WO2023171105A1 - 編組構造体、チューブ構造体、カテーテル用チューブ構造体、編組構造体の製造方法 - Google Patents
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- WO2023171105A1 WO2023171105A1 PCT/JP2023/000047 JP2023000047W WO2023171105A1 WO 2023171105 A1 WO2023171105 A1 WO 2023171105A1 JP 2023000047 W JP2023000047 W JP 2023000047W WO 2023171105 A1 WO2023171105 A1 WO 2023171105A1
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- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M25/00—Catheters; Hollow probes
Definitions
- the present disclosure relates to a braided structure, a tube structure, a catheter tube structure, and a method for manufacturing a braided structure.
- Patent Document 1 Conventionally, a braided structure as described in Patent Document 1 has been known.
- a braid is formed so that the fiber threads intersect with each other at equal intervals over the entire length in the axial direction.
- An object of the present disclosure is to provide a braided structure or the like that has different flexibility depending on its axial location.
- the present disclosure includes a shaft material, a first wire material spirally wound around an axis of the shaft material, a first portion of which is wound around the shaft material in a direction opposite to the first wire material;
- the second portion includes a second wire wound around the shaft in the same direction as the first wire.
- FIG. 2 is a schematic diagram of a catheter.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of the tube. It is a schematic diagram of a wire rod layer. 4 is a sectional view taken along the line DD in FIG. 3.
- FIG. It is a schematic diagram for explaining a manufacturing method of a catheter. It is a schematic diagram for explaining a manufacturing method of a catheter.
- FIG. 3 is a flow diagram showing a series of processes in the manufacturing method.
- FIG. 7 is a schematic diagram of a catheter according to a modified example.
- FIG. 6 is a schematic diagram of a catheter according to a further modification;
- the braided structure has a structure in which a first braided section formed by crossing a plurality of wire rods and a coil-shaped second braided section formed by a plurality of wire rods oriented in the same direction are seamlessly connected.
- a first braided section formed by crossing a plurality of wire rods and a coil-shaped second braided section formed by a plurality of wire rods oriented in the same direction are seamlessly connected.
- a catheter is a sheath used to guide other medical devices (another catheter, balloon, etc.) to a treatment area within the body (treatment areas inside the digestive organs, bile ducts, blood vessels, etc.) or has an electrode at its tip. There are electrode catheters.
- FIG. 1 is a schematic diagram of the catheter.
- catheter 100 includes an elongated tube 102 and a base 104.
- the X direction shown in FIG. 1 indicates the direction in which the tube 102 extends in a straight state.
- the X direction is also referred to as the axial direction of the tube 102.
- the Y direction indicates a direction perpendicular to the X direction (a direction perpendicular to the plane of the paper).
- the catheter 100 may be a deflectable (or stealable) catheter in which the tip of the tube 102 can be manipulated by the user (operator), or the tube 102 may have a fixed shape (that is, it can be manipulated by the user). It may also be a fixed type catheter (inoperable).
- the base 104 functions as an operating section for the user to operate the catheter 100.
- the base 104 is provided with a handle (not shown) for bending the vicinity of the tip of the tube 102 in a desired direction (one direction or two directions).
- the user holds the base 104 and moves the base 104 to push or withdraw the tube 102 from the body.
- the user can bend the vicinity of the tip of the tube 102 by operating the handle to adapt the shape of the tube 102 to the shape of the tube.
- the base 104 may function as a connector between the catheter 100 and other medical equipment.
- attached devices such as a female luer and a hemostasis valve are connected to the rear end of the base 104.
- base 104 functions as a connector, a guidewire, additional catheter, etc. may be inserted into base 104.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the tube. Specifically, FIG. 2 is a cross-sectional view in the XY plane at a position along the axis of the tube. As shown in FIG. 2, the wall surface of the tube 102 has a three-layer structure.
- the tube 102 includes a shaft member 106, a wire layer 108, and an outer layer 110.
- the internal space S of the tube 102 functions as a lumen for passing other medical devices including a guide wire.
- the shaft member 106 is formed of a flexible tube body.
- the shaft member 106 is primarily used to help maintain the tube shape of the wire layer 108 and/or to define the interior space S.
- the shaft member 106 is made of a resin material (for example, a thermoplastic elastomer such as PEBAX (registered trademark)) having a cylindrical shape.
- PEBAX thermoplastic elastomer
- the inner circumferential surface of the shaft member 106 (that is, the surface that defines the internal space S) preferably has a certain slipperiness (that is, a low coefficient of friction).
- the wire layer 108 is a layer made of wire, which is formed by winding at least two wires around the outer periphery of the shaft member 106. Since the wire layer 108 is formed of a plurality of wires, it is not a dense layer formed of one material such as a resin layer, but a layer with spaces between the wires. It can also be said that the wire layer 108 has a structure in which a braided wire material is formed into a tube shape or a cylindrical shape. The wire layer 108 can also be called a braided layer formed by braiding wires. The detailed structure of the wire layer 108 will be described later.
- the outer layer 110 protects the wire layer 108.
- Outer layer 110 is formed from a biocompatible material such as an elastomeric resin.
- the outer layer 110 has a tubular structure that covers the outer surface of the wire layer 108.
- the outer layer 110 may be formed integrally with the wire layer 108.
- the wire layer 108 may be formed in the outer layer 110 to form an integral structure.
- a distal tip may be integrally formed with outer layer 110 to prevent tissue damage when the distal end of tube 102 contacts tissue.
