JP5696659B2 - カテーテルの製造方法 - Google Patents
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Description
カテーテル本体(管状本体)の管腔に貫通されたワイヤ(操作線)は所定の剛性を有しており、これを押し込むことで管状本体の遠位端が屈曲する。ここで、管状本体は、可撓性の異なる4〜5個程度の領域が長手方向に並んで段階的に区画形成されており、近位端側ほど剛性が高く、逆に遠位端側ほど柔軟に構成されている。これにより、カテーテルのコシを所定に維持しつつ、ワイヤを押し込んだ際に遠位端部を大きく屈曲させることが可能であるとされている。
このような近年のカテーテルにあっては、上記特許文献1のように管状本体の可撓性を長手方向に複数の領域に段階的に変化させた場合には、操作線による繊細な屈曲操作が困難となる。管状本体の曲げ剛性(断面二次モーメント)は一般に径の4乗に比例するところ、可撓性が段階的に変化する境界部分において管状本体の屈曲性が不連続になるためである。これにより、操作線の押し込みまたは引き出しの長さと、遠位端の屈曲量との関係が複雑化し、遠位端を所望の屈曲量だけ変位させることが困難となる。また、従来のカテーテルにおいて、管状本体の屈曲性が実質的に連続的に変化するよう、長手方向に多数の領域に分割して管状本体の可撓性を徐々に変化させる場合には、使用する材料の種類がきわめて多くなるため成形コストや材料コストに問題がある。
はじめに、本実施形態にかかる製造方法(以下、本方法という場合がある。)により得られるカテーテルの概要を説明し、その後に本方法を詳細に説明する。
図1は、本実施形態のカテーテル10を示す部分縦断面模式図である。同図は、カテーテル10を長手方向に切った先端部の断面を示している。同図の左方がカテーテル10の遠位端(先端)側にあたり、右方が近位端(基端)側にあたる。ただし、同図においては、カテーテル10の近位端側は図示を省略している。
図2は、本実施形態の第一変形例に係るカテーテル10を示す部分縦断面図である。
図3は、図2のIII−III断面図(横断面図)である。
シース16には、メインルーメン20と、メインルーメン20よりも小径のサブルーメン30と、がそれぞれ長手方向に通孔形成されている。操作線40は、サブルーメン30に摺動可能に挿通され、シース16の遠位端部15に先端が固定されている。
図1に示すように、本実施形態のシース16は、ともに樹脂材料からなる第一樹脂層61と、第一樹脂層61よりも硬度の高い第二樹脂層62とを厚み方向に積層してなる。そして、シース16は、第二樹脂層62の厚みが遠位端側から近位端側にむかって増大している。
ここで、カテーテル10の遠位端部15とは、カテーテル10の遠位端DEを含む所定の長さ領域をいう。同様に、カテーテル10の近位端部17(図4を参照)とは、カテーテル10の近位端PEを含む所定の長さ領域をいう。
本実施形態のカテーテル10は、体腔内に挿入された内視鏡に挿通して用いるものである。カテーテル10の遠位端部15を内視鏡の先端から突出させ、体腔内で遠位端部15を屈曲させて所望の向きにカテーテル10を進入させてゆく。
コート層64は、ポリビニルアルコール(PVA)やポリビニルピロリドンなどの親水性の樹脂材料で成形するか、または外表面に潤滑処理が施された樹脂材料で成形されており、少なくとも外表面が親水性である。
また、図2および3に示す変形例にかかるカテーテル10では、径方向の内側から順に第一、第三、第二樹脂層61、63、62をこの順に積層してなる。つまり、外層60において、第一樹脂層61は最内層を構成し、第二樹脂層62は第一樹脂層61よりも外周側に設けられて最外層を構成している。
なお、本実施形態において断りなく「硬度」という場合、ショア硬度を意味している。
同種のポリマーを選択した場合、相互の重合度や架橋度、架橋剤などを変化させることで、第一から第三樹脂材料121〜123の硬度を相違させることができる。
