JP6237936B2 - 同軸ケーブル及び医療用ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、同軸ケーブル及び医療用ケーブルに関する。

医療用ケーブルには、プローブケーブル、カテーテルケーブル、内視鏡ケーブル等があるが、各々、信号線として同軸ケーブルが用いられている。この様な医療用ケーブルに内蔵される同軸ケーブルとして、従来より、中心導体の外周に発泡押出被覆により形成された発泡絶縁層を備えた同軸ケーブルが知られている（例えば特許文献１〜２参照）。発泡による気泡を有することで絶縁層の静電容量を下げることができる。

医療用ケーブルでは、医療機器の小型化に伴って、細径化が求められており、それに付随して、同軸ケーブルも細径化する傾向にある。

一方、特許文献３には、医療用ではないが、線状の内部導体の周囲を絶縁性部材で包囲し、該絶縁性部材の周囲を外部導体で包囲してなる同軸ケーブルであって、前記絶縁性部材は前記内部導体を中心として撚り合わされた絶縁性コードを含んでいる同軸ケーブルが開示されている。

特開２００４−６３３６９号公報 特開２０１０−２１２１８５号公報 特開２０００−９０７５３号公報

同軸ケーブルが細径化していくと、発泡のための圧力に耐え切れず、導体が切れてしまうおそれがある。

また、同軸ケーブルの細径化により、発泡絶縁層の厚さが発泡による気泡径２５〜３０μｍ程度に近づいていくと、気泡形成部分において押出中の樹脂が途切れて導体上に発泡絶縁層が存在しない領域が形成されるおそれがある。

そこで、本発明の目的は、発泡絶縁層を備えることなく、当該発泡絶縁層と同様の機能を発揮できる新規な絶縁層を備えた同軸ケーブル及び当該同軸ケーブルを用いた医療用ケーブル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、下記の同軸ケーブル及び医療用ケーブルを提供する。

［１］絶縁性の糸を複数本撚り合わせた絶縁性撚線又は断面が非真円形である絶縁糸を複数本、撚線からなる中心導体の直上に前記中心導体の撚り方向と逆方向に巻き付け、前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸の上に、前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸との間に空隙を形成するための被覆層を設け、前記被覆層の外周に外部導体及びジャケットを設けた同軸ケーブル。
［２］前記被覆層は、チューブ状である前記［１］に記載の同軸ケーブル。
［３］前記被覆層は、フッ素樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）から選ばれる樹脂を押出成形することにより形成されたものである前記［１］又は［２］に記載の同軸ケーブル。
［４］前記被覆層は、ホットメルト接着層付きのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）テープ、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）テープ又はポリイミド（ＰＩ）テープを巻き付けることにより形成されたものである前記［１］又は［２］に記載の同軸ケーブル。
［５］前記中心導体は、３本又は７本の素線の撚線からなる前記［１］〜［４］のいずれか１つに記載の同軸ケーブル。
［６］前記中心導体は、４２〜５０ＡＷＧである前記［１］〜［５］のいずれか１つに記載の同軸ケーブル。
［７］前記絶縁性撚線は、２本又は３本の前記糸を撚り合わせたものである前記［１］〜［６］のいずれか１つに記載の同軸ケーブル。
［８］前記絶縁性撚線を構成する前記糸は、フッ素樹脂からなるフィラメントである前記［１］〜［７］のいずれか１つに記載の同軸ケーブル。
［９］前記非真円形は、多角形又は楕円形である前記［１］に記載の同軸ケーブル。
［１０］前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸は、前記中心導体の外周に３〜８本、巻き付けられている前記［１］〜［９］のいずれか１つに記載の同軸ケーブル。
［１１］前記被覆層は、テープを巻き付けることにより形成されたものであり、前記テープは、前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸の巻き付け方向とは逆方向に巻き付けられている前記［１］、［２］、［４］のいずれか１つに記載の同軸ケーブル。
［１２］前記［１］〜［１１］のいずれか１つに記載の同軸ケーブルを１本以上備えたケーブルコアを有する医療用ケーブル。