- the wire may be formed from biocompatible metals (e.g. tungsten, stainless steel, nickel titanium, etc.) or alloys or other biocompatible materials (nylon, PEEK (polyetherketone resin), LCP resin (liquid crystal polymer resin)). Good.
- the wire may be made of a predetermined material coated with a biocompatible material. The material of the wire can be appropriately selected depending on the use of the braided structure. Each of the plurality of wire rods may be made of different materials.
- the wire may have a circular cross section or a rectangular cross section.
- FIG. 3 is a schematic diagram of the wire layer. Specifically, FIG. 3 shows a schematic top view (view from the Y direction) of the wire layer.
- the wire layer is composed of two wires.
- the wire layer only needs to be composed of at least two wires, and the number of wires is not limited to two. In other words, there can be a plurality of "first wire rods” and a plurality of "second wire rods,” and the number of "first wire rods" and the number of "second wire rods” may be different. .
- the wire layer 108 includes a first portion 112 and a second portion 114 along the axial direction.
- the first portion 112 and the second portion 114 have different ways of winding the two wire rods (hereinafter sometimes referred to as “first wire rod 116" and “second wire rod 118"). Therefore, the flexibility (at least one of bending elastic modulus [MPa] and minimum bending radius [mm]) of the tube 102 (see FIG. 1) in the first portion 112 and the flexibility of the tube 102 in the second portion 114 The flexibility is different.
- the first portion 112 and the second portion 114 have different torque properties (torsion strength around the axis: [N ⁇ m]).
- the first portion 112 has higher torque performance than the second portion 114.
- the first wire 116 and the second wire 118 are oriented in the same direction, so the second portion 114 is easier to bend than the first portion 112 (that is, less flexible). is high).
- the first portion 112 and the second portion 114 are axially adjacent regions, and the two portions are seamlessly connected. Being seamlessly connected means that the first portion 112 and the second portion 114 are made of the same wire. Therefore, there is no end of the wire between the first portion 112 and the second portion 114.
- the arrangement of the first portion 112 and the second portion 114 is not particularly limited, and the first portion 112 may be located closer to the distal end, or the second portion 114 may be located closer to the distal end.
- a plurality of first portions 112 and a plurality of second portions 114 may be provided.
- the axial arrangement of the first portion 112 and the second portion 114 can be appropriately selected to exhibit physical properties (flexibility and/or torqueability) suitable for the use of the catheter 100.
- a first wire 116 and a second wire 118 are wound around the shaft 106 to form a braided structure that intersects with each other.
- the overlapping order of the first wire rod 116 and the second wire rod 118 can be selected as appropriate, and may be the same at all intersections or may be different for each intersection. .
- the overlapping order is different for each intersection, which means that at a certain intersection, the first wire 116 is located on the outside in the radial direction, at an adjacent intersection, the second wire 118 is located on the outside in the radial direction, and at an adjacent intersection, the first wire 116 is located on the outside in the radial direction.
- the first wire 116 is spirally wound around the shaft member 106 in a first direction A1 (clockwise direction around the axis of the shaft member 106).
- a spiral shape refers to a shape that moves in a direction with a vertical component (component along the X-axis) on the rotating surface (circular cross section of the shaft member 106).
- the amount of movement of the vertical component in a certain direction may not be constant.
- the second wire 118 spirally connects the shaft 106 in a second direction A2 (clockwise direction around the axis of the shaft 106) opposite to the first wire 116. is wrapped around. If the first wire 116 and the second wire 118 have the same winding interval (the amount of the component along the intersect at.
- the first wire rod 116 and the second wire rod 118 are spirally wound in the same direction (first direction A1) with respect to the axis of the shaft member 106. That is, in the second portion 114, the first wire 116 and the second wire 118 are wound around the shaft member 106 to form a substantially parallel braided structure.
- the first wire 116 is wound in the same direction (first direction A1) from the first portion 112 to the second portion 114.
- the second wire 118 is wound in the second portion 114 in the opposite direction to the first portion 112 .
- the first wire rods 116 and the second wire rods 118 are arranged alternately along the axis of the catheter 100 without intersecting each other.
- the first wire 116 and the second wire 118 extend substantially in parallel. "Substantially parallel” here means that the first wire 116 and the second wire 118 do not intersect, and does not necessarily mean that the distance between the two wires is constant. It can also be said that the second wire 118 is wound in opposite directions in the first portion 112 and the second portion 114.
- the first portion 112 and the second portion 114 may have different winding intervals of the first wire 116 and/or the second wire. Thereby, the physical characteristics can be adjusted between the first portion 112 and the second portion 114.
- a changing portion 120 is provided between the first portion 112 and the second portion 114.
- the changing section 120 seamlessly connects the first portion 112 and the second portion 114. Seamlessly connected means that the ends of the first wire 116 or the second wire 118 are not present. "No ends exist” means that the ends of the first wire rod 116 and the ends of the second wire rod 118 do not exist within the section, and for example, the first wire rod 116 welds the ends of two wire rods together. In the case where the weld is in the area, it means that there is no weld within the area.
- the catheter 100 is less likely to break between the first portion 112 and the second portion 114.
- the winding interval of the first wire 116 is different between the first portion 112 and the second portion 114, it is preferable that the winding interval of the first wire 116 gradually changes in the changing portion 120. This prevents the physical characteristics from changing suddenly in the changing section 120.
- the winding interval of the first wire 116 may be narrowed in the changing portion 120 (it may be narrower than the winding interval at the first portion 112 and the second portion 114). This reduces the bendability of the transition portion 120 and makes the transition portion 120 stiffer (that is, increases the bending elastic modulus).
