光傳輸體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供兼顧優(yōu)異的耐久性、耐磨損性和潤滑性與優(yōu)異的粘接性的光傳輸體。實(shí)施方式的光傳輸體包含纖維線材和被覆層。纖維線材由芯和包層構(gòu)成，該芯由玻璃構(gòu)成，該包層被覆上述芯的外周面且由玻璃構(gòu)成。被覆層由被覆上述包層的外周面且未經(jīng)氟取代的2個(gè)以上的烷基構(gòu)成，上述各個(gè)烷基藉由硅氧烷鍵與上述包層連接。
【專利說明】
光傳輸體
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及光傳輸體、包含2根以上的光傳輸體的像導(dǎo)或光導(dǎo)、以及包 含像導(dǎo)和光導(dǎo)中的至少一者的內(nèi)窺鏡。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有的內(nèi)窺鏡中，為了確保觀察時(shí)的明亮度，在內(nèi)窺鏡的插入部中穿有玻璃制 造的含鉛光纖。含鉛光纖用于將照明光從光源向著前端部傳遞。
[0003] 含鉛光纖具有優(yōu)異的透射率和配光特性。但是，由于對(duì)鉛等有害物質(zhì)的限制越發(fā) 嚴(yán)格，因而進(jìn)行了不含鉛的光纖的開發(fā)。但是，與含鉛光纖相比，不含鉛的光纖在物性上較 硬，而且柔軟性低。因此，在內(nèi)窺鏡的前端部反復(fù)地劇烈彎曲的情況下，不含鉛的光纖存在 容易折斷的問題。光纖折斷時(shí)，內(nèi)窺鏡的觀察性能降低。
[0004] 作為解決這樣的問題的光纖，在日本專利第4229890號(hào)公報(bào)中公開了一種光傳輸 體，其中，在纖維線材的外周面形成有包含含有氟取代烷基的有機(jī)硅化合物的被覆層(下文 中稱為氟烷基硅烷層）。形成有該氟烷基硅烷層的不含鉛的光纖被賦予了優(yōu)異的耐久性、耐 磨損性和潤滑性，能夠?qū)⒐饫w的折斷和劣化降低至可滿足內(nèi)窺鏡觀察性能的水平。但是，形 成該層時(shí)，在光纖的最表面存在氟烷基。在光纖的最表面存在氟烷基時(shí)，粘接性降低，光纖 端面的成型性和研磨精度變差。因此，無法充分進(jìn)行光傳遞，其結(jié)果，產(chǎn)生無法達(dá)到能夠令 人滿意的觀察性能的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種兼顧優(yōu)異的耐久性、耐磨損性和潤滑性與優(yōu)異的粘接 性的光傳輸體。
[0006] 實(shí)施方式的光傳輸體包含纖維線材和被覆層。纖維線材由芯和包層構(gòu)成，上述芯 由玻璃構(gòu)成，上述包層被覆上述芯的外周面且由玻璃構(gòu)成。被覆層由被覆上述包層的外周 面且未經(jīng)氟取代的2個(gè)以上的烷基構(gòu)成，上述各個(gè)烷基藉由硅氧烷鍵與上述包層連接。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種光傳輸體，該光傳輸體即使在內(nèi)窺鏡前端部反復(fù)地劇 烈彎曲后纖維的保護(hù)效果也不會(huì)受損，可維持優(yōu)異的耐久性、耐磨損性和潤滑性，而且具有 充分的粘接性。
【附圖說明】
[0008] 圖1是實(shí)施方式的光傳輸體的軸向截面圖。
[0009] 圖2是將圖1中的由虛線包圍的區(qū)域A放大表示的、實(shí)施方式的光傳輸體的軸向截 面圖。
[0010] 圖3是示出實(shí)施方式的像導(dǎo)或光導(dǎo)的圖。
[0011] 圖4是以圖5中的VI-VI線切斷而得到的像導(dǎo)或光導(dǎo)的截面圖。
[0012] 圖5是示出實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡的前端部的圖。
