(57)【要約】 【課題】 所定形状の凹部（ディンプル等）を中空針の表面の所定位置に正確に形成することができ、かつ、短時間・低コストで中空針を製造できる方法を提供する。【解決手段】予め設定された寸法及び形状の凹部を本体の外表面に形成した中空針の凹部形成方法において、前記本体を載置するダイと、前記本体に形成しようとする凹部の寸法及び形状に応じた先端を有するパンチと、このパンチに押圧力を付与する押圧力付与手段とを準備し、前記本体をダイ上に載置して前記パンチを前記本体に対峙させ、前記パンチの先端を前記本体の外表面近傍でガイドしつつ、前記本体に当接させ、前記押圧力付与手段により予め設定された押圧力を前記パンチに付与することで前記凹部を形成するようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された寸法及び形状の凹部を本体の外表面に形成した中空針の凹部形成方法において、 
前記本体を載置するダイと、前記本体に形成しようとする凹部の寸法及び形状に応じた先端を有するパンチと、このパンチに押圧力を付与する押圧力付与手段とを準備し、
前記本体をダイ上に載置して前記パンチを前記本体に対峙させ、
前記パンチの先端を前記本体の外表面近傍でガイドしつつ、前記本体に当接させ、
前記押圧力付与手段により予め設定された押圧力を前記パンチに付与することで前記凹部を形成すること、
を特徴とする中空針の凹部形成方法。
【請求項２】
前記パンチを、前記本体の軸線と平行方向に予め設定された間隔で複数配列して、複数の前記凹部を同時に形成することを特徴とする請求項１に記載の中空針の凹部形成方法。
【請求項３】
前記パンチと前記本体とを前記本体の軸線を中心とする回転方向に相対的に割り出し回転させることで、前記本体の外表面の周方向に前記凹部を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の中空針の凹部形成方法。
【請求項４】
前記パンチ又は前記本体を、前記本体の軸線と平行方向に移動させて、予め設定された間隔で複数の前記凹部を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の中空針の凹部形成方法。
【請求項５】
前記本体の貫通孔に芯材を挿入して押圧力を付与することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の中空針の凹部形成方法。 
【請求項６】
中空針の本体の外表面に予め設定された寸法及び形状の凹部を形成する中空針の凹部形成装置であって、 
前記本体を載置するダイと、
前記本体に形成しようとする凹部の寸法及び形状に応じた先端を有するピン状のパンチと、
このパンチを保持するパンチ保持部と、 
前記パンチの先端を前記本体の外表面まで案内するガイドと、
前記パンチに押圧力を付与する押圧力付与手段と、
を有することを特徴とする中空針の凹部形成装置。
【請求項７】
前記パンチ保持部は、予め設定された間隔で複数の前記ピンを保持することを特徴とする請求項６に記載の中空針の凹部形成装置。 
【請求項８】
前記本体を保持する本体保持部を備え、前記本体を前記本体保持部とともに軸線の回りに相対的に割り出し回転させる回転駆動手段を設けたことを特徴とする請求項６又は７に記載の中空針の凹部形成装置。
【請求項９】
前記本体を保持する本体保持部を備え、この本体保持部と前記パンチ保持部とを、前記本体の軸線と平行方向に相対的に移動させる移動手段を設けたことを特徴とする請求項６〜８に記載の中空針の凹部形成装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空針の外表面に予め設定された形状及び寸法でディンプル等の凹部を形成する中空針の凹部形成方法及び凹部形成装置に関し、特に注射針等の医療用中空針の表面に前記凹部を多数形成するのに適した中空針の凹部形成方法及び凹部形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空針の一例である医療用の注射針は、刺すときに傷みを伴うことから、特に高齢者や乳幼児にとって負担が大きく、痛みの少ない注射針の開発が切望されている。