第一から第三樹脂材料121〜123は、複数種類のポリマーを混合して調製してもよく、または無機のフィラーを添加してもよい。第一から第三樹脂材料121〜123は、複数種類のポリマーの混合比率を変えて相互に硬度を相違させてもよく、または添加するフィラーの種類や添加量を変えて相互に硬度を相違させてもよい。
ここで、樹脂層の厚みが単調に減少(増大)するとは、当該樹脂層の厚みが不変または減少(増大)することを意味する。
図1に示すように、遠位端DEから軸方向に長さLの位置において、第一樹脂層61と第二樹脂層62の厚みは略等しくなっている。
したがって、外層60は、遠位端DEから長さLまでは、第一樹脂層61の厚みおよび曲げ剛性が支配的である。そして、遠位端DEから長さLの位置よりも近位端PE側では、第二樹脂層62の厚みおよび曲げ剛性が支配的である。また、外層60の軸方向の中間部から近位端部17(図4を参照)までは、実質的に第二樹脂層62のみで構成されている。
また、長さLよりも近位側にあたる長さL2の位置において、第二樹脂層62と第三樹脂層63の厚みは略等しくなっている。本変形例の場合、長さL、L1、L2の関係は、L1<L<L2である。
外層60は、長さLから長さL2までの間の長さ領域においては、第三樹脂層63と第二樹脂層62の厚みおよび曲げ剛性の和が支配的である。
また、長さL2は長さLよりも大きく、かつ外直径dの25倍以上1400倍以下が好ましく、100倍以上360倍以下がより好ましい。
本実施形態のサブルーメン30は連続した円管状であり、メインルーメン20の中心から所定の半径位置に形成されている。そして、第二樹脂層62の厚みが遠位端側から近位端側にむかって漸増していることにより、図1に示す本実施形態のサブルーメン30の周囲の樹脂材料は、第一樹脂層61(第一樹脂材料121)から第二樹脂層62(第二樹脂材料122)に切り替わっている。また、図2に示す変形例のカテーテル10の場合、サブルーメン30の周囲の樹脂材料は遠位端側から近位端側にむかって第一樹脂層61(第一樹脂材料121)、第三樹脂層63(第三樹脂材料123)、そして第二樹脂層62(第二樹脂材料122)へと切り替わっている。
本実施形態のサブルーメン30は、外層60の内部において、シース16の軸方向に平行な直管状に形成されている。ただし本発明においては、サブルーメン30は直管のほか、メインルーメン20の周囲に螺旋状の曲管として形成してもよい。
操作線40の直径は30〜60μmが好ましい。かかる細径ゆえ、操作線40をシース16に対して押し込んだ場合には操作線40は容易に座屈する。このため、本実施形態のカテーテル10は、遠位端部15には実質的に押込力が与えられることはなく、かりに操作線40が遠位端部15から外れたとしても遠位端DEより突き出すことはない。
メインルーメン20の半径は200〜300μm程度、内層21の厚さは10〜30μm程度、外層60の厚さは100〜150μm程度、ブレード層50の厚さは20〜30μmである。
カテーテル10の軸心からサブルーメン30の中心までの半径は300〜350μm程度、サブルーメン30の内径(直径)は40〜100μmとする。
そして、カテーテル10の最外径(半径)は350〜450μm程度であり、外直径d(図2を参照)は1mm未満である。このため、本実施形態のカテーテル10は、腹腔動脈などの血管に挿通可能である。
そして、3本の操作線40の牽引長さを個別に制御することにより、カテーテル10の遠位端部15を360度に亘り任意の向きに屈曲させることができる。これにより、カテーテル10の全体を軸回転させるトルク操作をおこなうことなく、操作部70による操作線40の牽引操作のみによって、カテーテル10の進入方向を自在に操作することが可能となる。このため、本実施形態のカテーテル10は、たとえば分岐する血管等の体腔に対して、所望の方向に進入させることが可能である。
