JP2012146591A - 多心ケーブル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐屈曲性、耐引張性及び耐捻回性などの機械的強度に優れた多心ケーブル及びその製造方法を提供する。
【解決手段】細径ケーブル１２が複数本撚り合わされた多心集合ユニット２１が複数本集合され、これらの多心集合ユニット２１の周囲に素線２３ａを編組したシールド層２３が被せられ、さらに、その周囲に樹脂からなるシース２４が被せられ、一端側で細径ケーブル１２が接続部材１３に接続された多心ケーブル１１であって、複数本の多心集合ユニット２１は、撚り合わされずに寄せ集められた状態で樹脂テープ２２が巻かれて束ねられ、シールド層２３を構成する素線２３ａは、伸び率６％以上の軟銅線にシリコーンをコーティングしてなり、シールド層２３は、素線２３ａの編組角度αが６５°以上８０°以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数本の細径ケーブルを集合して一体化させた多心ケーブル及びその製造方法に関する。

医療機器や計測機器などに用いられるケーブルとして、複数本の細径ケーブルを集合して一体化させた多心ケーブルが用いられている。この種のケーブルとして、絶縁芯線及び／又は同軸芯線の集合体からなるケーブルユニット１本又は複数本を束ねたケーブルコア上にシールド層を形成してなるシールド付多芯ケーブルにおいて、シールド層は、繊維芯上に金属細線を巻装してなるシールド素線を筒状に編組したものから構成されているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３２９０９４号公報

上記のケーブルでは、繊維芯上に金属細線を巻装してなるシールド素線を筒状に編組したシールド層を用いることにより、軽量であり、しかも可撓性を損なうことなく、シールド層の耐屈曲性や引張強度等の機械的強度が高められている。
近年、多心ケーブルとして、さらなる耐屈曲性及び引張強度が要求されており、しかも、耐屈曲性及び耐引張性だけでなく、耐捻回性にも優れた多心ケーブルが要求されている。

本発明の目的は、耐屈曲性、耐引張性及び耐捻回性などの機械的強度に優れた多心ケーブル及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明の多心ケーブルは、細径ケーブルが複数本撚り合わされたユニットが複数本集合され、これらのユニットの周囲に素線を編組したシールド層が被せられ、さらに、その周囲に樹脂からなるシースが被せられ、一端側で前記細径ケーブルが接続部材に接続された多心ケーブルであって、
複数本の前記ユニットは、撚り合わされずに寄せ集められた状態で樹脂テープが巻かれて束ねられ、
前記シールド層を構成する素線は、伸び率６％以上の軟銅線にシリコーンをコーティングしてなり、
前記シールド層は、前記素線の編組角度が６５°以上８０°以下であることを特徴とする。

また、本発明の多心ケーブルの製造方法は、細径ケーブルが複数本撚り合わされた複数本のユニットの一端側で前記細径ケーブルを接続部材に接続し、
複数本の前記ユニットを撚り合わせずに寄せ集め、
寄せ集めた複数本の前記ユニットの周囲に樹脂テープを巻いて束ね、
シリコーンがコーティングされた伸び率６％以上の軟銅線からなる素線を６５°以上８０°以下の編組角度で編組した筒状のシールド層を前記ユニットの束に被せ、
樹脂からなるシースを前記シールド層の周囲に被せることを特徴とする。

本発明によれば、ユニットが撚り合わされずに寄せ集められた状態で樹脂テープが巻かれて束ねられているので、それぞれのユニットの細径ケーブルの締め付けが緩和され、緩く保持された状態とされる。また、軟銅線にシリコーンをコーティングした伸び率６％以上の素線を編組してシールド層が構成され、シールド層の編組角度が６５°以上８０°以下であるので、シールド層と樹脂テープとの滑り性及びシールド層自体の可撓性が向上される。これにより、屈曲性、引張性及び捻回性に対する優れた耐性を得ることができる。