- the winding direction of the second wire 118 changes.
- the winding direction of the second wire 118 is reversed within the transition section 120.
- the second wire 118 includes a first wire portion 118A extending in the first direction A1, a second wire portion 118B extending in the second direction, and a first wire portion 118A and a second wire portion 118B. and a third line portion 118C in between.
- the third line portion 118C has a curved shape (approximately U-shape).
- the third line portion 118C has a component microscopically parallel to the X axis. In other words, the third line portion 118C has a component whose slope with respect to the X axis is 0 or approximately 0.
- the third line portion 118C facilitates the transmission of axial force from the first line portion 118A to the second line portion 118B.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 3.
- the thickness of the wire layer 108 is different between the first portion 112 and the second portion 114.
- the thickness of the wire layer 108 here refers to the thickness of the first wire 116 and the second wire 118 (the thickness in the radial direction of the shaft 106, and the diameter of the wire if the wire has a circular cross section). It is a dependent parameter.
- the first portion 112 includes a portion where the first wire rod 116 and the second wire rod 118 overlap (intersect in top view) and a portion where they do not overlap.
- the thickness of the wire layer 108 in the first portion 112 refers to the portion where the thickness (length in the Y-axis direction) is the minimum among the portions where the first wire 116 and the second wire 118 overlap. That is, the thickness of the wire layer 108 in the first portion 112 is measured at the portion where the first wire 116, the second wire 118, and the shaft 106 are in close contact with each other. Therefore, the thickness of the wire layer 108 in the first portion 112 corresponds to the sum of the thickness of the first wire 116 and the thickness of the second wire 118.
- the thickness of the wire layer 108 in the first portion 112 When considering the thickness of the wire layer 108 in the first portion 112, even though the first wire 116 and the second wire 118 overlap, the first wire 116, the second wire 118, or the shaft Parts where there is a gap somewhere on the outer surface of 106 should not be taken into consideration. In the second portion 114, there is only a portion where the first wire rod 116 and the second wire rod 118 do not overlap. Therefore, the thickness of the wire layer 108 in the second portion 114 corresponds to the thickness of the first wire 116 or the second wire 118.
- first portion 112 is thicker than the second portion 114.
- the first portion 112 is thicker than the second portion 114 according to the above definition. It also means thick.
- the thickness of the first portion 112 is twice the thickness of the second portion 114.
- the overall diameter of the catheter 100 differs depending on the region.
- the first portion 112 has a relatively large diameter
- the second portion 114 has a relatively small diameter. Therefore, according to the embodiment, it can be said that the diameter of the catheter 100 is adjusted by adjusting the winding direction of the first wire 116 and the second wire 118.
- the thickness of the changing portion 120 is also the same as that of the first portion 112. However, when the number of wire rods increases, depending on how the wire rods are bent, the wire rods may overlap each other and the thickness of the changing portion 120 may increase.
- the first portion 112 and the second portion 114 can have different flexibility.
- FIG. 5 and 6 are schematic diagrams for explaining a method for manufacturing a catheter.
- FIG. 7 is a flow diagram showing a series of processes of the manufacturing method.
- each wire feeding mechanism 200, 202 independently rotates around the axis of the shaft member 106. If the shaft member 106 has a tube structure, the shaft member 106 may be fixed to a mandrel.
- the method for manufacturing catheter 100 includes: Step S1 of spirally winding the first wire 116 around the axis of the shaft 106 using the first wire feeding mechanism 200; Step S2 of winding the second wire rod 118 around the shaft member 106 in the opposite direction to the first wire rod using the second wire rod feeding mechanism 202; Step S3 of changing the rotation direction of the second wire rod feeding mechanism 202 and changing the rotation direction of the helix of the second wire rod 118; The second wire rod 118 is wound around the shaft member 106 in the same direction as the first wire rod 116.
- step S1 the first wire feeding mechanism 200 is rotated around the axis of the shaft 106 to wind the first wire 116 around the shaft 106.
- the first wire feed mechanism 200 rotates around the axis of the shaft member 106 while moving in the axial direction of the shaft member 106. Step S1 is continued until the series of processing is completed.
- step S2 the second wire feeding mechanism 202 is rotated around the axis of the shaft 106 to wind the second wire 118 around the shaft 106.
- the second wire feeding mechanism 202 rotates around the axis of the shaft 106 while moving in the axial direction of the shaft 106 with a delay from the first wire feeding mechanism 200 .
- the rotation direction of the second wire rod feeding mechanism 202 is opposite to the rotation direction of the first wire rod feeding mechanism 200.
- step S3 the rotation direction of the second wire feeding mechanism 202 is changed. During this time, the moving speed of the second wire feeding mechanism 202 along the axial direction is the same as in step S2. As a result, a curved third wire portion 118C (see FIG. 3) is formed on the second wire 118.
- step S4 the second wire feeding mechanism 202 is rotated around the axis of the shaft 106 to wind the second wire 118 around the shaft 106.
- the rotational direction of the second wire feeding mechanism 202 at this time is the direction after the rotational direction is changed in step S3.
- the first wire 116 and the second wire 118 can be wound in parallel. If the shaft member 106 is molded around the outer periphery of the mandrel, the catheter 100 can be obtained by pulling the mandrel out from the shaft member 106.
- the material of the wire can be selected as appropriate depending on the use of the braided structure. For example, when a braided structure is used for applications requiring strength and flexibility (for example, shafts of golf clubs, rods such as fishing rods, etc.), carbon fiber can be used as the wire material.