本発明によれば、発泡絶縁層を備えることなく、当該発泡絶縁層と同様の機能を発揮できる新規な絶縁層を備えた同軸ケーブル及び当該同軸ケーブルを用いた医療用ケーブルを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る同軸ケーブルの構造を示す横断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る同軸ケーブルの構造を示す横断面図である。 本発明の第２の実施の形態の変形例に係る同軸ケーブルの構造を示す横断面図である。 本発明の第２の実施の形態における絶縁糸の形状の変形例を示す横断面図である。 本発明の第２の実施の形態における絶縁糸の形状の変形例を示す横断面図である。 本発明の第２の実施の形態における絶縁糸の形状の変形例を示す横断面図である。 本発明の第２の実施の形態における絶縁糸の形状の変形例を示す横断面図である。 本発明の第２の実施の形態の変形例に係る同軸ケーブルの構造を示す横断面図である。 本発明の実施の形態に係る医療用ケーブルの構造を示す横断面図である。

〔同軸ケーブル〕
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る同軸ケーブルの構造を示す横断面図である。
図１に示される本発明の第１の実施の形態に係る同軸ケーブル１０は、絶縁性の糸２ａを複数本撚り合わせた絶縁性撚線２を複数本、中心導体１の外周に巻き付けた構成を有する。

同軸ケーブル１０は、中心導体１の外周に巻き付けられた複数本の絶縁性撚線２の上に絶縁性を有する被覆層３を有し、被覆層３の外周に外部導体４からなる層が設けられ、さらにその外周にジャケット５が被覆されている。被覆層３は、絶縁性撚線２との間に空隙を形成するために設けられる層である。

中心導体１は、単線からなるものであってもよいが、絶縁性撚線２との間の空隙率を高める観点から複数本の素線１ａを撚り合わせた撚線からなることが好ましい。撚り合わせる素線１ａの本数は、特に限定されるものではないが、絶縁性撚線２との間の空隙率を高める観点から３本又は７本であることが好ましい。図１では、７本の素線１ａを撚り合せている。

中心導体１は、例えば銅合金からなる。銀めっき等のめっきが施されていても良い。中心導体１は細径であることが好ましく、具体的には４２〜５０ＡＷＧ（American Wire Gauge）であることが好ましく、４６〜５０ＡＷＧであることがより好ましく、４８〜５０ＡＷＧであることがさらに好ましい。細径であるほど従来方式である押出による発泡絶縁被覆層の成形が困難となるため、細径であるほど本願発明の価値が高くなる。

絶縁性撚線２は、複数本の絶縁性の糸２ａを撚り合わせたものである。後述する１本の絶縁糸を用いる場合（第２の実施形態）に比べて、中心導体１との間や、被覆層３との間の空隙率をより高められるため、本実施形態の方が好ましい。撚り合わせる絶縁性の糸２ａの本数は、特に限定されるものではないが、中心導体１との間や、被覆層３との間の空隙率を高める観点から２本又は３本であることが好ましい。図１では、３本の絶縁性の糸２ａを撚り合せている。絶縁性撚線２の径は、３０〜１００μｍであることが好ましい。

絶縁性撚線２を構成する絶縁性の糸２ａは、例えば、フッ素樹脂からなるフィラメントである。フッ素樹脂としては、例えば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）（例えば、グンゼ製の商品名ＦＦＹ）が好適である。モノフィラメントであっても、マルチフィラメントであってもよいが、撚線２の形を維持して層間の空隙を保持する観点からモノフィラメントであることが好ましい。絶縁性の糸２ａの横断面形状は、特に限定されず、種々の形状のものを使用できる。

複数本の絶縁性撚線２は、図１に示すように中心導体１の直上に巻き付けられていることが、中心導体１の直上の空隙率を高める点で好ましい。絶縁性撚線２は、中心導体１との間や、被覆層３との間の空隙率を高める観点から、中心導体１の外周に３〜８本、巻き付けられていることが好ましい。図１では、８本の絶縁性撚線２が巻き付けられている。

絶縁性撚線２を巻き付けた後、さらにその外周に絶縁性撚線２を逆方向に巻き付けてもよい。

中心導体１が撚線である場合、絶縁性撚線２は、中心導体１の素線１ａの撚り方向とは逆方向に中心導体１に巻き付けられていることが好ましい。すなわち、撚る方向ないし巻き付け方向が交互に逆方向になるようにし、同方向の撚り方向ないし巻き付け方向が続かないようにすることが好ましい。また、絶縁性の糸２ａの撚り方向はどちらの方向でもよいが、中心導体１の素線１ａの撚り方向とは逆方向である方が空隙率を高める点でより好ましい。

