(57)【要約】【課題】特に、Ｘ線でモニタリングしたときに影になるという問題に対し、力学的に高い性能を確保しながら、Ｘ線でモニタリングすることができる医療器具用筒体、中でも鉗子マニピュレータ用部材に用いて最適な筒体を提供する。【解決手段】炭素繊維強化プラスチックによって構成され、Ｘ線を透過可能な、鉗子マニピュレータ用の筒体として最適な医療器具用筒体。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維強化プラスチックによって構成され、Ｘ線を透過可能な医療器具用筒体。
【請求項２】
体内挿入用に用いられる、請求項１に記載の医療器具用筒体。
【請求項３】
鉗子マニピュレータ用の筒体として用いられる、請求項１または２に記載の医療器具用筒体。
【請求項４】
プリプレグシートの硬化体からなる、請求項１〜３のいずれかに記載の医療器具用筒体。
【請求項５】
シートワインディング法により筒体に形成されている、請求項４に記載の医療器具用筒体。
【請求項６】
Ｘ線透過性の指標であるアルミ当量が０．５ｍｍ以下である、請求項１〜５のいずれかに記載の医療器具用筒体。
【請求項７】
筒体の肉厚方向に、炭素繊維の配向方向が互いに異なる、および／または、炭素繊維の配向方向が同一の、複数の炭素繊維強化プラスチック層を有する、請求項１〜６のいずれかに記載の医療器具用筒体。
【請求項８】
複数の炭素繊維強化プラスチック層に、機械特性が互いに異なる少なくとも２種の炭素繊維が使用されている、請求項７に記載の医療器具用筒体。
【請求項９】
筒体を構成する炭素繊維強化プラスチックにおける炭素繊維の体積含有率が５０〜８０％の範囲にある、請求項１〜８のいずれかに記載の医療器具用筒体。
【請求項１０】
筒体を構成する炭素繊維強化プラスチックにおけるマトリックス樹脂が、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエーテルケトンケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂から選ばれた少なくとも１種からなる、請求項１〜９のいずれかに記載の医療器具用筒体。
【請求項１１】
表面が絶縁体で被覆されている、請求項１〜１０のいずれかに記載の医療器具用筒体。
【請求項１２】
前記絶縁体がシリコーン樹脂またはフッ素樹脂のいずれかである、請求項１１に記載の医療器具用筒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療器具用筒体に関し、とくに、Ｘ線を透過可能で高い機械特性を有する炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰと略することもある。）製の医療器具用筒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年,例えば外科治療では、患者の負担を軽減するため鉗子マニピュレータ等による低侵襲手術支援システムが普及している。このような低侵襲手術支援システムに使用可能な医療器具として、例えば特許文献１に記載されているような、低侵襲外科機器のための細長シャフトを備えたアクチュエータ装置が知られている。
【０００３】
他方、手術中の撮影に適した三次元Ｘ線撮影装置として，ＤＶＴ（Digital Volume Tomography）撮影装置等があり、術中にＸ線でモニタリングする要望がある。ところが、従来の鉗子マニピュレータは金属材料で構成されており、Ｘ線を遮蔽するため、Ｘ線の影となり手術部のモニタリングを阻害するという問題がある。
【０００４】
このような手術における器具にＸ線透過性を付与したものとして、ヘラ状のレバー部をＣＦＲＰ製のＸ線透過領域と金属製のＸ線非透過領域で構成したエレバトリウムが知られている（例えば、特許文献２）。しかし、このエレバトリウムのレバー部は特殊なヘラ状の形状に形成されており、特許文献２に開示されている構造を他の形状の医療器具、とくに筒体形状の医療器具用部材に適用することは困難である。
【０００５】
また、Ｘ線透過性を有する医療機器用のＣＦＲＰ製部材として、放射線機器用の天板（例えば、特許文献３）や、ＣＦＲＰ製サンドイッチパネル（例えば、特許文献４）も知られているが、これらはいずれも平板構造にこうせいされており、やはり筒体形状の医療器具用部材に適用することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１２７９７６号公報
【特許文献２】特開２０１５−２０５１３４号公報
【特許文献３】特開２００７−０２０９８６号公報
