JP2024086760A - 多芯ケーブルアッセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の絶縁被覆電線を芯線として用いる多芯ケーブルを備えた多芯ケーブルアッセンブリにおいて、絶縁被覆電線の曲がり癖を低減し、端末処理の作業性を向上させる。
【解決手段】医療機器のカテーテルケーブル１０として用いられ、複数の絶縁被覆電線２が撚り合わされて電線束２０を構成している多芯ケーブルと、電極パッドが設けられる端末部材６と、を備えた多芯ケーブルアッセンブリ１００であって、絶縁被覆電線２は、導体径が０．０１０ｍｍ以上０．０８５ｍｍ以下の金属導体線２１及び金属導体線２１を被覆する絶縁層２２を有し、かつ長手方向に０．５％以上１０．０％以下の伸び率で塑性延伸されており、塑性延伸された絶縁被覆電線２が電極パッド６１に電気的に接続されている、多芯ケーブルアッセンブリ。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の絶縁被覆電線が撚り合わされた多芯ケーブルを備えた多芯ケーブルアッセンブリに関する。

従来、例えば医療機器のカテーテルケーブルとして、複数の絶縁被覆電線が撚り合わされた多芯ケーブルが用いられている。本出願人は、このような多芯ケーブルとして、特許文献１及び２に記載のものを提案している。

特開平９－２１９１１５号公報 特開平１０－１３４６４９号公報

近年では、医療機器の高度化により、カテーテルケーブルの芯線の本数が多くなる傾向にある一方で、被検者の負担軽減等の観点からケーブル外径の細径化が求められている。このため、芯線として、導体径が例えば０．１ｍｍ未満の極細のものが用いられるようになってきている。しかし、このような極細の芯線を用いると、芯線に曲がり癖がつきやすく、ケーブル端部において各芯線が不規則に曲がってしまい、端末処理の作業性が著しく低下してしまう場合があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の絶縁被覆電線を芯線として用いる多芯ケーブルを備えた多芯ケーブルアッセンブリにおいて、絶縁被覆電線の曲がり癖を低減し、以って端末処理の作業性を向上させることが可能な多芯ケーブルアッセンブリを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、医療機器のカテーテルケーブルとして用いられ、複数の絶縁被覆電線が撚り合わされて電線束を構成している多芯ケーブルと、電極パッドが設けられる端末部材と、を備えた多芯ケーブルアッセンブリであって、前記絶縁被覆電線は、導体径が０．０１０ｍｍ以上０．０８５ｍｍ以下の金属導体線及び当該金属導体線を被覆する絶縁層を有し、かつ長手方向に０．５％以上１０．０％以下の伸び率で塑性延伸されており、該塑性延伸された前記絶縁被覆電線が前記電極パッドに電気的に接続されている、多芯ケーブルアッセンブリを提供する。

また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、上記の多芯ケーブルは、前記複数の絶縁被覆電線のうち特定の絶縁被覆電線が前記電線束の中心部もしくは外周部に常在しないように撚り合わされている、多芯ケーブルアッセンブリを提供する。

本発明に係る多芯ケーブルアッセンブリによれば、複数の絶縁被覆電線の曲がり癖が低減され、多芯ケーブルの端末処理の作業性が向上する。

（ａ）は、本発明の実施の形態に係る多芯ケーブルがカテーテルケーブルとして用いられた多電極カテーテルの使用状態を示す説明図である。（ｂ）は、カテーテルケーブルの断面図である。 （ａ）は、複数の絶縁被覆電線が基板に接続される前のカテーテルケーブルの端部を示す説明図である。（ｂ）は、カテーテルケーブルの複数の絶縁被覆電線が基板に接続された状態を示す説明図である。 金属導体線が長手方向に塑性延伸されていない場合のカテーテルケーブルの端部における複数の絶縁被覆電線の一例を比較例として示す説明図である。 （ａ）は、図３のＡ部を拡大して示す説明図である。（ｂ）は、（ａ）のＢ－Ｂ線における絶縁被覆電線の断面図である。 複数の絶縁被覆電線を撚り合わせて電線束を製造するための製造装置の構成例を示す説明図である。 実施例に係るカテーテルケーブルを示す写真である。 塑性延伸されていない複数の絶縁被覆電線、及び複数の絶縁被覆電線の外周に巻き付けられたバインドテープを示す写真である。

［実施の形態］
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る多芯ケーブルがカテーテルケーブル１０として用いられた多電極カテーテル１の使用状態を示す説明図である。この多電極カテーテル１は、本実施の形態に係る多芯ケーブルが用いられた医療器具の一例である。図１（ｂ）は、カテーテルケーブル１０の断面図である。

