JPH08118505A - 可とう性プラスチックチューブ - Google Patents

可とう性プラスチックチューブ

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JPH08118505A
JPH08118505A JP28740394A JP28740394A JPH08118505A JP H08118505 A JPH08118505 A JP H08118505A JP 28740394 A JP28740394 A JP 28740394A JP 28740394 A JP28740394 A JP 28740394A JP H08118505 A JPH08118505 A JP H08118505A
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JP
Japan
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tube
groove
plastic tube
flexible plastic
flexible
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Withdrawn
Application number
JP28740394A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Shinmen
裕志 新免
Sadakatsu Hamazaki
貞勝 浜崎
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Japan Gore Tex Inc
Original Assignee
Japan Gore Tex Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 硬質プラスチックチューブの外周にチューブ
の厚さよりも小さい深さの溝が複数彫り込まれ、しかも
その個々の溝がチューブ軸方向に対して垂直であり、且
つ非連続的に独立であることを特徴とする可とう性プラ
スチックチューブ。上記硬質プラスチックチューブの材
料がフッ素樹脂、特にPTFEであることが好ましい。 【効果】 小さな曲げ半径での屈曲が可能で、しかもね
じり性に優れている。特にその材料がPTFEからなる
ものは、更に耐熱性、耐薬品性、耐汚染性、耐すべり性
等の点において優れ、医薬用、特に内視鏡装置における
吸引チューブ又は管路形成用チューブとして有用であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は可とう性プラスチックチ
ューブ、特に小さな曲げ半径において使用される屈曲性
に優れた可とう性チューブに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、耐屈曲性に優れた可とう性チュー
ブとしては、多孔質構造のポリテトラフルオロエチレン
(以下、PTFEと略記する)からなる内層の外周面
に、気密性の可とう性プラスチックからなる中間層を介
して、多孔質構造のPTFEからなる外層を設けた多層
構造の可とう性チューブが知られている(特公昭59−
49464号)。この可とう性チューブにおいては、内
面が多孔質構造であるため、チューブ材料が耐汚染性に
優れたPTFEであっても、微小な汚染物質の残留の危
険性があり、完全な耐汚染性を示すことができなかっ
た。
【0003】一方、特公昭55−36492号公報に
は、内層が充実構造のテトラフルオロエチレン/ヘキサ
フルオロプロピレン共重合体(FEP)等のフッ素樹脂
からなり、外層が多孔質構造のPTFEからなる多層チ
ューブが提案されている。しかしながら、この多層チュ
ーブの場合には、曲げ半径が最も小さくなる内層を構成
する充実構造のFEPが屈曲性に劣り、且つ隣接する多
孔質構造層の収縮を妨げるために、小さな曲げ半径で屈
曲させるとキンク(折れ)を生じるという問題がある。
【0004】更に、特開昭59−123637号公報に
は、可とう性プラスチックホースの製造方法並びにその
製造装置が示されており、チューブの外周及び/又は内
周に沿ってらせん状に溝が彫込まれた可とう性プラスチ
ックチューブが提案されている。らせん状の連続溝の加
工は生産性に優れているものの、溝がチューブ内周方向
に対して角度をもっているために、チューブがねじり運
動を受けた場合、ねじりに強い回転方向と弱い回転方向
が生じてしまう。若し、チューブ両端が固定されてお