被覆層３は、チューブ状であり、例えば、フッ素樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）から選ばれる樹脂を押出成形することにより形成されたものである。フッ素樹脂としては、例えば、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、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）、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）が好適である。押出被覆による被覆層３の厚みは、８〜３０μｍであることが好ましい。

被覆層３は、ホットメルト接着層付きのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）テープ、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）テープ又はポリイミド（ＰＩ）テープを巻き付けることにより形成されたものであってもよい。ホットメルト接着層とは、加熱圧着による接着が可能なホットメルト接着剤からなる層である。テープは、ラップ部分があるように巻き付けていくことが好ましく、直下の絶縁性撚線２の巻き付け方向とは逆方向に巻き付けることが好ましい。ホットメルト接着層の厚みは、例えば０．５〜２μｍであり、各基材からなるテープの厚みは、例えば２〜６μｍである。

被覆層３の材料は、被覆層３が内側に落ち込んで絶縁性撚線２との間の空隙を潰さないように硬い材料であることが好ましい。

被覆層３より中心導体１側に存在する空隙（主として、絶縁性撚線２と、中心導体１や被覆層３との間の空隙）に基づくケーブル横断面積における空隙率が、３０〜６０％であることが好ましく、４０〜５５％であることがより好ましい。空隙率は、例えば、下記の方法により測定できる。
＜空隙率の測定方法＞
中心導体と絶縁性撚線と被覆層からなるケーブル半製品を、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂中に配置して固め、その後、横断面を砥粒などで研磨する。研磨された横断面の画像より、中心導体、絶縁性撚線、及び被覆層の面積を計測する。この合計面積と被覆層外径（ケーブル半製品の外径）を直径とする円の面積との差が空隙の面積である。被覆層外径を直径とする円の面積に対し、空隙の面積が占める割合を計算することで空隙率が求められる。

外部導体４は、例えば、錫めっき銅線、錫めっき銅合金線、銀めっき銅線、銀めっき銅合金線である。これが多数本（例えば、３０本〜６０本）、所定ピッチでらせん状に被覆層３の外周に巻き付けられる。被覆層３が巻き付けテープからなる場合には、被覆層３の巻き付け方向とは逆方向に巻き付ける。

ジャケット５は、ＰＥＴテープを巻回したり、或いはＥＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡなどを押出被覆することによって設けることができる。

（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る同軸ケーブルの構造を示す横断面図である。
図２に示される本発明の第２の実施の形態に係る同軸ケーブル２０は、絶縁糸２２を複数本、中心導体１の外周に巻き付けた構成を有する。第２の実施の形態に係る同軸ケーブル２０は、絶縁性撚線２に替えて、絶縁糸２２を中心導体１の外周に巻き付ける点においてのみ、第１の実施の形態に係る同軸ケーブル１０と相違している。したがって、共通部分の説明は省略する。

絶縁糸２２は、横断面が非真円形である。図２に使用の絶縁糸２２は、断面四角形であるが、四角形以外の多角形であってもよく、図３に示す第２の実施の形態の変形例に係る同軸ケーブル３０が有するような断面楕円形の絶縁糸３２であってもよい。楕円形の形状は、長径に対して短径が２０％以上短い楕円形であることが好ましく、長径に対して短径が３０％以上短い楕円形であることがより好ましい。

また、絶縁糸２２、３２の断面形状は、凹み部分を有する多角形や凹み部分を有する楕円形であってもよい。さらに、絶縁糸２２、３２の断面形状は、図４Ａ〜Ｄに示すような、Ｃ形（図４Ａ）、十字形（図４Ｂ）、中空形（図４Ｃ）、放射状の三角形状（図４Ｄ）であってもよい。中心導体１との間や、被覆層３との間の空隙率を高める観点から、三〜五角形や楕円形が好ましい。以下の説明において、絶縁糸２２を例に説明するが、絶縁糸３２やその他の変形例も同様である。

絶縁糸２２は、中心導体１に絶縁糸２２を巻き付けた際の厚みが３０〜１００μｍとなるような厚みを有するものが好ましい。

絶縁糸２２は、前述の絶縁性撚線２を構成する絶縁性の糸２ａと同様、例えば、フッ素樹脂からなるフィラメントを用いることが好ましい。フッ素樹脂及びフィラメントは前述の通りである。