刺すときの痛みを和らげるには、細い注射針を用いればよいが、市販のステンレス製の注射針は一般に外径が０．３ｍｍ以上で、技術的には外径０．２ｍｍ程度が限界である。マイクロピペッターのように、ガラスを引き伸ばせば、外径４０μｍの針も作ることは可能であるが、熟練者が手作業により作るため非常に高価で、強度的に不十分である。
【０００３】
特許文献１には、このような問題に鑑みて、外径２００μｍ以下で十分な強度を有するシリコン製の中空針が提案されている。その一方で、金属の表面にマイクロディンプル加工を行うことで摩擦抵抗が軽減し、滑り性が向上することが知られている。また、特許文献１にも、ライトエッチングにより外周面に凹部を形成し、中空針の外周面を鋸歯状とすることで中空針を刺しやすくできることが示唆されている。
【０００４】
しかし、マイクロディンプル加工は、微細粒子を金属表面に吹き付けることで行うことができるものの、所定形状で均一寸法のディンプルを所定位置に形成することはできない。特許文献１のライトエッチングは金属の中空針に適用することは難しいというという問題がある。さらに、レーザー加工では、所定形状のディンプルを形成するのは難しく、コスト高になるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６９８１６号公報（段落０００４〜０００６、段落００１９〜段落００２０の記載参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、所定形状の凹部（ディンプル様のものを含む）を中空針の表面の所定位置に正確に形成することができ、かつ、短時間・低コストで中空針に凹部を形成できる方法及びその装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の中空針の凹部形成方法は、予め設定された寸法及び形状の凹部を本体の外表面に形成した中空針の凹部形成方法において、前記本体を載置するダイと、前記本体に形成しようとする凹部の寸法及び形状に応じた先端を有するパンチと、このパンチに押圧力を付与する押圧力付与手段とを準備し、前記本体をダイ上に載置して前記パンチを前記本体に対峙させ、前記パンチの先端を前記本体の外表面近傍でガイドしつつ、前記本体に当接させ、前記押圧力付与手段により予め設定された押圧力を前記パンチに付与することで前記凹部を形成するものである。
【０００８】
前記パンチの数は一つであってもよいが、前記パンチを、前記本体の軸線と平行方向に予め設定された間隔で複数配列して、複数の前記凹部を同時に形成するようにしてもよい。
また、前記パンチと前記本体とを前記中空針の軸線を中心とする回転方向に相対的に割り出し回転させることで、前記本体の外表面の周方向に前記凹部を形成するようにしてもよい。
さらに、前記パンチ又は前記本体を前記中空針の軸線と平行方向に移動させるようにしてもよい。このようにすることで、単一のパンチを用いた場合は、予め設定された間隔で前記凹部を前記軸線に沿って形成することができ、複数のパンチを用いた場合は、より多数個の前記凹部を予め設定された間隔で前記軸線に沿って形成することができる。
なお、押圧力を付与して凹部を形成する際に、前記本体の貫通孔に芯材を挿入するようにしてもよい。このようにすることで、凹部形成加工の際の本体の潰れや変形を防止することができる。
【０００９】
本発明の中空針の凹部形成装置は、中空針の本体の外表面に予め設定された寸法の凹部を形成する凹部形成装置であって、前記本体を載置するダイと、前記本体に形成しようとする凹部の寸法及び形状に応じた先端を有するピン状のパンチと、このパンチを保持するパンチ保持部と、前記パンチの先端を前記本体の外表面まで案内するガイドと、前記パンチに押圧力を付与する押圧力付与手段とを有する構成としてある。この構成によれば、中空針の本体をダイに載置して保持させ、ピン状のパンチをガイドによって前記本体の表面まで案内し、押圧力を付与することで、ピンの先端形状に応じた凹部が前記本体の表面に形成される。本体に予め芯材を通しておくことで、押圧力を付与しても本体が潰れたり変形したりしないようにすることができる。
