JP5699850B2 - プローブケーブル及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、医療機器などに用いられるプローブ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ハーネスとして、細径化された複数本の心線を有する多心ケーブルが用いられている。このようなケーブルハーネスの端末構造として、環状の固定部材を多心ケーブルの外被の周囲に配置して六角形状に加締めることにより複数本の心線と外被とを一体的に固定したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１１０８８８号公報

超音波診断装置を用いる際、プローブケーブルの端部に設けたプローブが強く引かれ、プローブケーブルに過度な張力が付与されることがある。すると、上記のように、外被の周囲に配置した固定部材を単に六角形状に加締めただけでは、外被の内部の心線が外被に対してずれてしまうおそれがあった。このように、心線にずれが生じると、プローブ内のコネクタが脱落し、伝送不良などの不具合が生じて信頼性の低下を招いてしまうおそれがあった。

本発明の目的は、高い信頼性を維持しつつ耐引張性に優れたプローブ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プローブケーブルは、複数本の細径電線と、前記細径電線に沿って配された抗張力体と、前記細径電線及び前記抗張力体の周囲を覆うシースとを有する多心ケーブルを備えたプローブケーブルであって、
前記抗張力体として、１６００デニール以上のアラミド繊維が用いられ、
前記多心ケーブルの端部では、前記シースの端部から前記細径電線及び前記抗張力体が露出されているとともに、前記シースの端部に固定部材が固定され、
前記抗張力体は、前記シースから露出された部分が弛みのない状態で前記固定部材に固定されていることを特徴とする。

本発明のプローブケーブルの製造方法は、複数本の細径電線と、前記細径電線に沿って配された抗張力体と、前記細径電線及び前記抗張力体の周囲を覆うシースとを有する多心ケーブルを備えたプローブケーブルの製造方法であって、
前記抗張力体として、１６００デニール以上のアラミド繊維を用い、
前記多心ケーブルの端部において、前記シースの端部を切断除去して前記細径電線及び前記抗張力体を露出させ、
前記シースの端部に固定部材を固定し、
前記抗張力体の端部を、１３０Ｎ以上１５０Ｎ以下の張力を付与した状態で前記固定部材に固定することを特徴とする。

本発明によれば、抗張力体として１６００デニール以上のアラミド繊維を用い、この抗張力体を弛みなく固定部材に固定しているので、多心ケーブルに引張力が作用しても、細径電線やシースへの張力の付与を抑えて細径電線やシースのずれを確実に防止することができる。これにより、細径電線がずれてプローブ内のコネクタが脱落して伝送不良を生じるような不具合を防止することができる。つまり、高い信頼性を維持しつつ耐引張性を大幅に向上させることができる。

本発明に係るプローブケーブルの一実施形態を示す側面図である。 図１のプローブケーブルのプローブ側の端末部分におけるストレインリリーフとプローブケースを断面視した側面図である。 図１のプローブケーブルにおける多心ケーブルの構造を説明する多心ケーブルの概略断面図である。 抗張力繊維の固定の様子を示す固定部材の側面図である。 抗張力繊維の固定の様子を示す固定部材の斜視図である。 プローブケーブルの評価試験の様子を示す側面図である。 抗張力繊維の他の固定構造を示すプローブ側の端末部分における側面図である。 抗張力繊維の他の固定構造を示すプローブ側の端末部分における斜視図である。

以下、本発明に係るプローブ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、本実施形態に係るプローブケーブル１は、例えば、超音波診断装置などの医療機器のケーブルハーネスとして用いられるものであり、医療機器のケース２に接続されている。このプローブケーブル１の一方の端部には、超音波検出器であるプローブＰが接続されている。

図２に示すように、プローブケーブル１は、細径化された複数本の細径電線１０を有する多心ケーブル４を備えており、複数本の細径電線１０は、束ねられてチューブ状のシース３によって周囲が覆われている。

多心ケーブル４の端部にはストレインリリーフ５が装着されており、多心ケーブル４とストレインリリーフ５とは、接着により固定されている。このストレインリリーフ５には、プローブＰを構成するプローブケース６が取り付けられており、プローブケース６によって、多心ケーブル４の端部が覆われている。

図３に示すように、多心ケーブル４は、例えば、１２本の電線ユニット７Ａと３本の電線ユニット７Ｂとを有している。電線ユニット７Ａは１６本の細径電線１０を撚り合わせて構成されており、電線ユニット７Ｂは２本の細径電線１０を撚り合わせて構成されている。すなわち、多心ケーブル４は、１９８本の細径電線１０を有する１９８芯のケーブルである。なお、細径電線１０の本数は、１９８本に限らない。この多心ケーブル４では、電線ユニット７Ａ，７Ｂの束の周囲に樹脂テープ８が巻き付けられ、さらに、その外周にシールド層９が設けられている。そして、このシールド層９の外周がシース３で覆われている。

