JPH0427852B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は良好な耐擦過傷性，耐消毒性を有する
内視鏡の外装部品とその製造方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、細長の挿入部を挿入することによつて、
体腔内等を診断あるいは検査可能とする内視鏡が
広く用いられている。この内視鏡は屈曲可能な可
撓性の挿入部を有し、口腔等から湾曲した経路内
を挿入可能とする軟性内視鏡と、腹壁等に形成し
た穿刺孔等直線状に対象部位側に挿入される硬性
内視鏡とがある。

ところで硬性内視鏡等の外装部分に用いられる
外装部品は、その用途の特殊性の為、特に耐消毒
性が要求される。ここでいう耐消毒性とは蒸気滅
菌消毒法に対する耐性のことであり、その消毒条
件は135℃，2.2気圧の水蒸気中という極めて厳し
いものである。さらに使用時、または消毒時に他
器具との接触により発生し得る擦過傷に対する耐
性も必要とされている。

上記の様な消毒法は医療器具の滅菌法としては
完全なものであるが、従来硬性内視鏡の消毒法と
しては採用されていなかつた。というのはこのよ
うな消毒法に硬性内視鏡は耐えることができなか
つたからである。即ち従来、上記外装部品には、
ニツケル・銅合金の表面に銅・ニツケル・クロム
の３層メツキが施されたものが使用されており、
この様な処理が施された外装部品はHmV800程
度の表面硬度を有し、良好な耐擦過傷性を示す
が、上記滅菌消毒法で消毒を行うとメツキ層が剥
離してしまうからである。

一方、製造上の問題としては、上記のようなメ
ツキ処理は湿式メツキプロセスで行なわれる為、
メツキ廃液等の公害上の問題を必然的に有する上
に、製造コストも高くなる。

上述のような問題を解決する方法の一つとし
て、最近、材料そのものに良好な耐蝕性を有する
オーステナイト系ステンレス鋼や約67％のニツケ
ルを含有するモネメタルのような銅・ニツケル合
金を使用し、メツキ処理を施さない外装部品が使
われつつある。このような外装部品はメツキ品に
比べて安価であり、耐消毒性についてもオーステ
ナイト系ステンレス鋼を使用したものは十分であ
る。一方、モネメタルのような銅・ニツケル合金
は蒸気滅菌消毒法では表面が変色してしまつて耐
えることができない。

しかしながら、良好な耐消毒性を有するオース
テナイト系ステンレス鋼は加工硬化した状態でも
Hmv350程度の硬度しかなく、擦過傷が容易に発
生することが問題となつている。使用中に傷が付
くと清潔的外観性を損うと同時に、異物，汚れ等
が付着しやすくなり、製品寿命を著しく縮めてし
まうことになる。

耐擦過傷ということで考えると、ニツケル・ク
ロム鋼のような合金鋼やマルテンサイト系ステン
レス鋼を用いて、これに焼入れ、焼戻し処理を施
してHmv550以上の硬度を得ることができ、傷の
問題は解決するが、これらの合金は耐蝕性に劣る
為、上記消毒条件に耐えることができない。

従つて、オーステナイト系ステンレス鋼のよう
な耐蝕合金の有する傷付き易さを解決することが
可能になれば内視鏡の外装部品に用いることが可
能となる。

傷付き易い耐蝕合金の表面を保護する手段とし
ては、表面にセラミツクスのような極めて硬い物
質から成る保護膜を形成させることが考えられ
る。このような手段の一つとして物理蒸着法の１
種である反応性イオンプレーテイングプロセスに
より金属基材上に、セラミツクスの薄膜をコーテ
イングする方法があり、この方法は従来切削チツ
プのコーテイングや時計外装部品等のコーテイン
グ手段として知られている。前者は主として切削
チツプの摩耗を防ぐ為に窒化チタンや炭化チタン
等のコーテイングを行うものであり、後者は装飾
を目的として窒化チタンや窒化ジルコニウムをコ
ーテイングするものである。いずれにしても反応
性イオンプレーテイングプロセスで得られるセラ
ミツク被膜はHmv1500以上の硬度を有し、耐蝕
合金の耐擦過傷性を向上させることは凝いない。

