特許第6237936号(P6237936)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6237936
(24)【登録日】2017年11月10日
(45)【発行日】2017年11月29日
(54)【発明の名称】同軸ケーブル及び医療用ケーブル
(51)【国際特許分類】
   H01B 11/18 20060101AFI20171120BHJP
【FI】
   H01B11/18 D
【請求項の数】12
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2016-571550(P2016-571550)
(86)(22)【出願日】2015年1月27日
(86)【国際出願番号】JP2015052196
(87)【国際公開番号】WO2016121000
(87)【国際公開日】20160804
【審査請求日】2017年5月10日
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000005083
【氏名又は名称】日立金属株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002583
【氏名又は名称】特許業務法人平田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】渡部 考信
(72)【発明者】
【氏名】黄 得天
(72)【発明者】
【氏名】工藤 紀美香
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 晴之
【審査官】 木村 励
(56)【参考文献】
【文献】 特開2011−60573(JP,A)
【文献】 特表2001−508588(JP,A)
【文献】 特開平6−36624(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01B 11/18
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁性の糸を複数本撚り合わせた絶縁性撚線又は断面が非真円形である絶縁糸を複数本、撚線からなる中心導体の直上に前記中心導体の撚り方向と逆方向に巻き付け、前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸の上に、前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸との間に空隙を形成するための被覆層を設け、前記被覆層の外周に外部導体及びジャケットを設け同軸ケーブル。
【請求項2】
前記被覆層は、チューブ状である請求項1に記載の同軸ケーブル。
【請求項3】
前記被覆層は、フッ素樹脂、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)から選ばれる樹脂を押出成形することにより形成されたものである請求項1又は請求項2に記載の同軸ケーブル。
【請求項4】
前記被覆層は、ホットメルト接着層付きのポリエチレンテレフタレート(PET)テープ、ポリエーテルイミド(PEI)テープ又はポリイミド(PI)テープを巻き付けることにより形成されたものである請求項1又は請求項2に記載の同軸ケーブル。
【請求項5】
前記中心導体は、3本又は7本の素線の撚線からなる請求項1〜4のいずれか1項に記載の同軸ケーブル。
【請求項6】
前記中心導体は、42〜50AWGである請求項1〜5のいずれか1項に記載の同軸ケーブル。
【請求項7】
前記絶縁性撚線は、2本又は3本の前記糸を撚り合わせたものである請求項1〜6のいずれか1項に記載の同軸ケーブル。
【請求項8】
前記絶縁性撚線を構成する前記糸は、フッ素樹脂からなるフィラメントである請求項1〜7のいずれか1項に記載の同軸ケーブル。
【請求項9】
前記非真円形は、多角形又は楕円形である請求項に記載の同軸ケーブル。
【請求項10】
前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸は、前記中心導体の外周に3〜8本、巻き付けられている請求項1〜のいずれか1項に記載の同軸ケーブル。
【請求項11】
