JP6232518B1 - 温度センサを搭載するためのチューブ構造、及び、その製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】細径を維持しつつも、軸方向のみならす円周方向の温度を計測することができる温度センサを搭載するためのチューブ構造及びその製造方法を提供する。【解決手段】所望の柔軟性を有する素材で構成され、断面視すると、軸心から一定距離の位置に円周方向に等間隔に配置された複数の配線用中空部１０４を備え、且つ、外周面の一部を軸方向と直交する方向に切削することによって、前記複数の配線用中空部１０４のうち少なくとも２つを露出させた平坦部１０８を備え、当該平坦部１０８に温度センサ１２０を配置すると共に、露出した配線用中空部１０４を利用して当該温度センサ１２０に必要な線材１３０を配線する。【選択図】図１

Description

本発明は、温度測定の技術分野に関し、特に詳しくは、チューブ構造の中に多数の温度センサを搭載して周囲の温度を測定可能な温度測定装置の技術分野に関するものである。

従来から、カテーテルなど、チューブ構造内に複数の温度センサを配置して、軸方向に連続するポイントでの温度測定が行われている（特許文献１を参照。）。これは例えば、心房細動などの治療において、アブレーション等人体の一部を焼いて手術を行う場合に、その周囲の器官や組織（例えば食道など）にまで誤って影響を及ぼさないよう、温度測定を行いつつ手術を行うといったケース等で利用されている。

特開２０１６−１１９９３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、軸方向に連続するポイントで温度計測は可能であるものの、熱源の方向（チューブの円周方向）までを特定することは不可能である。もちろん、チューブの円周方向に複数の温度センサを搭載すれば熱源の方向を知ることは可能であるものの、従来の構造をそのままに円周方向に複数の温度センサを搭載すればそれに応じてチューブ構造自体が太くなり、柔軟性が失われると共に、特に人体等スペースが限られた中に挿入することが不可能となってしまう。

そこで本発明は、こういった問題点を解決するべくなされたものであって、細径を維持しつつも、軸方向のみならす円周方向の温度を計測することができる温度センサを搭載するためのチューブ構造（以下単に「チューブ構造」という場合がある。）及びその製造方法を提供する事をその課題としている。

上記課題を解決するべく、本願発明は、所望の柔軟性を有する素材で構成され、断面視すると、軸心から一定距離の位置に円周方向に等間隔に配置された複数の配線用中空部を備え、且つ、外周面の一部を軸方向と直交する方向に切削することによって、前記複数の配線用中空部のうち少なくとも２つを露出させた平坦部を備え、前記平坦部に温度センサを配置すると共に、前記露出した配線用中空部を利用して当該温度センサに必要な線材を配線することを特徴とする。

このような構成を採用することによって、細径を維持したまま、円周方向に複数の温度センサを配置することが可能となっている。現在、温度センサ自体は非常にサイズの小さなものが既に市販されており、また、押出成形等を利用することによって、軸方向（押出方向）に連続する中空部を備えた細径のチューブを製造することも可能となっている。この前提条件を利用し、チューブ内の軸心から一定距離の位置に円周方向に等間隔に配線用中空部を備えたチューブを用意し、当該チューブ表面を一定量（一定深さ）だけ切削することによって、温度センサを本来のチューブ表面から大きく突出させることなく配置するスペースを確保すると同時に、当該切削によってチューブに予め備わっている配線用中空部を当該平坦部に少なくとも２つ露出さることにより、温度センサを電気的に接続するための線材をそこに挿通させて配線を行うのである。

また、平坦部を、チューブ構造における同一の軸方向位置において、円周方向に等間隔に複数設けることによって、円周方向に温度を測定する（即ち熱源の方向を知る）ことが可能となっている。