り、且つチューブ長さが短い場合、弱い回転方向へ強い
ねじり運動が与えられると、チューブはキンクを生じて
しまう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の実情に鑑みてなされたものであって、まず一般的な硬
質プラスチックチューブの外周に非連続単独溝を複数本
彫込むことにより、小さな曲げ半径での屈曲が可能とな
る可とう性プラスチックチューブを提案することをその
目的とし、更に、基材のプラスチックチューブとして充
実構造のフッ素樹脂チューブを用いることにより、耐薬
品性、耐汚染性に優れ、且つ屈曲性、ねじり性に優れた
可とう性プラスチックチューブを提供することをその目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、硬質チュ
ーブの可とう性に着目し、特に、溝加工を施すことによ
る可とう性の向上について研究を重ね、本発明を完成す
るに至った。即ち、本発明によれば、硬質プラスチック
チューブの外周にチューブの厚さよりも小さい深さの溝
が複数彫り込まれ、しかもその個々の溝がチューブ軸方
向に対して垂直であり、且つ非連続的に独立であること
を特徴とする可とう性プラスチックチューブが提供され
る。
【0007】また、本発明によれば、好ましい態様とし
て、上記構成のチューブにおいて、その材料がフッ素樹
脂、特にPTFE、からなる可とう性プラスチックチュ
ーブが提供され、更にPTFE製可とう性プラスチック
チューブからなる医療用チューブ、特に内視鏡装置にお
ける吸引チューブ又は管路形成用チューブが提供され
る。
【0008】以下、本発明を詳しく説明する。チューブ
の可とう性は、本来チューブ材料、チューブ径、肉厚、
成形条件等により決定する。一度決定した可とう性を向
上させる手段として、本発明ではチューブ軸方向に垂直
な非連続単独溝を外周に複数本彫り込む機械的加工法を
用いた。溝加工の方法としては、切削工具を用いた切削
法、研削工具を用いた研削法、あるいは熱溶融を利用し
た成形法等があり、所定の寸法の溝が加工できるのであ
ればいずれの方法でもよい。
【0009】次に、目的とする可とう性を実現するため
の溝の巾、深さ、ピッチ巾の最適条件を模式化した。図
1において、D、tは各々基材としてのチューブの外径
及び肉厚である。そして、a、bは溝の深さ及び巾であ
り、cは溝加工により彫り残された凸部の巾である。P
は1ピッチ巾であり、P=b+cで表わすことができ
る。ストレート時に図1に示す形状の溝付チューブを湾
曲させてゆくと、図2に示す湾曲状態となる。この時初
めて隣接する凸部の角が接触すると仮定する。この状態
の直前まで、チューブは湾曲軸X0を中心にその外側で
引張力が内側で圧縮力が作用している。しかし、チュー
ブ内側において隣接する凸部の角が接触し、その接触点
で圧縮力を受けるようになると、湾曲軸はX0からX0
へと移動し、その位置X0’はチューブ内円弧から(D
−a)/2となる。この隣接する凸部の相互の接触が、
薄肉部である溝の谷部への応力集中を防ぎ、キンクを抑
制する効果が生まれる。図3は更に湾曲が進み、湾曲の
限界に達したときの溝付チューブの状態を示している。
凸部が圧縮力により弾性的に変形し、図4の斜線で示す
部分においては面と面で接触し、溝の谷部の応力は更に
軽減される。a及びbの条件としては、 0<a<t ……(1) 0<b<2a……(2) がある。(2)は隣接する凸部が接触する条件であり、
凸部の接触がなければ薄肉化した基材チューブとなり、
可とう性は下がる。
【0010】次に図4において、湾曲軸位置X0’での
半円周l0及び溝の谷位置X1での半円周l1は次式で示
される。 l0=π{r+(D−a)/2}……(3) l1=π(r+a) ……(4) また、l0、l1は次式で示すこともできる。 l0=n(b+c) ……(5) l1=n{(1−k)b+c} ……(6) nは半円周に存在する溝ピッチの数、kは材料固有の圧
縮歪みである。(3)、(5)式より π/n=2(b+c)/(2r+D−a) ……(7) (4)、(6)式より π/n={(1−k)b+c}/(r+a)……(8) ここでπ/nは、1ピッチ分の円弧の中心各θを表わし
ている。(7)、(8)式より 2(b+c)/(2r+D−a)={(1−k)b+c}
/(r+a) 変形して、 r={(b+c)(D−3a)−kb(D−a)}/2kb……(9) ここで目標とする曲げ半径をRとすると、r≦Rでなく
てはならない。よって、 {(b+c)(D−3a)−kb(D−a)}/2kb