多電極カテーテル１は、カテーテルケーブル１０と、医師等のオペレータが操作するハンドル１１とを有している。カテーテルケーブル１０は、長手方向の一方の端部がハンドル１１内に収容され、長手方向の他方の端部が検査や治療の対象者Ｐの人体内に挿入されている。図１（ａ）では、対象者Ｐの人体内に挿入された部分のカテーテルケーブル１０を破線で示している。

図１（ｂ）に示すように、カテーテルケーブル１０は、複数の絶縁被覆電線２と、複数の絶縁被覆電線２の外周に巻きつけられたバインドテープ３と、バインドテープ３の外周に配置されたシールド導体４と、シールド導体４の外周に配置された管状のシース５とを有している。複数の絶縁被覆電線２は、撚り合わされて電線束２０を構成している。絶縁被覆電線２は、電気信号を伝送する信号線である。シース５は、例えばＰＦＡ（四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体）等のフッ素樹脂からなり、バインドテープ３及びシールド導体４と共に複数の絶縁被覆電線２を一括して覆っている。

本実施の形態では、カテーテルケーブル１０が２５本の絶縁被覆電線２を有しており、これらの絶縁被覆電線２のうち特定の絶縁被覆電線２が電線束２０の中心部もしくは外周部に常在しないように撚り合わされている。ただし、カテーテルケーブル１０における絶縁被覆電線２の本数はこれに限らず、例えば８本以上であればよい。

絶縁被覆電線２は、良導電性の金属からなる金属導体線２１、及び金属導体線２１を被覆する絶縁層２２を有している。金属導体線２１は、断面円形状の単線であり、例えば銅又は銅合金、もしくはアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。より具体的には、無酸素銅や低酸素銅を金属導体線２１の材料として好適に用いることができる。金属導体線２１の導体径Ｄ２１は、０．０１０ｍｍ以上０．０８５ｍｍ以下である。

絶縁層２２は、例えばポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、又はポリイミド等の熱硬化性樹脂からなる。本実施の形態では、絶縁被覆電線２がエナメル線であり、硬化する前の液状の樹脂材料を金属導体線２１の外周に塗布した後に加熱によって硬化させることにより、絶縁層２２が形成されている。

多電極カテーテル１は、ハンドル１１から導出されたコンソールケーブル１２によって不図示のコンソールに接続されている。コンソールは、マイクロプロセッサやメモリ等を備えた情報処理装置であり、複数の絶縁被覆電線２を介して対象者Ｐの人体から送られる信号を増幅し、増幅した信号によって得られる対象者Ｐの体内の状態をディスプレイに表示するための画像信号を出力する。ハンドル１１には、複数の絶縁被覆電線２が接続された複数のパッドを有する基板が収容されている。対象者Ｐの人体から送られる信号は、この基板によって中継され、コンソールケーブル１２によってコンソールに送られる。

図２（ａ）は、複数の絶縁被覆電線２がハンドル１１内の基板６に接続される前のカテーテルケーブル１０のケーブル端部を示す説明図である。図２（ｂ）は、複数の絶縁被覆電線２が基板６に接続された状態を示す説明図である。

基板６は、カテーテルケーブル１０の端部において複数の絶縁被覆電線２が接続された端末部材の一態様である。カテーテルケーブル１０及び基板６は、多芯ケーブルアッセンブリ１００を構成する。カテーテルケーブル１０は、その長手方向の端部においてシース５が所定の長さにわたって除去され、複数の絶縁被覆電線２がシース５の端部から延出されている。バインドテープ３及びシールド導体４は、シース５の端部付近で切断されて除去されている。

基板６は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）であり、可撓性を有する板状の基材６０の表面６０ａに、複数の電極パッド６１、及び複数の電極パッド６１のそれぞれから延びる複数の配線パターン６２が設けられている。絶縁被覆電線２は、電極パッド６１に接続される先端部において絶縁層２２が除去されて金属導体線２１が露出し、金属導体線２１が電極パッド６１に電気的に接続されている。電極パッド６１は、基材６０に対して垂直な方向から見た形状が長方形状であり、その長辺方向に沿って金属導体線２１が電極パッド６１上に延在する。

電極パッド６１への金属導体線２１の接続作業は、例えば拡大鏡下又は顕微鏡下で、作業者の手作業によって行われる。図２（ｂ）では、金属導体線２１が半田６３によって電極パッド６１に接続された場合を図示しているが、これに限らず、導電性接着剤によって金属導体線２１を電極パッド６１に溶接してもよい。また、例えば超音波によって金属導体線２１を電極パッド６１に溶接してもよい。

