、光硬化型等の硬化性樹脂で構成される樹脂が塗布されてトップコート（不図示）が被膜されていても良い。すなわち、外層３２は、可撓管１２の最外面を構成しても良いし、最外面近傍に設けられた層であっても良い。

内層３１は、ショアＡ（ＳｈｏｒｅＡ）硬度５５°以下のポリエステルエラストマー、又はショアＡ硬度７０〜８５°のポリエーテルウレタンエラストマーから形成される。上記エラストマーは、その永久歪み、耐過酸化性、及び耐アルカリ性が良好なものである。具体的には、引張永久歪が２０％未満となるとともに、耐過酸化性及び耐アルカリ性がともに７０％以上となって中間層よりも高くなる。

外層３２は、ショアＡ硬度７０〜９８°のポリエーテルウレタンエラストマーから形成される。上記ポリエーテルウレタンエラストマーは、過酸化物性及び耐アルカリ性に優れる。具体的には、耐過酸化性及び耐アルカリ性は、７０％以上、好ましくは８０％以上となり、中間層３３よりも高くなり、好ましくは内層３１及び中間層３３よりも高くなる。なお、外層３２は、上記ショアＡ硬度が９０〜９８°であることが好ましく、この場合、耐過酸化物性及び耐アルカリ性がより優れたものとなる。また、外層３２は、弾性及び永久歪も比較的良好で、例えば、２５％モジュラスが１．０Ｎ／ｍｍ^２以上、引張永久歪が４０％未満であることが好ましい。

中間層３３は、ショアＡ硬度８０〜９８°のポリエステルエラストマーで形成される。上記ポリエステルエラストマーは、耐過酸化物性及び耐アルカリ性が低いが、弾性及び永久歪が優れている。具体的には、上記エラストマーの２５％モジュラスが、２．５Ｎ／ｍｍ^２以上、好ましくは５．０Ｎ／ｍｍ^２以上となり、上記内層３１よりも高くなるとともに、引張永久歪が２０％未満となることが好ましい。なお、中間層３３を形成するためのポリエステルエラストマーのショアＡ硬度は、弾性（すなわち、モジュラス）を良好にするために、９０〜９８°であることが好ましい。

内層３１がポリエーテルウレタンエラストマーで形成される場合、内層３１を形成するポリエーテルウレタンエラストマーと、中間層３３を形成するポリエステルエラストマーとの硬度差（ショアＡ）を、１０°以下とすることが好ましい。内層３１と中間層３３が互いに異種材料で形成されると、通常、接着性が良好ではないが、硬度差を小さくすることによって、樹脂溶融温度（すなわち、成形時の加熱温度）を同程度にでき、かつ可撓管屈曲時の伸び率も同程度にできるため、層間の接着性が良好になる。同様に、外層３２を形成するポリエーテルウレタンエラストマーと、中間層３３を形成するポリエステルエラストマーとの硬度差（ショアＡ）は、１０°以下であることが好ましい。

被覆素線２５の外周に被覆される樹脂としては、後述する内層３１との接着性を考慮すると、内層３１と同種の樹脂が使用されることが好ましく、例えばポリエステルエラストマー、ポリエーテルウレタンエラストマー等の熱可塑性エラストマーが使用される。また、樹脂被覆を構成する樹脂のショアＡ硬度は９０°以上であることが好ましい。ショアＡ硬度が９０°未満であると、被覆素線２５の外周が軟らかくなりすぎるため、編組することが難しくなる。

なお、本明細書において、硬度とはＪＩＳＫ６２５３によって測定されるものである。また、上記した耐過酸化物性、耐アルカリ性、２５％モジュラス、及び引張永久歪は、後述する測定方法で測定されるものである。

外皮チューブ３０の各層３１、３３、３２は、例えば押出成形によってブレード２３上に積層される。押出成形時、内層３１のエラストマーはブレード２３の素線間の隙間に浸透して、内層３１はブレード２３に接着される。なお、ブレード２３の素線の一部に被覆された樹脂は、押出成形時に加熱されて一部が軟化・溶融し、内層３１に接着しやすくなる。

以上のように、本実施形態では、外皮チューブ３０の内層３１及び外層３２が、アルカリ耐性及び過酸化物耐性に優れたエラストマーで形成されている。したがって、外皮チューブ３０の外周面が、過酸化物やアルカリ性の薬剤によって浸食されることが防止されるとともに、外皮チューブの内周面が、上記薬剤等の気体によって浸食されることも防止される。

一方、中間層３３の弾性が良好であるとともに、内層３１及び中間層３３の永久歪が良好であるため、可撓管１２は可撓性及び反発性に優れたものとすることができ、人体への挿入性を良好なものとすることができる。