もちろん、平坦部は、チューブ構造において、軸方向に所定の間隔で複数段備わるように構成すれば、従来通り、熱源の軸方向位置を知ることも容易である。

更に、平坦部の円周方向位置を、奇数段と偶数段とで、等間隔の半分だけオフセット配置することによって、熱源の円周方向位置を更に詳細に特定することも可能である。

また、前記チューブ構造には、断面視すると、軸心を中心として中央中空部を更に備えるようにしてもよい。このように構成すれば、例えば、当該中央中空部内に、カテーテルの先端の向きを操作するためのガイドワイヤーや、薬液等を流す為のパイプ等を通すこともできる。

なお、本発明は、見方を変えると、所望の柔軟性を有する素材で構成され、断面視すると、軸心から一定距離の位置に円周方向に等間隔に配置された複数の配線用中空部を備えたチューブの表面を切削して温度センサを搭載するための平坦部を設けるチューブ構造の製造方法であって、前記チューブの半径をｒ１、前記チューブの軸心から前記配線用中空部の中心までの距離をｒ２、前記配線用中空部の数をｎ、軸心から見て隣り合う前記配線用中空部の角度をθとしたとき、深さｄ（ｄ＝ｒ１−ｒ２・ｃｏｓθ）だけ前記チューブの表面を切削することによって前記平坦部を設けると共に少なくとも２つの前記配線用中空部を露出させることを特徴とするチューブ構造の製造方法と捉えることも可能である。

切削量（切削深さ）を、上記条件に基づいて決定することによって、平坦部の加工（配線用中空部を少なくとも２つ露出させるための加工）が非常に容易となる。即ち、チューブ構造は、例えば、直径が３ｍｍにも満たないサイズで構成される場合も多い。そのような場合に、平坦部を切削するためにチューブを正確に位置決め（特に円周方向の位置決め）は困難である。チューブ構造内の配線用中空部の位置は外部から視覚的に把握できないし（断面を見れば把握可能であるものの、断面から離れた位置では特定が困難であるし、チューブ自体に捻りや捩れが生じる場合もあり、断面での位置と切削しようとする位置で必ずしも配線用中空部の位置が一致しているとは限らない。）、なにより細径であるため、位置決めが難しいのである。

しかしながら、上記の条件に基づいて切削すれば、チューブ自体がどの位置（角度）であっても、少なくとも２つの配線用中空部を、線材を配線するにあたって十分な量（具体的には各配線用中空部の半分（１８０°））以上開口させて露出させることができるのである。

本発明を適用することで、細径を維持しつつも、軸方向のみならす円周方向の温度を計測することができる温度センサを搭載するためのチューブ構造及びその製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態の一例であるチューブ構造の概略構成斜視図である。 （Ａ）は、図１の矢視Ａ−Ａ線に沿う断面図、（Ｂ）は、図１の矢視Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。 ドリルによりチューブ表面の一部を切削して平坦部を作成する工程を示した図であって、（Ａ）が切削前の状態、（Ｂ）が切削後の状態を示した図である。 平坦部を作成するための切削量（切削深さ）とチューブの位置関係（円周方向に固定されている位置）を示した図であって、配線用中空部の数が１２個の場合の一例を示した図である。 平坦部を作成するための切削量（切削深さ）とチューブの位置関係（円周方向に固定されている位置）を示した図であって、配線用中空部の数が１０個の場合の一例を示した図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例であるチューブ構造１００について説明を加える。なお、図面理解容易の為、各部の大きさや寸法を誇張して表現している部分があり、実際の製品と必ずしも一致しない部分があることを付記しておく。また各図面は符号の向きに見るものとし、当該向きを基本に上下左右、手前、奥と表現する。

〈温度センサを搭載するためのチューブ構造の構成〉
図１に示しているように、本発明の実施形態の一例であるチューブ構造１００は、所望の柔軟性を有する素材（例えば各種樹脂）で構成されたチューブ本体１０２の一部が切削されて平坦部１０８を成し、そこに温度センサ１２０が配置された構成となっている。断面視、軸心から一定距離の位置に円周方向に等間隔に配置された複数の配線用中空部１０４を備える（本実施形態においては１２個設けられているがこの数に限定されるものではない。）。また、チューブ本体１０２の中心に中央中空部１０６を備える。特にサイズは限定されるものはないが、例えば、チューブ本体１０２の直径が２．８ｍｍ、配線用中空部１０４の直径が０．３ｍｍといったサイズを前提としている。