この多心ケーブル４は、各電線ユニット７Ａ，７Ｂの周囲に、アラミド繊維からなる抗張力繊維（抗張力体）１８が、１６００デニール以上の線密度で収容されており、この抗張力繊維１８が細径電線１０に沿って真っ直ぐに設けられている。なお、この抗張力繊維１８は、１６００デニール以上４３００デニール以下の線密度で設けることが好ましい。

細径電線１０は、ＡＷＧ（American Wire Gauge）の規格によるＡＷＧ４０やそれよりも細い同軸ケーブルであり、その外径は、約０．４ｍｍ以下とされている。細径電線１０は、同軸ケーブルからなり、中心導体の外周を、絶縁層、外部導体及び外被で順に覆った構造を有している。なお、多心ケーブル４には、複数本の同軸ケーブルの他に、外部導体のない絶縁ケーブルが含まれていても良い。

図２に示すように、多心ケーブル４は、端部において、そのシース３が除去されていて複数の細径電線１０が露出されている。露出された細径電線１０の端部には、コネクタ（図示省略）が接続され、このコネクタがプローブケース６の内側に設けられた超音波検出部側のコネクタ（図示省略）に接続されている。

ストレインリリーフ５は、端面側に向かって拡径する膨出部１１が端部に形成されたチューブ状をなす合成樹脂製のブーツ１２と、このブーツ１２の端面から突出するようにブーツ１２に取り付けられた金属製の金具１３とを有している。金具１３は、ブーツ１２の内部に含まれる筒状の基部１５と、この基部１５の外径側及び内径側に突出する有孔円板状の規制部１６と、この規制部１６から見て基部１５とは反対側に突出する筒状の収容部１７とを有している。規制部１６の内径は、多心ケーブル４の外径よりも若干大きい。

プローブケース６は、ストレインリリーフ５の金具１３の規制部１６の外径側とブーツ１２との間に形成された環状の係合溝２０を、係合部２１に嵌合させることでストレインリリーフ５に係合される。

本実施形態に係る超音波プローブケーブル１においては、多心ケーブル４のシース３の端部の周囲に、銅などの金属製の環状の固定部材２４が配置されている。

固定部材２４は、円筒状に形成された締結部２５と、締結部２５の一端側で外周側へ張り出されたフランジ部２６とを有している。締結部２５には、外周に雄ねじ２５ａが形成されている。また、この締結部２５は、周方向の複数箇所に、軸方向に沿うスリット（図示省略）が形成されている。この固定部材２４の締結部２５には、フランジ部２６と反対の端部側から締結リング２７が装着される。この締結リング２７には、その内周面に雌ねじ２７ａが形成されており、この雌ねじ２７ａを締結部２５の雄ねじ２５ａへ螺合させることにより、締結部２５に装着される。締結部２５に締結リング２７を装着すると締結部２５のスリットの間隔が狭まり、締結部２５が縮径する。つまり、締結部２５が多心ケーブル４の中心側へ加圧され、多心ケーブル４の端部に締結固定される。

多心ケーブル４に固定された締結リング２７は、ストレインリリーフ５の金具１３の収容部１７の内側に収容される。そして、この締結リング２７は、規制部１６の内径側の部分に当接してブーツ１２側への移動が規制される。

また、固定部材２４のフランジ部２６には、軸方向に沿う複数のねじ孔２６ａが周方向に間隔をあけて形成されており、これらのねじ孔２６ａには、ワッシャ３１に通したねじ３２がねじ込まれている。多心ケーブル４のシース３から引き出された抗張力繊維１８は、複数に分割されてそれぞれ束ねられており、これらの抗張力繊維１８の分割された束が、ねじ孔２６ａにねじ込まれたねじ３２に巻き付けられて固定されている。なお、複数束に分割された抗張力繊維１８は、その先端に貼り付けられたテープ３３によってばらけないようにまとめられている。
また、抗張力繊維１８は、１３０Ｎ以上１５０Ｎ以下の張力を付与した状態で固定部材２４に固定されており、これにより、多心ケーブル４に対して弛みのない状態とされている。