本発明に係る多心ケーブルの一実施形態を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は内部を段階的に露出させた側面図である。 図１の多心ケーブルの断面図である。 図１の多心ケーブル内に設けられるシールド層の概略側面図である。 図１の多心ケーブルの製造方法を示す図であって、（ａ）から（ｃ）は各工程における側面図である。 図１の多心ケーブルの製造方法を示す図であって、（ａ）から（ｃ）は各工程における断面図である。 捻回屈曲試験の様子を示す図である。

以下、本発明に係る多心ケーブル及びその製造方法の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る多心ケーブル１１は、例えば、超音波診断装置などの医療機器等に接続されて用いられ、一端には、プローブが接続される。この多心ケーブル１１のプローブが接続される一端では、細径ケーブル１２が並列に配置されて接続部材１３に接続されている。

この多心ケーブル１１は、図２に示すように、複数本（本例では４本）の多心集合ユニット（ユニット）２１を有し、これらの多心集合ユニット２１は、撚り合わされることなく直線状に配列されて束ねられている。これらの多心集合ユニット２１は、複数本（例えば、１６本）の細径ケーブル１２を撚り合わせたものであり、多心ケーブル１１の一端では、これらの細径ケーブル１２がユニット毎に並列されて接続部材１３に接続されている。これらの複数本の多心集合ユニット２１は、その外周に樹脂テープ２２が緩く巻かれて束ねられている。多心ケーブル１１は、束ねられた多心集合ユニット２１の外周側がシールド層２３によって覆われており、さらに、このシールド層２３の外周側がシース２４によって覆われている。

細径ケーブル１２は、外径が０．３５ｍｍ以下の絶縁ケーブルまたは同軸ケーブルであり、絶縁ケーブルの場合、ＡＷＧ（American Wire Gauge）の規格によるＡＷＧ３２より細いものが用いられ、同軸ケーブルの場合、ＡＷＧ４０よりも細いものが用いられる。
これらの細径ケーブル１２が接続される接続部材１３は、例えば、プローブの回路に電線を接続するための中継基板であり、硬質基板やフレキシブル基板などである。そして、この接続部材１３に設けられた回路上の接点に対して細径ケーブル１２が1本ずつ半田付けされて接続されている。なお、接続部材１３としては、コネクタを用いても良い。

樹脂テープ２２としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を未焼成のまま圧延したフッ素樹脂テープを用いるのが好ましい。この樹脂テープ２２としては、幅１３ｍｍのものが用いられ、重ね代１／３（約５ｍｍ）、ピッチ１０ｍｍで、接続部材１３との接続側から緩く巻かれている。

図３に示すように、シールド層２３は、複数本の素線２３ａを編組したものである。この編組を構成する素線２３ａは、伸び率６％以上の軟銅線からなるものであり、シリコーンがコーティングされている。この素線２３ａにコーティングするシリコーンとしては、ポリジメチルシロキサンを用いるのが好ましく、動粘度は、１０００センチストークス以下であるのが好ましい。また、シールド層２３は、その編組における素線２３ａの編組角度αが、６５°以上８０°以下である。
シース２４は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの弾性を有する軟質合成樹脂から形成されている。

上記実施形態に係る多心ケーブルによれば、多心集合ユニット２１が撚り合わされずに寄せ集められた状態で樹脂テープ２２が巻かれて束ねられているので、それぞれの多心集合ユニット２１の細径ケーブル１２の締め付けが緩和され、緩く保持された状態となる。また、軟銅線にシリコーンをコーティングした伸び率６％以上の素線２３ａを編組してシールド層２３が構成され、シールド層２３の編組角度αが６５°以上８０°以下であるので、シールド層２３と樹脂テープ２２との滑り性及びシールド層２３自体の可撓性が向上される。これにより、屈曲性、引張性及び捻回性に対する優れた耐性を得ることができる。

次に、本実施形態の多心ケーブルの製造方法について説明する。
まず、複数本の多心集合ユニット２１のそれぞれの一端において、複数本の細径ケーブル１２を並列させ、接続部材１３に半田付けして接続する（図１参照）。
接続部材１３は、プローブへの装着位置が多心ケーブル１１の軸方向で異なる。したがって、各多心集合ユニット２１では、接続する接続部材１３の位置に合わせて一端における各細径ケーブル１２の引き出し長さを調節する。