チューブ本体１０２の外周面には、所々に平坦部１０８が設けられており、当該平坦部１０８に夫々温度センサ１２０が配置されている。この温度センサ１２０を電気的に接続するための線材１３０は、平坦部１０８に露出した配線用中空部１０４を介して必要箇所まで配線される。

本実施形態においては、平坦部１０８は、同一の軸方向位置において円周方向に等間隔に３つ（即ち１２０°間隔に）設けられ、それぞれに温度センサ１２０が備わっている。また、平坦部１０８は、当該チューブ本体１０２において、軸方向に所定の間隔で複数段（α、β、α・・・）備わっている

更に、平坦部１０８の円周方向位置は、本実施形態においては、奇数段αと偶数段βとで、円周方向等間隔の半分（即ち本実施形態においては６０°）だけオフセット配置されている（図１及び図２参照）。

〈チューブ構造の製造方法（平坦部を作成するための切削方法）〉
チューブ本体１０２は、例えば、押出成形により、配線用中空部１０４及び中央中空部１０６を予め備えるように押出成形して製造する。続いて、温度センサ１２０を配置するための平坦部１０８を、図３に示しているように、ドリル２００をチューブ本体１０２の軸方向と直交する方向に移動させつつ、チューブ本体１０２の表面を一定量（一定深さ）切削することによって製造する。

この切削量は、図４に示しているように、チューブ本体１０２の半径をｒ１、チューブ本体１０２の軸心から配線用中空部１０４の中心までの距離をｒ２、配線用中空部１０４の数をｎ、軸心から見て隣り合う配線用中空部１０４の成す角度をθとしたとき、切削量（切削深さ）ｄ＝ｒ１−ｒ２・ｃｏｓθとするのが望ましい。なおここでは中央中空部１０６は量略して図示している。

例えば、チューブ本体の直径が２．８ｍｍ（よって半径は１．４ｍｍ）、配線用中空部１０４の直径が０．３ｍｍ、配線用中空部１０４の数が１２、チューブ本体１０２の軸心から配線用中空部１０４の中心までの距離が１．１ｍｍの場合、軸心から見て隣り合う配線用中空部１０４の成す角度θは３０°となるため、切削量（切削深さ）ｄ＝ｒ１−ｒ２・ｃｏｓθの式に当てはめると、ｄ＝１．４−１．１ｃｏｓ３０°＝０．４５ｍｍと算出される。当該計算式に基づいた量（深さ）を切削することによって、チューブ本体１０２のどの部分を切削したとしても、形成された平坦部１０８には少なくとも２つの配線用中空部１０４が、配線作業をするにあたって最低限必要な量（半分以上）開口するのである。図４（Ａ）は、配線用中空部１０４の１つが真上となる位置で切削できた場合を示しており、一方の図４（Ｂ）はθ／２分だけ回転した位置を切削した場合を図示したものであるが、いずれの場合も、配線作業を行うために最低現必要な量だけ開口した配線用中空部１０４が２つ以上露出することとなる。

なお、上記の計算式は、配線用中空部１０４の数が異なる場合でも同様に適用できる。例えば、図５に示しているように、配線用中空部１０４の数が１０個の場合、その他の条件を前記の例と同じとすれば、θ＝３６°となるので、ｄ＝１．４−１．１ｃｏｓ３６°＝０．５１ｍｍと算出される。もちろん、チューブ本体１０２の直径（半径）や、チューブ本体１０２の軸心から配線用中空部１０４の中心までの距離が異なる場合も同様に適用できる。この場合でも、当該計算式に基づいた量（深さ）を切削することによって、チューブ本体１０２のどの部分を切削したとしても、形成された平坦部１０８には少なくとも２つの配線用中空部１０４が、配線作業をするにあたって最低限必要な量（半分以上）開口するのである。図５（Ａ）は、配線用中空部１０４の１つが真上となる位置で切削できた場合を示しており、一方の図５（Ｂ）はθ／２分だけ回転した位置を切削した場合を図示したものであるが、いずれの場合も、配線作業を行うために最低現必要な量だけ開口した配線用中空部１０４が２つ以上露出することとなる。