また、本実施形態のカテーテル10では、互いに硬度の異なる樹脂層の層厚さを変化させることでシース16の剛性を連続的に変化させている。このため、少ない種類の材料によってシース16を成形することが可能である。
また、外層60の最外層にあたる第二樹脂層62は第一樹脂層61や第三樹脂層63よりも粘着性が低いため、カテーテル10を内視鏡に挿通する際の作業性が良好である。
以下、本実施形態にかかるカテーテルの製造方法(本方法)について詳細に説明する。
本方法は、メインルーメン20およびメインルーメン20よりも小径のサブルーメン30がそれぞれ長手方向に通孔形成されたシース16と、サブルーメン30に摺動可能に挿通された操作線40と、を備えるカテーテル10(図1を参照)の製造方法に関する。
本方法は、溶融状態の第一の樹脂材料(第一樹脂材料121)と、常温で第一樹脂材料121よりも硬度が高く、操作線40が導入された溶融状態の第二の樹脂材料(第二樹脂材料122)と、を、第一樹脂材料121の吐出量D1に対する第二樹脂材料122の吐出量D2を増大させながら、第一および第二樹脂材料121、122をダイ83より共に押し出してシース16を成形する本体成形工程を含む。
押出機82は、第一および第二樹脂材料121、122を投入して、ダイ83よりシース16の外層60を押し出して細線化する装置である。
サイジング装置84は、押出機82より押し出されたシース16を冷却して所定の径に調整する装置であり、一例として水槽を用いることができる。
引取機86は、対向して走行するローラー87からなり、押出機82より押し出されてサイジング装置84で冷却されたシース16の先端を所定の引取速度で引き取る装置である。
製造装置80では、引取機86による引取速度や、サイジング装置84における冷却温度、ダイ83とサイジング装置84との距離などのパラメータを調整することにより、成形されるシース16の径が所望に調整される。
本方法の本体成形工程では、シース16の主材料となる第一から第三樹脂材料121〜123を芯線22の周囲に押し出してシース16を成形する。
芯線22は円柱状に形成された中芯(マンドレル)であり、成形されたシース16から引き抜かれることによりメインルーメン20を形成する部材である。
芯線22の材質は特に限定されないが、高い引張強度と耐食性の観点から金属材料を好適に用いることができる。具体的には、銅または銅合金、炭素鋼やステンレス鋼(SUS)などの合金鋼、ニッケルまたはニッケル合金などを挙げることができる。
本体成形工程では、ブレード層50の表面に第一から第三樹脂材料121〜123を押し出して外層60を形成する。これにより、図2に示したようにブレード層50は外層60に内包される。
ダイ83には、溶融状態の第一から第三樹脂材料121〜123をそれぞれ押し出すための三式の流路91a〜91cが設けられている。
流量調整弁92a〜92cは、第一から第三樹脂材料121〜123の流量を所望に増減調整可能である。
また、ダイ83の軸心には、芯線22を挿通するための通孔97が貫通して設けられている。芯線22は、所定の速度で通孔97に導入される。芯線22の送り方向は、同図に矢印で示すように、図中左方である。
図6では流路91aにのみ拡径部94が形成されたダイ83を例示しているが、流路91bおよび91cに関しても同様に吐出口93bおよび93cの上流側近傍にキャビティを形成してもよい。
これにより、吐出口93aより吐出される第一樹脂材料121は芯線22の外周面上に押し出される。そして、第一樹脂材料121の外周面上には第三樹脂材料123が吐出口93cより押し出され、さらにその上に第二樹脂材料122が吐出口93bより押し出される。
これにより、シース16の長手方向に延在する操作線40が外層60の内部に埋設される。