前記被覆層は、テープを巻き付けることにより形成されたものであり、前記テープは、前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸の巻き付け方向とは逆方向に巻き付けられている請求項1、2、4のいずれか1項に記載の同軸ケーブル。
【請求項12】
請求項1〜11のいずれか1項に記載の同軸ケーブルを1本以上備えたケーブルコアを有する医療用ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、同軸ケーブル及び医療用ケーブルに関する。
【背景技術】
【0002】
医療用ケーブルには、プローブケーブル、カテーテルケーブル、内視鏡ケーブル等があるが、各々、信号線として同軸ケーブルが用いられている。この様な医療用ケーブルに内蔵される同軸ケーブルとして、従来より、中心導体の外周に発泡押出被覆により形成された発泡絶縁層を備えた同軸ケーブルが知られている(例えば特許文献1〜2参照)。発泡による気泡を有することで絶縁層の静電容量を下げることができる。
【0003】
医療用ケーブルでは、医療機器の小型化に伴って、細径化が求められており、それに付随して、同軸ケーブルも細径化する傾向にある。
【0004】
一方、特許文献3には、医療用ではないが、線状の内部導体の周囲を絶縁性部材で包囲し、該絶縁性部材の周囲を外部導体で包囲してなる同軸ケーブルであって、前記絶縁性部材は前記内部導体を中心として撚り合わされた絶縁性コードを含んでいる同軸ケーブルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2004−63369号公報
【特許文献2】特開2010−212185号公報
【特許文献3】特開2000−90753号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
同軸ケーブルが細径化していくと、発泡のための圧力に耐え切れず、導体が切れてしまうおそれがある。
【0007】
また、同軸ケーブルの細径化により、発泡絶縁層の厚さが発泡による気泡径25〜30μm程度に近づいていくと、気泡形成部分において押出中の樹脂が途切れて導体上に発泡絶縁層が存在しない領域が形成されるおそれがある。
【0008】
そこで、本発明の目的は、発泡絶縁層を備えることなく、当該発泡絶縁層と同様の機能を発揮できる新規な絶縁層を備えた同軸ケーブル及び当該同軸ケーブルを用いた医療用ケーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、上記目的を達成するために、下記の同軸ケーブル及び医療用ケーブルを提供する。
【0010】
[1]絶縁性の糸を複数本撚り合わせた絶縁性撚線又は断面が非真円形である絶縁糸を複数本、撚線からなる中心導体の直上に前記中心導体の撚り方向と逆方向に巻き付け、前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸の上に、前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸との間に空隙を形成するための被覆層を設け、前記被覆層の外周に外部導体及びジャケットを設けた同軸ケーブル。
]前記被覆層は、チューブ状である前記[1]に記載の同軸ケーブル。
]前記被覆層は、フッ素樹脂、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)から選ばれる樹脂を押出成形することにより形成されたものである前記[1]又は2]に記載の同軸ケーブル。
]前記被覆層は、ホットメルト接着層付きのポリエチレンテレフタレート(PET)テープ、ポリエーテルイミド(PEI)テープ又はポリイミド(PI)テープを巻き付けることにより形成されたものである前記[1]又は2]に記載の同軸ケーブル。
]前記中心導体は、3本又は7本の素線の撚線からなる前記[1]〜[]のいずれか1つに記載の同軸ケーブル。
]前記中心導体は、42〜50AWGである前記[1]〜[]のいずれか1つに記載の同軸ケーブル。
]前記絶縁性撚線は、2本又は3本の前記糸を撚り合わせたものである前記[1]〜[]のいずれか1つに記載の同軸ケーブル。
]前記絶縁性撚線を構成する前記糸は、フッ素樹脂からなるフィラメントである前記[1]〜[]のいずれか1つに記載の同軸ケーブル。