このように、本願発明は、所望の柔軟性を有する素材で構成され、断面視すると、軸心から一定距離の位置に円周方向に等間隔に配置された複数の配線用中空部１０４を備え、且つ、外周面の一部を軸方向と直交する方向に切削することによって、前記複数の配線用中空部１０４のうち少なくとも２つを露出させた平坦部１０８を備え、前記平坦部１０８に温度センサ１２０を配置すると共に、前記露出した配線用中空部１０４を利用して当該温度センサ１２０に必要な線材１３０を配線することを特徴としている。

このような構成を採用することによって、細径を維持したまま、円周方向に複数の温度センサ１２０を配置することが可能となっている。現在、温度センサ１２０自体は非常にサイズの小さなものが既に市販されており、また、押出成形等を利用することによって、軸方向（押出方向）に連続する中空部を備えた細径のチューブ本体１０２を製造することも可能となっている。この前提条件を利用し、チューブ本体１０２の軸心から一定距離の位置に円周方向に等間隔に配線用中空部１０４を配置し、チューブ本体１０２の表面を一定量（一定深さ）だけ切削することによって、温度センサ１２０を本来のチューブ本体１０２表面から大きく突出させることなく配置するスペースを確保すると同時に、当該切削によってチューブ本体１０２に予め備わっている配線用中空部１０４を当該平坦部１０８に少なくとも２つ露出さることにより、温度センサ１２０を電気的に接続するための線材１３０をそこに挿通さえて配線を行っているのである。

平坦部１０８は、チューブ構造１００における同一の軸方向位置において、円周方向に等間隔に複数設けられているので、円周方向に温度を測定する（即ち熱源の方向を知る）ことも可能となっている。

また、平坦部１０８は、チューブ構造１００において、軸方向に所定の間隔で複数段備わるように構成すれば、従来通り、熱源の軸方向位置を知ることも容易である。

更に、平坦部１０８の円周方向位置を、奇数段αと偶数段βとで、等間隔（配線用中空部１０４同士の間隔）の半分だけオフセット配置することによって、熱源の円周方向位置を更に詳細に特定することも可能となっている。

また、チューブ構造１００には、断面視すると、軸心を中心として中央中空部１０６を更に備えているため、例えば、当該中央中空部１０６内に、カテーテルの先端の向きを操作するためのガイドワイヤーや、薬液等を流す為のパイプ等を通すこと容易となっている。

なお、本発明は見方を変えると、所望の柔軟性を有する素材で構成され、断面視すると、軸心から一定距離の位置に円周方向に等間隔に配置された複数の配線用中空部１０４を備えたチューブ本体１０２の表面を切削して温度センサ１２０を搭載するための平坦部１０８を設けるチューブ構造１００の製造方法であって、チューブ本体１０２の半径をｒ１、チューブ本体１０２の軸心から配線用中空部１０４の中心までの距離をｒ２、配線用中空部１０４の数をｎ、軸心から見て隣り合う配線用中空部１０４の角度をθとしたとき、深さｄ（ｄ＝ｒ１−ｒ２・ｃｏｓθ）だけチューブ本体１０２の表面を切削することによって平坦部１０８を設けると共に少なくとも２つの配線用中空部１０４を露出させるチューブ構造１００の製造方法と捉えることも可能である。