- As the wire rod various wire rods such as metal wire rods and resin wire rods may be used.
- the shaft member may be solid. If the shaft material is solid, the shaft material itself can function as a mandrel, so there is no need to use a mandrel in the manufacturing process.
- the braided structure according to the modified example has a structure in which a first braided part formed by crossing a plurality of wire rods and a second braided part formed by a plurality of wire rods oriented in the same direction are seamlessly connected.
- the second braided section is not formed by winding wire rods into a coil shape, but is formed by changing only the winding direction of some of the wire rods of the plurality of wire rods of the first braided section. .
- FIG. 8 is a schematic diagram of a catheter according to a modified example.
- the catheter 200 is configured by seamlessly connecting a first portion 112 and a second portion 114 via a transition portion 120.
- the first portion 112 includes one first wire 116 wound in a first direction and two second wires 118A and 118B wound in a second direction.
- the winding direction of only one of the second wire rods 118A and 118B changes.
- the first wire 116 and the second wire 118A are wound in the first direction
- the second wire 118B is wound in the second direction.
- first wire rod 116 is wound in the same direction from the first portion 112 to the second portion 114, and a portion of the plurality of second wire rods (in the illustrated example, the second wire rod 118A ) only changes in the changing part 120.
- first portion 112 and the second portion 114 have different braid structures, the first portion 112 and the second portion 114 have different flexibility. More specifically, the first portion 112 and the second portion 114 have different flexibility in the ⁇ Y direction. In other words, in the first portion 112, the flexibility in the +Y direction is greater than the flexibility in the -Y direction. On the other hand, in the second portion 114, the flexibility in the -Y direction is greater than the flexibility in the +Y direction.
- FIG. 9 is a schematic diagram of a catheter according to a further modification.
- the catheter 300 is configured by seamlessly connecting a first portion 112 and a second portion 114 via a transition portion 120.
- the first portion 112 includes four first wire rods 116A to 116D wound in a first direction and four second wire rods 118A to 118D wound in a second direction. .
- the winding direction of only some of the second wire rods 118A to 118D in the illustrated example, the second wire rods 118B and 118D changes.
- the first wire rods 116A to 116D and the second wire rods 118B, 118D are wound in the first direction, and the second wire rods 118A, 118C are wound in the second direction. That is, the first wire rod 116 is wound in the same direction from the first portion 112 to the second portion 114, and a portion of the plurality of second wire rods (in the illustrated example, the second wire rod 118B) is wound in the same direction from the first portion 112 to the second portion 114. , 118D) is changed at the changing portion 120.