ところで、内視鏡等の外装部品は、前記のよう
に耐擦過傷性だけでなく耐消毒性も要求される
が、従来の反応性イオンプレーテイングプロセス
によるセラミツクスコーテイングはこのような応
用を考えていないので、蒸気滅菌消毒法で消毒す
るとコーテイング膜に亀裂が入つたり、剥離する
等の不具合が生じるものであつた。

従つて、内視鏡の外装部品には適用できないと
いう問題があつた。

［発明の目的］ 本発明は上述した点にかんがみてなされたもの
で、低コストで、耐消毒性と耐擦過傷性を兼ね備
えた内視鏡等の外装部品とその製造方法を提供す
ることを目的とする。

［発明の概要］ 本発明の内視鏡の外装部品の製造方法は、オー
ステナイト系ステンレス鋼等の耐蝕合金の表面の
最大凹凸を略0.5μｍ以下にし、金属元素から成る
第１のコーテイング層を形成し、この第１のコー
テイング層の上に、その金属元素を構成成分とす
るセラミツクスからなる第２のコーテイング層を
形成するか、前記第１のコーテイング層を形成す
ることなく、前記金属元素を含む耐蝕合金の上に
直接セラミツクスからなるコーテイング層を形成
する工程を有する。

上記製造方法で製造された外装部品は、剥離し
にくいセラミツクスのコーテイング層が形成され
ることによつて、耐消毒性と耐擦過傷性を備えた
ものとなつている。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明す
る。

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例の製
造方法に係り、第１図は第１実施例の製造方法に
用いられるイオンプレーテイング装置の原理的構
成を示し、第２図は外装部品を有するレゼクトス
コープを構成する各構成製品を示し、第３図は第
２図の構成製品で組み上げられたレゼクトスコー
プを示し、第４図は第１実施例の製造方法で形成
された管状外装部品におけるセラミツクスコーテ
イングされた部分の拡大断面を示す。

本発明の製造方法を用いた外装部品で構成され
るレゼクトスコープは、第２図に示すように細長
の挿入部１を有するテレスコープ（光学視管）２
と、同図ｂに示すように電極３の後端が固定さ
れ、該電極３を前後動させて、肥大した前立腺等
を切除可能とするワーキングエレメント４と、該
ワーキングエレメント４を挿通して尿道に挿入さ
れるシース５とから構成されている。しかして、
ワーキングエレメント４の後方から光学視管２を
装着し、さらにこのワーキングエレメント４をシ
ース５の後方から装着することにより、第３図に
示すレゼクトスコープ６として使用できる状態に
設定できるようになつている。

上記光学視管２は、硬性で細長の挿入部１と、
該挿入部１の後端に連設された太径の接眼部７と
からなり、挿入部２内には照明光伝送用のライト
ガイドと、対象物を結像する対物光学系及びその
光学像を接眼部７側に伝送する伝送手段とが挿通
されており、接眼部７後方から観察できるように
なつている。尚、接眼部７の側部には、図示しな
い光源装置から照明光を導くためのライトガイド
ケーブルを装着可能とするライトガイド口金８が
設けてある。

又、上記シース５は、尿道に挿入されるシース
挿入部９と、このシース挿入部９の手元側端部が
接続されたシース本体部１０とよりなり、このシ
ース本体部１０の開口された手元側（後方）端部
には、上記ワーキングエレメント４を嵌入して装
着可能とするワーキングエレメント接続部１１が
形成されている。又、シース本体部１０の側部の
略中央には上下方向に管状の指掛け１２，１２が
突設され、送水及び排水できるようになつてい
る。尚、シース挿入部９の先端にはエポキシ樹脂
とかセラミツクス等の絶縁材料で形成されたビー
ク１３を取付けてある。

