JP2015185323A - プローブケーブル及びそれを用いたハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】軽量でフレキシブルなプローブケーブル及びそれを用いたハーネスを提供する。【解決手段】信号伝送用の同軸線２を複数本撚り合わせて形成された少なくとも１つ以上の心線ユニット６を有し、該心線ユニット６を覆うようにシース層５を形成したプローブケーブルにおいて、同軸線２は、中心導体１０の外周に絶縁層１１とシールド１３を順次設けてなり、シールド１３は、樹脂層１４の一方の面に金属層１５が形成された金属テープ１９を、絶縁層１１の周囲に、金属層１５が外側となるように巻回して形成され、心線ユニット６を構成する複数の同軸線２のシールド１３が互いに接触するように構成されているものである。【選択図】図１

Description

本発明は、超音波診断装置等に用いられるプローブケーブル及びそれを用いたハーネスに関するものである。

超音波診断装置等に用いられるプローブケーブルとして、信号伝送用の同軸線を複数本撚り合わせて形成された複数の心線ユニットを有し、その複数の心線ユニットをバインドテープで束ね、その外周に編組シールド、シース層を順次設けた丸型の一条タイプのものが知られている。

従来のプローブケーブルでは、同軸線のシールド（外部導体）として、複数の銅素線を螺旋状に巻き付けて形成される横巻きシールドが一般に用いられている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１，２がある。

特開平８−７７８３５号公報 特開平８−７７８３６号公報

ところで、近年、解像度の向上のため、プローブケーブルに用いる同軸線の数は増加傾向にある。

しかしながら、従来のプローブケーブルでは、同軸線の数が増加すると、横巻きシールドの金属成分が増加し、プローブケーブルが太く重くなってしまうという問題がある。

プローブケーブルは、通常、ケーブル長が２．２〜３ｍと長いので、プローブケーブルが重くなると、プローブを操作する際の操作性が大幅に低下してしまう。

また、プローブケーブルが太くなると、プローブケーブルが曲げにくくなり、プローブを操作する際の操作性がさらに低下してしまう。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、軽量でフレキシブルなプローブケーブル及びそれを用いたハーネスを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、信号伝送用の同軸線を複数本撚り合わせて形成された少なくとも１つ以上の心線ユニットを有し、該心線ユニットを覆うようにシース層を形成したプローブケーブルにおいて、前記同軸線は、中心導体の外周に絶縁層とシールドを順次設けてなり、前記シールドは、樹脂層の一方の面に金属層が形成された金属テープを、前記絶縁層の周囲に、前記金属層が外側となるように巻回して形成され、前記心線ユニットを構成する前記複数の同軸線の前記シールドが互いに接触するように構成されているプローブケーブルである。

前記同軸線は、前記絶縁層の周囲に、樹脂テープを巻回し、該樹脂テープの周囲に前記金属テープを巻回して構成され、前記樹脂テープと前記金属テープとが、前記樹脂テープと前記金属テープの一方または両方に設けられた接着層により接着固定されていてもよい。

前記金属層が、アルミニウムからなってもよい。

前記心線ユニットは、前記複数の同軸線の前記シールドと接触するように前記複数の同軸線と共に撚り合わされたドレイン線を備えていてもよい。

また、本発明は、本発明のプローブケーブルの少なくとも一方の端部に、端末部品が設けられたハーネスである。

本発明によれば、軽量でフレキシブルなプローブケーブル及びそれを用いたハーネスを提供できる。

本発明の一実施形態に係るプローブケーブルを示す図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は同軸線の断面図、（ｃ）は金属テープと樹脂テープの貼り合わせを説明する図である。 図１のケーブルを用いたハーネスの概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施形態に係るプローブケーブルを示す図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は同軸線の断面図、（ｃ）は金属テープと樹脂テープの貼り合わせを説明する図である。