電極パッド６１への金属導体線２１の接続作業時には、シース５から延出された絶縁被覆電線２のうねりが少ないことが作業性の観点で望ましい。ここで、「うねり」とは、絶縁被覆電線２に発生している曲がり癖がケーブル端部のシース５を除去することによって解放され、絶縁被覆電線２が不規則に曲がりくねることをいう。絶縁被覆電線２のうねりが大きいと、接続作業時に電極パッド６１の長辺方向に沿って金属導体線２１を配置することが難しく、隣り合う電極パッド６１との短絡等が発生しやすくなってしまう。

本実施の形態では、絶縁被覆電線２の曲がり癖を低減し、シース５から延出された部分の絶縁被覆電線２のうねりを抑制するために、複数の絶縁被覆電線２のそれぞれが長手方向に塑性延伸されている。この塑性延伸による絶縁被覆電線２の伸び率は、０．５％以上１０．０％以下である。伸び率が０．５％未満であると、絶縁被覆電線２の曲がり癖を低減する効果が小さく、伸び率が１０．０％を超えると、金属導体線２１に断線が発生しやすくなるためである。絶縁被覆電線２の伸び率は、塑性延伸前の絶縁被覆電線２の単位長さをＬ１とし、この単位長さＬ１の部分の塑性延伸後の長さをＬ２としたとき、Ｌ２／Ｌ１の演算式により求められる。

絶縁被覆電線２を塑性延伸させることにより絶縁被覆電線２の曲がり癖を低減できるとの知見は、本発明者らの実験によって得られたものである。つまり、金属導体線２１の導体径が細く、例えば０．１ｍｍ以下である場合には、カテーテルケーブル１０の製造時に不可避的に発生する引張応力によって金属導体線２１の外周面の一部に伸びが生じてしまうと、この伸びが発生した部分が円弧の外周側となるように絶縁被覆電線２が湾曲してしまう。しかし、絶縁被覆電線２の全体を長手方向に塑性延伸させることにより、金属導体線２１の外周面の各部における伸びのばらつき度合が小さくなり、絶縁被覆電線２の曲がり癖が低減される。

図３は、金属導体線２１が長手方向に塑性延伸されていない場合の絶縁被覆電線２の一例を比較例として示す説明図である。図４（ａ）は、図３のＡ部を拡大して示す説明図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ－Ｂ線における絶縁被覆電線２の断面図である。図４（ａ）では、絶縁層２２を仮想線で示し、金属導体線２１を実線で示している。また、図４（ａ）及び（ｂ）では、金属導体線２１の一部において引張応力による伸びが発生した部分２１０をクロスハッチングで示している。

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、金属導体線２１の中心軸線Ｃ１を中心とする周方向の一部に伸びが発生すると、この伸びが発生した部分２１０が円弧の外周側となるように絶縁被覆電線２が湾曲してしまう。これに対し、金属導体線２１を中心軸線Ｃ１に沿って長手方向に塑性延伸させると、中心軸線Ｃ１を中心とする周方向の全体が伸び、伸びのばらつき度合が小さくなることによって絶縁被覆電線２の曲がり癖が低減される。

本実施の形態では、絶縁被覆電線２を長手方向に０．５％以上１０．０％以下の伸び率で塑性延伸させるため、金属導体線２１の材料としては、ＪＩＳ Ｃ ３００２に準拠した引張強さが２００ＭＰａ以上、かつ破断伸びが２５％以上である物性のものを用いるとよい。このような物性の金属材料を金属導体線２１に用いることにより、絶縁被覆電線２を長手方向に塑性延伸しても、金属導体線２１に破断等が生じることを防ぐことができる。

本実施の形態では、後述するカテーテルケーブル１０の製造方法により、複数の絶縁被覆電線２を塑性延伸する。複数の絶縁被覆電線２の望ましい撚り込み率は、０．５％以上５．０％以下である。撚り込み率Ｋは、絶縁被覆電線２の撚りピッチをＰとし、電線束２０のピッチダイヤメータをＤとしたとき、下記式によって求められる。ここで、ピッチダイヤメータＤは、カテーテルケーブル１０の長手方向直交断面における電線束２０の最外層の複数の絶縁被覆電線２の中心点を通る円（図１（ｂ）に示す円Ｃ２）の直径である。

また、電線束２０の占積率は、一般的な多芯ケーブルの占積率よりも高い、７０％以上であることが望ましい。電線束２０の占積率が７０％以上となるように複数の絶縁被覆電線２を撚り合わせて塑性延伸させることで、適度な塑性伸びを絶縁被覆電線２に生じさせることができる。ここで、占積率は、図１（ｂ）に示す断面において、電線束２０を包含する外接円の面積に対して、複数の絶縁被覆電線２の断面積の総和が占める割合である。