一方、上記ワーキングエレメント４は、光学視
管２の挿入部１が挿通されるスコープ挿入パイプ
１４の手元側の部分が透孔を挿通して固定された
固定部１５と、前記スコープ挿入パイプ１４の後
端近傍を摺動して移動可能となるように外嵌され
た摺動部（スライダ）１６とから構成されてい
る。

上記光学視管２の挿入部１が挿通されるスコー
プ挿入パイプ１４と並列に、切除用の電極３が挿
通される電極挿入パイプ１７の後端が前記固定部
１５に設けた透孔に嵌入固定され、この電極挿入
パイプ１７に挿通された電極３の手元側端部は、
前記摺動部１６の電極接続部１８に固定され、こ
の電極接続部１８にて図示しない電源装置からの
高周波電流が電極３に供給され、露出された電極
先端部３Ａにて高周波加熱により当接された患部
等を切除できるように構成されている。この電極
３は、先端近傍にて２本の平行線状に分離され、
その先端側は例えば下方に折り曲げられて半円状
にして互いに接続された電極先端部３Ａが形成さ
れている。

上記スコープ挿入パイプ１４に外嵌固定された
部分の固定部１５は、前述のシース５のワーキン
グエレメント接続部１１に嵌入し易いように、略
円柱形状の前端近傍の側部外周がテーパ面にされ
ている。しかして固定部１５の透孔を通つて露呈
する前記スコープ挿入パイプ１４と略平行で、後
方に延出され、その後端部が（前記スコープ挿入
パイプ１４の手元側後端部が固定された）スコー
プ接続部１９に固定された中空筒状のガイド軸２
０が設けてある。

このガイド軸２０における上記固定部１５及び
スコープ接続部１９間には、摺動部１６に設けた
透孔にガイド軸２０を挿通させるようにする等し
て摺動部１６が外嵌されており、この摺動部１６
はガイド軸２０の軸方向にスライドして移動でき
るように構成されている。このガイド軸２０に
は、その円筒形状の軸に沿い、その中空部と連通
する長い切欠き対向する両側面に形成され、前端
が固定部１５にて固定され、その前端が閉嵌され
たガイド軸２０の中空部内に収容されたコイルば
ね２１によつて、通常後方に移動させられるよう
付勢された棒状のばね押圧部材２２が前記両側面
に形成された切欠きを貫通して、その両側の摺動
部１６にて固定されている。尚、この摺動部１６
下端には、リング状の指掛け２３が突設されてい
る。

ところで、本発明の第１実施例の製造方法にお
いては、上記レゼクトスコープ６の外装部品、例
えば光学視管２の挿入部１，ワーキングエレメン
ト４のスコープ挿入パイプ１４及び電極挿入パイ
プ１７，シース５のシース挿入部９等の外装部分
を形成する外装部品に、耐消毒性及び耐擦過傷性
を付与するため、上記外装部品を、オーステナイ
ト系ステンレス鋼等の耐蝕合金を用いてそれぞれ
所定形状の金属母材に加工し、且つこの加工され
たこの耐蝕合金の外周表面に第１のコーテイング
層を介して、そのコーテイング層を形成する金属
元素を構成成分とするセラミツクスからなる第２
のコーテイング層を形成するものである。

ところで、第１実施例の製造方法に使用される
イオンプレーテイング装置３１は第１図に示すよ
うな構造になつている。

即ち、ベルジヤー３２内には、（外装部品とし
ての）シース５のシース挿入部９と略等価な形
状、例えば直径10mm，肉厚0.35mm，長さ300mmの
金属母材としての各管状試料３３を試料取付台３
４に取付け、モータ３５の動力で符号３６ａのよ
うに公転させると共に、ギヤ等を用いて各管状試
料３３を符号３６ｂで示すように自転させること
ができるようになつている。