絶縁糸２２は、図２に示すように中心導体１の直上に巻き付けられていることが、中心導体１の直上の空隙率を高める点で好ましい。絶縁糸２２は、中心導体１との間や、被覆層３との間の空隙率を高める観点から、中心導体１の外周に３〜８本、巻き付けられていることが好ましい。図２では、８本の絶縁糸２２が巻き付けられている。

また、横断面が非真円形の絶縁糸２２は、撚り返しを施して巻き付けられることが好ましい。このようにすることで、中心導体１との間や、被覆層３との間の空隙率を高めることができる。

絶縁糸２２を巻き付けた後、さらにその外周に絶縁糸２２を逆方向に巻き付けてもよい。これにより、内側（中心導体１側）の絶縁糸２２からなる層と、外側（被覆層３側）の絶縁糸２２からなる層との間に空隙を設けることができる。

中心導体１が撚線である場合、絶縁糸２２は、中心導体１の素線１ａの撚り方向とは逆方向に中心導体１に巻き付けられていることが好ましい。すなわち、撚る方向ないし巻き付け方向が交互に逆方向になるようにし、同方向の撚り方向ないし巻き付け方向が続かないようにすることが好ましい。

被覆層３がテープを巻き付けて形成されている場合、直下の絶縁糸２２の巻き付け方向とは逆方向にテープを巻き付けることが好ましい。

図５は、本発明の第２の実施の形態の変形例に係る同軸ケーブルの構造を示す横断面図である。
図５に示される本発明の第２の実施の形態の変形例に係る同軸ケーブル４０は、断面四角形の絶縁糸２２に替えて、断面円形の絶縁糸４２を用いている点においてのみ、第２の実施の形態に係る同軸ケーブル２０と相違している。

中心導体１との間や、被覆層３との間の空隙率を高める観点から、断面が円形の絶縁糸４２よりも前述の断面が非真円形の絶縁糸２２がより好ましい。

被覆層３より中心導体１側に存在する空隙（主として、絶縁糸２２と、中心導体１や被覆層３との間の空隙）に基づくケーブル横断面積における空隙率が、３０〜６０％であることが好ましく、４０〜５５％であることがより好ましい。空隙率は、例えば、前述の方法により測定できる。

上記本発明の実施の形態に係る同軸ケーブルは、医療用ケーブルに内蔵される同軸ケーブルとして好適であるが、その他のケーブルに適用することもできる。

〔医療用ケーブル〕
本発明の実施の形態に係る医療用ケーブルは、上記本発明の実施の形態に係る同軸ケーブルを１本以上備えたケーブルコアを有する。

図６は、本発明の実施の形態に係る医療用ケーブルのひとつであるプローブケーブルの構造を示す横断面図である。
上記本発明の実施の形態に係る同軸ケーブル（例えば第１の実施形態に係る同軸ケーブル１０）を複数本束ねて（束ねて撚り合せても良い）、同軸ケーブルユニット１０１とし、その同軸ケーブルユニット１０１複数本（図６では７本）をＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等からなるバインドテープ１０２で束ねてケーブルコアとし、その周囲に銀めっき銅線などの金属線を複数本巻き付け、又は編組してなるシールド層１０３を設け、そのシールド層１０３の周囲にＰＦＡやＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などからなるシース１０４を設けることでプローブケーブル１００が得られる。同軸ケーブルユニット１０１は、束ねた複数本の同軸ケーブルの外周に被覆層を有していることが好ましい。

プローブケーブル以外の医療用ケーブル、すなわち、カテーテルケーブル、内視鏡ケーブルについても、同軸ケーブルの本数が異なる点を除けば基本的にプローブケーブル同様の構造を有している。なお、カテーテルケーブルにおいては、同軸ケーブルが１本のみで構成される場合がある。また、電源線やその他の信号線が含まれる場合がある。

〔本発明の実施形態の効果〕
本発明の実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）中心導体との間や被覆層との間に空隙を設けることができるため、発泡絶縁層を備えることなく、当該発泡絶縁層と同様の機能を発揮できる新規な絶縁層を備えた同軸ケーブル及び当該同軸ケーブルを用いた医療用ケーブルを提供できる。
（２）ケーブル長手方向及び周方向に空隙がバラツキ無く設けられた同軸ケーブル及び当該同軸ケーブルを用いた医療用ケーブルを提供できる。