]前記非真円形は、多角形又は楕円形である前記[]に記載の同軸ケーブル。
10]前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸は、前記中心導体の外周に3〜8本、巻き付けられている前記[1]〜[]のいずれか1つに記載の同軸ケーブル。
11]前記被覆層は、テープを巻き付けることにより形成されたものであり、前記テープは、前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸の巻き付け方向とは逆方向に巻き付けられている前記[1]]、[]のいずれか1つに記載の同軸ケーブル。
12]前記[1]〜[11]のいずれか1つに記載の同軸ケーブルを1本以上備えたケーブルコアを有する医療用ケーブル。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、発泡絶縁層を備えることなく、当該発泡絶縁層と同様の機能を発揮できる新規な絶縁層を備えた同軸ケーブル及び当該同軸ケーブルを用いた医療用ケーブルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の第1の実施の形態に係る同軸ケーブルの構造を示す横断面図である。
図2】本発明の第2の実施の形態に係る同軸ケーブルの構造を示す横断面図である。
図3】本発明の第2の実施の形態の変形例に係る同軸ケーブルの構造を示す横断面図である。
図4A】本発明の第2の実施の形態における絶縁糸の形状の変形例を示す横断面図である。
図4B】本発明の第2の実施の形態における絶縁糸の形状の変形例を示す横断面図である。
図4C】本発明の第2の実施の形態における絶縁糸の形状の変形例を示す横断面図である。
図4D】本発明の第2の実施の形態における絶縁糸の形状の変形例を示す横断面図である。
図5】本発明の第2の実施の形態の変形例に係る同軸ケーブルの構造を示す横断面図である。
図6】本発明の実施の形態に係る医療用ケーブルの構造を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
〔同軸ケーブル〕
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る同軸ケーブルの構造を示す横断面図である。
図1に示される本発明の第1の実施の形態に係る同軸ケーブル10は、絶縁性の糸2aを複数本撚り合わせた絶縁性撚線2を複数本、中心導体1の外周に巻き付けた構成を有する。
【0014】
同軸ケーブル10は、中心導体1の外周に巻き付けられた複数本の絶縁性撚線2の上に絶縁性を有する被覆層3を有し、被覆層3の外周に外部導体4からなる層が設けられ、さらにその外周にジャケット5が被覆されている。被覆層3は、絶縁性撚線2との間に空隙を形成するために設けられる層である。
【0015】
中心導体1は、単線からなるものであってもよいが、絶縁性撚線2との間の空隙率を高める観点から複数本の素線1aを撚り合わせた撚線からなることが好ましい。撚り合わせる素線1aの本数は、特に限定されるものではないが、絶縁性撚線2との間の空隙率を高める観点から3本又は7本であることが好ましい。図1では、7本の素線1aを撚り合せている。
【0016】
中心導体1は、例えば銅合金からなる。銀めっき等のめっきが施されていても良い。中心導体1は細径であることが好ましく、具体的には42〜50AWG(American Wire Gauge)であることが好ましく、46〜50AWGであることがより好ましく、48〜50AWGであることがさらに好ましい。細径であるほど従来方式である押出による発泡絶縁被覆層の成形が困難となるため、細径であるほど本願発明の価値が高くなる。
【0017】
絶縁性撚線2は、複数本の絶縁性の糸2aを撚り合わせたものである。後述する1本の絶縁糸を用いる場合(第2の実施形態)に比べて、中心導体1との間や、被覆層3との間の空隙率をより高められるため、本実施形態の方が好ましい。撚り合わせる絶縁性の糸2aの本数は、特に限定されるものではないが、中心導体1との間や、被覆層3との間の空隙率を高める観点から2本又は3本であることが好ましい。図1では、3本の絶縁性の糸2aを撚り合せている。絶縁性撚線2の径は、30〜100μmであることが好ましい。