なお、絶縁被覆電線２の伸び率は、上記のように塑性延伸の前後の絶縁被覆電線２の長さの違いによって算出することができるが、塑性延伸の前後の絶縁被覆電線２の長さあたりの電気抵抗の違いによっても求めることができる。絶縁被覆電線２が伸ばされることによって金属導体線２１の断面積が小さくなり、電気抵抗が増すためである。

図５は、複数の絶縁被覆電線２を撚り合わせて電線束２０を製造するための製造装置７の構成例を示す説明図である。製造装置７は、複数の絶縁被覆電線２を螺旋状に撚り合わせる撚り線機７１と、撚り線機７１に供給される複数の絶縁被覆電線２がそれぞれ巻き付けられた複数のサプライリール７０と、複数の絶縁被覆電線２が撚り合わされた電線束２０を撚り線機７１から引き取る引き取り装置７２と、撚り線機７１と引き取り装置７２との間に配置された延線車７３と、複数の絶縁被覆電線２が塑性延伸された電線束２０を巻き取る巻取機７４とを有している。

複数の絶縁被覆電線２は、引き取り装置７２と延線車７３との間で発生する張力によって塑性領域で長手方向に引き延ばされ、撚り合わされた電線束２０の状態で巻取機７４によって巻き取りドラム７５に巻き取られる。その後、電線束２０の外周にバインドテープ３を巻き付け、バインドテープ３の外周にシールド導体４を配置し、さらにシールド導体４の外周にシース５を押出成形によって形成することで、カテーテルケーブル１０が得られる。絶縁被覆電線２の伸び率は、例えば延線車７３の回転抵抗力の増減によって調整可能である。

なお、撚り線機７１と引き取り装置７２との間に延線車７３を配置しなくても絶縁被覆電線２を所定の伸び率で塑性延伸することができる場合には、延線車７３を省略してもよい。また、延線車７３に替えて、撚り線機７１に供給される複数の絶縁被覆電線２に張力を付与して塑性延伸させるための複数の延線車を、サプライリール７０と撚り線機７１との間に配置してもよい。

表１は、一実施例に係るカテーテルケーブル１０の諸元を示す諸元表である。

ここで、塑性延伸されていない複数の絶縁被覆電線２が撚り合わされた場合の電線束２０の長さ当たりの１本の金属導体線２１の電気抵抗は、塑性延伸前の金属導体線２１の電気抵抗に対して撚り込み率に応じた係数（１＋撚り込み率（％）÷１００）を乗じることにより求められる。絶縁被覆電線２の伸び率（％）は、塑性延伸された複数の絶縁被覆電線２が撚り合わされた場合の１本の金属導体線２１の長さあたりの電気抵抗を、塑性延伸されていない複数の絶縁被覆電線２が撚り合わされた場合の１本の金属導体線２１の長さあたりの電気抵抗によって除した商から１を引き、さらに１００を乗じることにより求められる。

図６は、上記の諸元を有する実施例に係るカテーテルケーブル１０を示す写真である。図６では、カテーテルケーブル１０の端部のシース５を除去し、シース５の端部から露出したバインドテープ３及びシールド導体４を電線束２０から外し、さらに電線束２０の先端部における複数の絶縁被覆電線２の撚りをほぐした状態を示している。

図７は、塑性延伸されていない複数の絶縁被覆電線８、及び複数の絶縁被覆電線８の外周に巻き付けられたバインドテープ９を示す写真である。複数の絶縁被覆電線８は、バインドテープ９の内側で撚り合わされており、電線束８０となっている。電線束８０における絶縁被覆電線８の本数は上記の実施例と異なっている。

図６と図７の比較から明らかなように、図６に示す実施例に係るカテーテルケーブル１０では、複数の絶縁被覆電線２のうねりが端末処理の作業上問題とならない程度に十分に抑制されている。

（実施の形態の効果）
以上説明した実施の形態によれば、複数の絶縁被覆電線２のそれぞれを長手方向に塑性延伸することによって各絶縁被覆電線２の曲がり癖が低減される。これにより、カテーテルケーブル１０の端末処理の作業性が向上する。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］金属導体線（２１）及び当該金属導体線（２１）を被覆する絶縁層（２２）を有する複数の絶縁被覆電線（２）を備え、前記複数の絶縁被覆電線（２）が撚り合わされた多芯ケーブル（カテーテルケーブル１０）であって、前記複数の絶縁被覆電線（２）のそれぞれが長手方向に０．５％以上１０．０％以下の伸び率で塑性延伸されている、多芯ケーブル（１０）。