次に、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、各多心集合ユニット２１を撚り合わせずに直線状にして寄せ合わせる。このとき、多心集合ユニット２１が、粗巻線などが巻かれて細径ケーブル１２が束ねられている場合は、この粗巻線を除去する。また、各多心集合ユニット２１における細径ケーブル１２の撚り合わせ状態は、そのまま維持させる。なお、細径ケーブル１２の撚り合わせが自然とほぐれた場合は、そのままにしておく。また、各多心集合ユニット２１の他端側は、それぞれユニットの識別ができるように印を付けたり色分けしておく。

また、このように多心集合ユニット２１を寄せ集める際には、接続部材１３の向き及び位置を合わせ、その寄せ集めの中心に支持棒２７を沿わせる。この支持棒２７としては、例えば、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）などのフッ素樹脂から形成されたチューブを用いることができる。このように、支持棒２７を中心に沿わせることにより、寄せ集めた多心集合ユニット２１の型崩れを抑えることができる。

次に、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、寄せ集めた複数本の多心集合ユニット２１の周囲に、樹脂テープ２２を巻き付け、多心集合ユニット２１を束ねる。この樹脂テープ２２は、寄せ集めた多心集合ユニット２１の接続部材１３との接続側である一端側から巻き始め、他端へ向かって螺旋状に巻き付ける。なお、樹脂テープ２２としては、幅１３ｍｍのものを用い、重ね代１／３（約５ｍｍ）、ピッチ１０ｍｍで接続部材１３との接続側から巻く。このとき、この樹脂テープ２２は、集合機などを用いた機械巻きをせず、作業者が手で緩く巻き付ける。この樹脂テープ２２を巻き付けると、多心集合ユニット２１は、束ねられた状態に維持される。したがって、この樹脂テープ２２を巻き付けたら、支持棒２７を、接続部材１３に接続された一端側から引き抜いて取り除く。

次に、シリコーンをコーティングした伸び率６％以上の素線２３ａを、６５°以上８０°以下の編組角度αで編組して筒状のシールド層２３を形成し、図４（ｃ）及び図５（ｃ）に示すように、このシールド層２３に、樹脂テープ２２で束ねた多心集合ユニット２１の束を挿入する。なお、形成する筒状のシールド層２３は、その内径を、多心集合ユニット２１の束の外径よりも僅かに大きくしておく。

素線２３ａの物性である伸びを大きくするためには、素線２３ａの作製時に、熱処理であるアニール（焼きなまし）を施せば良い。また、素線２３ａにシリコーンをコーティングするには、予め複数本の素線２３ａを揃えて巻く際に、シリコーンを含んだ布に素線２３ａを擦らせて塗布すれば良い。

その後、シールド層２３を被せた多心集合ユニット２１の束を、シース２４へ挿入する。これにより、多心集合ユニット２１の束にシールド層２３とシース２４とが順に被せられた多心ケーブル１１が完成する。なお、シース２４は、その内径を、シールド層２３を被せた多心集合ユニット２１の束の外径よりも僅かに大きくしておく。

そして、上記の多心ケーブルの製造方法によれば、それぞれの多心集合ユニット２１の細径ケーブル１２が緩く保持され、しかも、シールド層２３と樹脂テープ２２との滑り性及びシールド層２３自体の可撓性が向上されたことにより、屈曲性、引張性及び捻回性に対する耐性に優れた多心ケーブル１１を製造することができる。

下記実施例及び比較例の多心ケーブルを用意し、それぞれの多心ケーブルについての捻回屈曲試験を行った。
（１）捻回屈曲試験方法
図６に示すように、多心ケーブル１１を一対のマンドレル３１の間に通し、多心ケーブル１１を自重（約０．５ｋｇ）で垂れ下がらせ、多心ケーブル１１の上端をチャック３３で把持し、チャック３３を多心ケーブル１１の軸回りに左右へ３６０°捻りながら、マンドレル３１同士の間を中心とした円周に沿ってチャック３３を振り子状に振ることにより、それぞれのマンドレル３１側へ１８０°屈曲させた。この捻回及び屈曲を毎分１０回、合計５０万回行い、細径ケーブル１２の断線の有無を調べた。

