JP6799317B2

JP6799317B2 - 操作ワイヤの製造方法

Info

Publication number: JP6799317B2
Application number: JP2016195960A
Authority: JP
Inventors: 哲雄速水
Original assignee: 株式会社プロポックス
Priority date: 2016-10-03
Filing date: 2016-10-03
Publication date: 2020-12-16
Anticipated expiration: 2036-10-03
Also published as: JP2018057512A

Description

本発明は、手元から離れた部材の姿勢等を操作するためのワイヤに関し、特に、医療機器等の操作に用いられる極細の操作ワイヤに関する。

体内に挿入される各種医療機器において、機器先端部を体外から操作するために操作ワイヤが用いられる。操作の内容は、内視鏡やカテーテルの湾曲操作、鉗子等処置具の回転・開閉操作、医療用ロボットに取り付けられた処置具の操作などである。操作ワイヤは、遠位端がカテーテル先端近傍の湾曲部や処置具に接合され、近位端が操作部に接合される。これにより、手元の操作部でワイヤを進退操作することで、体内にある湾曲部や処置具の操作が可能となる。

操作ワイヤの遠位端を処置具等の相手方部材に接合する方法としては、ろう付けや溶接により固着する方法や、ワイヤ先端にパイプ等をかしめて相手方部材の凹部等に係止する方法などが従来より知られている。例えば、特許文献１には、湾曲部の最先端の湾曲駒にワイヤ受けを形成し、ワイヤ先端をワイヤ受けに真空環境下または不活性ガス環境下でろう付け固定する内視鏡が記載されている。特許文献２には、操作ワイヤの先端に止め部材をかしめて固定し、湾曲部の最先端の節輪に設けられた絞り孔に操作ワイヤを通して、止め部材によって操作ワイヤを当該節輪に係止する内視鏡が記載されている。特許文献３には、湾曲操作ワイヤの先端を管状の固定部材に挿通し、固定部材をかしめて湾曲操作ワイヤに圧着固定し、湾曲部の関節駒先端の内面に固定部材を半田等のろう剤により固定した内視鏡が記載されている。

特開２００１−１４９３０７号公報特開２０００−２２５１２１号公報特開平１０−２５８０２５号公報

しかしながら、従来の操作ワイヤ接合方法では、より細いワイヤを用い、より小さな接合構造を実現したい場合に問題があった。

ろう付けによるワイヤの接合には、残留したフラックスによってワイヤが腐食したり、ろう付け部近傍が必要以上に加熱されてワイヤの強度が低下するといった問題があった。ワイヤがより細くなると、腐食があった場合に破断しやすいし、熱容量が小さいために温度が過度に上昇しやすくなる。また、ワイヤに管状等の部材をかしめる場合、ワイヤが細すぎると十分な圧着強度が得られなかった。

本発明は、上記を考慮してなされたものであり、ワイヤが細くても、相手方部材との十分な接合強度が得られる操作ワイヤを提供することを目的とする。

上記課題に対して、本発明の操作ワイヤは、ワイヤ本体と、前記ワイヤ本体の一端の側面に形成され、めっき層からなる係止部とを有する。

好ましくは、前記ワイヤ本体が撚線である。

好ましくは、前記係止部が略円筒形状を有する。また、好ましくは、前記係止部の長さが８ｍｍ以下である。また、好ましくは、前記ワイヤ本体の径が１ｍｍ以下であり、前記係止部の厚さが０．０１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下である。また、好ましくは、前記めっき層がニッケルを含む。

好ましくは、前記操作ワイヤは医療機器に組み込まれて使用される。

本発明の操作ワイヤ製造方法は、ワイヤ本体を準備する工程と、前記ワイヤ本体の先端近傍の側面に第１マスク層を形成する工程と、前記第１マスクの両側の前記ワイヤ本体側面に第２マスク層を形成する工程と、前記第１マスク層を除去する工程と、前記第１マスク層が除去された部分にめっき層を形成する工程と、前記第２マスク層を除去する工程と、前記ワイヤ本体および前記めっき層の先端側を切断して所定の長さの係止部を形成する工程とを有する。