【特許文献４】特開２００５−３１３６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の課題は、上記のような従来技術に鑑み、特に、Ｘ線でモニタリングしたときに影になるという問題に対し、力学的に高い性能を確保しながら、Ｘ線でモニタリングすることができる医療器具用筒体、中でも鉗子マニピュレータ用部材に用いて最適な医療器具用筒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る医療器具用筒体は、炭素繊維強化プラスチックによって構成され、Ｘ線を透過可能な筒体からなる。この本発明に係る医療器具用筒体は、とくに体内挿入用に用いられて好適なものである。
【０００９】
このような本発明に係る医療器具用筒体においては、筒体が炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）によって構成されることで優れたＸ線透過性が確保され、例えば、内腹腔手術等に用いられる鉗子マニピュレータ用のレバー部材に用いられると、手術中にＸ線照射が可能になり、体内をリアルタイムで観察（モニタリング）可能になる。また、金属製に比べ軽量であるから、例えば手術中の医師にかかる負担が軽減されるとともに操作が容易になる。さらに、筒体がＣＦＲＰによって構成されることにより、金属製に比べ、細長部材等であっても塑性変形せず、高い機械特性（とくに、高い曲げ強度、曲げ弾性率、引張強度、引張弾性率、破壊強度など）が確保され、部材自体の信頼性が高められるとともに、上記手術中のＸ線によるモニタリングが可能になることと相俟って、手術の信頼性も高められる。さらにまた、ＣＦＲＰは、炭素繊維の体積含有率や積層構成等によって機械特性を制御しやすいことから、細長筒体等においても設計の自由度が高く、適用される医療器具に応じて、最適な性能の筒体が容易に実現される。
【００１０】
上述したように、本発明に係る医療器具用筒体は、鉗子マニピュレータ用の筒体として用いられて最適なものである。内腹腔手術等に用いられる鉗子マニピュレータは、細長のレバー状部材を有しているので、これを従来の金属製のものに代えて本発明に係る医療器具用筒体を用いることで、上述した利点の全てが得られる。
【００１１】
本発明に係る医療器具用筒体は、プリプレグシートの硬化体からなることで、製造の容易化を図ることができる。この場合、とくに、シートワインディング法により筒体に形成されていることが好ましい。すなわち、プリプレグシートを筒体にした場合の好適なサイズに裁断し、それをシートワインディング法により丸めて筒状の形状に形成するので、目標とする形状の筒体が容易に形成される。
【００１２】
また、本発明に係る医療器具用筒体においては、本発明の目的から、所望の高いＸ線透過性能を備えていることが望ましく、Ｘ線透過性の指標であるアルミ当量が０．５ｍｍ以下であることが好ましい。筒体の径方向で筒体を横断する方向のアルミ当量が０．５ｍｍ以下であると、手術中等におけるＸ線照射に対して、筒体に遮蔽されることなく、十分に良好に体内をリアルタイムで観察（モニタリング）可能になる。
【００１３】
また、本発明に係る医療器具用筒体においては、後述の実施例にも例示するように、筒体の肉厚方向に、炭素繊維の配向方向が互いに異なる、および／または、炭素繊維の配向方向が同一の、複数の炭素繊維強化プラスチック層を有する構成、すなわち、複数の炭素繊維強化プラスチック層の積層構成を採用できる。これにより、一層容易に筒体を好ましい機械特性を有するものに構成でき、しかも要求特性に対する設計の自由度も大幅に高められる。
【００１４】
この場合、複数の炭素繊維強化プラスチック層に、機械特性が互いに異なる少なくとも２種の炭素繊維が使用されている構成（例えば、より高強度、高弾性率の炭素繊維と、それよりは低い強度、弾性率のより汎用的な炭素繊維の使用）を採用することもできる。このような構成を採用すれば、筒体を、望ましい性能を確保しつつ、製造コストの低減を図ることが可能になり、しかも設計の自由度をより高めることが可能になる。
【００１５】
また、本発明に係る医療器具用筒体においては、筒体を構成する炭素繊維強化プラスチックにおける炭素繊維の体積含有率が５０〜８０％の範囲にあることが好ましい。この範囲より低いと曲げ強度等を充分に発現させることが困難になり、この範囲より高いとマトリックス樹脂が含浸しにくくなる。なお、炭素繊維の体積含有率は前述のアルミ当量には実質的に影響を及ぼさない。
【００１６】
なお、本発明に係る医療器具用筒体において、筒体を構成する炭素繊維強化プラスチックにおけるマトリックス樹脂としては、とくに限定されないが、熱硬化性樹脂が好ましく、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエーテルケトンケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂から選ばれた少なくとも１種からなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