（２）試験試料
（実施例）
（ケーブルの特性）
シールド層の素線の伸び率：６〜８％
シールド層の素線へのシリコーンのコーティング：有り
素線の編組角度：７０°
樹脂テープの巻き方：手作業で緩く巻く（伸びて変形することがない程度に巻く）
多心集合ユニットの粗巻線：なし
（ケーブルの加工プロセス）
本発明に係る実施例では製品にする長さ（１ｍ〜３ｍ）に切ったユニットを集めてシールドとシースに挿入する。
１）４本の多心集合ユニットの細径ケーブルを整線して端末処理する
２）細径ケーブルを接続部材へ半田付けして接続する
３）多心集合ユニットを寄せ集める
４）樹脂テープを巻き付けて束ねる
５）素線を編組した筒状のシールド層及びシースへ順に挿入する
（比較例）
（ケーブルの特性）
シールド層の素線の伸び率：１〜２％
シールド層の素線へのシリコーンのコーティング：無し
素線の編組角度：５０°
樹脂テープの巻き方：集合機で張力を付与しながら巻く（固く巻く）
多心集合ユニットの粗巻線：有り
（ケーブルの加工プロセス）
比較例では、長物のケーブル（ユニットに押さえ巻きが機械で巻かれ、その上にシールド層が編組され、シースが押出被覆されたもの）を製品にする長さに切って端末から各ユニット、さらに各ユニットから各電線を出して各線を段剥き加工してコネクタ等接続部材を取り付ける。
１）４本の多心集合ユニットの周囲に樹脂テープを固く巻いて束ねる
２）束ねた４本の多心集合ユニットの周囲に素線を編組したシールド層及びシースを順に被覆させる
３）端部において、シースの一部を除去して多心集合ユニットを露出させる
４）多心集合ユニットの細径ケーブルを整線して端末処理する
５）細径ケーブルを接続部材へ半田付けする

（３）試験結果
実施例では、５０万回の捻回屈曲においても細径ケーブルの断線はなかった。これに対して、比較例では、約１０万回で細径ケーブルに断線が生じた。この結果、実施例が比較例よりも捻回及び屈曲に対して優れた耐性を有することが確認できた。

１１：多心ケーブル、１２：細径ケーブル、１３：接続部材、２１：多心集合ユニット（ユニット）、２２：樹脂テープ、２３：シールド層、２３ａ：素線、２４：シース、α：編組角度

Claims (2)

1. 細径ケーブルが複数本撚り合わされたユニットが複数本集合され、これらのユニットの周囲に素線を編組したシールド層が被せられ、さらに、その周囲に樹脂からなるシースが被せられ、一端側で前記細径ケーブルが接続部材に接続された多心ケーブルであって、
   複数本の前記ユニットは、撚り合わされずに寄せ集められた状態で樹脂テープが巻かれて束ねられ、
   前記シールド層を構成する素線は、伸び率６％以上の軟銅線にシリコーンをコーティングしてなり、
   前記シールド層は、前記素線の編組角度が６５°以上８０°以下であることを特徴とする多心ケーブル。
2. 細径ケーブルが複数本撚り合わされた複数本のユニットの一端側で前記細径ケーブルを接続部材に接続し、
   複数本の前記ユニットを撚り合わせずに寄せ集め、
   寄せ集めた複数本の前記ユニットの周囲に樹脂テープを巻いて束ね、
   シリコーンがコーティングされた伸び率６％以上の軟銅線からなる素線を６５°以上８０°以下の編組角度で編組した筒状のシールド層を前記ユニットの束に被せ、
   樹脂からなるシースを前記シールド層の周囲に被せることを特徴とする多心ケーブルの製造方法。

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