［２］前記複数の絶縁被覆電線（２）は、前記金属導体線（２１）が断面円形状の単線であり、前記絶縁層（２２）が熱硬化性樹脂からなる、上記［１］に記載の多芯ケーブル（１０）。

［３］前記複数の絶縁被覆電線（２）は、前記金属導体線（２１）の導体径が０．０１０ｍｍ以上０．０８５ｍｍ以下である、上記［２］に記載の多芯ケーブル（１０）。

［４］前記複数の絶縁被覆電線（２）の占積率が７０％以上である、上記［１］に記載の多芯ケーブル（１０）。

［５］前記複数の絶縁被覆電線（２）は、撚り込み率が０．５％以上５．０％以下である、上記［１］に記載の多芯ケーブル（１０）。

［６］前記複数の絶縁被覆電線（２）の撚り合わせ本数が８本以上である、上記［５］に記載の多芯ケーブル（１０）。

［７］前記金属導体線（２１）の物性が、引張強さが２００ＭＰａ以上、かつ破断伸びが２５％以上である、上記［１］に記載の多芯ケーブル（１０）。

［８］前記複数の絶縁被覆電線（２）が電気信号を伝送する信号線である、上記［１］に記載の多芯ケーブル（１０）。

［９］前記複数の絶縁被覆電線（２）を一括して覆うシース（５）を有し、ケーブル端部において前記複数の絶縁被覆電線（２）が前記シース（５）から延出されている、上記［１］に記載の多芯ケーブル（１０）。

［１０］上記［１］乃至［９］の何れかに記載の多芯ケーブル（１０）と、前記多芯ケーブル（１０）の端部において前記複数の絶縁被覆電線（２）が接続された端末部材（基板６）と、を備えた多芯ケーブルアッセンブリ（１００）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記の実施の形態では、複数の絶縁被覆電線２が接続される端末部材が基板６である場合を例にとって説明したが、端末部材としてコネクタを用いてもよく、ＩＣ等の電子部品を用いてもよい。また、本発明の多芯ケーブルは、医療用のカテーテルケーブル１０に限らず、様々な用途に用いることが可能である。

１０…カテーテルケーブル（多芯ケーブル） １００…多芯ケーブルアッセンブリ
２…絶縁被覆電線 ２１…金属導体線
２２…絶縁層 ５…シース
６…基板（端末部材）

Claims (9)

1. 医療機器のカテーテルケーブルとして用いられ、複数の絶縁被覆電線が撚り合わされて電線束を構成している多芯ケーブルと、
   電極パッドが設けられる端末部材と、
   を備えた多芯ケーブルアッセンブリであって、
   前記絶縁被覆電線は、
   導体径が０．０１０ｍｍ以上０．０８５ｍｍ以下の金属導体線及び当該金属導体線を被覆する絶縁層を有し、かつ長手方向に０．５％以上１０．０％以下の伸び率で塑性延伸されており、
   該塑性延伸された前記絶縁被覆電線が前記電極パッドに電気的に接続されている、
   多芯ケーブルアッセンブリ。
2. 前記金属導体線は、断面円形状の単線であり、
   前記絶縁層は、熱硬化性樹脂からなる、
   請求項１に記載の多芯ケーブルアッセンブリ。
3. 前記電線束の占積率は、７０％以上である、
   請求項１に記載の多芯ケーブルアッセンブリ。
4. 前記複数の絶縁被覆電線は、撚り込み率が０．５％以上５．０％以下である、
   請求項１に記載の多芯ケーブルアッセンブリ。
5. 前記複数の絶縁被覆電線の撚り合わせ本数は、８本以上である、
   請求項４に記載の多芯ケーブルアッセンブリ。
6. 前記金属導体線の物性は、引張強さが２００ＭＰａ以上、かつ破断伸びが２５％以上である、
   請求項１に記載の多芯ケーブルアッセンブリ。
7. 前記絶縁被覆電線は、電気信号を伝送する信号線である、
   請求項１に記載の多芯ケーブルアッセンブリ。
8. 前記複数の絶縁被覆電線を一括して覆うシースを有し、
   前記複数の絶縁被覆電線が前記シースの端部から延出されている、
   請求項１に記載の多芯ケーブルアッセンブリ。
9. 前記多芯ケーブルは、前記複数の絶縁被覆電線のうち特定の絶縁被覆電線が前記電線束の中心部もしくは外周部に常在しないように撚り合わされている、
   請求項１乃至８の何れか１項に記載の多芯ケーブルアッセンブリ。
   
   

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