【００１０】
前記パンチ保持部に保持させるピンの数は一つでもよいが、凹部の間隔に応じた間隔で複数のピンを保持させることで、凹部加工の効率を高めることができる。また、前記本体を保持する本体保持部を備え、前記本体を前記本体保持部とともに軸線の回りに相対的に割り出し回転させる回転駆動手段を設けてもよく、前記本体を保持する本体保持部を備え、この本体保持部と前記パンチ保持部とを、前記本体の軸線と平行方向に相対的に移動させる移動手段を設けてもよい。このようにすることで、本体の周方向及び軸線方向に予め設定された間隔で前記凹部を形成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は上記のように構成されているので、予め設定された形状及び寸法の多数の凹部を、所定の間隔で簡単に中空針の表面に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、医療用の注射針等に使用される中空針の一例で、（ａ）はその全体構成を説明する側面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面及び II-II 断面図、（ｃ）は凹部の寸法及び形状を示す拡大図である。 
図１（ａ）に示すように、中空針１は、貫通孔１０ａが形成された中空針の本体１０と、この本体１０の表面に形成された多数の凹部１１とを有している。この中空針１は、このまま所定の用途に用いるようにしてもよいし、先端を尖らせる工程等を経て、例えば医療用の注射針として用いることもできる。
【００１３】
凹部１１は、本体１０の軸線Ｃと平行方向に、予め設定されたピッチｐで複数形成されている。また、凹部１１は、図１（ｂ）に示すように、周方向にも予め設定された均等な角度間隔αで複数形成されている。さらに、図１（ｂ）のＩ-Ｉ断面及び II-II 断面に示すように、周方向と軸線Ｃ方向には、周方向に角度α／２の角度、軸線Ｃ方向に間隔ｐ／２だけずらして、同じピッチｐ及び同じ角度間隔αで同数の凹部１１が形成されている。
【００１４】
この実施形態における凹部１１の形状は、図１（ｃ）に示すように、直径Ｄの球体の一部をなし、幅Ｈ（Ｈ＜Ｄ）、深さＳ（Ｓ＜Ｄ／２）で本体１０の表面に形成される。本発明を好適に適用できる中空針１の寸法の一例としては、本体１０の外径として０．５ｍｍ〜１．１ｍｍ程度、貫通孔１０ａの内径として０．３ｍｍ〜０．９ｍｍ程度、肉厚０．１ｍｍ程度、長さ１００ｍｍ程度、凹部１１の形成長さ３３ｍｍ程度のものを挙げることができる。また、本体１０に形成する凹部の各寸法の一例としては、球体の直径Ｄとして０．２ｍｍ程度、凹部の幅Ｈとして０．１７ｍｍ程度、凹部の深さとして０．０５ｍｍ程度、ピッチｐとして０．６ｍｍ程度、周方向の角度αとして３０°〜６０°程度のものを挙げることができる。
【００１５】
次に、中空針１の凹部形成装置の実施形態について、図２及び図３を参照しつつ説明する。
図２（ａ）は、凹部形成装置の一実施形態にかかり、その構成を説明する概略正面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の凹部形成装置の概略側面図、図２（ｃ）は、本体の自動供給装置を備えた凹部形成装置の他の実施形態にかかり、その概略側面図、図３は、ピンの先端部の種々の例を示す部分拡大図である。
凹部形成装置２は、スライダ２１ａを軸線Ｃと同方向に位置決め自在に移動させるリニアサーボモータ２１と、このスライダ２１ａに載置して取り付けられ、回転軸２２ａの回転角を高精度で制御できるサーボモータ２２と、このサーボモータ２２の回転軸２２ａの先端に取り付けられ、中空軸１の本体１０の一端を把持する把持部２３と、本体１０の貫通孔１０ａ内に芯材２０を挿通させた状態で本体１０を載置するダイ２４と、本体１０を載置するダイ２４の載置面から離間して配置されたピン２６と、このピン２６を保持し、前記載置面に対して進退移動自在な保持部材２７とを有している。
【００１６】