プローブケース６が固定されて多心ケーブル４が引き抜かれる方向（図２において右方向）に引っ張られた場合、固定部材２４が金具１３に当接して多心ケーブル４の移動が規制される。プローブケース６内の細径電線１０はそれ以上引っ張られることがなく、過度な力が細径電線１０またはその先のコネクタにかかって破損することがない。プローブケース６が図２において左に引っ張られた場合も同様に、固定部材２４が金具１３に当接して、過度な力が細径電線１０またはその先のコネクタにかかることを防ぐ。

抗張力繊維１８は、プローブケーブル１のケース２との接続側では、ケース２へ接続するアダプタ１ａに設けられた固定部材２４に対して、上記と同様に固定されている。なお、プローブケーブル１をケース２から直接引き出す構造の場合では、抗張力繊維１８は、ケース２側の固定部材２４へ固定される。

このような超音波プローブケーブル１の端末処理を行う場合、まず、多心ケーブル４の端部を締結リング２７及び固定部材２４に通しておく。なお、プローブケース６を取り付ける端部側では、締結リング２７及び固定部材２４に通す前に、予め多心ケーブル４をストレインリリーフ５に通して、その端部を金具１３から突出させておく。

次に、シース３を所定長さ切断し除去して、複数の細径電線１０及び抗張力繊維１８を露出させる。
さらに、固定部材２４を、シース３の端部の位置に配置させ、固定部材２４の締結部２５に締結リング２７を締結させる。これにより、固定部材２４をシース３の端部に固定する。多心ケーブル４の他方の端部においても、抗張力繊維１８を固定するための固定部材２４等を固定しておく。

抗張力繊維１８に１３０Ｎから１５０Ｎの張力を付与した状態で、抗張力繊維１８の端部を、固定部材２４のフランジ部２６に固定する。抗張力繊維１８を固定する場合、まず、抗張力繊維１８の一端側を、一方の固定部材２４のフランジ部２６等に固定する。次に、この抗張力繊維１８の他端を引っ張ることにより、多心ケーブル４に対して抗張力繊維１８に１３０Ｎから１５０Ｎの張力を付与して他方の固定部材２４等に固定する。

固定部材２４へ抗張力繊維１８を固定するには、まず、図４に示すように、フランジ部２６のねじ孔２６ａへ、ワッシャ３１とフランジ部２６との間に隙間が形成されるように、ねじ３２をねじ込んで取り付け、このねじ３２をフランジ２６に固定する。次に、図５に示すように、張力を付与した抗張力繊維１８を、ねじ３２におけるワッシャ３１とフランジ２６との間に１周半程度巻き付けることにより、ワッシャ３１とフランジ２６との間に抗張力繊維１８を食い込ませて固定する。このとき、多心ケーブル４の樹脂テープ８に抗張力繊維１８が食い込む程度にきつく折り返す。なお、ねじ３２へ巻き付けた後に、抗張力繊維１８のねじ３２への巻き付け箇所を接着剤によって接着固定しても良い。また、ねじ３２をフランジ部２６に接着固定せず、抗張力繊維１８を巻き付けた後にねじ３２をねじ込み、抗張力繊維１８をワッシャ３１とフランジ部２６とで挟持して固定しても良い。ねじ３２は接着剤で固定部材２４に固定される。

なお、プローブＰへの接続側では、シース３から露出させた細径電線１０にコネクタを接続させた後、シース３のストレインリリーフ５から露出する部分に接着剤を塗布し、ストレインリリーフ５に対して多心ケーブル４を引き抜き方向に移動させる。すると、締結リング２７が、ストレインリリーフ５の金具１３の収容部１７に収容されることになり、さらに金具１３の規制部１６に当接することになって、ストレインリリーフ５に対する多心ケーブル４の引き抜き方向の移動を規制可能となる。この状態で、接着剤はシース３とストレインリリーフ５の間に入り込み、その状態で硬化される。

さらに、上記のケーブルアッセンブリに、プローブケース６を取り付ける。具体的には、係合部２１から、コネクタに接続された細径電線１０をプローブケース６内に挿入し、ストレインリリーフ５の金具１３の規制部１６とブーツ１２との間の環状の係合溝２０に、係合部２１を係合させる。そして、細径電線１０に接続されたコネクタを、プローブケース６内に設けられたコネクタに接続させる。

超音波診断装置を用いる際、プローブケーブル１の端部に設けたプローブＰが強く引っ張られ、プローブケーブル１に過度な張力が付与されることがあり、近年では、耐引張性の要求が厳しくなっている。具体的には、約１００Ｎの張力を付与しても、プローブＰ側での細径電線１０のずれが最大でも２ｍｍ程度に抑えられることが要求されている。