このように、本発明によれば、必要な力学性能（機械特性）を向上させながらＸ線が透過する医療器具用筒体を得ることができ、とくに鉗子マニピュレータ向けに最適な筒体を提供することができる。それによりモニタリングしながらの手術が可能となり、手術の信頼性を高めることができる。また、軽量であるため手術中の医師にかかる負担を軽減することも期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る医療器具用筒体の一例を示す斜視図である。
【図２】実施例における炭素繊維強化プラスチック層の積層構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態を、図面も参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る医療器具用筒体を示しており、とくに鉗子マニピュレータ用の筒体として用いられる医療器具用筒体１を示している。本実施態様では、医療器具用筒体１は、直線状に延びる細長比（長さ／径）の大きい円筒体からなる医療器具用筒体に形成されている。
【００２０】
鉗子マニピュレータ用の筒体として用いられる医療器具用筒体１は、比較的小径のもの（例えば、後述の実施例では、内径４ｍｍ、外径５ｍｍ）に構成され、全長は、使用用途に応じて決められればよいが、後述の実施例では、４００ｍｍである。この医療器具用筒体１は、シートワインディング法によって、例えば、所定サイズに裁断されたプリプレグシートを丸めるシートワインディング法によって、筒体に形成されている。所定の形態の筒体に形成した後、プリプレグシートを硬化させればよい。
【００２１】
シートワインディング法によって筒体を形成するに際し、複数のシート層を筒体の肉厚方向に積層することができる。積層によって、医療器具用筒体１全体として、より望ましい性能、とくにより望ましい機械特性を持たせることが可能になる。
【００２２】
例えば前述したように、筒体の肉厚方向に、炭素繊維の配向方向が互いに異なる、および／または、炭素繊維の配向方向が同一の、複数の炭素繊維強化プラスチック層を有する構成、すなわち、複数の炭素繊維強化プラスチック層の積層構成を採用できる。これにより、一層容易に筒体に望ましい機械特性を持たせることができ、しかも要求特性に対する設計の自由度も大幅に高められる。また、この場合、複数の炭素繊維強化プラスチック層に、機械特性が互いに異なる少なくとも２種の炭素繊維が使用されている構成（例えば、より高強度、高弾性率の炭素繊維と、それよりは低い強度、弾性率のより汎用的な炭素繊維の使用）を採用することもできる。このような構成を採用すれば、筒体を、望ましい性能を確保しつつ、製造コストの低減を図ることが可能になり、しかも設計の自由度をより高めることが可能になる。
【００２３】
また、医療器具用筒体１を設計するに際し、前述したように、筒体を構成する炭素繊維強化プラスチックにおける炭素繊維の体積含有率が５０〜８０％の範囲にあることが好ましい。この範囲とすることにより、目標とする機械特性の発現、使用プリプレグにおけるマトリックス樹脂の含浸のしやすさ等を確保できる。
【００２４】
上記炭素繊維の体積含有率は、Ｘ線透過性の指標であるアルミ当量には実質的に影響を及ぼさない。このアルミ当量に関しては、本発明の目的である筒体の高いＸ線透過性能を確保する点から、アルミ当量が０．５ｍｍ以下であることが好ましい。アルミ当量が０．５ｍｍ以下であると、手術中等におけるＸ線照射に対して、筒体に遮蔽されることなく、十分に良好に体内をリアルタイムで観察（モニタリング）可能になる。
【００２５】
医療器具用筒体１を構成する炭素繊維強化プラスチックにおけるマトリックス樹脂としては、とくに限定されないが、前述したように、熱硬化性樹脂が好ましく、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエーテルケトンケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂から選ばれた少なくとも１種からなることが好ましい。とくに、オートクレーブによる加熱滅菌に対する耐久性があることが好ましいので、耐熱エポキシ樹脂、ポリエーテルケトンケトン樹脂またはポリエーテルエーテルケトン樹脂がとくに好ましい。
【００２６】