[0013] 圖6是未進(jìn)行被覆的現(xiàn)有光傳輸體的軸向截面圖。
[0014] 圖7是利用氟烷基硅烷層進(jìn)行了被覆的現(xiàn)有光傳輸體的軸向截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及光傳輸體。圖1中示出了光傳輸體的軸向截面圖。
[0016] 光傳輸體是指作為對(duì)光波、信號(hào)、圖像等進(jìn)行傳輸?shù)墓獠▽?dǎo)使用的器件，例如包括 光纖、光導(dǎo)、光纖傳感器等。對(duì)于其形狀沒有特別限制，截面可以為圓形或方形。
[0017] 實(shí)施方式的光傳輸體包含纖維線材和被覆層3。
[0018]纖維線材在光傳輸體中主要承擔(dān)光的傳輸。纖維線材由形成為圓柱形狀的芯1和 被覆其外周面的包層2構(gòu)成。芯1和包層2均由玻璃構(gòu)成。優(yōu)選:這些玻璃對(duì)光具有高透射性， 而且，構(gòu)成芯1的第1玻璃的折射率高于構(gòu)成包層2的第2玻璃的折射率。作為第1玻璃和第2 玻璃，例如可以使用石英玻璃。
[0019] 被覆層3主要承擔(dān)纖維線材的保護(hù)、以及將2根以上的光傳輸體進(jìn)行捆束時(shí)光傳輸 體間的粘接性的調(diào)節(jié)。被覆層3被覆包層2的外周面。被覆層3的厚度沒有特別限定，可以為 lnm至100nm，例如為約10nm。被覆層3過薄時(shí)，無法充分保護(hù)纖維線材;另一方面，過厚時(shí)，纖 維線材的面積在光傳輸體的截面中所占的比例減小，光的傳輸效率可能會(huì)降低。
[0020] 被覆層3由2個(gè)以上的烷基構(gòu)成。每個(gè)烷基藉由硅氧烷鍵與包層連接。圖2中示出了 將圖1中的由虛線包圍的區(qū)域A放大表示的、實(shí)施方式的光傳輸體的軸向截面圖。在圖2中， 作為烷基的示例，記載了CHHCftOn-。該烷基藉由-Si-Ο-鍵與包層2連接。在圖2中，存在與 外周面上產(chǎn)生的損傷5的部分連接的烷基。如該烷基所示，烷基可以藉由共用Si原子的2個(gè) 以上的-Si-Ο-鍵與包層2連接?；蛘?，Si原子也可以具有不與包層2成鍵的羥基，該羥基可以 與相鄰的Si原子所具有的羥基、或者在包層2的表面存在的羥基之間發(fā)生脫水縮合，進(jìn)一步 生成-Si-Ο-鍵。需要說明的是，烷基未經(jīng)氟取代。
[0021] 烷基以化學(xué)式CH3(CH2)m-的形式表示。在該式中，m可以為0以上的所有整數(shù)，但優(yōu) 選為7以上的整數(shù)。更優(yōu)選m為7以上且為17以下的整數(shù)，最優(yōu)選m = 9。
[0022] 被覆層可以通過對(duì)包層2的外周面涂布包含未經(jīng)氟取代的烷基硅烷的處理液來形 成。對(duì)于涂布處理液的方法沒有特別限定，可以通過例如模頭涂布法、噴霧法、浸漬法或噴 淋法進(jìn)行涂布。所謂模頭涂布法是一邊將涂布液供給至模頭一邊使纖維線材在模頭中通 過、從而在纖維線材表面形成被覆層的方法。所謂噴霧法是將涂布液噴吹到纖維線材表面 的方法。所謂浸漬法是將纖維線材浸漬到涂布液中的方法。所謂噴淋法是使纖維線材在涂 布液的噴淋中通過的方法。
[0023] 處理液所含有的烷基硅烷的示例為由化學(xué)式CH3(CH2)mSi (OR)n(R'）3-n表示的烷基 硅烷。在該化學(xué)式中，m可以為0以上的所有整數(shù)，但優(yōu)選為7以上的整數(shù)，更優(yōu)選m為7以上且 為17以下的整數(shù)，最優(yōu)選m = 9。11可以為0至3的整數(shù)。另外，R可以各自獨(dú)立地為-(^3或-CH2CH3，R '可以各自獨(dú)立地為-H、-CH3或-CH2CH3。上述式中的-0R基和-R '基在處理液中變化 成羥基，成為能夠與包層2的表面存在的羥基之間發(fā)生脫水縮合的狀態(tài)。
