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JPH0259735B2 - - Google Patents
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JPH0259735B2 - - Google Patents

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JPH0259735B2
JPH0259735B2 JP61131052A JP13105286A JPH0259735B2 JP H0259735 B2 JPH0259735 B2 JP H0259735B2 JP 61131052 A JP61131052 A JP 61131052A JP 13105286 A JP13105286 A JP 13105286A JP H0259735 B2 JPH0259735 B2 JP H0259735B2
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tube
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composite
laser
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Description

【発明の詳細な説明】
（発明の利用分野） 本発明はレーザビーム外科手術用の遮蔽材料に
よつてつくられた気管内チユーブに関する。 （従来の技術） レーザ技術は、咽喉外科への適用で示されるよ
うに、今日の外科手術においては益々重要な役割
を演じつつある。しかしながら、斯かる使用はあ
る種の問題を提起している。例えば、レーザビー
ムは、咽喉手術に広く用いられている気管内チユ
ーブをひどく傷めることあり、たまたまレーザの
直接バースト（burst）があると、チユーブの保
護されていない壁を焦がしてその機能を破壊す
る。 斯かる焼けを回避するため、反射性のアルミニ
ウムテープでチユーブを包むことがある。このよ
うにするとチユーブ自身の破壊は防止されるが、
反射ビームがここかしこに熱損傷を与える原因と
なる。更にこの重いアルミニウムテープは患者の
咽喉に外傷を与える。この問題に対する同様な解
決法は米国特許第4489722号に記載されており、
該特許ではチユーブにレーザ反射性の被覆を浸漬
被覆で施している。これはアルミニウム包装より
も改善された方法であるが、この被覆はチユーブ
をはるかに可撓性の乏しいものにし、かつまたレ
ーザブラスト（blast）はやはりチユーブから咽
喉組織に反射される。 （発明が解決しようとする問題点） 従つて、レーザビーム外科で使用される気管内
チユーブその他の医療器具を保護するための更に
有効な手段は依然として要望されている。 （問題点を解決するための手段） ポリマーマトリツクスに黒鉛粒子を添入する
と、直接レーザビーム衝当（impingement）を
受けても材料の熱破壊ならびに周囲組織へのビー
ム反射が共に最小となる適当な可撓性の複合材料
を製造できることが今や見出されたのである。 すなわち、本発明はレーザビーム衝当から材料
を保護する遮蔽体に関するものであり、遮蔽体は
ポリマーマトリツクス中に微粒状黒鉛分散物を含
有する複合物から製作される。 微粒状黒鉛は熱分解（Pyrolytic）黒鉛であり、
ポリマーマトリツクス中で少くとも部分的に配向
されたものであり、複合物の約25乃至35重量パー
セントを占めるのが好ましく、かつ炭酸ガスレー
ザなどを使用する際には約50乃至100ミクロンの
平均粒径を有するものが好ましく、一方ポリマー
マトリツクスはシリコーンゴムが好ましい。遮蔽
体は好ましくはシート状またはチユーブ状であ
り、特にゴムマトリツクス中に微粒状熱分解黒鉛
の分散物を含有する複合物から製作される気管内
チユーブのようなものが好ましい。 レーザビームすなわちコヒーレントな増幅光が
物の面に当ると、かなりの熱エネルギーがビーム
からその物体に移行る。レーザビーム外科に適す
る材料は、投射ビームエネルギーを吸収し且つそ
の結果もたらされる熱エネルギーをレーザ衝撃域
から急速に散逸できるものでなければならない。
本発明のチユーブを構成する複合材料は、ポリマ
ーマトリツクスに微粒状黒鉛を分散させて黒鉛独
特の異方性を利用するものであるが、レーザビー
ムエネルギーを吸収−散逸させる能力がかなりあ
り、従つて偶発的レーザビーム衝当の有害作用か
ら材料ならびにその周囲の両者を共に保護するも
のである。 分散物に使用される微粒状黒鉛は、黒鉛量が優
勢な（50パーセントを超える）炭素である。黒鉛
性炭素は、炭素原子の平らな平行（ａ−ｂ）面か
らなる３次元配列を持つた元素状炭素の形態であ
り、各面内の原子は平面状C6縮合環の六角形配