本発明の操作ワイヤまたは操作ワイヤの製造方法によれば、ワイヤ本体とめっき層からなる係止部とが強固に一体化していることにより、ワイヤが細くても、ワイヤ本体と係止部との十分な接合強度が得られる。これにより、操作ワイヤに強い張力がかかっても、相手方部材との接合構造が破壊されにくい。また、係止部の形成時にワイヤに熱がかかることがなく、ワイヤ材質の選択の幅が広がり、耐久性が向上する。

本発明の一実施形態の操作ワイヤの断面図である。本発明の一実施形態の操作ワイヤの部分拡大断面図である。本発明の一実施形態の操作ワイヤの製造方法を示す図である。本発明の一実施形態の操作ワイヤの使用方法を示す図である。

本発明の操作ワイヤの一実施形態として、カテーテル等の湾曲操作に用いられる操作ワイヤを説明する。

図１において、本実施形態の操作ワイヤ１０は、ワイヤ本体１１と係止部１２からなる。係止部１２は、ワイヤ本体の一端の側面に形成され、めっき層１３からなる。

ワイヤ本体１１の材質は、用途に応じて所要の特性を備えたものを用いることができる。医療機器用の操作ワイヤでは、好ましくはオーステナイト系のステンレス鋼線、さらに好ましくは加工硬化により引張強度を高めたオーステナイト系のステンレス鋼線を用いる。細径でも引張強度が高く、耐食性に優れるからである。そのような鋼線としては、例えば、ＪＩＳＧ４３１４に規定されたＳＵＳ３０４ＷＰＢや、ＳＵＳ３０４ＷＰＢと同様の方法で製造されたさらに径の細いステンレス鋼線がある。本実施形態の操作ワイヤでは、係止部がめっき層からなり、係止部の形成時にワイヤ本体に熱がかからない。そのため、加工硬化により引張強度を高めたオーステナイト系のステンレス鋼線を用いる場合でも、係止部形成時に加工硬化による内部歪が焼き鈍まされることがなく、ワイヤ本体の引張強度が低下しない。

ワイヤ本体１１は、略円形の断面を有する。ワイヤ本体１１は、好ましくは、より細い素線を撚り合わせた撚線である。ワイヤ本体が柔軟性に富むことに加えて、表面の凹凸によりワイヤ本体とめっき層との接合部の剪断強度が高くなるからである。撚線の構造は特に限定されない。素線を撚り合わせたストランドであってもよいし、ストランドをさらに撚り合わせたものであってもよい。

ワイヤ本体１１の長さは用途によって定められ、典型的には５０〜１５０ｃｍである。ワイヤ本体１１の径Ｄは、好ましくは１ｍｍ以下であり、より好ましくは０．５ｍｍ以下である。操作ワイヤ１０が組み込まれるカテーテル等を細くするためであり、また、本実施形態の操作ワイヤの構造は、ワイヤ径が小さいときに特にメリットがあるからである。一方、ワイヤ本体の径Ｄは、好ましくは０．０４ｍｍ以上であり、より好ましくは０．０８ｍｍ以上である。ワイヤ径が小さすぎると、必要な引張強さが得られないからである。

係止部１２は、ワイヤ本体１１側面の周方向の一部に形成されていてもよいが、好ましくはワイヤ本体側面の周方向の全周に亘って形成されている。ワイヤ本体とめっき層との界面の面積が大きく、接合強度が高くなるからである。係止部の形状は、好ましくは、ワイヤ本体と同心の略円筒形であり、中心軸のまわりに回転対称である。相手方部材との接合作業時に操作ワイヤの向きを考慮しなくてよいため、医療機器の組み立てが容易になるからである。係止部の形状が略円筒状である場合、図２を参照して、ワイヤ本体の一端とは反対側の係止部端面１４に接する平面Ｐと、ワイヤ本体の中心線Ｚとがなす角度θが、好ましくは９０度±２度であり、より好ましくは９０度±１度である。角度θが９０度から大きくずれると、操作ワイヤ使用時にワイヤを捩じる向きに力が発生して、操作ワイヤが滑らかに進退しないからである。