【0018】
絶縁性撚線2を構成する絶縁性の糸2aは、例えば、フッ素樹脂からなるフィラメントである。フッ素樹脂としては、例えばテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)(例えば、グンゼ製の商品名FFY)が好適である。モノフィラメントであっても、マルチフィラメントであってもよいが、撚線2の形を維持して層間の空隙を保持する観点からモノフィラメントであることが好ましい。絶縁性の糸2aの横断面形状は、特に限定されず、種々の形状のものを使用できる。
【0019】
複数本の絶縁性撚線2は、図1に示すように中心導体1の直上に巻き付けられていることが、中心導体1の直上の空隙率を高める点で好ましい。絶縁性撚線2は、中心導体1との間や、被覆層3との間の空隙率を高める観点から、中心導体1の外周に3〜8本、巻き付けられていることが好ましい。図1では、8本の絶縁性撚線2が巻き付けられている。
【0020】
絶縁性撚線2を巻き付けた後、さらにその外周に絶縁性撚線2を逆方向に巻き付けてもよい。
【0021】
中心導体1が撚線である場合、絶縁性撚線2は、中心導体1の素線1aの撚り方向とは逆方向に中心導体1に巻き付けられていることが好ましい。すなわち、撚る方向ないし巻き付け方向が交互に逆方向になるようにし、同方向の撚り方向ないし巻き付け方向が続かないようにすることが好ましい。また、絶縁性の糸2aの撚り方向はどちらの方向でもよいが、中心導体1の素線1aの撚り方向とは逆方向である方が空隙率を高める点でより好ましい。
【0022】
被覆層3は、チューブ状であり、例えば、フッ素樹脂、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)から選ばれる樹脂を押出成形することにより形成されたものである。フッ素樹脂としては、例えば、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)が好適である。押出被覆による被覆層3の厚みは、8〜30μmであることが好ましい。
【0023】
被覆層3は、ホットメルト接着層付きのポリエチレンテレフタレート(PET)テープ、ポリエーテルイミド(PEI)テープ又はポリイミド(PI)テープを巻き付けることにより形成されたものであってもよい。ホットメルト接着層とは、加熱圧着による接着が可能なホットメルト接着剤からなる層である。テープは、ラップ部分があるように巻き付けていくことが好ましく、直下の絶縁性撚線2の巻き付け方向とは逆方向に巻き付けることが好ましい。ホットメルト接着層の厚みは、例えば0.5〜2μmであり、各基材からなるテープの厚みは、例えば2〜6μmである。
【0024】
被覆層3の材料は、被覆層3が内側に落ち込んで絶縁性撚線2との間の空隙を潰さないように硬い材料であることが好ましい。
【0025】
被覆層3より中心導体1側に存在する空隙(主として、絶縁性撚線2と、中心導体1や被覆層3との間の空隙)に基づくケーブル横断面積における空隙率が、30〜60%であることが好ましく、40〜55%であることがより好ましい。空隙率は、例えば、下記の方法により測定できる。
<空隙率の測定方法>
中心導体と絶縁性撚線と被覆層からなるケーブル半製品を、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂中に配置して固め、その後、横断面を砥粒などで研磨する。研磨された横断面の画像より、中心導体、絶縁性撚線、及び被覆層の面積を計測する。この合計面積と被覆層外径(ケーブル半製品の外径)を直径とする円の面積との差が空隙の面積である。被覆層外径を直径とする円の面積に対し、空隙の面積が占める割合を計算することで空隙率が求められる。
【0026】
外部導体4は、例えば、錫めっき銅線、錫めっき銅合金線、銀めっき銅線、銀めっき銅合金線である。これが多数本(例えば、30本〜60本)、所定ピッチでらせん状に被覆層3の外周に巻き付けられる。被覆層3が巻き付けテープからなる場合には、被覆層3の巻き付け方向とは逆方向に巻き付ける。
【0027】
ジャケット5は、PETテープを巻回したり、或いはETFE、FEP、PFAなどを押出被覆することによって設けることができる。
【0028】
(第2の実施の形態)