- the wire whose winding direction is changed can be determined as appropriate, and for example, the winding direction of the second wire 118A, 118D may be changed.
- first portion 112 and the second portion 114 have different braid structures, the first portion 112 and the second portion 114 have different flexibility. More specifically, the first portion 112 and the second portion 114 have different flexibility in the ⁇ Y direction. In other words, in the first portion 112, the flexibility in the +Y direction is greater than the flexibility in the -Y direction. On the other hand, in the second portion 114, the flexibility in the -Y direction is greater than the flexibility in the +Y direction.
- the present disclosure can be used in the fields of braided structures, tube structures, catheter tube structures, and methods for manufacturing braided structures.
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Abstract
カテーテル(100)は、軸材(106)と、軸材(106)の軸周りにらせん状に巻き付けられている第1の線材(116)と、第1の部分(112)では第1の線材(116)と逆向きで軸材(106)に巻き付けられ、第2の部分(114)では第1の線材(116)と同じ向きで軸材(106)に巻き付けられている第2の線材(118)とを備える。これにより、軸方向の部位に応じて可撓性が異なる編組構造体等を提供できる。
Description
本開示は、編組構造体、チューブ構造体、カテーテル用チューブ構造体、編組構造体の製造方法に関する。
従来、特許文献1に記載されたような編組構造体が知られている。
特許文献1に記載された構造体では、軸方向全長に渡り繊維糸同士が等間隔で交差するよう編組を形成している。
本開示は、軸方向の部位に応じて可撓性が異なる編組構造体等を提供することを目的とする。
本開示は一態様において、軸材と、軸材の軸周りにらせん状に巻き付けられている第1の線材と、第1の部分では前記第1の線材と逆向きで軸材に巻き付けられ、第2の部分では第1の線材と同じ向きで軸材に巻き付けられている第2の線材とを備える。
以下、本開示の実施形態による編組構造体について説明する。編組構造体は、複数の線材を交差させて形成する第1編組部と、複数の線材を同一方向に向けて形成するコイル状の第2編組部とをシームレスに接続した構造を有する。編み方の異なる複数種類の編組部をシームレスに接続することにより、部位に応じて可撓性を調整でき、かつ編組部同士の接続部での折れ曲がりを少なくできる。実施形態にかかる編組構造体は、カテーテルの一部に組み込まれている。カテーテルとしては、他の医療機器(別のカテーテル、バルーン等)を体内の処置領域(消化器官、胆管、血管等内部の処置領域)に案内する際に用いられるシース、又は先端に電極が設けられた電極カテーテルがある。
図1は、カテーテルの概略図である。図1に示すようにカテーテル100は、細長いチューブ102と、基部104とを備える。ここで図1に示すX方向は、チューブ102を真っすぐにした状態でチューブ102が延びる方向を示す。X方向は、チューブ102の軸方向とも言う。また、Y方向は、X方向と直交する方向(紙面内において直交する方向)を示す。
カテーテル100は、チューブ102の先端付近が使用者(術者)により操作可能なデフレクタブル型(又はスティーラブル型)のカテーテルであっても良いし、チューブ102の形状が固定(つまり、使用者により操作不能)されたフィックス型のカテーテルであってもよい。
基部104は、使用者がカテーテル100を操作するための操作部として機能する。この場合、基部104にはチューブ102の先端付近を所望の方向に曲げる(一方向、又は二方向)動作を行わせるためのハンドル(図示せず)が設けられる。使用者は、基部104を保持して基部104を動かすことによりチューブ102を体内に押し込み、又は体内から引き抜く。この際、使用者はハンドルを操作することによりチューブ102の先端付近を曲げてチューブ102の形状を管の形状に適合させられる。
基部104はカテーテル100と他の医療機器とのコネクタとして機能する場合もある。基部104をコネクタとして機能させる場合、基部104の後端にはメスルアー、止血弁等の付属機器が接続される。基部104をコネクタとして機能させる場合、基部104内にはガイドワイヤー、追加のカテーテル等が挿入されることもある。
図2は、チューブの断面図である。具体的には図2は、チューブの軸に沿った位置でのXY平面における断面図である。図2に示すように、チューブ102の壁面は三層構造を有する。チューブ102は、軸材106と、線材層108と、外層110とを備える。チューブ102の内部空間Sは、ガイドワイヤーを含む他の医療機器を通すためのルーメンとして機能する。
軸材106は、可撓性のあるチューブ体により形成されている。軸材106は、主として線材層108のチューブ形状を維持するのを助けるため、及び/又は内部空間Sを定めるために用いられる。軸材106は、円筒形状を有する樹脂材料(例えばPEBAX(登録商標)等の熱可塑性エラストマー)により形成されている。軸材106の内周面(つまり内部空間Sを定める面)は、一定の滑り性(つまり、摩擦係数が低い)を有するのがよい。
線材層108は、少なくとも2本の線材を軸材106の外周に巻き付けて形成されている、線材によって形成された層である。線材層108は複数の線材により形成されているため、例えば樹脂層のような一材料により形成された密な層ではなく線材の間に空間を有する層である。線材層108は、線材を編み込んだ編組をチューブ状又は円筒状にした構造であるとも言える。線材層108は、線材の編組により形成された編組層、と言うこともできる。線材層108の詳細な構成については後述する。