≦R 変形して、 c≦{k(D+2R−a)+3a−D}b/(D−3a)……(10) ここでD、kは基材チューブの選択時に既知となる値で
あり、Rは目標とする曲げ半径であり、共に容易に入力
できる。
【0011】aは溝の深さであるが、常識的にaが大き
い程可とう性は向上する。しかし、ここで重要なことは
肉厚tからa彫り込んだ後、残される厚み(t−a)と
のバランスである。厚み(t−a)は加工後のチューブ
の最も薄い肉厚となり、チューブの耐久性に深く関わ
る。チューブの使用状況に応じた厚み(t−a)を実験
的に求めなくてはならない。また、溝の巾bについて
は、これも常識的にbが大きい程可とう性は向上する。
しかし、bが大きいと滑らかな円弧を描けなくなり、チ
ューブ内面にも凹凸が大きく表われ、耐汚染性を低下さ
せることになる。従って、bを可能な限り小さくするこ
とが望ましい。そして、bの巾は加工に用いる工具の巾
により決定されると言ってもよい。このようにして決め
られたa、bを式(10)に入力することにより、凸部
の巾cの最適条件が求められ、溝加工チューブの形状が
決定される。
【0012】上記説明では、溝の断面形状が長方形の場
合について述べたが、これが図5に示すような台形、あ
るいは図6に示すような溝の角にRがついた形でもかま
わない。但し、台形の溝の場合、隣接する凸部の接触が
長方形の溝よりも遅れるために、溝の谷の薄肉部での負
担が大きくなり、耐キンク性で長方形溝に劣る。
【0013】次に、チューブの材料であるが、フッ素樹
脂例えばPTFE、PFA、FEP、ETFE、PVD
F、PVF等を用いることにより、可とう性に優れると
ともに、耐薬品性、耐汚染性に優れたチューブを得るこ
とができる。また、フッ素樹脂の中でも最も耐熱性、耐
薬品性、すべり性等に優れたPTFEを用いることで、
医療用途、特に内視鏡のチャンネルチューブへの用途展
開が可能である。内視鏡用チャンネルチューブとして
は、実開平2−141403号、特開平4−22328
号、実開平5−9503号各公報に記載されているもの
が知られているが、これらはチューブ外周にらせん状の
溝を加工した後に、この溝内に硬質線を巻回してチュー
ブの可とう性向上をはかっている。しかし、このチュー
ブは溝の彫込みが十分でなく、硬質線の巻回によるチュ
ーブ断面の円形保持により可とう性の向上をめざしてい
るため、チューブ全体として硬く、内視鏡内におけるチ
ャンネルチューブをとりまく他の内臓物を圧迫し、スコ
ープの故障原因になり得る可能性をもっている。これに
対して本発明のチューブは、溝の彫込みが大きいために
柔軟で小さな力で容易に変形するため、他の内臓物への
影響が小さい。
【0014】基材チューブとしてPTFEチューブを用
いる場合、そのPTFEチューブはモールディングパウ
ダーを押出し成形したものよりファインパウダーを押出
し成形したものが好ましい。ファインパウダーの一次粒
子は直径0.2〜0.4μmで、モールディングパウダ
ーの一次粒子の直径20〜30μmに比べて著しく小さ
く、押出し前の予備成形の段階でムラができにくく、そ
の結果押出されたチューブは、欠陥が少なく、均一な曲
げ性能を示す。また、柔軟で、小さな力で容易に変形す
るため、他の内臓物への影響が小さい。逆に、モールデ
ィングパウダーを用いたチューブは、欠陥の存在する確
率が高く、欠陥への応力集中はキンク発生の原因とな
る。
【0015】
【実施例】次に、本発明を実施例により更に詳しく説明
する。
【0016】実施例1 内径3.7mm、肉厚0.55mmのPTFEチューブ
を押出し成形により得た。このPTFEチューブはファ
インパウダーから作られ、モールディングパウダーから
作られたチューブに比べれば柔らかくキンクしにくいも
のの、最小曲げ半径は50mm程度であった。このチュ
ーブを内視鏡用チャンネルチューブに用いるために、最
小曲げ半径8mmを目標に溝加工を行なった。溝の断面
形状は長方形とし、単独溝で複数本チューブ外周に彫り
込む。溝の巾は刃先巾0.3mmの切削工具を用いるこ
とで決定し、溝の深さは0.45mmとした。内視鏡用
チャンネルチューブはその内部を金属の処置具が繰り返
し挿通するため、湾曲部において削れが発生し、最終的
に穴あきにつながる。この削れ耐久性に必要な肉厚は
0.1mm以上であることを、我々は実験的データから
得ている。また、室温での圧縮歪みの最大値は0.4で
ある。以上の値を(10)式に代入すると、c≦0.4
08mmとなり、凸部の巾を0.4mmと決定した。
【0017】加工後のチューブ断面形状は図1に示され
る構造において、溝深さa=0.45mm、溝巾b=