[0024] 處理液除了包含烷基硅烷以外，還可以包含表面活性劑和水。作為表面活性劑，例 如可以使用非離子型表面活性劑。作為非離子型表面活性劑，優(yōu)選可以使用失水山梨醇脂 肪酸酯，更優(yōu)選可以使用聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，最優(yōu)選可以使用聚氧乙烯失水山 梨醇單油酸酯(20E.0.)。非離子型表面活性劑從刺激性和腐蝕性低的方面考慮是適宜的。 [0025]實(shí)施方式的光傳輸體優(yōu)選不含鉛。即，構(gòu)成光傳輸體的纖維線材和被覆層優(yōu)選不 含鉛。
[0026] 在被覆層的外周面可以涂布有固體潤滑劑。固體潤滑劑的示例為滑石、氮化硼、二 硫化鉬、氟乙烯之類的氟化物樹脂、聚縮醛、碳石墨等。
[0027] 本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及像導(dǎo)。另外，本發(fā)明的第3實(shí)施方式涉及光導(dǎo)。像導(dǎo)和光 導(dǎo)是將第1實(shí)施方式的光傳輸體多根捆束而成的。
[0028] 在圖3和圖4中示出了實(shí)施方式的像導(dǎo)或光導(dǎo)的一例。圖4是以圖3中的線IV-IV切 斷而得到的像導(dǎo)或光導(dǎo)的截面圖。在該示例中，被捆束的2根以上的光傳輸體13收納在外裝 管11內(nèi)，在外裝管的兩端安裝有管頭12。
[0029] 本發(fā)明的第4實(shí)施方式涉及內(nèi)窺鏡。內(nèi)窺鏡包含第2實(shí)施方式的像導(dǎo)和第3實(shí)施方 式的光導(dǎo)中的至少1者。
[0030] 圖5中示出了實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡的前端部的一例。在該例的內(nèi)窺鏡15中，在前端部 部件20中插入有像導(dǎo)16和光導(dǎo)17。另外，在前端部部件20中還設(shè)有使用于采取組織或切除 病變的處置工具出入的鉗子口 18、和將用于清洗透鏡的水或用于使體腔膨脹的空氣送出的 噴嘴19。
[0031] 實(shí)施方式的光傳輸體能夠達(dá)到現(xiàn)有的光傳輸體所無法達(dá)到的優(yōu)異效果。
[0032]圖6和圖7中示出了現(xiàn)有光傳輸體的示例。圖6是未進(jìn)行被覆的現(xiàn)有光傳輸體的軸 向截面圖，圖7是利用氟烷基硅烷層4進(jìn)行了被覆的現(xiàn)有光傳輸體的軸向截面圖。
[0033] 與具有被覆層的光傳輸體相比，圖6這樣的不具有被覆層的光傳輸體的耐久性、耐 磨損性和潤滑性差。特別是與含鉛的情況相比，由不含鉛的玻璃構(gòu)成的纖維線材在物性上 較硬，而且柔軟性低。因此，對(duì)于由不含鉛的玻璃構(gòu)成且不具有被覆層的光傳輸體捆束而成 的像導(dǎo)或光導(dǎo)而言，因在內(nèi)窺鏡前端部反復(fù)地劇烈彎曲而導(dǎo)致纖維線材折斷的情況較為多 見，結(jié)果，作為內(nèi)窺鏡的觀察性能降低。
[0034] 另外，圖7這樣的具有氟烷基硅烷層4的光傳輸體通過氟烷基硅烷層而被賦予了優(yōu) 異的耐久性、耐磨損性和潤滑性，能夠?qū)⒄蹟嗪土踊档椭量傻玫匠浞值挠^察性能的程度。 但是，氟烷基硅烷層中的氟烷基會(huì)露出于光傳輸體的表面，由此導(dǎo)致在將2根以上的光傳輸 體捆束時(shí)光傳輸體間的粘接性降低。
