JP6613911B2 - 低静電容量極細同軸ケーブル及びその製造方法 - Google Patents

低静電容量極細同軸ケーブル及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、医療用途に使用される低静電容量極細同軸ケーブル及びその製造方法に関する。
超音波診断や内視鏡検査等の医療行為を行う際は、複数本の導体素線が撚り合わされて形成される内部導体と、内部導体の周囲に設けられる絶縁体と、絶縁体の周囲に設けられると共に絶縁体の周囲に複数本の導体素線が巻き付けられるか編み込まれるかして形成される外部導体と、外部導体の周囲に設けられるジャケットと、を備える同軸ケーブルが使用されている。
医療用途に使用される同軸ケーブルにおいては、医療従事者による同軸ケーブルの操作時に医療従事者に掛かる負担を軽減したり、患者の体内への同軸ケーブルの挿入時に患者が受ける苦痛を軽減したりするため、今まで以上の細径化が求められているが、同軸ケーブルの細径化を実現するにあたっては、絶縁体の低静電容量化を図る必要がある。
今までは、内部導体の周囲に低誘電率樹脂（例えば、弗素樹脂）が発泡押出されて形成されるか内部導体の周囲に低誘電率樹脂からなる発泡テープが巻き付けられて形成される発泡体を絶縁体として採用することにより、外径が０．２５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下程度であると共に静電容量が５０ｐＦ／ｍ以上６０ｐＦ／ｍ以下程度である低静電容量極細同軸ケーブルの製品化に成功している。
特開平３−１１４１０８号公報
しかしながら、内部導体の周囲に低誘電率樹脂が発泡押出されて形成されるか内部導体の周囲に低誘電率樹脂からなる発泡テープが巻き付けられて形成される発泡体を絶縁体として採用しようとすると、発泡体の形成時に高圧ガスの供給を伴う発泡工程を経る必要があり、発泡工程を経る分だけ製造設備の大規模化が必要になると共に製造工程の複雑化を招くという課題が発生してしまう。
そこで、本発明の目的は、製造設備の大規模化と製造プロセスの複雑化とを最小限に抑制しながら、絶縁体の低静電容量化を図ることができると共に、今まで以上の細径化を実現することが可能な低静電容量極細同軸ケーブル及びその製造方法を提供することにある。
本発明は、内部導体と、前記内部導体の周囲に設けられる絶縁体と、前記絶縁体の周囲に設けられる外部導体と、前記外部導体の周囲に設けられるジャケットと、を備え、前記絶縁体は、前記内部導体の長手方向に沿って前記内部導体の周囲に部分的に融着される低誘電率樹脂微粒子を含む空隙含有絶縁体と、前記空隙含有絶縁体の周囲に巻き付けられるスキンテープと、を有している低静電容量極細同軸ケーブルである。
前記低誘電率樹脂微粒子は、平均粒径が２０μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。
前記低誘電率樹脂微粒子は、表面に凹凸が形成されていることが望ましい。
前記低誘電率樹脂微粒子は、弗素樹脂からなることが望ましい。
前記低誘電率樹脂微粒子は、全体的に球形状に維持されながら表面のみが前記内部導体の周囲に融着されていることが望ましい。
また、本発明は、内部導体と、前記内部導体の周囲に設けられる絶縁体と、前記絶縁体の周囲に設けられる外部導体と、前記外部導体の周囲に設けられるジャケットと、を備え、前記絶縁体は、前記内部導体の長手方向に沿って前記内部導体の周囲に部分的に融着される低誘電率樹脂微粒子を含む空隙含有絶縁体と、前記空隙含有絶縁体の周囲に巻き付けられるスキンテープと、を有している低静電容量極細同軸ケーブルの製造方法であって、分散媒に前記低誘電率樹脂微粒子が均一に分散されて形成される分散液を前記内部導体の周囲に塗布することにより、前記内部導体の長手方向に沿って前記内部導体の周囲に部分的に前記低誘電率樹脂微粒子を付着させる第一工程と、前記内部導体を選択的に加熱することにより、前記分散媒を揮発させると共に前記低誘電率樹脂微粒子を全体的に球形状に維持しながら表面のみを前記内部導体の周囲に融着させて前記空隙含有絶縁体を形成する第二工程と、前記空隙含有絶縁体の周囲に前記スキンテープを巻き付ける第三工程と、を経て前記絶縁体を形成する低静電容量極細同軸ケーブルの製造方法である。