本実施形態では、抗張力繊維１８として１６００デニール以上のアラミド繊維を用い、この抗張力繊維１８を１３０Ｎから１５０Ｎの張力を付与して弛みなく固定部材２４に固定しているので、多心ケーブル４に引張力が作用しても、細径電線１０やシース３のずれを確実に防止することができる。これにより、細径電線１０がずれてプローブＰ内のコネクタが脱落して伝送不良を生じるような不具合を防止することができる。つまり、高い信頼性を維持しつつ耐引張性を大幅に向上させることができる。

なお、上記実施形態では、固定部材２４の締結部２５に締結リング２７を締結することにより、固定部材２４を多心ケーブル４のシース３に固定したが、固定部材２４の締結部２５を加締めることにより、固定部材２４を多心ケーブル４のシース３に固定しても良い。

２０４本のＡＷＧ４０及びＡＷＧ４２の細径電線１０を有し、シールド層９の内径が５．９ｍｍで外径が８．５ｍｍの多心ケーブル４を備えたプローブケーブル１に対して評価を行った。

具体的には、図６に示すように、プローブＰを水平向きに固定し、プローブケーブル１のプローブＰと反対側の端部にバネ秤４０を取り付け、バネ秤４０で荷重を計りながら、プローブケーブル１に１００Ｎの引張力を１分間付与した。その後、プローブＰのプローブケース６を取り外し、細径電線１０やシース３のずれ及び抗張力繊維１８の損傷の有無を確認した。

アラミド繊維からなる抗張力繊維１８を１６００デニールの線密度で入れて弛みなく両端で固定したところ、細径電線１０やシース３のずれはなく、また、抗張力繊維１８の損傷はなかった。また、抗張力繊維１８を２８４０デニールの線密度で入れて弛みなく両端で固定した場合でも、細径電線１０やシース３のずれはなく、また、抗張力繊維１８の損傷はなかった。

これに対して、抗張力繊維１８を１４２０デニールの線密度で入れた場合、弛みなく両端で固定しても、細径電線１０やシース３にずれが生じたり、抗張力繊維１８に損傷が生じたりしてしまった。また、抗張力繊維１８を２８４０デニールの線密度で入れても、抗張力繊維１８に弛みをもたせた場合では、細径電線１０やシース３にずれが生じてしまった。

このことから、プローブケーブル１の多心ケーブル４は、抗張力体として１６００デニール以上のアラミド繊維からなる抗張力繊維１８を用い、この抗張力繊維１８を、弛みのない状態で固定部材２４に固定するのが良いことがわかる。

次に、多心ケーブル４の端部における他の固定形態例について説明する。
図７に示す固定構造では、ストレインリリーフ５の先端に固定部材である金属バンド４１が巻き付けられ、この金属バンド４１を巻き付けることにより、ストレインリリーフ５が多心ケーブル４のシース３に固定されている。この固定構造では、シース３から露出された抗張力繊維１８が、１３０Ｎから１５０Ｎの張力を付与した状態で折り返され、金属バンド４１の合わせ目の突起に巻き付けられて固定されている。

図８に示す固定構造は、プローブケースの固定部材に抗張力繊維を固定する例である。ストレインリリーフ５にクランプ５１を取り付ける。このクランプ５１はクランプホルダ５２に固定される。クランプホルダ５２はプローブケースの固定部材である。クランプホルダ５２には、ねじ５４がねじ込まれている。そして、シース３から露出された抗張力繊維１８は、１３０Ｎから１５０Ｎの張力を付与した状態でねじ５４に巻き付けられ、ワッシャ５５とクランプホルダ５２との隙間に食い込んだ状態で固定されている。なお、クランプホルダ５２には、クッション材５６が貼り付けられており、抗張力繊維１８がクランプホルダ５２に接触することによる損傷が防止されている。

１：プローブケーブル、３：シース、４：多心ケーブル、１０：細径電線、１８：抗張力繊維（抗張力体）、２４：固定部材

Claims (1)

1. 複数本の細径電線と、前記細径電線に沿って配された抗張力体と、前記細径電線及び前記抗張力体の周囲を覆うシースとを有する多心ケーブルを備えたプローブケーブルの製造方法であって、
   前記抗張力体として、１６００デニール以上のアラミド繊維を用い、
   前記多心ケーブルの端部において、前記シースの端部を切断除去して前記細径電線及び前記抗張力体を露出させ、
   前記シースの端部に固定部材を固定し、
   前記抗張力体の端部を、１３０Ｎ以上１５０Ｎ以下の張力を付与した状態で前記固定部材に付けられた巻き付け部に巻き付けて固定することを特徴とするプローブケーブルの製造方法。

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