ダイ２４の前記載置面には、本体１０を受け取り、本体１０をダイ２４の前記載置面に芯出しして位置決めするための溝２４ａが形成されている。この溝２４ａの断面形状は、円筒状の本体１０が嵌まり込むことで本体１０の芯出しを行うとともに、本体１０が軸線Ｃに対して左右方向にずれないよう位置決めできるものであればよく、図示するような部分円弧状のものの他、Ｖ字状のものを選択することができる。もちろん、本体１０をダイ２４の前記載置面に芯出しして位置決めすることができるのであれば、溝２４ａの代わりに磁石を用いたり、エアの吸引によって本体１０を吸着させるようにしてもよい。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、ダイ２４の溝２４ａに保持された本体１０の他端側に、本体１０の他端に当接してダイ２４における本体１０の前後方向（軸線Ｃ方向）の位置決めを行うストッパ２８を設けてもよい。また、ストッパ２８には、貫通孔１０ａの他端から突出する芯材２０が挿通できるように貫通孔２８ａを形成してもよい。ストッパ２８は所定位置に固定して設けてもよいが、シリンダやソレノイド等の駆動体によって、軸線Ｃ方向又は軸線Ｃと交叉する方向に進退移動自在とすることができる。そして、凹部形成加工の際に本体１０を軸線Ｃ方向に移動させる必要があるときは、本体１０の軸線Ｃ方向の移動を妨げないように、位置決め終了後は本体１０と干渉しない位置まで退避させるとよい。
【００１８】
保持部材２７には、ピン２６の軸線Ｃ′が本体１０の軸線Ｃと交叉するように、ピン２６を保持させる。ピン２６の材質は、本体１０の材質より硬質のものを選択するのがよい。ピン２６の先端部分のみを硬質の材料で形成してもよい。本体１０の材質がステンレスやチタンの場合は、ピン２６の好適な材料は超硬合金等であり、先端部分のみを硬質の材料にする場合は、超硬合金のほかダイヤモンドを用いるのが好ましい。
【００１９】
ピン２６の先端形状は、形成しようとする凹部１１の形状に合わせる。図１（ｃ）に示したような凹部１１を形成する場合は、図３（ａ）に示すように、基本となる直径Ｄの球体に合わせた形状とする。なお、求められる凹部１１の形状に合わせて、ピン２６の先端を図３（ｂ）（ｃ）（ｄ）のように形成することも可能である。ピン２６の数は一つであってもよいが、一度に複数の凹部１１を本体１０に形成できるように複数保持させるのがよい。この場合は、図４に示すように、軸線Ｃと同方向に複数のピン２６を配列するとともに、凹部１１の軸線Ｃ方向のピッチｐと同じ間隔で配置する。本体１０の軸線Ｃ方向に形成する凹部１１の数に合わせてピン２６を保持部材に保持させるのが好ましい。
【００２０】
保持部材２７は、図示しない油圧シリンダ等の押圧力付与手段によって押圧力が付与されるようになっていて、前記押圧力付与手段によって付与された押圧力を複数のピン２６の各々に均等に伝達するようにしている。ピン２６の先端部分は、本体１０の近傍に配置されたガイド２５によって進退移動自在に案内されていて、押圧力付与手段によってピン２６に軸線Ｃ′方向から押圧力が付与されたときに、ピン２６が座屈したり、ピン２６の先端が本体１０の表面から外れたりしないようになっている。なお、ガイド２５と保持部材２７とは図示するような別体のものであってもよいが、一体のものであってもよい。
【００２１】
本体１０に挿通させる芯材２０は、前記押圧力付与手段によってピン２６を介して本体１０に押圧力が付与されたときに、本体１０が潰れたり変形したりしないようにするためのもので、本体１０の貫通孔１０ａの内径とほぼ同じ寸法の外径を有するものを選択するのが好ましい。もちろん、芯材２０が無くても本体１０が潰れたり変形したりしないのであれば、芯材２０は特に必要ない。
【００２２】
図２（ｃ）は、本体１０の供給装置を設けた凹部形成装置２の他の実施形態である。この実施形態では、ダイ２４の溝２４ａに向けて、複数の本体１０を貯蔵するマガジン３を配置し、このマガジン３から溝２４ａに向けて本体１０を一本ずつ供給できるようにしている。ダイ２４のマガジン３の反対側の載置面を、例えば図示するような傾斜面２４ｂとすることで、マガジン３から放出された本体１０を自重によって溝２４ａ内に落下させることができる。このような自動供給装置に加えて、ロボットハンドのような本体１０の自動搬出装置を設けることで、本体１０への凹部１１の形成を自動化することが可能になる。