列を形成し、その面間隔は3.354Åであり且つ
個々の結晶または微結晶の径は200Åを超える。
斯かる配列の場合、面間結合力は面内結合力の約
２パーセントに過ぎず、そのため熱伝導を含む大
部分の性質が著るしい異方性を示す。天然黒鉛の
黒鉛炭素率は、その出所に応じて約85乃至100パ
ーセントであり、一方合成黒鉛は、非晶質炭素ま
たは培焼石油コークス製品を2200℃以上に加熱し
て製造されるが、その黒鉛化度は通常約85パーセ
ントである。 本発明の実施に用いられる特に好適な黒鉛は熱
分解黒鉛である。熱分解黒鉛は気相沈着法で形成
される本質的に純粋な黒鉛であり、炭化水素ガス
を高温真空炉内で熱分解すると、生成炭素が平ら
な表面上に沈着し、沈着炭素の基面がこの表面に
平行に配向されたものである。各基面すなわちタ
ーボストラチツク（turbostratic）層内では、炭
素原子は２次元六角形に配列されており、各原子
は他の３原子と強力に結合している。しかしなが
ら、面間の結合は主としてフアンデルワールス力
による。熱分解黒鉛の極端な方向性すなわち異方
性は、この結合力の大きな差によつて説明され、
つまり、沈着表面すなわちａ−ｂ間に平行な方向
では、熱分解黒鉛の熱伝導度は金属並みであり、
一方この面に垂直な方向はセラミツク並びの熱絶
縁性を有する。この熱伝導率の違いは約200：１
である。 表面に当る迷走レーザビームから気管内チユー
ブなどを有効に保護するのは、黒鉛の不活性かつ
耐火物的な性質と共にこの異方性であり、衝当に
より吸収された熱はチユーブを通して全方向に急
速に散逸されるのである。更に以下で説明するよ
うに、黒鉛粒子の径を適切に選択すると、衝当ビ
ームはチユーブ表面から反射されるというよりも
散乱されるであろう。この熱伝導性とビーム散乱
性の独特の組合せは、本発明複合材料をレーザビ
ーム外科手術に極めて価値あるものにしている。 異方性効果は、配向された微粒状黒鉛の分散物
を使用することにより高めることができる。「配
向された微粒状黒鉛」とは、黒鉛粒子が相互に且
つまた該粒子を含有する複合材料の主面に実質的
に平行なａ−ｂ面に沿つて配列される微粒状黒鉛
の分散物のことである。斯かる配向は複合材料の
製造時に達成される。例えば、気管内チユーブを
形成する押出し成形時に、黒鉛粒子は自身、押出
し方向のａ−ｂ面すなわちチユーブの長軸に沿つ
て配列する傾向を有する。同様に、ロール加工に
よるシート形成の際には、ロール加工方向でのａ
−ｂ面すなわちシート主面に平行に配列するよう
になる。従つて、黒鉛粒子をポリマーマトリツク
ス内に分散させて複合材料を形成し、粒子を相互
に且つまた複合材料の主軸すなわち主面に実質的
に平行なそのａ−ｂ面に沿つて配向する場合、複
合材料内に局部的な熱蓄積があつても、複合材料
の主軸に沿つた熱伝導により急速に散逸されるで
あろう。 黒鉛粒子は一般に複合材料の約５乃至50重量パ
ーセントを占める。黒鉛含有水準が５重量パーセ
ントよりはるかに低いと有益な効果をほとんども
たらさず、50％を超えても特別有利なことはな
く、しかもマトリツクスの弾性および強度が低下
する。黒鉛は複合材料の約25乃至35重量パーセン
トであることが好ましい。所望のビーム散乱性を
付与するためには、標準コールターカウンター法
で測定した黒鉛の平均粒径は通常約５乃至250ミ
クロンである。250ミクロンよりもはるかに大な
る粒子は衝当ビームをほとんど散乱せず、一方５
ミクロンよりはるかに細かい粒子は分散し難い。
好適粒径は、YAG、アルゴン、ヘリウム−ネオ
ンおよびフツ化クリプトンなどのレーザビーム源
に依り変化するであろう。炭酸ガスレーザを使用
する場合、黒鉛の平均粒径は約50乃至100ミクロ
ンが好ましい。粒径と散乱との関係は、レーリー
散乱を理解するものには周知のことである。 ポリマーマトリツクスは、黒鉛粒子が分散でき
るものならば、いずれの天然または合成、有機ま
たは無機の非伝導性ポリマーも使用可能である。
斯かるポリマーには、例えば生ゴム、ポリ塩化ビ
ニル、ナイロン、フツ素化炭化水素、線状ポリエ
チレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、セルロ
ース樹脂およびアクリル樹脂などの熱可塑性プラ
スチツクならびにフエノール、アルキド、アミノ
樹脂、ポリエステル、エポキシドおよびシリコー
ンなどの熱硬化樹脂がある。天然ゴム（ポリイソ
プレン）、ナトリウムポリスルフイド、ポリクロ
ロプレン、ブタジエン−スチレン共重合体、アク
リロニトリル−ブタジエン共重合体、エチレン−
プロピレンジエンゴム、イソブチレン−イソプレ
ン共重合体、ポリアクリロニトリル、エピクロル
ヒドリン、ポリウレタンおよび特にシリコーンゴ
ムなどのゴムは、ある程度の可撓性を有する複合
物とするために好適である。 黒鉛粒子とポリマーマトリツクスの他に、複合