外層110は、線材層108を保護する。外層110は、エラストマー樹脂のような生体適合性材料により形成される。図示の例では、外層110は線材層108の外表を覆うチューブ状の構造を有する。外層110は、線材層108と一体に形成されていてもよい。つまり外層110の中に線材層108を形成して一体としてもよい。チューブ102の先端が組織に接触した際に組織が傷つくのを防止する先端チップを、外層110と一体に形成してもよい。
線材は、生体適合性金属(例えばタングステン、ステンレス鋼、ニッケルチタン等)もしくは合金その他の生体適合性材料(ナイロン、PEEK(ポリエーテルケトン樹脂)、LCP樹脂(液晶ポリマー樹脂))から形成されるのがよい。線材は、所定の材料に生体適合性材料のコーティングを施したものであってもよい。線材の材料は、編組構造体の用途に応じて適宜選択できる。複数の線材の各々の材料を異なるものとしてもよい。線材は、円形断面を有するものであっても良いし、矩形断面を有するものであってもよい。
図3は、線材層の概略図である。具体的には図3は、線材層の概略上面図(Y方向から見た図)を示す。なお、以下の説明では説明を簡略化するために線材層が2本の線材によって構成されているものとする。線材層は、少なくとも2本の線材によって構成されていればよく、線材の本数は2本に限定されない。つまり、「第1の線材」を複数本にしたり、「第2の線材」を複数本にしたりでき、「第1の線材」の本数と「第2の線材」の本数を異ならせてもよい。
図3に示すように線材層108は、軸方向に沿って第1の部分112と、第2の部分114とを備える。第1の部分112と、第2の部分114とでは、2本の線材(以下、「第1の線材116」、「第2の線材118」ということがある)の巻き方が異なる。したがって、第1の部分112におけるチューブ102(図1参照)の可撓性(曲げ弾性率〔MPa〕、及び最小曲げ半径〔mm〕の少なくとも一方)と、第2の部分114におけるチューブ102の可撓性は異なる。また第1の部分112と第2の部分114では、トルク性(軸周りの捻じり強さ:〔N・m〕)が異なる。第1の部分112では第1の線材116と第2の線材118が異なる方向に向いているため、第1の部分112は第2の部分114よりもトルク性が高い。一方、第2の部分114では、第1の線材116及び第2の線材118が同一の方向に向いているため、第2の部分114は第1の部分112よりも曲がりやすい(つまり可撓性が高い)。
第1の部分112と、第2の部分114とは、軸方向に隣接する領域であり、両部分はシームレスに接続される。シームレスに接続されるとは、第1の部分112、及び第2の部分114が同一の線材によって構成されていることをいう。したがって、第1の部分112と第2の部分114との間には、線材の端が存在しない。第1の部分112と第2の部分114の配置は特に限定されず、第1の部分112がより先端側にあっても良いし、第2の部分114がより先端側にあってもよい。第1の部分112と、第2の部分114とをそれぞれ複数設けてもよい。第1の部分112と第2の部分114の軸方向における配置は、カテーテル100の用途に適した物理特性(可撓性、及び/又はトルク性)を発揮させるために適宜選択できる。
第1の部分112では、第1の線材116と第2の線材118とが互いに交差する編組構造をなすよう軸材106に巻き付けられている。第1の線材116と、第2の線材118との重複順序(つまり、径方向における配置)は適宜選択可能であり、全ての交点において同じであっても良いし、交点毎に異なってもよい。重複順序が交点毎に異なるとは、ある交点においては第1の線材116が径方向外側に位置し、隣接する交点においては第2の線材118が径方向外側に位置し、さらに隣接する交点においては第1の線材116が径方向外側に位置する、というように順序がパターン化されていることをいう。第1の線材116は、第1の方向A1(軸材106の軸周りに時計回りの方向)に向かってらせん状に軸材106に巻き付けられている。一般的に、らせん状とは、回転面(軸材106の円形断面)に垂直成分(X軸に沿った成分)のある方向へ移動する形状をいう。本開示において「らせん状」について言及する場合、垂直成分のある方向への移動量は一定で無くてもよい。
第1の部分112において第2の線材118は、第1の線材116とは逆向きの第2の方向A2(軸材106の軸周りに判時計回りの方向)に、らせん状に軸材106に巻き付けられている。第1の線材116と第2の線材118の巻き付き間隔(X軸に沿った成分の量)が同一であれば、第1の部分112では第1の線材116と第2の線材118は等間隔で交差する。
第2の部分114では、第1の線材116及び第2の線材118は、軸材106の軸に対して同じ方向(第1の方向A1)に、らせん状に巻き付けられている。つまり第2の部分114では、第1の線材116と第2の線材118とがほぼ平行な編組構造をなすよう軸材106に巻き付けられている。第1の線材116は、第1の部分112から第2の部分114にかけて同一の方向(第1の方向A1)に巻かれている。第2の線材118は、第2の部分114では、第1の部分112とは逆方向に巻かれている。第2の部分114では、カテーテル100の軸に沿って第1の線材116と第2の線材118が交差せずに交互に並んでいる。第1の線材116と第2の線材118はほぼ平行に延びる。ここでいうほぼ平行とは、第1の線材116と第2の線材118とが交差しないことを意味し、必ずしも両線材の間隔が一定であることを意味するものではない。第2の線材118は、第1の部分112と第2の部分114とでは逆方向に巻かれている、とも言える。
第1の部分112と第2の部分114で、第1の線材116及び/又は第2の線材の巻き付き間隔を異ならせてもよい。これにより、第1の部分112と第2の部分114との間で物理特性を調整できる。
第1の部分112と第2の部分114との間には、変化部120が設けられている。変化部120は、第1の部分112と第2の部分114とをシームレスに接続する。シームレスに接続するとは、第1の線材116又は第2の線材118の端が存在しないよう接続されていることを意味する。端が存在しない、とは、当該区間内に第1の線材116の端、及び第2の線材118の端が存在しないこと、及び例えば第1の線材116が2本の線材の端同士を溶接したものである場合において、溶接部が当該区間内に存在しないことを意味する。第1の線材116と第2の線材118をシームレスに接続することで、第1の部分112と第2の部分114との間でカテーテル100が折れにくくなる。
第1の線材116の巻き付き間隔が第1の部分112と第2の部分114とで異なる場合、変化部120では、第1の線材116の巻き付き間隔が徐々に変化するのがよい。これにより、変化部120において急激に物理特性が変化するのを防げる。変化部120において第1の線材116の巻き付き間隔を狭めても良い(第1の部分112及び第2の部分114での巻き付き間隔よりも狭めてもよい)。これにより変化部120の曲がりやすさを減らし、変化部120を固くできる(つまり曲げ弾性率を上げられる)。