また、上記試料取付台３４は基盤電圧電源３７
によつて、負の電圧がかけられており、この試料
取付台３４に取付けられた試料３３も負に帯電さ
せてある。図中符号３８はチタンTiを入れた蒸
発源であり、ビーム装置３９から矢印の如くビー
ムを当てることによりTiを蒸発させることがで
きるようになつている。また上記蒸発源３８８の
上方にはイオン化電極４０が設けてあり、この電
極４０はイオン化電源４１によつて正の電圧が印
加され、この正に帯電された電極４０によつて蒸
発源３８とイオン化電極４０との間の空間がプラ
ズマ状態となつて蒸発したTiはイオン化される。
イオン化されたTiは試料取付台３４に向かつて
加速され、高い運動エネルギーをもつて試料３３
に衝突し、第１のコーテイング層としてTi層を
形成する。次いで、ガスス系４２から反応ガスと
してアセチレンガス（C₂H₂ガス）を導入すれば、
C₂H₂ガスがプラズマ状態となり、試料取付台３
４に向かつて加速された上記試料３３のTi層の
上にさらに第２のコーテイング層としてセラミツ
クスからなるTiC層が形成される。

尚、上記Ti層を形成する場合の印加電圧の条
件としては、イオン化電源４１の電圧を40V，基
盤電圧電源３７の電圧を300Vとし、一方炭化チ
タンTiC層を形成する場合の印加電圧は、イオン
化電源４１の電圧を40V，基盤電圧電源３７の電
圧を250Vとした。

上記イオンプレーテイング装置３１を用いて、
様々な管状試料３３にセラミツクのコーテイング
を行い、その耐消毒性を調べた。この場合、耐消
毒性の試料はオートクレーブで、135℃，2.2気圧
の高温高圧水蒸気中に試料を挿入し、取り出した
後コーテイング被膜に破裂とか剥離が生じている
か否かによつて評価した。

実験例 １ 管状試料３３の素材として、オーステナイト系
ステンレス鋼の一種であるSUS304を用い、これ
をパイプ状に成形した後、外径が10mm，肉厚0.35
mmとなるようにダイスを用いて引き抜き加工を行
う。このようにして得られたパイプは外表面に引
き抜き加工時の傷が生じている為、これを除くこ
とを目的としてセンタレス研磨が施される。この
ようにして得られた試料（以下試料Ａと称する。）
はその表面の平均粗さが0.5μｍ程度と小さいが、
最大凹凸は1μｍ程度ある。

セラミツクスのコーテイング膜が耐消毒テスト
後、亀裂や剥離を生ずるのはコーテイング膜下地
の凹凸に起因する応力集中が関係していると考え
られ、試料Ａよりも最大凹凸の小さい試料を作成
して実験を行つた。即ち、試料Ａと同様の管状試
料３３を精密センタレス研磨した後、バフ仕上を
して最大凹凸がそれぞれ略0.5μｍ，0.2μｍの試料
Ｂと試料Ｃを得た。さらに精密センタレス研磨し
た後、化学研磨を施して最大凹凸がそれぞれ略
0.5μｍ，0.3μｍの試料Ｄと試料Ｅを得た。

以上の試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅをトリクロルエ
チレンを用いて超音波洗浄し、次いで蒸気洗浄し
た後、上述のイオンプレーテイング装置３１の試
料台に取り付け、アルゴンガスを用いてイオンボ
ンバードを施した後、第１層としてTi層をイオ
ンプレーテイングプロセスにより形成した後、第
２層としてTiC層を反応性イオンプレーテイング
プロセスにより形成した。第４図はこのようにし
て製造された外装部品サンプルの表面近傍部分を
示す拡大断面図であり、管状試料３３である基材
５１に第１コーテイング層として約0.4μｍのTi層
５２と、第２コーテイング層として約0.5μｍの
TiC層５３とが形成されて外装部品サンプルとな
るものである。

このようにして得られた試料はいずれもコーテ
イング被膜に亀裂や剥離は観察されなかつたが、
前記の条件で耐消毒テストを施したところ、試料
Ａのコーテイング被膜には一部亀裂が観察された
が、試料Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅには亀裂，剥離のいずれ
も認められなかつた。即ち、セラミツクスのコー
テイング前の管状試料３３の表面を丁寧に仕上
げ、最大凹凸を略0.5μｍ以下とすることにより、
耐消毒性のあるセラミツクスのコーテイング部材
をえることができる。