また、本発明は、内部導体と、前記内部導体の周囲に設けられる絶縁体と、前記絶縁体の周囲に設けられる外部導体と、前記外部導体の周囲に設けられるジャケットと、を備え、前記絶縁体は、前記内部導体の長手方向に沿って前記内部導体の周囲に部分的に融着される低誘電率樹脂微粒子を含む空隙含有絶縁体と、前記空隙含有絶縁体の周囲に巻き付けられるスキンテープと、を有している低静電容量極細同軸ケーブルの製造方法であって、前記内部導体を帯電状態の前記低誘電率樹脂微粒子に接触させることにより、前記内部導体の長手方向に沿って前記内部導体の周囲に部分的に前記低誘電率樹脂微粒子を付着させる第一工程と、前記内部導体を選択的に加熱することにより、前記低誘電率樹脂微粒子を全体的に球形状に維持しながら表面のみを前記内部導体の周囲に融着させて前記空隙含有絶縁体を形成する第二工程と、前記空隙含有絶縁体の周囲に前記スキンテープを巻き付ける第三工程と、を経て前記絶縁体を形成する低静電容量極細同軸ケーブルの製造方法である。
また、本発明は、内部導体と、前記内部導体の周囲に設けられる絶縁体と、前記絶縁体の周囲に設けられる外部導体と、前記外部導体の周囲に設けられるジャケットと、を備え、前記絶縁体は、前記内部導体の長手方向に沿って前記内部導体の周囲に部分的に融着される低誘電率樹脂微粒子を含む空隙含有絶縁体と、前記空隙含有絶縁体の周囲に巻き付けられるスキンテープと、を有している低静電容量極細同軸ケーブルの製造方法であって、前記内部導体を選択的に加熱しながら帯電状態の前記低誘電率樹脂微粒子に接触させることにより、前記内部導体の長手方向に沿って前記内部導体の周囲に部分的に前記低誘電率樹脂微粒子を付着させると共に前記低誘電率樹脂微粒子を全体的に球形状に維持しながら表面のみを前記内部導体の周囲に融着させて前記空隙含有絶縁体を形成する第一工程と、前記空隙含有絶縁体の周囲に前記スキンテープを巻き付ける第二工程と、を経て前記絶縁体を形成する低静電容量極細同軸ケーブルの製造方法である。
前記第一工程においては、前記低誘電率樹脂微粒子を流動状態とした上で前記内部導体を前記低誘電率樹脂微粒子に接触させることにより、前記内部導体の長手方向に沿って前記低誘電率樹脂微粒子を均一に付着させることが望ましい。
本発明によれば、製造設備の大規模化と製造プロセスの複雑化とを最小限に抑制しながら、絶縁体の低静電容量化を図ることができると共に、今まで以上の細径化を実現することが可能な低静電容量極細同軸ケーブル及びその製造方法を提供することができる。
本発明の実施の形態に係る低静電容量極細同軸ケーブルの横断面図である。 本発明の実施の形態に係る低静電容量極細同軸ケーブルの縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る低静電容量極細同軸ケーブルの製造方法を説明する図である。 単線内部導体に低誘電率樹脂微粒子を付着させた導体の写真である。
以下、本発明の実施の形態を添付図面に順って説明する。
図１，２に示す通り、本発明の実施の形態に係る低静電容量極細同軸ケーブル１００は、内部導体１０１と、内部導体１０１の周囲に設けられる絶縁体１０２と、絶縁体１０２の周囲に設けられる外部導体１０３と、外部導体１０３の周囲に設けられるジャケット１０４と、を備えている。