変化部120では、第2の線材118の巻き方向が変化する。第2の線材118の巻き方向は、変化部120内で逆向きになる。第2の線材118は、第1の方向A1に延びる第1の線部分118Aと、第2の方向に延びる第2の線部分118Bと、第1の線部分118A及び第2の線部分118Bの間の第3の線部分118Cとを備える。第3の線部分118Cは、湾曲した形状(ほぼU字形状)を有する。第3の線部分118Cは、微視的にはX軸と平行な成分を有する。つまり、第3の線部分118Cは、X軸に対する傾きが0又はほぼ0となる成分を有する。第3の線部分118Cにより、第1の線部分118Aから第2の線部分118Bに対して、軸方向の力を伝達し易くなる。
図4は、図3のD-D断面の断面図である。図4に示すように、線材層108の厚みは、第1の部分112と第2の部分114とで異なる。ここでいう線材層108の厚みとは、第1の線材116,第2の線材118の厚み(軸材106の径方向の厚みをいい、線材が円形断面を有する場合には線材の直径)に依存するパラメータである。第1の部分112には、第1の線材116と第2の線材118が重なり合っている(上面視において交差している)部分と、重なり合っていない部分とが存在する。第1の部分112における線材層108の厚みとは、第1の線材116と第2の線材118が重なり合っている部分のうち厚み(Y軸方向の長さ)が最小となる部分をいう。つまり、第1の部分112における線材層108の厚みとは、第1の線材116と、第2の線材118と、軸材106が密着している部分で測定される。従って、第1の部分112における線材層108の厚みは、第1の線材116の厚みと、第2の線材118の厚みの和に相当する。第1の部分112における線材層108の厚みを考慮する際に、第1の線材116と第2の線材118が重複しているものの、第1の線材116、第2の線材118、又は軸材106の外表のどこかに隙間がある部分は加味すべきではない。第2の部分114には、第1の線材116と第2の線材118が重なり合っていない部分のみが存在する。従って、第2の部分114における線材層108の厚みは、第1の線材116又は第2の線材118の厚みに相当する。
第1の部分112は、第2の部分114よりも厚いことが分かる。第1の部分112は、第2の部分114よりも厚いとは、上述した定義に従えば、第1の部分112の少なくとも1箇所の厚みが、第2の部分114の少なくとも1箇所の厚みよりも厚いことを意味する。第1の線材116と第2の線材118の厚みが同一である場合、第1の部分112の厚みは、第2の部分114の厚みの2倍である。
第1の部分112と第2の部分114の厚みが異なるため、カテーテル100全体の径は、部位によって異なる。つまり、第1の部分112においては径が相対的に大きくなり、第2の部分114においては径が相対的に小さくなる。したがって、実施形態によれば第1の線材116と第2の線材118の巻き方向を調整して、カテーテル100の径を調整しているとも言える。
実施形態では、線材層108が2本の線材によって構成されているため、変化部120の厚みも第1の部分112と同一になる。しかしながら線材の本数が増えた場合、線材の曲げ方によっては線材同士が重なり変化部120の厚みが増えることも想定される。
以上のように実施形態によれば、第1の部分112と第2の部分114の可撓性を異ならせることができる。
以下、編組構造体としてのカテーテルの製造方法について説明する。図5及び図6は、カテーテルの製造方法を説明するための概略図である。図7は、製造方法の一連の処理を示すフロー図である。
図5及び図6に示すように、カテーテル100を製造するためには、2つのブレーダー(第1の線材送り機構200及び第2の線材送り機構202)を準備する。各線材送り機構200,202は、それぞれ独立して軸材106の軸周りに回転する。軸材106がチューブ構造を有する場合、軸材106をマンドレルに固定してもよい。
図5乃至図7を参照して、カテーテル100の製造方法は、
第1の線材送り機構200を用いて、軸材106の軸周りに、らせん状に第1の線材116を巻き付けるステップS1と、
第2の線材送り機構202を用いて、第1の線材と逆向きで軸材106に対して第2の線材118を巻き付けるステップS2と、
第2の線材送り機構202の回転方向を変化させ、第2の線材118のらせんの回転方向を変化させるステップS3と、
第1の線材116と同じ向きで軸材106に対して第2の線材118を巻き付けるステップS4とを備える。
第1の線材送り機構200を用いて、軸材106の軸周りに、らせん状に第1の線材116を巻き付けるステップS1と、
第2の線材送り機構202を用いて、第1の線材と逆向きで軸材106に対して第2の線材118を巻き付けるステップS2と、
第2の線材送り機構202の回転方向を変化させ、第2の線材118のらせんの回転方向を変化させるステップS3と、
第1の線材116と同じ向きで軸材106に対して第2の線材118を巻き付けるステップS4とを備える。
ステップS1では、第1の線材送り機構200を軸材106の軸周りに回転させて第1の線材116を軸材106に巻き付ける。第1の線材送り機構200は、軸材106の軸方向に移動しながら軸材106の軸周りで回転する。ステップS1は一連の処理が終了するまで継続される。
ステップS2では、第2の線材送り機構202を軸材106の軸周りに回転させて第2の線材118を軸材106に巻き付ける。第2の線材送り機構202は、第1の線材送り機構200よりも遅延して軸材106の軸方向に移動しながら軸材106の軸周りで回転する。第2の線材送り機構202の回転方向は、第1の線材送り機構200の回転方向とは逆向きである。
ステップS3では、第2の線材送り機構202の回転方向を変化させる。この間、第2の線材送り機構202の軸方向に沿った移動速度はステップS2と同一である。これにより、第2の線材118に湾曲した第3の線部分118C(図3参照)が形成される。
ステップS4では、第2の線材送り機構202を軸材106の軸周りに回転させて第2の線材118を軸材106に巻き付ける。このときの第2の線材送り機構202の回転方向は、ステップS3において回転方向が変化した後の方向である。第2の線材送り機構202の遅延量を維持することで、第1の線材116と第2の線材118を平行に巻き付けられる。軸材106がマンドレルの外周に成型されている場合、マンドレルを軸材106から引き抜くことでカテーテル100を得られる。
本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、実施形態の構成は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