図１に戻り、係止部１２を構成するめっき層１３の材質は、好ましくはニッケルである。十分な硬度を有し、耐食性に優れるからである。また、ワイヤ本体としてオーステナイト系ステンレス鋼線を用いる場合は、めっき層をニッケルとすることが特に好ましい。高い接合強度が得られるからである。

係止部１２の長さＬは、好ましくは８ｍｍ以下、より好ましくは４ｍｍ以下、特に好ましくは２ｍｍ以下である。長さＬが短いほど医療機器を小さくできるからである。一方、係止部が短すぎると所要の強度が得られないので、係止部の長さは、好ましくは０．２ｍｍ以上、より好ましくは０．５ｍｍ以上である。

係止部１２の厚さｔは、好ましくは０．１ｍｍ以下である。係止部が薄いほど医療機器を小さくできるからである。一方、係止部１２の厚さｔは、好ましくは０．０１ｍｍ以上、より好ましくは０．０２５ｍｍ以上である。係止部が薄すぎると、係止部や相手方部材に要求される加工精度が高くなるからである。なお、ワイヤ本体１１が撚線であるときは、長さ方向に垂直な断面が撚り形状により真円ではなく、係止部外表面も撚り形状の影響を受ける。このとき、係止部の厚さｔとは、ワイヤ本体断面の外接円に接する素線表面から係止部外表面までの径方向の距離をいう。特に、係止部がワイヤ本体と同心の略円筒形であるときは、係止部の厚さｔは、ワイヤ本体断面の外接円の半径と係止部断面の外接円の半径との差となる。

次に、本実施形態の操作ワイヤの製造方法を図３に基づいて説明する。

まず図３Ａを参照して、ワイヤ本体１１を準備する。図３Ｂを参照して、ワイヤの先端近傍の側面に、形成しようとする係止部より長い範囲に、第１マスク層２１を形成する。第１マスク層は、例えば、耐熱性のレジストインクを、ワイヤ本体に対して複数の方向からパッド印刷することによって形成できる。パッド印刷によれば、ワイヤ本体として撚線を用いる場合でも、表面の凹部内にインクが侵入し、第１マスク層のエッジＱ形状がギザギザになりにくい。図３Ｃを参照して、ワイヤの先端部に第２マスク層２２を形成する。第２マスク層の形成方法は特に限定されないが、好ましくは電着塗装によって形成する。電着塗装による場合は、第１マスク層の両側のワイヤ本体が露出した部分に第２マスク層が形成される。電着塗装によれば、ワイヤ本体との密着性に優れた第２マスク層が得られる。図３Ｄを参照して、第２マスク層を加熱、ＵＶ照射等により硬化させた後、第１マスク層を除去する。図３Ｅを参照して、ワイヤの先端側をめっき浴に漬けてめっき層１３を形成する。めっき層は、電解めっきによって形成するのが好ましい。均一なめっき厚さが得られるからである。めっき層は、スルファミン酸浴を用いた電解めっきによって形成するのがさらに好ましい。めっき層の内部応力を小さくできるからである。図３Ｆを参照して、第２マスク層を除去する。第２マスク層は剥離剤を用いて除去することができる。図３Ｇを参照して、所望の長さＬの係止部１２が得られるように、ワイヤ本体およびめっき層の先端を切断する。