内部導体１０１は、例えば、複数本の導体素線１０５が撚り合わされて形成されており、外部導体１０３は、例えば、絶縁体１０２の周囲に複数本の導体素線１０５が巻き付けられるか編み込まれるかして形成されている。導体素線１０５は、例えば、銅、アルミニウム、銅合金、又はアルミニウム合金からなる。
なお、外部導体１０３は、絶縁体１０２の周囲にシールドテープが巻き付けられて形成されていても構わず、導体素線１０５とシールドテープとが組み合わされて形成されていても構わない。シールドテープは、例えば、樹脂からなる下地層と、下地層の片面又は両面に設けられると共に金属からなる導電層と、を有している。下地層の樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂が挙げられ、導電層の金属としては、例えば、銅又はアルミニウムが挙げられる。
ジャケット１０４は、外部導体１０３の周囲に、例えば、ポリエチレン樹脂、弗素樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ウレタンゴム、又はシリコーンゴムが充実押出被覆又は非充実押出被覆されて形成されている。
絶縁体１０２は、内部導体１０１の長手方向に沿って内部導体１０１の周囲に部分的に融着される低誘電率樹脂微粒子１０６を含む空隙含有絶縁体１０７と、空隙含有絶縁体１０７の周囲に巻き付けられるスキンテープ１０８と、を有している。即ち、絶縁体１０２は、空隙含有絶縁体１０７とスキンテープ１０８とによって構成される二層構造となっている。
低誘電率樹脂微粒子１０６は、化学的に安定であることが望ましいため、例えば、弗素樹脂からなる。また、低誘電率樹脂微粒子１０６は、低静電容量極細同軸ケーブル１００の細径化を実現する観点から、平均粒径が２０μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。更に、低誘電率樹脂微粒子１０６は、アンカー効果により融着強度を向上させる観点から、表面に凹凸が形成されていることが望ましい。また、低誘電率樹脂微粒子１０６は、低静電容量極細同軸ケーブル１００の長手方向に亘って空隙含有絶縁体１０７の空隙率と低静電容量極細同軸ケーブル１００の外観の均一化を図る観点から、全体的に球形状に維持されながら表面のみが内部導体１０１の周囲に融着されていることが望ましい。
空隙含有絶縁体１０７は、内部導体１０１とスキンテープ１０８との間の区画領域を意味し、低誘電率樹脂微粒子１０６が存在する非空隙と低誘電率樹脂微粒子１０６が存在しない空隙１０９とによって構成されている。
スキンテープ１０８は、例えば、弗素樹脂からなり、空隙含有絶縁体１０７の周囲に螺旋状に重ね巻きされている。スキンテープ１０８によって内部導体１０１に低誘電率樹脂微粒子１０６を押し付けることができるため、低静電容量極細同軸ケーブル１００を屈曲させても低誘電率樹脂微粒子１０６が動き難くなり、静電容量の変化を効果的に抑制することが可能となる。
本発明の実施の形態に係る低静電容量極細同軸ケーブル１００を製造するにあたっては、分散媒に低誘電率樹脂微粒子１０６が均一に分散されて形成される分散液を内部導体１０１の周囲に塗布することにより、内部導体１０１の長手方向に沿って内部導体１０１の周囲に部分的に低誘電率樹脂微粒子１０６を付着させる第一工程と、内部導体１０１を選択的に加熱することにより、分散媒を揮発させると共に低誘電率樹脂微粒子１０６を全体的に球形状に維持しながら表面のみを内部導体１０１の周囲に融着させて空隙含有絶縁体１０７を形成する第二工程と、空隙含有絶縁体１０７の周囲にスキンテープ１０８を巻き付ける第三工程と、を経て絶縁体１０２を簡単に形成することができる。