本方法の本体成形工程では、第一樹脂材料121の吐出量D1に対する第二樹脂材料122の吐出量D2を増大させながら第一から第三樹脂材料121〜123を押し出してシース16を成形する。ここで、樹脂材料の吐出量とは、単位時間あたりにダイ83のノズル部96より押し出される当該樹脂材料の体積流量をいう。
図2に示すように、本実施形態のカテーテル10における外層60は、遠位端DE(図中左方)から近位端PE(図中右方)に向かって、第一樹脂層61の厚みは漸減し、第二樹脂層62の厚みは漸増する。同様に、第三樹脂層63の厚みは漸増してから漸減してゆく。そして、第一から第三樹脂層61〜63は、遠位端DEから所定の長さ位置を境界として、当該境界よりも近位端PE側に関しては厚みが略均一である。
(1)初期条件をD2=D3≒0として、第一樹脂材料121のみをノズル部96より押し出して遠位端DEを成形する(初期押出工程)。
(2)初期押出工程に続けて、D1を漸減し、D2とD3を漸増しながら、所定の押出長さL1(図2を参照)に亘って第一から第三樹脂材料121〜123をノズル部96より押し出す(予備押出工程)。予備押出工程の終期では、D1≒D3>D2である。
(3)予備押出工程に続けて、D1をさらに漸減し、D2を漸増し、D3を漸増から漸減に転じさせながら第一から第三樹脂材料121〜123をノズル部96より押し出す。押出長さL(図2を参照)の時点で、D3>D1≒D2である。さらに、D1とD3を漸減し、D2を漸増させながら、押出長さL2(図2を参照)まで、第一から第三樹脂材料121〜123をノズル部96より押し出して遠位端部15を成形する(第一押出工程)。第一押出工程の終期では、D2≒D3>D1である。
(4)第一押出工程に続けて、D1とD3をさらに漸減させ、D2をさらに漸増する。そして、D1=D3≒0として、第二樹脂材料122のみをノズル部96より押し出して、外層60を近位端PEまで押出成形する(第二押出工程)。
第一押出工程においては、第一および第三樹脂材料121、123の吐出量D1、D3に対する第二樹脂材料122の吐出量D2を増大させながら第一から第三樹脂材料121〜123をダイ83より共に押し出してシース16を成形する。
初期(予備)押出工程では、所定長さに亘り、第一樹脂材料121のみを押し出す。
続けて、第一押出工程では、第一樹脂材料121の吐出量D1を漸減させ、第二樹脂材料122の吐出量D2を漸増させながら、遠位端部15を押出成形する。押出長さLの時点では、D1≒D2である。
第一押出工程に続けて、D1≒0として、第二樹脂材料122のみをノズル部96より押し出して、外層60を近位端PEまで押出成形する(第二押出工程)。
流路91bからキャビティ部95に先端が到達した操作線40は、予備成形工程においては周囲を第三樹脂材料123に覆われてノズル部96より押し出される。そして、第一押出工程および第二押出工程では、操作線40は周囲を第二樹脂材料122に覆われてノズル部96より押し出されることとなる。
これにより、図2に示すように、本実施形態の外層60の遠位端DE近傍においては操作線40が第三樹脂層63に埋設され、近位端PE側においては操作線40が第二樹脂層62に埋設されることとなる。
充填材料44としては、液体、または可溶性の固体を用いることができる。固体の充填材料44の例としては、水溶性または溶剤可溶性の固体材料、具体的には、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ酢酸ビニル部分けん化物、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシドまたは澱粉等の生分解性樹脂を例示することができる。
そして、本体成形工程にて外層60の内部に埋設された操作線40の表面より充填材料44を除去することで、外層60の内部にサブルーメン30が通孔形成されるとともに、サブルーメン30と操作線40が摺動可能となる。