次に第２実施例の製造方法を説明する。

上記実施例においてはセラミツクスのコーテイ
ングを施す前に、Ti層のコーテイングを行つた。
これは基材として使用したSUS304とTiC層との
密着性をよくする為である。本実施例においては
この第１コーテイング層を省略する方法について
検討し、あらかじめ基材にTiを含んでいる合金
を使用することにより、解決できることを見出し
た。即ち、Tiを0.3％程度含有するオーステナイ
ト系ステンレス鋼であるSUS321を素材として、
パイプ状に形成したものを管状試料３３とし、こ
れに精密センタレス研磨の後、バフ仕上して表面
の最大凹凸を略0.4μｍとした試料Ｆを得た。（最
大凹凸が略0.5μｍのものについても略同様であつ
た。）この試料Ｆを上述の様に洗浄後、イオンプ
レーテイング装置３１の試料台３４に取り付け、
アルゴンガスを用いてイオンボンバードを施した
後、Ti層のコーテイングをしないで、いきなり
TiC層を反応性イオンプレーテイングプロセスに
よ形成した。第５図はこの時の表面状態を示す拡
大断面図であり、管状試料３３である基材５１′
上にTiC層５３が約0.6μｍ直接コーテイングされ
ている。

このようにして得られた試料は耐消毒テスト前
後ともコーテイング被膜の亀裂，剥離は認めめら
れなかつた。

なお、本発明の製造方法は上記各実施例に限定
されるものではない。たとえば、上記実施例では
反応性イオンプレーテイングにより膜の形成を行
なつたが、反応性スパツタリングを用いることも
可能である。また反応ガスとしてアセチレンガス
を用いて炭化チタンのセラミツクス層を形成した
が、窒素ガスを導入して窒化チタン、あるいは酸
素ガスを導入して酸化チタンのセラミツクスのコ
ーテイング層を形成するようにしてもよい。ま
た、２種類以上の反応ガスを混合してあるいは交
互に導入して、混合セラミツクス膜、あるいは混
合積層膜を形成するようにしてもよい。さらに金
属元素としてはチタン以外に周期律表の族，
族，ａ族，ａ族，ａ族の元素を用いること
ができる。

また第２実施例の中で、チタンを含む合金とし
てSUS321を用いたが、これ以外のチタン含有合
金、あるいはチタンを主成分としたチタン合金を
用いることができる。

また、本発明は第２図における光学視管２の挿
入部１，ワーキングエレメント４のスコープ挿入
パイプ１４及び電極挿入パイプ１７，シース５の
シース挿入部９等の管状外装部品のみならず、光
学視管２の接眼部７，ワーキングエレメント４の
固定部１５，シース５のシース本体部１０等にも
適用できる。

また、レゼクトスコープだけでなく、膀胱尿道
鏡，腹腔鏡，関接鏡等他の硬性内視鏡の外装部品
にも適用することができることは明らかである。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明の製造方法によれば、
耐蝕性金属を用いて所定形状に加工し、表面の凹
凸を小さいくした金属母材の表面に、物理蒸着法
で第１のコーテイング層を介して第１のコーテイ
ング層を形成する金属を成分に含むセラミツクス
のコーテイング層を形成したり、あるいは金属母
材をセラミツクスのコーテイング材に用いられる
金属を用いて直接その表面にセラミツクスのコー
テイング層を形成して、剥離しにくく、耐消毒性
及び耐擦過傷性の良い保護被膜を有する外装部品
を製造するようにしてある。