図2は、本発明の第2の実施の形態に係る同軸ケーブルの構造を示す横断面図である。
図2に示される本発明の第2の実施の形態に係る同軸ケーブル20は、絶縁糸22を複数本、中心導体1の外周に巻き付けた構成を有する。第2の実施の形態に係る同軸ケーブル20は、絶縁性撚線2に替えて、絶縁糸22を中心導体1の外周に巻き付ける点においてのみ、第1の実施の形態に係る同軸ケーブル10と相違している。したがって、共通部分の説明は省略する。
【0029】
絶縁糸22は、横断面が非真円形である。図2に使用の絶縁糸22は、断面四角形であるが、四角形以外の多角形であってもよく、図3に示す第2の実施の形態の変形例に係る同軸ケーブル30が有するような断面楕円形の絶縁糸32であってもよい。楕円形の形状は、長径に対して短径が20%以上短い楕円形であることが好ましく、長径に対して短径が30%以上短い楕円形であることがより好ましい。
【0030】
また、絶縁糸22、32の断面形状は、凹み部分を有する多角形や凹み部分を有する楕円形であってもよい。さらに、絶縁糸22、32の断面形状は、図4A〜Dに示すような、C形(図4A)、十字形(図4B)、中空形(図4C)、放射状の三角形状(図4D)であってもよい。中心導体1との間や、被覆層3との間の空隙率を高める観点から、三〜五角形や楕円形が好ましい。以下の説明において、絶縁糸22を例に説明するが、絶縁糸32やその他の変形例も同様である。
【0031】
絶縁糸22は、中心導体1に絶縁糸22を巻き付けた際の厚みが30〜100μmとなるような厚みを有するものが好ましい。
【0032】
絶縁糸22は、前述の絶縁性撚線2を構成する絶縁性の糸2aと同様、例えば、フッ素樹脂からなるフィラメントを用いることが好ましい。フッ素樹脂及びフィラメントは前述の通りである。
【0033】
絶縁糸22は、図2に示すように中心導体1の直上に巻き付けられていることが、中心導体1の直上の空隙率を高める点で好ましい。絶縁糸22は、中心導体1との間や、被覆層3との間の空隙率を高める観点から、中心導体1の外周に3〜8本、巻き付けられていることが好ましい。図2では、8本の絶縁糸22が巻き付けられている。
【0034】
また、横断面が非真円形の絶縁糸22は、撚り返しを施して巻き付けられることが好ましい。このようにすることで、中心導体1との間や、被覆層3との間の空隙率を高めることができる。
【0035】
絶縁糸22を巻き付けた後、さらにその外周に絶縁糸22を逆方向に巻き付けてもよい。これにより、内側(中心導体1側)の絶縁糸22からなる層と、外側(被覆層3側)の絶縁糸22からなる層との間に空隙を設けることができる。
【0036】
中心導体1が撚線である場合、絶縁糸22は、中心導体1の素線1aの撚り方向とは逆方向に中心導体1に巻き付けられていることが好ましい。すなわち、撚る方向ないし巻き付け方向が交互に逆方向になるようにし、同方向の撚り方向ないし巻き付け方向が続かないようにすることが好ましい。
【0037】
被覆層3がテープを巻き付けて形成されている場合、直下の絶縁糸22の巻き付け方向とは逆方向にテープを巻き付けることが好ましい。
【0038】
図5は、本発明の第2の実施の形態の変形例に係る同軸ケーブルの構造を示す横断面図である。
図5に示される本発明の第2の実施の形態の変形例に係る同軸ケーブル40は、断面四角形の絶縁糸22に替えて、断面円形の絶縁糸42を用いている点においてのみ、第2の実施の形態に係る同軸ケーブル20と相違している。
【0039】
中心導体1との間や、被覆層3との間の空隙率を高める観点から、断面が円形の絶縁糸42よりも前述の断面が非真円形の絶縁糸22がより好ましい。
【0040】
被覆層3より中心導体1側に存在する空隙(主として、絶縁糸22と、中心導体1や被覆層3との間の空隙)に基づくケーブル横断面積における空隙率が、30〜60%であることが好ましく、40〜55%であることがより好ましい。空隙率は、例えば、前述の方法により測定できる。
【0041】
上記本発明の実施の形態に係る同軸ケーブルは、医療用ケーブルに内蔵される同軸ケーブルとして好適であるが、その他のケーブルに適用することもできる。
【0042】
〔医療用ケーブル〕
本発明の実施の形態に係る医療用ケーブルは、上記本発明の実施の形態に係る同軸ケーブルを1本以上備えたケーブルコアを有する。
【0043】