線材の材料は、編組構造体の用途に応じて適宜選択可能である。例えば、強度と可撓性が要求される用途(例えば、ゴルフクラブのシャフト、釣り竿等のロッド等)に編組構造体を用いる場合、線材として炭素繊維を用いることができる。線材として、金属製の線材、樹脂製の線材のような種々の線材を用いてもよい。
軸材は、中実であってもよい。軸材が中実の場合、軸材自体がマンドレルとして機能し得るので、製造工程においてマンドレルを用いる必要はない。
以下のような変形例も本開示の範囲内である。変形例による編組構造体は、複数の線材を交差させて形成する第1編組部と、複数の線材を同一方向に向けて形成する第2編組部とをシームレスに接続した構造を有する。実施形態とは異なり、変形例では第2編組部はコイル状に線材を巻いたものではなく、第1編組部の複数の線材の一部の線材の巻き方向のみを変化させて形成されている。
図8は、変形例によるカテーテルの概略図である。図8に示すようにカテーテル200は、変化部120を介して第1の部分112と、第2の部分114とをシームレスに接続して構成されている。第1の部分112は、第1の方向に巻かれた1本の第1の線材116と、第2の方向に巻かれた2本の第2の線材118A,118Bとを備えている。変化部120では、第2の線材118A,118Bのうちの一本のみ(図示の例では第2の線材118A)の巻き方向が変化する。第2の部分114では、第1の線材116及び第2の線材118Aが第1の方向に巻かれ、第2の線材118Bが第2の方向に巻かれている。つまり、第1の線材116は、第1の部分112から第2の部分114にわたって同一方向に巻かれており、複数の第2の線材のうちの一部(図示の例では第2の線材118A)のみの巻き方向が変化部120で変化している。
第1の部分112と第2の部分114とでは編組の構造が異なるため、第1の部分112と第2の部分114とでは、可撓性が異なる。より具体的には、第1の部分112と第2の部分114とでは、±Y方向における可撓性が異なる。つまり第1の部分112では、+Y方向への可撓性が-Y方向への可撓性より大きい。一方、第2の部分114では、-Y方向への可撓性が+Y方向への可撓性より大きい。
図9は、更なる変形例によるカテーテルの概略図である。図9に示すようにカテーテル300は、変化部120を介して第1の部分112と、第2の部分114とをシームレスに接続して構成されている。第1の部分112は、第1の方向に巻かれた4本の第1の線材116A~116Dと、第2の方向に巻かれた4本の第2の線材118A~118Dとを備えている。変化部120では、第2の線材118A~118Dのうちの一部のみ(図示の例では第2の線材118B,118D)の巻き方向が変化する。第2の部分114では、第1の線材116A~116D及び第2の線材118B,118Dが第1の方向に巻かれ、第2の線材118A,118Cが第2の方向に巻かれている。つまり、第1の線材116は、第1の部分112から第2の部分114にわたって同一方向に巻かれており、複数の第2の線材のうちの一部(図示の例では第2の線材118B,118D)のみの巻き方向が変化部120で変化している。なお、巻き方向を変化させる線材は適宜決定可能であり、例えば第2の線材118A,118Dの巻き方向を変化させてもよい。
第1の部分112と第2の部分114とでは編組の構造が異なるため、第1の部分112と第2の部分114とでは、可撓性が異なる。より具体的には、第1の部分112と第2の部分114とでは、±Y方向における可撓性が異なる。つまり第1の部分112では、+Y方向への可撓性が-Y方向への可撓性より大きい。一方、第2の部分114では、-Y方向への可撓性が+Y方向への可撓性より大きい。
本開示は、編組構造体、チューブ構造体、カテーテル用チューブ構造体、編組構造体の製造方法の分野における利用が可能である。
100 カテーテル, 102 チューブ, 104 基部, 106 軸材, 108 線材層, 112 第1の部分, 114 第2の部分, 116 第1の線材, 118 第2の線材, 120 変化部。
Claims (12)
- 軸材と、
前記軸材の軸周りにらせん状に巻き付けられている第1の線材と、
第1の部分では前記第1の線材と逆向きで前記軸材に巻き付けられ、第2の部分では前記第1の線材と同じ向きで前記軸材に巻き付けられている第2の線材とを備える編組構造体。 - 前記第2の線材には、らせんの回転方向が変わる変化部が設けられている、請求項1に記載の編組構造体。
- 前記第2の線材は、少なくとも前記第1の部分及び前記第2の部分中に端を有しない、請求項1又は2に記載の編組構造体。
- 前記第1の線材と前記第2の線材は、前記軸材の周囲に線材層を形成し、
前記第1の部分における前記線材層の厚みは、前記第2の部分における前記線材層の厚みよりも厚い、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の編組構造体。 - 前記第1の部分における線材層の厚みと、前記第2の部分における線材層の厚みの差は、前記第2の線材の厚みとほぼ等しい、請求項4に記載の編組構造体。
- 前記第1の線材の巻き付き間隔は、前記第1の部分と前記第2の部分とで異なる、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の編組構造体。
- 軸材と、
前記軸材の軸周りにらせん状に巻き付けられている複数の第1の線材と、
第1の部分では前記複数の第1の線材と逆向きで前記軸材に巻き付けられ、第2の部分では前記複数の第1の線材と同じ向きで前記軸材に巻き付けられている複数の第2の線材とを備える編組構造体。 - 筒状の軸材と、
前記軸材の軸周りにらせん状に巻き付けられている第1の線材と、
第1の部分では前記第1の線材と逆向きで前記軸材に巻き付けられ、第2の部分では前記第1の線材と同じ向きで前記軸材に巻き付けられている第2の線材とを備えるチューブ構造体。 - 内部にルーメンを有する軸材と、
前記軸材にらせん状に巻き付けられている第1の線材と、
第1の部分では前記第1の線材と逆向きで前記軸材に巻き付けられ、第2の部分では前記第1の線材と同じ向きで前記軸材に巻き付けられている第2の線材とを備えるカテーテル用チューブ構造体。 - 第1の線材と第2の線材とが交差して軸材に巻き付けられている第1の部分、前記第1の線材と前記第2の線材が同じ向きで前記軸材に巻き付けられている第2の部分、及び前記第1の部分と前記第2の部分との間に配置され前記第2の線材の向きが逆になる変化部が前記軸材の軸に沿って設けられている編組構造体。
- 軸材の軸周りに、らせん状に第1の線材を巻き付けるステップと、
前記第1の線材と逆向きで前記軸材に対して第2の線材を巻き付けるステップと、
前記第1の線材と同じ向きで前記軸材に対して前記第2の線材を巻き付けるステップとを備える、編組構造体の製造方法。 - 前記第1の線材と逆向きで第2の線材を巻き付けるステップの後、
前記第2の線材のらせんの回転方向を変化させるステップをさらに備える、請求項11に記載の編組構造体の製造方法。
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