図１（ａ）に示すように、プローブケーブル１は、信号伝送用の同軸線２を複数本撚り合わせて形成された少なくとも１つ以上の心線ユニット６を有し、心線ユニット６を覆うようにシース層５を形成したものである。プローブケーブル１は、例えば、超音波診断装置の装置側とプローブ側を接続するために用いられるものであり、同軸線２の総数は、例えば１００本以上である。

本実施形態では、７つの心線ユニット６をバインドテープ３で束ね、そのバインドテープ３の外周に、編組シールド４とシース層５を順次設けている。なお、心線ユニット６の数はこれに限定されるものではない。また、心線ユニット６は、電源用の絶縁線を含んでいてもよい。

バインドテープ３は、複数の心線ユニット６を束ねるための樹脂テープであり、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）テープを用いることができる。

編組シールド４は、複数の素線を編組して構成される。編組シールド４に用いる素線としては、屈曲時に断線しにくい銅箔糸を用いることが望ましい。なお、銅箔糸とは、ポリエステルやアラミド等からなる中心糸の外周に箔状の銅を螺旋状に巻き付けたものである。

シース層５は、医療用絶縁樹脂からなる。医療用絶縁樹脂とは、毒性がなく生体と接触した際に炎症等のアレルギー症状を発生させることがない、生体適合性を有する（バイオコンパチビリティーが高い）樹脂であり、医療用樹脂、医療グレードの樹脂とも呼ばれるものである。本実施形態では、シース層５に用いる医療用絶縁樹脂として、医療用グレードのＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）を用いた。

図１（ｂ）に示すように、同軸線２は、中心導体１０の外周に絶縁層１１とシールド１３を順次設けて構成される。

中心導体１０は、導電性に優れた銅やアルミニウム又はこれらの合金等からなる複数本の素線を撚り合わせて形成されている。これらの素線は、その表面に錫、銀、又はニッケル等によるめっき処理が施されていても構わない。

絶縁層１１は、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）、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）、又はエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素樹脂からなる。フッ素樹脂は、誘電率や誘電正接が小さいため、絶縁層１１の材料としてフッ素樹脂を使用することで、誘電損失の増加を抑制することが可能になる。

さて、本実施形態に係るプローブケーブル１では、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、同軸線２のシールド１３は、樹脂層１４の一方の面に金属層１５が形成された金属テープ１９を、絶縁層１１の周囲に、金属層１５が外側となるように巻回して形成されている。

本実施形態では、同軸線２は、絶縁層１１の周囲に、樹脂テープ１２を巻回し、樹脂テープ１２の周囲に金属テープ１９を巻回して構成されており、樹脂テープ１２と金属テープ１９とが、樹脂テープ１２と金属テープ１９の一方または両方に設けられた接着層により接着固定されている。

ここでは、金属テープ１９として、樹脂層１４の一方の面に金属層１５が形成され、他方の面に接着層１６が形成されたものを用いると共に、樹脂テープ１２として、樹脂層１７の一方の面に接着層１８が形成されたものを用い、両テープ１２，１９の接着層１６，１８同士を接着させることで、樹脂テープ１２と金属テープ１９とを接着固定している。

樹脂テープ１２は、絶縁層１１の外周に、接着層１８が外側となるように巻回される。樹脂テープ１２は、その一部が重なるように、螺旋状に巻回される。

金属テープ１９は、樹脂テープ１２の外周に、金属層１５が外側、接着層１６が内側となるように巻回される。金属テープ１９は、その一部が重なるように、螺旋状に巻回される。

接着層１６，１８としては、熱融着タイプの接着剤を用いるとよい。樹脂テープ１２と金属テープ１９とを巻回した後、熱を加えることにより、両接着層１６，１８が互いに接着され、樹脂テープ１２と金属テープ１９とが接着固定される。

樹脂テープ１２と金属テープ１９とを接着層１６，１８で接着固定するように構成することで、両テープ１２，１９が一体化されパイプ状の構造体となるため、金属テープ１９のみを用いた場合と比較して、プローブケーブル１の屈曲時に金属テープ１９が剥がれてしまう不具合を抑制することが可能になる。