図6は、本発明の実施の形態に係る医療用ケーブルのひとつであるプローブケーブルの構造を示す横断面図である。
上記本発明の実施の形態に係る同軸ケーブル(例えば第1の実施形態に係る同軸ケーブル10)を複数本束ねて(束ねて撚り合せても良い)、同軸ケーブルユニット101とし、その同軸ケーブルユニット101複数本(図6では7本)をPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等からなるバインドテープ102で束ねてケーブルコアとし、その周囲に銀めっき銅線などの金属線を複数本巻き付け、又は編組してなるシールド層103を設け、そのシールド層103の周囲にPFAやPVC(ポリ塩化ビニル)などからなるシース104を設けることでプローブケーブル100が得られる。同軸ケーブルユニット101は、束ねた複数本の同軸ケーブルの外周に被覆層を有していることが好ましい。
【0044】
プローブケーブル以外の医療用ケーブル、すなわち、カテーテルケーブル、内視鏡ケーブルについても、同軸ケーブルの本数が異なる点を除けば基本的にプローブケーブル同様の構造を有している。なお、カテーテルケーブルにおいては、同軸ケーブルが1本のみで構成される場合がある。また、電源線やその他の信号線が含まれる場合がある。
【0045】
〔本発明の実施形態の効果〕
本発明の実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)中心導体との間や被覆層との間に空隙を設けることができるため、発泡絶縁層を備えることなく、当該発泡絶縁層と同様の機能を発揮できる新規な絶縁層を備えた同軸ケーブル及び当該同軸ケーブルを用いた医療用ケーブルを提供できる。
(2)ケーブル長手方向及び周方向に空隙がバラツキ無く設けられた同軸ケーブル及び当該同軸ケーブルを用いた医療用ケーブルを提供できる。
【実施例】
【0046】
以下、本発明の実施の形態に係る同軸ケーブルを、実施例によって、さらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。
【0047】
図3及び5の構造の同軸ケーブルを下記の通りの方法で製造し、静電容量を測定した。
【0048】
(実施例1)
表1に示す構成材料を用いて同軸ケーブルを製造した。すなわち、素線径0.013mmの銀メッキ銅合金素線7本を撚り合せて内部導体とし、該内部導体の外周に絶縁糸としてPFAからなる横断面が円形のモノフィラメント(40μm径)を6本、巻付けピッチ1.2mmで巻き付け、該絶縁糸の外周に被覆層として厚さ0.005mmのホットメルト接着層付PETテープを巻き付け、該被覆層の外周に外部導体として素線径0.017mmの銀メッキ銅合金素線を26本螺旋状に巻き付け、該外部導体の外周にホットメルト接着層付PETテープとPETテープを順次巻き付け、外径0.193mmの同軸ケーブルを製造した。
【0049】
(実施例2〜3)
実施例2では、絶縁糸として55μmの径の円形モノフィラメントを5本使用した点とそれに伴い外部導体の素線本数を変更した点以外は実施例1と同様にして外径0.213mmの同軸ケーブルを製造した。また、実施例3では、絶縁糸として横断面が長径50μm、短径40μmの楕円形のモノフィラメントを5本使用した点とそれに伴い外部導体の素線本数を変更した点以外は実施例1と同様にして外径0.223mmの同軸ケーブルを製造した。
【0050】
実施例1〜3の同軸ケーブルの静電容量を測定した結果を表1に示す。表1からわかるように、本発明の実施の形態に係る同軸ケーブルとすることによって、発泡押出と同等の静電容量60〜72pF/mを達成することができた。
【0051】
【表1】
【0052】
なお、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず種々に変形実施が可能である。
【符号の説明】
【0053】
1:中心導体、1a:素線、2:絶縁性撚線、2a:絶縁性の糸
3:被覆層、4:外部導体、5:ジャケット
10,20,30,40:同軸ケーブル
22,32,42:絶縁糸
100:プローブケーブル、101:同軸ケーブルユニット
102:バインドテープ、103:シールド層、104:シース
図1
図2
図3
図4A
図4B
図4C
図4D
図5
図6