[0035] 在制造用于在內(nèi)窺鏡中使用的像導(dǎo)和光導(dǎo)時(shí)，通常，在將2根以上的光傳輸體捆束 并收納在外裝管中之后，對(duì)端部進(jìn)行研磨。由此，各個(gè)光傳輸體的端面被磨光，透射性提高， 并且能夠使2根以上的光傳輸體的端面的位置對(duì)齊。但是，在像具有氟烷基硅烷層4的光傳 輸體那樣、光傳輸體間的粘接性低的情況下，各個(gè)光傳輸體的固定不充分，難以進(jìn)行研磨。 因此，各個(gè)光傳輸體的端面的邊緣被削掉、或者光傳輸體的一部分被埋沒。其結(jié)果，存在作 為內(nèi)窺鏡的觀察性能降低的問題。
[0036] 與此相對(duì)，實(shí)施方式的光傳輸體由于被覆層的存在而被賦予了優(yōu)異的耐久性、耐 磨損性和潤滑性，折斷和劣化降低。此外，由于在光傳輸體的表面不存在氟成分，因而光傳 輸體間的粘接性提高，能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)难心?。通過使用這樣的光傳輸體，能夠提供具有優(yōu)異 的耐久性和透光性的像導(dǎo)和光導(dǎo)。進(jìn)而，通過使用這樣的像導(dǎo)和光導(dǎo)，能夠提供具有優(yōu)異的 觀察性能的內(nèi)窺鏡。
[0037]另外，實(shí)施方式的光傳輸體可以進(jìn)一步包含涂布在被覆層的外周面的固體潤滑 劑。在被覆層的外周面存在固體潤滑劑的情況下，在將2根以上的光傳輸體捆束時(shí)能夠使光 傳輸體之間不易密合，即使供于利用高溫、高壓水蒸氣（高壓釜)或藥液的清洗、消毒、滅菌 操作，也能夠防止粘著。另外，通過固體潤滑劑的存在，能夠?qū)ο駥?dǎo)和光導(dǎo)賦予抗折斷性。 [0038] 實(shí)施例
[0039]制造實(shí)施方式的光傳輸體，評(píng)價(jià)耐久性和研磨的狀態(tài)。
[0040]〈包含烷基硅烷的處理液的制作〉
[0041] 將0.01%~20%的烷基硅烷(通式013(012)以丨（01〇11(1〇 3-11)和0~20%的分散劑 溶解在水中，制作處理液。其中，使烷基硅烷和分散劑的合計(jì)為30%以下。另外，烷基硅烷和 分散劑的具體化合物名稱如后述表1中所記載。作為分散劑，使用有機(jī)溶劑或表面活性劑。 由此得到14種處理液(實(shí)施例1至14)。
[0042]另外，作為比較，還制作了使用0.01 %~10 %的含有氟取代烷基的有機(jī)硅化合物 來代替烷基硅烷的處理液(比較例1)。
[0043]〈處理液向纖維線材上的涂布〉
[0044]將纖維線材分別在如上所述制作的15種處理液中浸漬10秒。由此得到包含纖維線 材和被覆層的光傳輸體。
[0045] 〈集束的制作〉
[0046] 將多根上述制作的光傳輸體匯總收納在有機(jī)硅管中。接著，將該有機(jī)硅管的兩端 插入到管頭中，之后利用粘接劑密封，進(jìn)行切斷和研磨。由此得到15種集束。
[0047] 另外，對(duì)于未設(shè)置被覆層而僅由纖維線材構(gòu)成的光傳輸體，也制作了集束（比較例 2)〇
[0048] 如此，制作了 16種集束。
[0049]〈耐久性的評(píng)價(jià)〉
[0050]對(duì)于所制作的16種集束進(jìn)行耐久性的評(píng)價(jià)。
[0051]為了進(jìn)行評(píng)價(jià)，實(shí)施了模擬在使內(nèi)窺鏡前端部反復(fù)進(jìn)行彎曲動(dòng)作時(shí)所施加的負(fù)荷 的試驗(yàn)。在反復(fù)給予一定次數(shù)的高于內(nèi)窺鏡使用時(shí)的負(fù)荷后，計(jì)數(shù)折斷的光傳輸體的數(shù)量。 由其結(jié)果通過下述計(jì)算式計(jì)算出折斷率（％ )。
[0052] 折斷率（％ )=〈試驗(yàn)后折斷的光傳輸體的數(shù)量>/〈光傳輸體的總數(shù)> X 100
[0053] 將結(jié)果匯總于后述的表1。表1中，將折斷率小于10%作為"◎(優(yōu)良)"，將折斷率為 10%以上且小于60%作為"〇（良)"，將折斷率為60%以上作為"X(不合格)"。