なお、本実施形態で使用されるポリエーテルウレタンエラストマーの市販品としては、日本ミラクトラン（株）製の商品名「ミラクトラン」が挙げられる。ポリエステルエラストマーの市販品としては、東レ・デュポン（株）製の商品名「ハイトレル」、東洋紡（株）製の商品名「ペルプレン」、三菱化学（株）製の商品名「プリマロイ」が挙げられる。また、ポリエステルウレタンエラストマーの市販品としては、ＤＩＣバイエル（株）製の商品名「デスモパン」「パンデックス」「テキサン」が挙げられる。

以下本発明の実施例について説明するが、本発明は以下に説明する実施例に限定されるわけではない。なお、実施例におけるポリエーテルウレタンエラストマー、ポリエステルエラストマー、及びポリエステルウレタンエラストマーは、上述した市販品を用いた。

［実施例１］
直径０．１ｍｍの金属素線４本から成る素線束が網状に交差するように編組されたブレードを、螺旋管の上に被覆接着して可撓管本体を形成した。このとき、素線束の１本の素線がショアＡ硬度９０°のポリエステルエラストマーによって被覆されているとともに、他の３本の素線は樹脂で被覆されていなかった。次いで、ショアＡ硬度５５°のポリエステルエラストマーを内層、ショアＡ硬度９８°のポリエステルエラストマーを中間層、ショアＡ硬度９８°のポリエーテルウレタンエラストマーを外層とする外皮チューブを、押出成形によって可撓管本体の外周に被覆させて、内視鏡可撓管を作製した。可撓管は、外径が１３．５ｍｍ、長さが１８００ｍｍ、外皮チューブの肉厚が、０．７０ｍｍであった。

［実施例２］
ブレードの素線を被覆するための樹脂を、ショアＡ硬度９０°のポリエーテルウレタンエラストマーにするとともに、中間層をショアＡ硬度９０°のポリエステルエラストマー、内層をショアＡ硬度８０°のポリエーテルウレタンエラストマーで形成したことを除いて実施例１と同様に実施した。

［実施例３］
内層をショアＡ硬度４５°のポリエステルエラストマー、中間層をショアＡ硬度８０°のポリエステルエラストマー、外層をショアＡ硬度７０°のポリエーテルウレタンエラストマーで形成した点を除いて実施例１と同様に実施した。

［実施例４］
内層をショアＡ硬度７０°のポリエーテルウレタンエラストマー、中間層をショアＡ硬度８０°のポリエステルエラストマー、外層をショアＡ硬度７０°のポリエーテルウレタンエラストマーで形成した点を除いて実施例２と同様に実施した。

［比較例１］
中間層をショアＤ硬度７５°のポリエステルウレタンエラストマー、外層をショアＡ硬度９８°のポリエステルエラストマーで形成したことを除いて実施例１と同様に実施した。

［比較例２］
外層をショアＡ硬度９８°のポリエステルウレタンエラストマーで形成したことを除いて実施例１と同様に実施した。

［比較例３］
内層をショアＡ硬度７０°のポリエーテルウレタンエラストマーで、中間層をショアＡ硬度９８°のポリエステルウレタンエラストマーで形成したことを除いて実施例２と同様に実施した。

［比較例４］
中間層をショアＡ硬度８０°のポリエステルウレタンエラストマー、外層をショアＡ硬度９０°のポリエーテルウレタンエラストマーで形成したことを除いて実施例４と同様に実施した。

［比較例５］
中間層をショアＡ硬度８０°のポリエステルウレタンエラストマーで形成したことを除いて実施例４と同様に実施した。

［比較例６］
内層をショアＡ硬度８０°のポリエステルエラストマーで形成したことを除いて実施例１と同様に実施した。

［比較例７］
内層をショアＡ硬度９０°のポリエーテルウレタンエラストマー、中間層をショアＡ硬度９８°のポリエステルエラストマーで形成したことを除いて実施例２と同様に実施した。