材料はその熱伝導性および光散乱性に悪影響を与
えない種々の成分を含有してもよい。斯かる成分
は、例えば充填剤、着色剤および軟化剤である。 本発明の複合材料はチユーブの形態である。米
国特許第4419095号に記載されているような気管
内チユーブであり、該特許を引用する。所望のチ
ユーブを調製する際には、通常、選択された粒径
の黒鉛を着色剤などその他の種々の成分と共にマ
トリツクス用に選択されたモノマーと混合してモ
ノマーを重合し、標準的加工技術を用いて押出し
その他の手段により該ブレンドに形状を付与す
る。前述のように、個々の微粒状黒鉛の配向は、
斯かる加工時に流れ域で作用する力により促進さ
れる。 下記の実施例はレーザビーム外科に関する例で
あるが、これは単に説明するためのものであつ
て、本発明を限定するものと解されてはならな
い。本発明の範囲は特許請求の範囲により定めら
れる。 実施例 熱分解黒鉛（ピロイド（Pyroid ）、フアイザ
ー社（Pfizer Inc.）、ニユーヨーク州、ニユーヨ
ーク）試料を60メツシユ（250ミクロン、米国篩
系列）未満に粉砕し、シヨアＡ硬度65および80の
シリコーンゴムと種々の水準で配合した。次にこ
のブレンド物をロールプレスして厚み3.2mm
（１／８インチ）のストリツプにした。 10秒間持続の単一ブラストならびにブラスト間
に瞬間的休止を伴なつて0.5秒間持続する一連の
５ブラストの両者を用い、0.75mm径20ワツトの炭
酸ガスレーザビームを各ストリツプの主面に直角
に導き、外科手術の際のレーザビームの偶発的衝
当に似せた条件にした。このように処理すると、
衝当点下のストリツプの下側温度は下記のように
なつた。
【表】 ＊ ビームが貫通したストリツプ
本試験は、レーザビーム外科における本発明複
合材料の有利性を明らかに示している。代表的な
現行の気管内チユーブである未充填ストリツプで
はレーザビームが両露出水準共に貫通した。現在
の療実務ではチユーブが高燃焼性の麻酔ガスを運
搬することを要求するので、この状態は許容でき
るものではない。これとは対照的に本発明の複合
物は、５重量パーセントほどの低い黒鉛水準でも
内壁温度をかなり低下させて斯かる貫通を防止
し、従つてレーザビーム外科に使用される組成物
の気管内チユーブに多大な安定性と安全性をもた
らしたのである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ シリコンゴムマトリツクス中に微粒状熱分解
    黒鉛の分散物を含有する複合物で製作される気管
    内チユーブであつて、該黒鉛が該複合物の５−50
    重量パーセントを占めるチユーブ。
JP61131052A 1985-06-05 1986-06-05 耐レーザビーム材料製気管内チューブ Granted JPS61283662A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/741,336 US4611588A (en) 1985-06-05 1985-06-05 Laser beam resistant material
US741336 1985-06-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61283662A JPS61283662A (ja) 1986-12-13
JPH0259735B2 true JPH0259735B2 (ja) 1990-12-13

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ID=24980316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61131052A Granted JPS61283662A (ja) 1985-06-05 1986-06-05 耐レーザビーム材料製気管内チューブ

Country Status (16)

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US (1) US4611588A (ja)
EP (1) EP0204500A3 (ja)
JP (1) JPS61283662A (ja)
KR (1) KR890000554B1 (ja)
AU (1) AU562813B2 (ja)
BR (1) BR8602592A (ja)
CA (1) CA1264931A (ja)
DK (1) DK262786A (ja)
ES (1) ES8900209A1 (ja)
FI (1) FI862380L (ja)
GR (1) GR861426B (ja)
IL (1) IL79031A0 (ja)
MX (1) MX164626B (ja)
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