0.3mm、ピッチ巾P=0.7mm、薄肉部厚みt−
a=0.1mm、チューブ内径D−2t=3.7mm、
チューブ肉厚t=0.5mmのものとなり、曲げ半径8
mmが実現した。このチューブを曲げ半径8mmの状態
で1万回屈曲したがキンクすることなく、外観上の変化
もなかった。また、25mmの間隔で両端を固定し±9
0℃のねじりを1000回繰り返したが、キンク及び外
観上の変化は見られなかった。更に、上記試験を連続で
行なった後にエアー洩れの確認を行なったところ、完全
な気密性を示した。このようにして耐薬品性、耐汚染性
に優れ、且つ屈曲性、ねじり性に優れた可とう性プラス
チックチューブを得た。
【0018】
【発明の効果】請求項1の可とう性プラスチックチュー
ブは、硬質プラスチックチューブの外周にチューブの厚
さよりも小さい深さの溝が複数彫り込まれ、しかもその
個々の溝がチューブ軸方向に対して垂直であり、且つ非
連続的に独立であるものとしたことから、小さな曲げ半
径での屈折が可能となり、しかもねじり性にも優れたも
のとなる。
【0019】請求項2の可とう性プラスチックチューブ
は、前記硬質プラスチックチューブの材料がフッ素樹脂
からなるものとしたことから、更に耐薬品性、耐汚染性
に優れたものとなるという効果が加わる。
【0020】請求項3の可とう性プラスチックチューブ
は、前記フッ素樹脂としてPTFEを用いたものとした
ことから、更に耐熱性、耐薬品性、すべり性等が向上す
るという効果が加わり、医薬用チューブ、特に内視鏡装
置における吸引チューブ又は管路形成用チューブとして
有用なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプラスチックチューブの溝加工の状態
を示す図である。
【図2】本発明のプラスチックチューブの湾曲過程にお
ける湾曲モデル図である。
【図3】本発明のプラスチックチューブの湾曲限界にお
ける湾曲モデル図である。
【図4】図3の部分拡大図である。
【図5】本発明のプラスチックチューブの溝の形状を示
す図である。
【図6】本発明のプラスチックチューブの溝の別の形状
を示す図である。
【符号の説明】
D……チューブの外径 t……チューブの肉厚 a……溝の深さ b……溝の巾 c……凸部の巾 P……ピッチ巾 X0 …湾曲軸位置 X0'…凸部接触後の湾曲軸位置 X1 …溝の谷位置 r……湾曲半径 k……圧縮歪み

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硬質プラスチックチューブの外周にチュ
    ーブの厚さよりも小さい深さの溝が複数彫り込まれ、し
    かもその個々の溝がチューブ軸方向に対して垂直であ
    り、且つ非連続的に独立であることを特徴とする可とう
    性プラスチックチューブ。
  2. 【請求項2】 前記硬質プラスチックチューブの材料が
    フッ素樹脂からなる請求項1記載の可とう性プラスチッ
    クチューブ。
  3. 【請求項3】 前記フッ素樹脂がポリテトラフルオロエ
    チレンである請求項2記載の可とう性プラスチックチュ
    ーブ。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の可とう性プラスチックチ
    ューブからなる医療用チューブ。
  5. 【請求項5】 請求項3記載の可とう性プラスチックチ
    ューブからなる内視鏡装置における吸引チューブ又は管
    路形成用チューブ。
JP28740394A 1994-10-27 1994-10-27 可とう性プラスチックチューブ Withdrawn JPH08118505A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003269662A (ja) * 2002-03-13 2003-09-25 Oki Electric Ind Co Ltd 真空システム用フレキシブルチューブ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003269662A (ja) * 2002-03-13 2003-09-25 Oki Electric Ind Co Ltd 真空システム用フレキシブルチューブ
JP4553548B2 (ja) * 2002-03-13 2010-09-29 Okiセミコンダクタ株式会社 真空システム用フレキシブルチューブ

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Effective date: 20020115