第一工程においては、縦型ダイスを使用して内部導体１０１の周囲に分散液を均一に所望の膜厚に塗布することにより、内部導体１０１の長手方向に沿って内部導体１０１の周囲に部分的に低誘電率樹脂微粒子１０６を付着させることができる。このとき、分散液の膜厚を調整することにより、低誘電率樹脂微粒子１０６の付着量を調整することができるため、結果的に空隙含有絶縁体１０７の空隙率を自由に調整することが可能となる。また、分散媒としては、例えば、水を使用することができる。
第二工程においては、例えば、レーザ加熱又は電磁誘導加熱を使用して内部導体１０１を選択的に加熱することができる。低誘電率樹脂微粒子１０６を含めて内部導体１０１を全体的に加熱することにより、内部導体１０１の周囲に低誘電率樹脂微粒子１０６を融着させることもできるが、低誘電率樹脂微粒子１０６を全体的に溶融させながら内部導体１０１の周囲に融着させることになるため、低誘電率樹脂微粒子１０６の一体化を誘発し易く、空隙含有絶縁体１０７の空隙率が低下する虞がある。
第三工程においては、空隙含有絶縁体１０７の周囲にスキンテープ１０８を巻き付けることにより、空隙含有絶縁体１０７の最厚部分、即ち、低誘電率樹脂微粒子１０６の外径が最大となる部分でスキンテープ１０８が低誘電率樹脂微粒子１０６と接触して空隙１０９を区画することができる。
また、本発明の実施の形態に係る低静電容量極細同軸ケーブル１００を製造するにあたっては、内部導体１０１を帯電状態の低誘電率樹脂微粒子１０６に接触させることにより、内部導体１０１の長手方向に沿って内部導体１０１の周囲に部分的に低誘電率樹脂微粒子１０６を付着させる第一工程と、内部導体１０１を選択的に加熱することにより、低誘電率樹脂微粒子１０６を全体的に球形状に維持しながら表面のみを内部導体１０１の周囲に融着させて空隙含有絶縁体１０７を形成する第二工程と、空隙含有絶縁体１０７の周囲にスキンテープ１０８を巻き付ける第三工程と、を経て絶縁体１０２を簡単に形成することもできる。
また、内部導体１０１を選択的に加熱しながら帯電状態の低誘電率樹脂微粒子１０６に接触させることにより、内部導体１０１の長手方向に沿って内部導体１０１の周囲に部分的に低誘電率樹脂微粒子１０６を付着させると共に低誘電率樹脂微粒子１０６を全体的に球形状に維持しながら表面のみを内部導体１０１の周囲に融着させて空隙含有絶縁体１０７を形成するようにすれば、第二工程を省略することができる。
低誘電率樹脂微粒子１０６を帯電状態とすることにより、低誘電率樹脂微粒子１０６の付着を促進させることができるため、内部導体１０１の周囲に低誘電率樹脂微粒子１０６の付着量を短時間で所望の値とすることが可能となる。よって、低静電容量極細同軸ケーブル１００の製造速度を高速化することができる。
更に、第一工程においては、低誘電率樹脂微粒子１０６を流動状態とした上で内部導体１０１を低誘電率樹脂微粒子１０６に接触させることにより、即ち、静電塗装と流動浸漬塗装とを併用することにより、内部導体１０１の長手方向に沿って低誘電率樹脂微粒子１０６を均一に付着させることができる。
以上の通り、低静電容量極細同軸ケーブル１００は、内部導体１０１の長手方向に沿って内部導体１０１の周囲に部分的に融着される低誘電率樹脂微粒子１０６を含む空隙含有絶縁体１０７と、空隙含有絶縁体１０７の周囲に巻き付けられるスキンテープ１０８と、を有する絶縁体１０２を備えており、絶縁体１０２の形成時に発泡工程を経ずに、内部導体１０１とスキンテープ１０８との間に大容量の空隙１０９を形成することができるため、製造設備の大規模化と製造プロセスの複雑化とを最小限に抑制しながら、絶縁体１０２の低静電容量化を図ることができると共に、今まで以上の細径化を実現することが可能となる。
また、低静電容量極細同軸ケーブル１００においては、低誘電率樹脂微粒子１０６が内部導体１０１の長手方向に沿って内部導体１０１の周囲に部分的に融着されており、低誘電率樹脂微粒子１０６が内部導体１０１の全表面に融着されている場合よりも空隙１０９を増加させることができるため、絶縁体１０２の低静電容量化を効果的に図ることができると共に、更なる低静電容量極細同軸ケーブル１００の細径化を実現することが可能となる。