［比較例８］
ブレードの素線を被覆するための樹脂を、ショアＡ硬度８０°のポリエステルエラストマーにした点を除いて実施例１と同様に実施した。

［比較例９]
ブレードの素線を被覆するための樹脂を、ショアＡ硬度９０°のポリエーテルウレタンエラストマーにした点を除いて実施例１と同様に実施した。

［比較例１０］
ブレードの素線を被覆するための樹脂を、ショアＡ硬度８０°のポリエーテルウレタンエラストマーにした点を除いて実施例２と同様に実施した。

［比較例１１]
ブレードの素線を被覆するための樹脂を、ショアＡ硬度９０°のポリエステルエラストマーにした点を除いて実施例２と同様に実施した。

［各層の物性評価］
実施例１〜４、比較例１〜７において、以下の評価方法で各層を形成するためのエラストマーを評価した。その結果を表１に示す。

１．耐過酸化物性
ＪＩＳＫ６２５１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム―引張特性の求め方」に従い、外皮チューブの各層を形成するためのエラストマーからダンベル状３号形試験片を成形し、初期の引張強さ（Ｔｓ０）を求めた。また、上記試験片を温度３５℃の過酢酸１０重量％水溶液で２００時間浸漬した後、同様に引張強さ（Ｔｓ１）を計測し、（Ｔｓ１／Ｔｓ０）×１００を耐過酸化物性とし、以下の評価基準で評価した。
優；８０％以上
良；７０％以上８０％未満
可；６０以上７０％未満
不可；６０％未満

２．耐アルカリ性
試験片を浸漬するための溶液を、ジデシルジメチルアンモニウム１重量％水溶液としたことを除いて、耐過酸化物性と同様の方法で耐アルカリ性を算出し、同様の評価基準で評価した。

３．弾性
ＪＩＳＫ６２５１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム―引張特性の求め方」に従い、外皮チューブの各層を形成するためのエラストマーからダンベル状３号形試験片を成形し、初期の２５％モジュラスを求めた。その時、以下の判断基準で弾性を評価した。
優；２５％モジュラスが、５．０Ｎ／ｍｍ^２以上
良；２５％モジュラスが、２．５Ｎ／ｍｍ^２以上５．０Ｎ／ｍｍ^２未満
可；２５％モジュラスが、１．０Ｎ／ｍｍ^２以上２．５Ｎ／ｍｍ^２未満
不可；２５％モジュラスが、１．０Ｎ／ｍｍ^２未満

４．永久歪
ＪＩＳＫ６２６２「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの永久ひずみ試験方法」に従い、外皮チューブの各層を形成するためのエラストマーからＩ字状試験片を成形し、初期の引張永久歪（２５℃、２４時間、２５％引張歪）を測定した。そして、以下の判断基準で反発弾性（永久歪）の評価を行なった。
優；引張永久歪が２０％未満
良；引張永久歪が２０％以上３０％未満
可；引張永久歪が３０％以上４０％未満
不可；引張永久歪が４０％以上

［可撓管の評価試験］
実施例１〜４及び比較例１〜７において得た可撓管を以下の方法で評価した。その結果を表１に示す。

１．反発性試験
内視鏡可撓管の永久歪、曲げ強度を以下の方法で評価した。図４、５に示すように、まず、テーブル６１の上に２本の支持円柱６２、６２を、水平にかつ互いに平行となるように並べる。次に支持円柱６２、６２に直交するように、可撓管６０を一直線状に配置し、可撓管６０の両端それぞれを、支持円柱６２、６２それぞれの上に載せる。このとき、可撓管６０は、支持円柱６２、６２に固定しない。次に、可撓管６０の長手方向における中央位置の上部に接する位置（原点位置）に直径５ｍｍの押込み圧子６３を配置する。その後、押し込み圧子６３を鉛直方向に２０ｍｍ／分の速度で２０ｍｍ押し込んだ後（３点曲げ）、２０ｍｍ／分の速度で２０ｍｍ引き上げ原点位置まで戻した。このときの押し込みに要した力を曲げ強度として可撓管の弾性を評価した。また、押し込み圧子を原点位置に戻した時の可撓管の原点位置からの離間距離をＬ１、押し込み量２０ｍｍをＬ２とすると、（Ｌ１／Ｌ２）×１００を永久歪として評価した。

曲げ強度が１．５Ｎ以上のとき弾性が十分にあるとして“○”、１．５Ｎ未満のとき弾性が不十分であるとして“×”とした。また、永久歪が１５％以上のとき使用不可として“×”、１５％未満のとき使用可として“○”とした。

２．層間密着性試験
可撓管を温度２５℃の脱水アセトンに１２時間浸漬して、内層と中間層の間、及び中間層と外層の間が自然剥離するかどうかを確認した。

３．過酸化物耐性試験
可撓管を温度３５℃の過酢酸１０重量％水溶液に２００時間浸漬した。その後、上記反発性試験と同様の方法で、可撓管の屈曲を１００００回繰り返した後、外皮チューブの外観を観察した。