[0054]〈研磨狀態(tài)的評(píng)價(jià)〉
[0055] 進(jìn)而，對(duì)于所制作的16種集束進(jìn)行了研磨狀態(tài)的評(píng)價(jià)。
[0056] 對(duì)研磨后的集束端面的狀態(tài)進(jìn)行觀察。將結(jié)果記載于表1。表1中，在作為內(nèi)窺鏡的 觀察性能方面，將能夠使用的程度記為"〇"，將不能使用的程度記為"X"。
[0057] [表1]
[0058]
[0059] 由表1所示的結(jié)果可知如下內(nèi)容。比較例1中，耐久性非常優(yōu)異，但研磨狀態(tài)差。比 較例2中，研磨狀態(tài)良好，但耐久性差。由此顯示出，比較例1和2均不適于使用。另一方面，實(shí) 施例1至14中均顯示出具有優(yōu)異的耐久性和研磨性。特別是在m為7以上的實(shí)施例5至14中， 顯示出具有特別優(yōu)異的耐久性。
[0060] 符號(hào)的說明
[0061 ] 1…芯、2…包層、3…被覆層、4…氟烷基硅烷層、5…損傷、11···外裝管、12···管頭、 13···光傳輸體、15···內(nèi)窺鏡、16···像導(dǎo)、17···光導(dǎo)、18···鉗子口、19···噴嘴、20···前端部部件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光傳輸體，其包含纖維線材和被覆層， 所述纖維線材由芯和包層構(gòu)成，所述芯由玻璃構(gòu)成，所述包層被覆所述芯的外周面且 由玻璃構(gòu)成， 所述被覆層由被覆所述包層的外周面且未經(jīng)氟取代的2個(gè)以上的烷基構(gòu)成，所述各個(gè) 烷基藉由硅氧烷鍵與所述包層連接。2. 如權(quán)利要求1所述的光傳輸體，其中，所述烷基由CH3 (CH2 )m_表示，該化學(xué)式中，m為7 以上的整數(shù)。3. 如權(quán)利要求1或2所述的光傳輸體，其中，所述被覆層通過對(duì)所述包層的外周面涂布 包含未經(jīng)氟取代的烷基硅烷的處理液而形成。4. 如權(quán)利要求3所述的光傳輸體，其中，所述烷基硅烷由CH3(CH2)mSi (OR)n(R'）3-n表示， 該化學(xué)式中，m為7以上的整數(shù)，n為0至3的整數(shù)，R各自獨(dú)立地為-CH 3或-CH2CH3，R '各自獨(dú)立 地為-H、-CH3 或-CH2CH3o5. 如權(quán)利要求3或4所述的光傳輸體，其中，所述處理液包含所述烷基硅烷、表面活性劑 和水。6. 如權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的光傳輸體，其中，所述纖維線材和所述被覆層不含 鉛。7. 如權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的光傳輸體，其中，進(jìn)一步包含涂布在所述被覆層的 外周面的固體潤滑劑。8. -種像導(dǎo)，其是將權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的光傳輸體多根捆束而成的。9. 一種光導(dǎo)，其是將權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的光傳輸體多根捆束而成的。10. -種內(nèi)窺鏡，其包含權(quán)利要求8所述的像導(dǎo)和權(quán)利要求9所述的光導(dǎo)中的至少一者。
【文檔編號(hào)】G02B6/04GK105916826SQ201480067796
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2014年9月29日
【發(fā)明人】宮田昭人, 石川勇氣
【申請人】奧林巴斯株式會(huì)社