また、両テープ１２，１９が一体化されたパイプ状の構造体は、絶縁層１１に接着固定されておらずケーブル長手方向に摺動可能となっているため、プローブケーブル１の屈曲時に絶縁層１１や中心導体１０にかかる応力を分散し、耐屈曲性を向上させることも可能になる。

金属テープ１９の金属層１５としては、軽量で導電性の高いアルミニウムからなるものを用いることが望ましい。アルミニウムは、外気に暴露されても表面に生成された酸化皮膜により腐食や変色が防止されるため、ジャケットを省いても長期に亘って所望の電気特性を維持すると共に外観を美麗に保つことが可能であり、金属層１５として好適である。

本実施形態では、金属テープ１９として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる樹脂層１４の一方の面にアルミニウムからなる金属層１５を形成し、他方の面に接着層１６を形成したＡＬ／ＰＥＴテープを用いた。また、樹脂テープ１２としては、ＰＥＴからなる樹脂層１７の一方の面に接着層１８を形成したＰＥＴテープを用いた。

金属テープ１９のアルミニウムからなる金属層１５の厚さは、７μｍ以上１３μｍ以下とすることが望ましい。これは、金属層１５の厚さが７μｍ未満であると導体抵抗が高くなり損失が大きくなってしまい、１３μｍより大きいと屈曲性が低下してしまうためである。

また、金属テープ１９のＰＥＴからなる樹脂層１４の厚さは、４μｍ以上６μｍ以下とすることが望ましい。これは、樹脂層１４の厚さが４μｍ未満であると樹脂層１４に破れが生じ易くなり、６μｍより大きいと、金属テープ１９全体の厚さが増大して重なり部分の段差が大きくなり、屈曲した際に周囲の同軸線２の段差と干渉するなどして、破れ等の不具合が生じるおそれがあるためである。

接着層１６，１８に用いる熱融着タイプの接着剤としては、本実施形態で樹脂層１４，１７に用いるＰＥＴに対する接着性が高いポリエステル系熱融着型接着剤を用いるとよい。接着層１６，１８に同じ材料を用いることで、より強固な接着固定が可能になる。

プローブケーブル１では、同軸線２の最外周が金属テープ１９の金属層１５となっており、絶縁体からなるジャケットを形成していない。そのため、複数の同軸線２を束ねて心線ユニット６を形成すると、その心線ユニット６を構成する複数の同軸線２のシールド１３（金属層１５）が互いに接触し、電気的に導通される。

同軸線２が１本のみの場合、薄い金属層１５では伝送損失が大きくなることが考えられるが、心線ユニット６を構成する複数の同軸線２の金属層１５を互いに導通させて共通のシールドとして用いることで、シールド用の導体の断面積を十分に確保し、伝送損失の増大を抑制することができる。

金属層１５としてアルミニウムからなるものを用いる場合、アルミニウムははんだ付けが困難であり端末処理が困難となるため、接地用のドレイン線を別途備えることがより好ましい。ドレイン線を備える場合、同軸線２のシールド１３（金属層１５）と接触するように同軸線２と共にドレイン線を撚り合わせて心線ユニット６を構成するとよい。ドレイン線としては、屈曲時の断線を抑制すべく、複数の金属素線を撚り合わせた撚り線導体を用いるとよい。

図２に示すように、本実施形態に係るハーネス２１は、本実施形態に係るプローブケーブル１の少なくとも一方の端部に、端末部品としてのプローブヘッド２２が設けられたものである。プローブケーブル１の同軸線２は、ＰＣＢ（プリント基板）またはＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）からなるプローブヘッド２２の内部の基板２３に接続されている。ドレイン線を備える場合には、ドレイン線の端末が基板２３のグランドパターンに接続されることになる。

なお、ここはプローブケーブル１の端末部品がプローブヘッド２２である場合を示したが、これに限らず、端末部品は、例えばＰＣＢやＦＰＣ等の基板２３のみを備えた構成であってもよいし、プローブヘッド２２や超音波診断装置本体に接続するためのコネクタであってもよい。