４．アルカリ耐性試験
可撓管を浸漬するための溶液を、ジデシルジメチルアンモニウム１重量％水溶液としたことを除いて、過酸化物耐性試験と同様に可撓管を評価した。

なお、表１、２において、ＰＥはポリエステルエラストマー、ＥＵはポリエーテルウレタンエラストマー、ＡＵはポリエステルウレタンエラストマーを示す。

以上のように、実施例１〜４においては、中間層に永久歪及び弾性に優れたポリエステルエラストマーを使用するとともに、内層に永久歪が良好なエラストマーを使用したことにより、永久歪及び弾性に優れた可撓管を得ることができた。また、内層及び外層に耐過酸化物性、耐アルカリ性に優れたエラストマーが使用されたため、可撓管全体の耐薬品性（過酸化物耐性、アルカリ耐性）を向上させることができた。さらに、隣接する層は、同一種類のエラストマーで形成され、又は硬度が近い異種材料のエラストマーで形成されたため、層間の剥離も発生しなかった。

一方、中間層にポリエステルエラストマーが使用されなかった比較例１、３〜５は、可撓管における永久歪が良好ではなかった。また、中間層にポリエステルエラストマーが使用された場合でも、外層、内層に永久歪が不十分なものが使用された比較例２、７では可撓管全体の永久歪は十分ではなかった。

さらに、外層にポリエーテルウレタンエラストマー以外のエラストマーが使用され、或いは内層に高硬度のポリエステルエラストマーが使用された比較例１、２、６では耐薬品性が不十分であった。また、隣接する層間が、異種材料であってその硬度差が大きい比較例１、３では、層間の接着性が十分ではないため、層間剥離が生じた。

[ブレードの評価試験]
実施例１、２及び比較例８〜１１についてのブレードを以下の方法で評価した。その結果を表２に示す。

１．編組評価
ブレードが編組できるかどうかを評価した。編組できたものを可、編組できなかったものを不可とした。

２．初期密着性試験
温度２５℃の脱水アセトンに７２時間浸漬し、内層とブレードと間が自然剥離するかどうかを確認した。

３．過酸化物耐性試験
温度３５℃の過酢酸１０重量％水溶液に４００時間浸漬し、内層とブレードとの間が自然に浮くかどうかを確認した。

以上の結果から明らかなように、内層と同種の樹脂でブレードが被覆され、その被覆樹脂がショアＡ硬度９０°以上の実施例１、２では、編組を行うことができ、かつ内層とブレードとの密着性も良好なものとなった。一方、被覆樹脂の硬度が、９０°未満の場合には編組ができず、また樹脂被覆と内層とのエラストマーが異種材料で形成される場合には、内層とブレードとの密着性が十分ではなかった。

１０内視鏡
１２可撓管
２０可撓管本体
２３ブレード
２４素線束
２５被覆素線
２６非被覆素線
３０外皮チューブ
３１内層
３２外層
３３中間層

Claims

可撓管本体と、前記可撓管本体の外周を被覆する外皮チューブとを備え、
前記外皮チューブは、内層と、前記内層の外側に設けられる外層と、前記内層と前記外層の間に設けられる中間層とを備え、
前記内層が、ショアＡ硬度５５°以下のポリエステルエラストマー又はショアＡ硬度７０〜８５°のポリエーテルウレタンエラストマーから形成され、
前記中間層が、ショアＡ硬度８０〜９８°のポリエステルエラストマーから形成され、
前記外層が、ショアＡ硬度７０〜９８°のポリエーテルウレタンエラストマーから形成され、
前記外層と前記中間層を形成するエラストマーのショアＡ硬度差は、１０°以内であり、前記中間層のショアＡ硬度が前記外層のショアＡ硬度以上であることを特徴とする内視鏡可撓管。
前記内層がポリエーテルウレタンエラストマーから形成されるとともに、前記内層と前記中間層を形成するエラストマーのショアＡ硬度差は、１０°以内であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡可撓管。
前記可撓管本体の外周には、素線を編組して形成されたブレードが設けられるとともに、前記内層が前記ブレードに接着されており、
前記素線の少なくとも一部が樹脂により被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡可撓管。
前記ブレードは、複数本の素線から成る素線束が編組されており、前記素線束において、少なくとも１本の素線が前記樹脂により被覆されるとともに、その他の素線が樹脂により被覆されないことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡可撓管。
前記素線を被覆する樹脂、及び前記内層がいずれも、ポリエステルエラストマーで形成されることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡可撓管。
前記素線を被覆する樹脂、及び前記内層がいずれも、ポリエーテルウレタンエラストマーで形成されることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡可撓管。
前記素線を被覆する樹脂のショアＡ硬度が、９０°以上であることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡可撓管。