次に、本実施形態の操作ワイヤの使用方法を説明する。

図４において、カテーテル等の先端側部材２３の外周面には、対向する２か所に凹部（係止受け部）２４が形成されている。操作ワイヤ１０の遠位端にある係止部１２をこの係止受け部に嵌めこむ。先端側部材の外側に円筒状の押さえ環２５を嵌合して、係止部１２が係止受け部２４から外れないように押さえる。先端側部材、操作ワイヤ、押さえ環の全体は、さらに可撓性のチューブ等の内部に収容される。２本の操作ワイヤを近位端から進退操作することで、先端側部材の向きが変わり、これによりカテーテル等の湾曲を制御することができる。

なお、操作ワイヤの係止部を先端側部材と接合する方法は、図４の構造には限られない。例えば、先端側部材の内部に空洞がある場合、先端側部材の内周面に係止受け部を設け、操作ワイヤの係止部を内側から嵌めこみ、押さえ部材を前記空洞に挿入して、係止部を内側から押さえるようにしてもよい。また、係止受け部として、ワイヤ本体は通るが係止部は通らない大きさの貫通穴を先端側部材に形成し、この貫通穴に遠位側からワイヤを挿通して、係止部を貫通穴の縁に係止してもよい。

ワイヤ本体として、オーステナイト系のステンレス鋼線を７本撚り合わせた、径０．２１ｍｍの撚線を用いた。素線は、ＪＩＳＧ４３１４に規定されたＳＵＳ３０４ＷＰＢと同様に加工硬化によって引張強度を向上させた、線径が０．０７ｍｍのものである。ワイヤ本体の引張強さは約５０Ｎであった。前述の方法で、ワイヤ本体の一端の側面にニッケルめっき層からなる円筒状の係止部を形成した。係止部の大きさは、長さＬを１．５ｍｍ、厚さｔを０．０５ｍｍとした。

ワイヤ本体は通るが係止部は通らない貫通穴を有する治具を用い、貫通穴にワイヤを挿通して、治具とワイヤ本体を把持して引張試験を行った。ワイヤ本体の引張強さは低下しておらず、かつ、ワイヤが破断する前に係止部が破損することはなかった。この結果から、係止部が十分な強度を有することが確認できた。

ワイヤを相手方部材にろう付けや溶接で固着すると、加工硬化によるワイヤの内部歪が焼き鈍され、ワイヤの引張強さが低下する。実施例と同じワイヤを、レーザー溶接で他の部材に固着させたところ、固着部近傍のワイヤの引張強さは約２０Ｎまで低下した。これに対して、本実施例の操作ワイヤでは、係止部形成時にワイヤ本体に熱がかからないため、ワイヤ本体の引張強さは低下しなかった。また、ワイヤ本体の径が０．２１ｍｍまで小さくなると、管状等の部材をかしめるのみでは十分な圧着強度は得られない。

以上のとおり、本実施形態の操作ワイヤによれば、ワイヤが細くても、相手方部材との十分な接合強度が得られる。また、操作ワイヤと相手方部材を接合するのに、係止部を相手方部材に係止するだけで足りるので、他の部品を必要とせず、小さな接合構造を実現できるし、接合作業も容易である。

本発明は上記の実施形態や実施例に限られるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。

１０操作ワイヤ
１１ワイヤ本体
１２係止部
１３めっき層
１４係止部の端面
２１第１マスク層
２２第２マスク層
２３先端側部材
２４係止受け部
２５押さえ環
Ｄワイヤ本体の径
Ｌ係止部の長さ
ｔ係止部の厚さ

Claims

医療機器に組み込まれて使用される操作ワイヤの製造方法であって、
径が１ｍｍ以下のワイヤ本体を準備する工程と、
前記ワイヤ本体の先端近傍の側面に第１マスク層を形成する工程と、
前記第１マスク層の両側の前記ワイヤ本体側面に第２マスク層を形成する工程と、
前記第１マスク層を除去する工程と、
前記第１マスク層が除去された部分にめっき層を形成する工程と、
前記第２マスク層を除去する工程と、
前記ワイヤ本体および前記めっき層の先端側を切断して所定の長さの係止部を形成する工程と、
を有する操作ワイヤの製造方法。