次に、本発明の具体例を説明する。
図３に示す通り、予熱炉３０１を使用して内部導体１０１を低誘電率樹脂微粒子１０６の融点以上に予熱した後、流動浸漬槽３０２を使用して内部導体１０１の周囲に低誘電率樹脂微粒子１０６を付着させた。
流動浸漬槽３０２は、多孔板３０３によって上下空間が仕切られている。流動浸漬槽３０２においては、多孔板３０３を通じて下側空間３０４から上側空間３０５に向けて圧縮空気３０６が導入されており、上側空間３０５の低誘電率樹脂微粒子１０６が舞い上げられて流動されている。
そのため、内部導体１０１を流動浸漬槽３０２の上側空間３０５に通過させることにより、内部導体１０１の長手方向に沿って内部導体１０１の周囲に部分的に低誘電率樹脂微粒子１０６を付着させることができる。
しかる後、焼成炉３０７を使用して低誘電率樹脂微粒子１０６を溶融させることにより、内部導体１０１の周囲に低誘電率樹脂微粒子１０６を融着させると共に空隙含有絶縁体１０７の外径を所望の値に調整した。
このとき、外径測定器３０８を使用して空隙含有絶縁体１０７の外径を測定すると共に、空隙含有絶縁体１０７の外径に基づいて引取機３０９の引取速度を調整することにより、低誘電率樹脂微粒子１０６の溶融具合を調整して空隙含有絶縁体１０７の外径をフィードバック制御した。
最後に、空隙含有絶縁体１０７の周囲にスキンテープ１０８を巻き付け、スキンテープ１０８の周囲に外部導体１０３とジャケット１０４とを形成することにより、低静電容量極細同軸ケーブル１００を得た。
本実施例においては、外径が４８μｍの内部導体１０１を使用し、最大粒径が５０μｍの低誘電率樹脂微粒子１０６を使用し、外径が２４０μｍの低静電容量極細同軸ケーブル１００を得た。
低静電容量極細同軸ケーブル１００の静電容量を測定したところ、静電容量が６０ｐＦ／ｍであり、絶縁体１０７の低静電容量化を図ることができると共に、従来と比べて１０μｍ以上の細径化を実現することが可能であった。
その他実施例において、前記外径４８μｍの内部導体１０１の代わりに外径４２μｍの単線内部導体を適用することで、同等の電気特性でさらなる細径化を実現できる。図４は単線内部導体に低誘電率樹脂微粒子を付着させた導体の写真である。
１００ 低静電容量極細同軸ケーブル
１０１ 内部導体
１０２ 絶縁体
１０３ 外部導体
１０４ ジャケット
１０５ 導体素線
１０６ 低誘電率樹脂微粒子
１０７ 空隙含有絶縁体
１０８ スキンテープ
１０９ 空隙
３０１ 予熱炉
３０２ 流動浸漬槽
３０３ 多孔板
３０４ 下側空間
３０５ 上側空間
３０６ 圧縮空気
３０７ 焼成炉
３０８ 外径測定器
３０９ 引取機

Claims (9)

  1. 内部導体と、
    前記内部導体の周囲に設けられる絶縁体と、
    前記絶縁体の周囲に設けられる外部導体と、
    前記外部導体の周囲に設けられるジャケットと、
    を備え、
    前記絶縁体は、前記内部導体の長手方向に沿って前記内部導体の周囲に部分的に融着される低誘電率樹脂微粒子を含む空隙含有絶縁体と、前記空隙含有絶縁体の周囲に巻き付けられるスキンテープと、を有し、
    前記低誘電率樹脂微粒子同士の間、及び前記低誘電率樹脂微粒子と前記スキンテープとの間は融着されていない
    ことを特徴とする低静電容量極細同軸ケーブル。
  2. 前記低誘電率樹脂微粒子は、平均粒径が２０μｍ以上５０μｍ以下である
    請求項１に記載の低静電容量極細同軸ケーブル。
  3. 前記低誘電率樹脂微粒子は、表面に凹凸が形成されている
    請求項１又は２に記載の低静電容量極細同軸ケーブル。
  4. 前記低誘電率樹脂微粒子は、弗素樹脂からなる
    請求項１乃至３の何れか一項に記載の低静電容量極細同軸ケーブル。