切削量（切削深さ）を、上記条件に基づいて決定することによって、平坦部１０８の加工（配線用中空部１０４を少なくとも２つ露出させるための加工）が非常に容易となる。即ち、チューブ構造１００は、例えば、直径が３ｍｍにも満たないサイズで構成される場合も多い。そのような場合に、平坦部１０８を切削するためにチューブ本体１０２を正確に位置決め（特に円周方向の位置決め）は困難である。チューブ本体１０２内の配線用中空部１０４の位置は外部から視覚的に把握できないし（断面を見れば把握可能であるものの、断面から離れた位置では特定が困難であるし、チューブ本体１０２自体に捻りが生じる場合もあり、断面での位置と切削しようとする位置で必ずしも配線用中空部１０４の位置が一致しているとは限らない。）、なにより細径であるため、位置決めが難しいのである。

しかしながら、上記の条件に基づいて切削すれば、チューブ本体１０２自体がどの位置（角度）であっても、少なくとも２つの配線用中空部１０４を、線材１３０を配線するにあたって十分な量（具体的には半分（１８０°））以上開口させて露出させることができるのである。

〈その他の構成例〉
上記では、本発明を、一例として、カテーテルとして利用したケースとして説明しているが、本発明はこの用途に限定されるものではない。例えば、ビニールハウス等の空間内にチューブを設置して空間の温度測定として利用したり、機器や装置といった発熱を伴う物品の内部や周囲に設置して温度測定することも可能である。その他、連続するポイントにおいて熱源の方向検知が求められる分野に幅広く適用することが可能である。

１００・・・チューブ構造
１０２・・・チューブ本体
１０４・・・配線用中空部
１０６・・・中央中空部
１０８・・・平坦部
１２０・・・温度センサ
１３０・・・線材（配線）
２００・・・ドリル

Claims (6)

1. 所望の柔軟性を有する素材で構成され、断面視すると、軸心から一定距離の位置にのみ円周方向に等間隔に配置された複数の配線用中空部を備え、且つ、
   外周面の一部を軸方向と直交する方向に切削することによって形成した平坦部と、
   当該切削によって前記複数の配線用中空部のうち少なくとも２つが前記平坦部に開口するように露出しており、
   前記平坦部に温度センサを配置すると共に、前記露出した配線用中空部を利用して当該温度センサに必要な線材を配線できる
   ことを特徴とする温度センサを搭載するためのチューブ構造。
   
   
   
2. 請求項１において、
   前記平坦部は、前記チューブ構造において、軸方向に所定の間隔で複数段備わっている
   ことを特徴とする温度センサを搭載するためのチューブ構造。
3. 請求項１又は２において、
   前記平坦部は、前記チューブ構造における同一の軸方向位置において、円周方向に等間隔に複数設けられる
   ことを特徴とする温度センサを搭載するためのチューブ構造。
4. 請求項３において、
   前記平坦部の円周方向位置は、奇数段と偶数段とで、前記等間隔の半分だけオフセット配置されている
   ことを特徴とする温度センサを搭載するためのチューブ構造の構成。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記チューブ構造には、断面視すると、軸心を中心として中央中空部を更に備える
   ことを特徴とする温度センサを搭載するためのチューブ構造。
6. 所望の柔軟性を有する素材で構成され、断面視すると、軸心から一定距離の位置に円周方向に等間隔に配置された複数の配線用中空部を備えたチューブの表面を切削して温度センサを搭載するための平坦部を設けるチューブ構造の製造方法であって、
   前記チューブの半径をｒ１、
   前記チューブの軸心から前記配線用中空部の中心までの距離をｒ２、
   前記配線用中空部の数をｎ、
   軸心から見て隣り合う前記配線用中空部の角度をθとしたとき、
   数式１に従って導かれる深さｄだけ前記チューブの表面を切削することによって前記平坦部を設けると共に少なくとも２つの前記配線用中空部を露出させる
   ことを特徴とするチューブ構造の製造方法。
   （数１） ｄ＝ｒ１−ｒ２・ｃｏｓθ
   
   
   
   

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