操作線40が外層60に対して摺動可能に挿通されたシース16からは、芯線22を引き抜くことによりメインルーメン20が形成される。ここで、離型処理が施された芯線22においては、芯線22と内層21との界面強度が、ブレード層50や内層21に対する外層60の剥離強度よりも小さい。したがって、シース16から芯線22を引き抜くことにより、芯線22の周面に形成されていた内層21およびブレード層50がシース16の内部に残置される。
以上により、本実施形態のカテーテル10を得ることができる。
図7は、変形例に係るカテーテル10を示す部分縦断面模式図である。同図は、カテーテル10を長手方向に切った先端部の断面を示している。
本変形例において、第一樹脂層61は、シース16の遠位端DE側の一部長さについて、第二樹脂層62よりも外周側に設けられている。
第三樹脂層63は、シース16の遠位端側から近位端側にむかって厚みが漸増した後に漸減している。
第一樹脂層61は、シース16の遠位端側から近位端側にむかって減少している。
また、遠位端DEより長さL2(>L1)の位置において、第二樹脂層62と第三樹脂層63の厚みは略等しくなる。
そして、遠位端DEからの長さL2の位置から近位端PEまでは第二樹脂層62が最も厚く、外層60は第二樹脂層62の厚みおよび曲げ剛性が支配的となる。
これにより、コート層64から近位端側に露出するシース16の外表面には、第二樹脂層62のみが露出している。これにより、第二樹脂層62と比較して硬度が低い第一および第三樹脂層61、63が、コート層64によって保護されている。
そして、シース16において内層21を支配的な厚さとし、内層21を第一から第三樹脂層61〜63により積層構成としてもよい。
このようにサブルーメン30の外周をブレード層50で保護することにより、操作時に操作線40に過剰な引張力が付与されたとしても操作線40がカテーテル10を突き破って外部に露出してしまうことがない。
これにより、カテーテル10の遠位端部15における屈曲性を十分に確保しつつ、操作時に曲げモーメントがもっとも負荷される近位端部17におけるカテーテル10の曲げ強度を十分に得ることができる。
以下、参考形態の例を付記する。
1.
メインルーメンと、前記メインルーメンよりも小径のサブルーメンと、がそれぞれ長手方向に通孔形成された管状本体と、
前記サブルーメンに摺動可能に挿通され、前記管状本体の遠位端部に先端が固定された操作線と、を有し、
前記管状本体は、ともに樹脂材料からなる第一樹脂層および前記第一樹脂層よりも硬度の高い第二樹脂層を厚み方向に積層してなるとともに、前記第二樹脂層の厚みが遠位端側から近位端側にむかって増大していることを特徴とするカテーテル。
2.
前記第一樹脂層の厚みが、前記管状本体の遠位端側から近位端側にむかって単調に減少している1.に記載のカテーテル。
3.
前記第一樹脂層と前記第二樹脂層との間に、前記第一樹脂層と前記第二樹脂層の中間の硬度を有する第三樹脂層が積層されていることを特徴とする1.または2.に記載のカテーテル。
4.
前記第二樹脂層が、前記第一樹脂層よりも外周側に設けられていることを特徴とする1.から3.のいずれか1つに記載のカテーテル。
5.
前記第二樹脂層を構成する樹脂材料は、前記第一樹脂層を構成する樹脂材料よりも粘着性が低いことを特徴とする4.に記載のカテーテル。
6.
前記メインルーメンが内部に形成された管状の内層と、前記内層の周囲にワイヤを編成してなるブレード層と、をさらに有するとともに、
前記第一樹脂層が、前記ブレード層に密着して設けられていることを特徴とする1.から5.のいずれか1つに記載のカテーテル。
7.
前記操作線が挿通された前記サブルーメンが、前記第一樹脂層よりも外周側に通孔形成されていることを特徴とする1.から6.のいずれか1つに記載のカテーテル。
8.
前記第一樹脂層が、前記管状本体の遠位端側の一部長さについて、前記第二樹脂層よりも外周側に設けられていることを特徴とする1.から3.のいずれか1つに記載のカテーテル。
9.