以下、本発明の実施の形態に係る同軸ケーブルを、実施例によって、さらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。

図３及び５の構造の同軸ケーブルを下記の通りの方法で製造し、静電容量を測定した。

（実施例１）
表１に示す構成材料を用いて同軸ケーブルを製造した。すなわち、素線径０．０１３ｍｍの銀メッキ銅合金素線７本を撚り合せて内部導体とし、該内部導体の外周に絶縁糸としてＰＦＡからなる横断面が円形のモノフィラメント（４０μｍ径）を６本、巻付けピッチ１．２ｍｍで巻き付け、該絶縁糸の外周に被覆層として厚さ０．００５ｍｍのホットメルト接着層付ＰＥＴテープを巻き付け、該被覆層の外周に外部導体として素線径０．０１７ｍｍの銀メッキ銅合金素線を２６本螺旋状に巻き付け、該外部導体の外周にホットメルト接着層付ＰＥＴテープとＰＥＴテープを順次巻き付け、外径０．１９３ｍｍの同軸ケーブルを製造した。

（実施例２〜３）
実施例２では、絶縁糸として５５μｍの径の円形モノフィラメントを５本使用した点とそれに伴い外部導体の素線本数を変更した点以外は実施例１と同様にして外径０．２１３ｍｍの同軸ケーブルを製造した。また、実施例３では、絶縁糸として横断面が長径５０μｍ、短径４０μｍの楕円形のモノフィラメントを５本使用した点とそれに伴い外部導体の素線本数を変更した点以外は実施例１と同様にして外径０．２２３ｍｍの同軸ケーブルを製造した。

実施例１〜３の同軸ケーブルの静電容量を測定した結果を表１に示す。表１からわかるように、本発明の実施の形態に係る同軸ケーブルとすることによって、発泡押出と同等の静電容量６０〜７２ｐＦ／ｍを達成することができた。

なお、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず種々に変形実施が可能である。

１：中心導体、１ａ：素線、２：絶縁性撚線、２ａ：絶縁性の糸
３：被覆層、４：外部導体、５：ジャケット
１０，２０，３０，４０：同軸ケーブル
２２，３２，４２：絶縁糸
１００：プローブケーブル、１０１：同軸ケーブルユニット
１０２：バインドテープ、１０３：シールド層、１０４：シース

Claims (12)

1. 絶縁性の糸を複数本撚り合わせた絶縁性撚線又は断面が非真円形である絶縁糸を複数本、撚線からなる中心導体の直上に前記中心導体の撚り方向と逆方向に巻き付け、前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸の上に、前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸との間に空隙を形成するための被覆層を設け、前記被覆層の外周に外部導体及びジャケットを設けた同軸ケーブル。
2. 前記被覆層は、チューブ状である請求項１に記載の同軸ケーブル。
3. 前記被覆層は、フッ素樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）から選ばれる樹脂を押出成形することにより形成されたものである請求項１又は請求項２に記載の同軸ケーブル。
4. 前記被覆層は、ホットメルト接着層付きのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）テープ、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）テープ又はポリイミド（ＰＩ）テープを巻き付けることにより形成されたものである請求項１又は請求項２に記載の同軸ケーブル。
5. 前記中心導体は、３本又は７本の素線の撚線からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の同軸ケーブル。
6. 前記中心導体は、４２〜５０ＡＷＧである請求項１〜５のいずれか１項に記載の同軸ケーブル。
7. 前記絶縁性撚線は、２本又は３本の前記糸を撚り合わせたものである請求項１〜６のいずれか１項に記載の同軸ケーブル。
8. 前記絶縁性撚線を構成する前記糸は、フッ素樹脂からなるフィラメントである請求項１〜７のいずれか１項に記載の同軸ケーブル。
9. 前記非真円形は、多角形又は楕円形である請求項１に記載の同軸ケーブル。
10. 前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸は、前記中心導体の外周に３〜８本、巻き付けられている請求項１〜９のいずれか１項に記載の同軸ケーブル。
11. 前記被覆層は、テープを巻き付けることにより形成されたものであり、前記テープは、前記絶縁性撚線又は前記絶縁糸の巻き付け方向とは逆方向に巻き付けられている請求項１、２、４のいずれか１項に記載の同軸ケーブル。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の同軸ケーブルを１本以上備えたケーブルコアを有する医療用ケーブル。

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