医療器具用筒体１を構成する炭素繊維強化プラスチックは、その外面を絶縁体で被覆していることが好ましい。この絶縁体は高周波メスに対する絶縁性を有すると共に、適度な摺動性を有し、繰り返しのオートクレーブ滅菌に対する耐熱水性を有し、炭素繊維強化プラスチックが破損したときに、その破片が人体に飛散することを防止する機能が要求される。このような被覆材は特に限定されないが塩化ビニール樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂から選ばれた少なくとも１種からなることが好ましい。とくに、炭素繊維強化プラスチックが破損したときに、その破片が体内に飛散することを防止するためには、貫通抵抗の高い材料であることが好ましい。具体的にはＪＩＳ  Ｋ７１２８（１９９８）で測定される引き裂き強度が４０Ｎ／ｍｍ以上ある材料が好ましく、そのような材料してフッ素樹脂またはシリコーン樹脂が特に好ましい。
【実施例】
【００２７】
以下に、本発明に係る医療器具用筒体の実施例について、とくに、鉗子マニピュレータ用の筒体として用いられる医療器具用筒体の実施例について、金属製筒体の比較例と比較しながら、説明する。
【００２８】
比較例１：
比較例１として、内径４ｍｍ、外径５ｍｍ、長さ４００ｍｍの金属パイプ（材質：ＳＵＳ３１６Ｌ)を準備し、その特性を調べた、ステンレス製の金属パイプであるから、Ｘ線透過性はなく、これを鉗子マニピュレータ用の筒体として用いた場合には、Ｘ線を遮蔽してしまうと考えられる。スパン３００ｍｍで３点曲げ試験を行い曲げ強度を測定したところ、破壊荷重は１８ｋＮで塑性変形した。金属パイプの重量は２２ｇであった
【００２９】
実施例１：
プリプレグ（東レ株式会社製、Ｐ６０５５Ｆ−１３、 炭素繊維Ｍ４６Ｊ［引張弾性率４４０ＧＰａ、引張強度４，０００ＭＰａ］使用、繊維体積含有率Ｖｆ：７６％、マトリックス樹脂：エポキシ樹脂)を用い、シートワインディング法により、内径４ｍｍ、外径５ｍｍ、長さ４００ｍｍの筒体を成形した。筒体は、図２（Ａ）に示すように６層の炭素繊維強化プラスチック層の積層構成で成形した。各層の炭素繊維の配向方向は、図に示すように、軸方向を０°として、９０°方向１層（最内層）、＋０°方向５層とした。成形した筒体の外面は無心研磨を行った。筒体全体が炭素繊維強化プラスチック製であるので、優れたＸ線透過性を有することが明らかであった。スパン３００ｍｍで３点曲げ試験を行い曲げ強度を測定したところ、破壊荷重は９０．３ｋＮで脆性破壊した。筒体の重量は５ｇであり、非常に軽量であった。
【００３０】
実施例２：
以下の点以外、実施例１と同様に筒体全体が炭素繊維強化プラスチック製の筒体を成形した。筒体は、図２（Ｂ）に示すように７層の炭素繊維強化プラスチック層の積層構成で成形した。炭素繊維の配向方向は  ＋４５°方向１層（最内層）、 −４５°方向１層（次層）、＋０°方向５層とした。炭素繊維の配向方向が斜め方向のプリプレグには、東レ株式会社製、Ｐ６２５５Ｆ−０８（炭素繊維Ｍ４６Ｊ使いＶｆ７６％、マトリックス樹脂：エポキシ樹脂）を使用した。スパン３００ｍｍで３点曲げ試験を行い曲げ強度を測定したところ、破壊荷重は７９．６ｋＮで脆性破壊した。筒体の重量は５ｇであり、非常に軽量であった。
【００３１】
比較例１、実施例１、２の結果に示されるように、本発明によれば、必要な力学性能を維持しながらＸ線が透過する鉗子マニピュレータ向け筒体を提供することができる。それによりモニタリングしながらの手術が可能となり、手術の信頼性を高めることが出来る。また、非常に軽量であるため手術中の医師にかかる負担を軽減することも期待できる。
【００３２】
なお、上記実施例１、２に例示される炭素繊維強化プラスチック層の積層構成以外にも、任意の積層構成が可能である。また、さらに高強度の炭素繊維（例えば東レ株式会社製Ｔ７００Ｓ［引張弾性率２３０ＧＰａ、引張強度４，９００ＭＰａ］)と組合せることにより、破壊時に破断することを抑制することが可能である。さらに、本発明は基本的に強化繊維として炭素繊維を使用するものであるが、その他に、アラミド繊維やガラス繊維が含まれていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、Ｘ線透過性と高い機械特性、さらには軽量性が求められるあらゆる医療器具用筒体に適用でき、とくに鉗子マニピュレータ用筒体として好適なものである。
【符号の説明】
【００３４】
１  医療器具用筒体
１１  実施例１における炭素繊維強化プラスチック層の積層構成を有する筒体
１２  実施例２における炭素繊維強化プラスチック層の積層構成を有する筒体
【図１】
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【図２】
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