従つて、低コストで品質の良い外装部品を製造
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例の製
造方法に係り、第１図は本発明の製造方法に用い
られるイオンプレーテイング装置の原理的構造を
示す説明図、第２図は本発明の製造方法で製造さ
れる外装部品が用いられるレゼクトスコープを構
成する各構成製品を示す側面図、第３図は第２図
の各構成製品を組み合わせたレゼクトスコープを
示す側面図、第４図は第１実施例の製造方法で製
造された外装部品におけるコーテイング層を示す
拡大断面図、第５図は本発明の第２実施例の製造
方法で製造された外装部品におけるコーテイング
層を示す拡大断面図である。 ２…光学視管（テレスコープ）、４…ワーキン
グエレメント、５…シース、６…レゼクトスコー
プ、７…接眼部、９…シース挿入部、１０…シー
ス本体、１４…スコープ挿入パイプ、３１…イオ
ンプレーテイング装置、３２…ベルジヤー、３３
…管状試料、３４…試料台、３５…モータ、３７
…基盤電圧電源、３８…蒸発源、３９…電子ビー
ム装置、４０…イオン化電極、４１…イオン化電
源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定形状に成形され、最大凹凸が略0.5μｍ以
   下にされた金属母材の表面に、最外層を、少くと
   もその内側の表面を形成する金属元素を構成成分
   とするセラミツクスからなるコーテイング層で形
   成したことを特徴とする内視鏡の外装部品。 ２ 前記セラミツクスからなるコーテイング層
   は、最大凹凸が略0.5μｍ以下にされた金属母材の
   表面に形成された金属元素からなる第１のコーテ
   イング層の上に形成され、前記金属元素を構成成
   分とするものとしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の内視鏡の外装部品。 ３ 前記第１のコーテイング層を形成する金属元
   素は、周期律表の族，族，ａ族，族，
   ａ族の元素の少くとも１つを主要な成分として含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   内視鏡の外装部品。 ４ 前記セラミツクスは、窒化物，炭化物，酸化
   物，酸窒化物，炭窒化物，炭酸化物のいずれかを
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の内視鏡の外装部品。 ５ 前記金属母材は、耐蝕合金であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の内視鏡の外装
   部品。 ６ 前記金属母材は、バフ仕上もしくは化学研磨
   により表面の最大凹凸が略0.5μｍ以下にされたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内視
   鏡の外装部品。 ７ 前記金属母材は、チタン合金もしくは少くと
   もチタンを0.3％以上含有する合金であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内視鏡の
   外装部品。 ８ 所定形状に成形され、最大凹凸が略0.5μｍ以
   下の表面に仕上げされた金属母材の表面に、金属
   元素からなる第１のコーテイング層を形成する工
   程と、この第１のコーテイング層の上に前記金属
   元素を構成成分とするセラミツクスからなる第２
   のコーテイング層を形成する工程とを経て製造さ
   れることを特徴とする内視鏡の外装部品の製造方
   法。 ９ 前記第１及び第２のコーテイング層は、物理
   蒸着法により形成されることを特徴とする特許請
   求の範囲第８項記載の内視鏡の外装部品の製造方
   法。 １０ 前記第１のコーテイング層は、イオンプレ
   ーテイングにより形成され、前記第２のコーテイ
   ング層は、反応性イオンプレーテイングにより形
   成されることを特徴とする特許請求の範囲第８項
   記載の内視鏡の外装部品の製造方法。 １１ 前記金属母材は、その表面がバフ仕上もし
   くは化学研磨により仕上げられることを特徴とす
   る特許請求の範囲第８項記載の内視鏡の外装部品
   の製造方法。 １２ 少くともチタンを0.3％以上含有する合金
   を用い、最大凹凸が略0.5μｍ以下の表面に仕上げ
   られた金属母材の表面に、チタンを構成成分とす
   るセラミツクスからなるコーテイング層を形成す
   ることによつて製造されることを特徴とする内視
   鏡の外装部品の製造方法。 １３ 前記セラミツクスは、物理蒸着法により形
   成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の内視鏡の外装部品の製造方法。 １４ 前記セラミツクスからなるコーテイング層
   は、反応性イオンプレーテイングにより形成され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載
   の内視鏡の外装部品の製造方法。 １５ 前記金属母材は、その表面がバフ仕上もし
   くは化学研磨により仕上げられることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１２項記載の内視鏡の外装部
   品の製造方法。