  5. 前記低誘電率樹脂微粒子は、全体的に球形状に維持されながら表面のみが前記内部導体の周囲に融着されている
    請求項１乃至４の何れか一項に記載の低静電容量極細同軸ケーブル。
  6. 内部導体と、前記内部導体の周囲に設けられる絶縁体と、前記絶縁体の周囲に設けられる外部導体と、前記外部導体の周囲に設けられるジャケットと、を備え、前記絶縁体は、前記内部導体の長手方向に沿って前記内部導体の周囲に部分的に融着される低誘電率樹脂微粒子を含む空隙含有絶縁体と、前記空隙含有絶縁体の周囲に巻き付けられるスキンテープと、を有している低静電容量極細同軸ケーブルの製造方法であって、
    分散媒に前記低誘電率樹脂微粒子が均一に分散されて形成される分散液を前記内部導体の周囲に塗布することにより、前記内部導体の長手方向に沿って前記内部導体の周囲に部分的に前記低誘電率樹脂微粒子を付着させる第一工程と、前記内部導体を選択的に加熱することにより、前記分散媒を揮発させると共に前記低誘電率樹脂微粒子を全体的に球形状に維持しながら表面のみを前記内部導体の周囲に融着させて前記空隙含有絶縁体を形成する第二工程と、前記空隙含有絶縁体の周囲に前記スキンテープを巻き付ける第三工程と、を経て前記絶縁体を形成する
    ことを特徴とする低静電容量極細同軸ケーブルの製造方法。
  7. 内部導体と、前記内部導体の周囲に設けられる絶縁体と、前記絶縁体の周囲に設けられる外部導体と、前記外部導体の周囲に設けられるジャケットと、を備え、前記絶縁体は、前記内部導体の長手方向に沿って前記内部導体の周囲に部分的に融着される低誘電率樹脂微粒子を含む空隙含有絶縁体と、前記空隙含有絶縁体の周囲に巻き付けられるスキンテープと、を有している低静電容量極細同軸ケーブルの製造方法であって、
    前記内部導体を帯電状態の前記低誘電率樹脂微粒子に接触させることにより、前記内部導体の長手方向に沿って前記内部導体の周囲に部分的に前記低誘電率樹脂微粒子を付着させる第一工程と、前記内部導体を選択的に加熱することにより、前記低誘電率樹脂微粒子を全体的に球形状に維持しながら表面のみを前記内部導体の周囲に融着させて前記空隙含有絶縁体を形成する第二工程と、前記空隙含有絶縁体の周囲に前記スキンテープを巻き付ける第三工程と、を経て前記絶縁体を形成する
    ことを特徴とする低静電容量極細同軸ケーブルの製造方法。
  8. 内部導体と、前記内部導体の周囲に設けられる絶縁体と、前記絶縁体の周囲に設けられる外部導体と、前記外部導体の周囲に設けられるジャケットと、を備え、前記絶縁体は、前記内部導体の長手方向に沿って前記内部導体の周囲に部分的に融着される低誘電率樹脂微粒子を含む空隙含有絶縁体と、前記空隙含有絶縁体の周囲に巻き付けられるスキンテープと、を有している低静電容量極細同軸ケーブルの製造方法であって、
    前記内部導体を選択的に加熱しながら帯電状態の前記低誘電率樹脂微粒子に接触させることにより、前記内部導体の長手方向に沿って前記内部導体の周囲に部分的に前記低誘電率樹脂微粒子を付着させると共に前記低誘電率樹脂微粒子を全体的に球形状に維持しながら表面のみを前記内部導体の周囲に融着させて前記空隙含有絶縁体を形成する第一工程と、前記空隙含有絶縁体の周囲に前記スキンテープを巻き付ける第二工程と、を経て前記絶縁体を形成する
    ことを特徴とする低静電容量極細同軸ケーブルの製造方法。
  9. 前記第一工程においては、前記低誘電率樹脂微粒子を流動状態とした上で前記内部導体を前記低誘電率樹脂微粒子に接触させることにより、前記内部導体の長手方向に沿って前記低誘電率樹脂微粒子を均一に付着させる
    請求項７又は８に記載の低静電容量極細同軸ケーブルの製造方法。
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