以上説明したように、本実施形態に係るプローブケーブル１では、同軸線２のシールド１３は、樹脂層１４の一方の面に金属層１５が形成された金属テープ１９を、絶縁層１１の周囲に、金属層１５が外側となるように巻回して形成され、心線ユニット６を構成する複数の同軸線２のシールド１３が互いに接触するように構成されている。

多数の同軸線２を備えたプローブケーブル１においては、同軸線２のシールド１３の重量が大きいと、プローブケーブル１全体の重量も大幅に増加してしまうことになる。

本実施形態では、同軸線２のシールド１３を金属テープ１９で構成しているため、従来のような銅素線を螺旋状に巻き付けた横巻きシールドを用いる場合と比較して、プローブケーブル１を軽量化することが可能になる。

シールド１３を薄くした場合、シールド１３の抵抗増大による伝送損失の増大が懸念されるが、プローブケーブル１では、心線ユニット６を構成する複数の同軸線２のシールド１３が互いに接触するように構成することで、心線ユニット６全体でシールド１３を共通として断面積を確保し、伝送損失の増大を抑制している。

また、プローブケーブル１では、各同軸線２のシールド１３をケーブル全長にわたって導通させているため、各同軸線２のシールド１３間で局所的に電位差が発生することがなく、クロストークを抑制することも可能になる。

さらに、プローブケーブル１では、薄い金属テープ１９でシールド１３を構成し、かつ、同軸線２のジャケットを省略しているため、プローブケーブル１の細径化が可能になり、容易に屈曲可能なフレキシブルなプローブケーブル１を実現できる。

さらにまた、プローブケーブル１では、同軸線２のシールド１３を金属テープ１９で構成しているため、従来の横巻きシールドを用いたもののように、銅素線が屈曲疲労により破断し断線するといったおそれがなく、屈曲断線寿命が長い。また、従来のように極細の銅素線を製造して巻き付けるといった作業が省略でき、金属テープ１９を巻き付けるだけでシールド１３を形成でき、さらにジャケットの製造工程を省略できるため、製造が容易で低コストである。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、プローブケーブル１が超音波診断装置に用いられる場合を説明したが、本発明の用途はこれに限定されるものではない。

１ プローブケーブル
２ 同軸線
３ バインドテープ
４ 編組シールド
５ シース層
６ 心線ユニット
１０ 中心導体
１１ 絶縁層
１２ 樹脂テープ
１３ シールド
１４ 樹脂層
１５ 金属層
１９ 金属テープ

Claims (5)

1. 信号伝送用の同軸線を複数本撚り合わせて形成された少なくとも１つ以上の心線ユニットを有し、該心線ユニットを覆うようにシース層を形成したプローブケーブルにおいて、
   前記同軸線は、中心導体の外周に絶縁層とシールドを順次設けてなり、
   前記シールドは、樹脂層の一方の面に金属層が形成された金属テープを、前記絶縁層の周囲に、前記金属層が外側となるように巻回して形成され、
   前記心線ユニットを構成する前記複数の同軸線の前記シールドが互いに接触するように構成されている
   ことを特徴とするプローブケーブル。
2. 前記同軸線は、前記絶縁層の周囲に、樹脂テープを巻回し、該樹脂テープの周囲に前記金属テープを巻回して構成され、
   前記樹脂テープと前記金属テープとが、前記樹脂テープと前記金属テープの一方または両方に設けられた接着層により接着固定されている
   ことを特徴とするプローブケーブル。
3. 前記金属層が、アルミニウムからなる
   請求項１または２記載のプローブケーブル。
4. 前記心線ユニットは、前記複数の同軸線の前記シールドと接触するように前記複数の同軸線と共に撚り合わされたドレイン線を備えている
   請求項１〜３いずれかに記載のプローブケーブル。
5. 請求項１〜４いずれかに記載のプローブケーブルの少なくとも一方の端部に、端末部品が設けられた
   ことを特徴とするハーネス。