メインルーメンおよび前記メインルーメンよりも小径のサブルーメンがそれぞれ長手方向に通孔形成された管状本体と、前記サブルーメンに摺動可能に挿通された操作線と、を備えるカテーテルの製造方法であって、
溶融状態の第一の樹脂材料と、
常温で前記第一の樹脂材料よりも硬度が高く、前記操作線が導入された溶融状態の第二の樹脂材料と、を、
前記第一の樹脂材料の吐出量に対する前記第二の樹脂材料の吐出量を増大させながら、前記第一および第二の樹脂材料をダイより共に押し出して前記管状本体を成形する本体成形工程を含む、カテーテルの製造方法。
10.
前記操作線が導入された溶融状態の第三の樹脂材料を、溶融状態の前記第二の樹脂材料とともに前記ダイより共に押し出す予備押出工程の後に前記本体成形工程をおこなう9.に記載のカテーテルの製造方法であって、
前記本体成形工程において、前記第一および第三の樹脂材料の吐出量に対する前記第二の樹脂材料の吐出量を増大させながら前記第一、第二および第三の樹脂材料を前記ダイより共に押し出して前記管状本体を成形することを特徴とする、カテーテルの製造方法。
Claims (2)
- メインルーメンおよび前記メインルーメンよりも小径のサブルーメンがそれぞれ長手方向に通孔形成された管状本体と、前記サブルーメンに摺動可能に挿通された操作線と、を備えるカテーテルを、第一の樹脂材料と、第二の樹脂材料と、第三の樹脂材料と、を用いて製造する方法であって、
予備押出工程と、
本体成形工程と、
をこの順に行い、
前記予備押出工程では、
前記操作線が導入された溶融状態の前記第三の樹脂材料を、溶融状態の前記第二の樹脂材料とともにダイより共に押し出し、
前記本体成形工程では、
前記第一の樹脂材料の吐出量に対する前記第二の樹脂材料の吐出量を増大させながら、且つ、前記第一および第三の樹脂材料の吐出量に対する前記第二の樹脂材料の吐出量を増大させながら、
溶融状態の前記第一の樹脂材料と、前記操作線が導入された溶融状態の前記第二の樹脂材料と、溶融状態の前記第三の樹脂材料と、を前記ダイより共に押し出して前記管状本体を成形し、
前記第一の樹脂材料、前記第三の樹脂材料及び前記第二の樹脂材料として、常温における硬度は、前記第一の樹脂材料よりも前記第三の樹脂材料の方が高く、前記第三の樹脂材料よりも更に前記第二の樹脂材料の方が高いものを用いることにより、
前記管状本体の厚み方向において、前記第一の樹脂材料からなる前記第一樹脂層と、前記第二の樹脂材料からなる前記第二樹脂層との間に、前記第三の樹脂材料からなり前記第一樹脂層と前記第二樹脂層の中間の硬度を有する第三樹脂層が配置され、
前記第一樹脂層と前記第三樹脂層と前記第二樹脂層とが、前記管状本体の厚み方向において、この順に積層されている構造の前記カテーテルを製造する、カテーテルの製造方法。 - 前記管状本体は、
前記第一樹脂層を有する第一区間と、
内周側に配置された前記第一樹脂層と、外周側に配置された前記第三樹脂層と、を有する第二区間と、
内周側に配置された前記第一樹脂層と、外周側に配置された前記第二樹脂層と、前記管状本体の厚み方向において前記第一樹脂層と前記第二樹脂層との間に配置された前記第三樹脂層と、を有する第三区間と、
を遠位端側から近位端側にむかってこの順に備え、
前記第一樹脂層、前記第二樹脂層および前記第三樹脂層は、前記管状本体の遠位端側から近位端側にむかってそれぞれの厚みが連続的に変化している構造の前記カテーテルを製造する、請求項1に記載のカテーテルの製造方法。
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