【００２３】
次に、上記構成の凹部形成装置２で中空針１の本体１０に凹部１１を形成する手順を説明する。
まず、本体１０をダイ２４の溝２４ａ内にセットする。このとき、必要に応じて芯材２０を本体１０の貫通孔１０ａに挿通させておく。次いで、本体１０の一端を把持部２３に把持させ、リニアサーボモータ２１を駆動して本体１０の軸線Ｃ方向の位置決めを行う。この位置決めは、ストッパ２８に本体１０を当接させることで行うようにしてもよく、位置決め終了後にストッパ２８を本体１０と干渉しない位置まで退避させる。
【００２４】
初期状態においては、図４（ａ）に示すように、保持部材２７が上昇していて、ピン２６の先端を本体１０の表面から離間させている。本体１０の位置決めと保持が終了すれば、図示しない押圧力付与手段を駆動させて保持部材２７とともにピン２６を下降させる。ピン２６の先端部分は、ガイド２５に案内されながら下降し、本体１０の表面に当接する。この状態で、保持部材２７を介して各ピン２６に均等な押圧力を付与すれば、図４（ｂ）に示すように、本体１０の表面がピン２６に押されて窪み、ピン２６の先端形状に一致した形状の凹部１１が形成される。
【００２５】
次いで、保持部材２７を上昇させてピン２６を本体１０の表面から離間させ、サーボモータ２２を駆動させて角度αだけ本体１０を回転させ、上記した図４（ａ），（ｂ）の動作を繰り返す。この動作を、本体１０が一回転するまで繰り返す。一回転分の凹部１１の形成が終わったら、リニアサーボモータ２１を駆動させてｐ／２ピッチ分だけ本体１０を軸線Ｃ方向にずらし、さらにサーボモータ２２を駆動させてα／２だけ本体１０を回転させ、当該位置に凹部１１を形成する。この後、上記の同様の動作を本体１０が一回転するまで繰り返す。なお、ｐ／２ピッチ及び角度α／２のずらしは交互に行うようにしてもよい。以上の手順で、図１に示す中空針１が完成する。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ピン２６の数は一本であってもよく、形成しようとする凹部１１の数より少なくてもよい。この場合は、リニアサーボモータ２１を駆動させて、本体１０を１ピッチ分または複数ピッチ分移動させて、凹部形成の動作を繰り返せばよい。また、上記の説明では、リニアサーボモータ２１により本体１０を移動させることとしているが、保持部材２７及びガイド２５を進退移動自在にして、ピン２６を本体１０に対して移動させるように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、医療用の注射器等に用いられる中空針に広範に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】医療用の注射針等に使用される中空針の一例で、（ａ）はその全体構成を説明する側面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面及びII-II 断面図、（ｃ）は凹部の寸法及び形状を示す拡大図である。
【図２】図２（ａ）は、凹部形成装置の一実施形態にかかり、その構成を説明する概略正面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の凹部形成装置の概略側面図、図２（ｃ）は、本体の自動供給装置を備えた凹部形成装置の他の実施形態にかかり、その概略側面図である。
【図３】ピンの先端部の種々の例を示す部分拡大図である。
【図４】凹部形成の手順を説明する部分拡大側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ 中空針
１０ 本体  
１０ａ 貫通孔
１１ 凹部
２ 凹部形成装置
２０ 芯材
２１ リニアサーボモータ
２２ サーボモータ
２３ 把持部
２４ ダイ
２４ａ 溝
２５ ガイド
２６ ピン
２７ 保持部材
２８ ストッパ
３ マガジン 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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