JP6750325B2 - 発泡同軸ケーブル及びその製造方法並びに多芯ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、発泡同軸ケーブル及びその製造方法並びに多芯ケーブルに関する。

医療用ケーブルには、プローブケーブル（例えば、超音波診断用）、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。例えば、１９２本の発泡同軸ケーブルを集合し、その集合体の外周にシースを設けた超音波診断用プローブケーブルなどがある。

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（例えば特許文献３参照）。

中心導体の外周へ発泡絶縁層を押出により被覆する場合、静電容量特性の安定化のため、発泡絶縁層の気泡の大きさをできるだけ均一にし、かつ、その分布もできるだけ均一にするようにしている。

特開２００４−６３３６９号公報 特開２０１０−２１２１８５号公報 特開２００７−１６９６８７号公報

発泡絶縁層の発泡度を上げると、気泡の数が増えたり、気泡が大きく成長するが、厚さ０．１ｍｍ以下の薄肉発泡絶縁体になると気泡がすぐに潰れたり、酷い場合には絶縁切れを起こすという問題がある。つまり、細径化が難しくなる。

そこで、本発明の目的は、発泡度を上げた厚さ０．１ｍｍ以下の薄肉発泡絶縁体においても、気泡がすぐに潰れたり、絶縁切れを起こしたりすることのない発泡同軸ケーブル及びその製造方法並びに当該発泡同軸ケーブルを用いた多芯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、下記の発泡同軸ケーブル及びその製造方法並びに多芯ケーブルを提供する。

［１］複数本の導体を撚り合せた中心導体と、前記中心導体の外周に設けられた発泡絶縁層と、前記発泡絶縁層の外周に設けられた外部導体と、前記外部導体の外周に設けられた最外被覆層とを備え、前記発泡絶縁層は、前記中心導体側の厚み２分の１までの第１の領域の発泡度が、前記第１の領域以外の残りの部分である第２の領域の発泡度よりも高いことを特徴とする発泡同軸ケーブル。
［２］前記第１の領域の気泡の容積が、前記発泡絶縁層全体の気泡の容積の５０％以上であることを特徴とする前記［１］に記載の発泡同軸ケーブル。
［３］前記第１の領域の気泡の容積が、前記発泡絶縁層全体の気泡の容積の６０〜８０％であることを特徴とする前記［１］に記載の発泡同軸ケーブル。
［４］前記発泡絶縁層は、前記中心導体の直上に設けられた押出被覆層であることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれか１つに記載の発泡同軸ケーブル。
［５］前記発泡絶縁層の直上に設けられた、非発泡絶縁体からなるスキン層を備えることを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれか１つに記載の発泡同軸ケーブル。
［６］ダイスを通過させて複数本の導体を撚り合せた中心導体の外周に発泡絶縁層を押出被覆する工程を有し、前記押出被覆する工程は、前記ダイス内に形成された空間で前記発泡絶縁層を発泡させる工程と、前記中心導体が排出される前記ダイスの排出孔で前記発泡絶縁層を発泡させる工程とを含むことを特徴とする発泡同軸ケーブルの製造方法。
［７］前記ダイスは、当該ダイスの中心部側に設けられた第１の樹脂流路と、前記第１の樹脂流路よりも外側に設けられた第２の樹脂流路とを備え、前記空間は、前記第１の樹脂流路を流れる樹脂と前記ダイスを通過する前記中心導体とが接触する部分に設けられており、前記第１の樹脂流路の流路幅よりも流路幅が広い空間であることを特徴とする前記［６］に記載の発泡同軸ケーブルの製造方法。
［８］前記［１］〜［５］のいずれか１つに記載の発泡同軸ケーブルを１本以上備えたケーブルコアと、前記ケーブルコアの外周に設けられたシースとを有することを特徴とする多芯ケーブル。
［９］医療用ケーブルであることを特徴とする前記［８］に記載の多芯ケーブル。

本発明によれば、発泡度を上げた厚さ０．１ｍｍ以下の薄肉発泡絶縁体においても、気泡がすぐに潰れたり、絶縁切れを起こしたりすることのない発泡同軸ケーブル及びその製造方法並びに当該発泡同軸ケーブルを用いた多芯ケーブルを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る発泡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発泡同軸ケーブルの製造工程において使用されるダイス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多芯ケーブルの構造を示す横断面図である。

〔発泡同軸ケーブル〕
図１は、本発明の実施の形態に係る発泡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実施の形態に係る発泡同軸ケーブル１０は、複数本の導体を撚り合せた中心導体１と、中心導体１の外周に設けられた発泡絶縁層２と、発泡絶縁層２の外周に設けられた外部導体４と、外部導体４の外周に設けられた最外被覆層５とを備え、発泡絶縁層２は、中心導体１側の厚み２分の１までの第１の領域２１の発泡度が、第１の領域２１以外の残りの部分である第２の領域２２の発泡度よりも高い。

（中心導体１）
中心導体１は、単線からなるものであってもよいが、発泡絶縁層２との間の空隙率を高める観点から複数本の導体を撚り合わせた撚線からなることが好ましい。撚り合わせる導体の本数は、特に限定されるものではないが、発泡絶縁層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本の導体を撚り合せている。

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。

（発泡絶縁層２）
発泡絶縁層２は、中心導体１の直上に設けられた押出被覆層であることが好ましい。発泡絶縁層２は、例えば、フッ素樹脂からなる。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。

発泡絶縁層２は、中心導体１側の厚み２分の１までの第１の領域２１の発泡度（％）が、第１の領域２１以外の残りの部分である第２の領域２２の発泡度（％）よりも高い。ここで発泡度（％）とは、発泡同軸ケーブル１０の横断面における発泡絶縁層２の面積に占める気泡の割合を言う。すなわち、例えば、中心導体１側の厚み２分の１までの第１の領域２１の発泡度（％）とは、発泡絶縁層２のうち中心導体１側の厚み２分の１までの第１の領域２１（樹脂部分と気泡部分含む）の面積中に占める、第１の領域２１に存在する気泡の面積の割合を言う。本発明の実施の形態においては、発泡同軸ケーブル１０の長手方向全長に亘って発泡絶縁層２の発泡度が上記関係を満たしていることが望ましいが、これに限られるものではない。例えば、発泡同軸ケーブル１０の長手方向の任意の複数箇所（ｘ箇所）で発泡度を測定した際のｘ／３箇所以上で上記関係を満たしていることが好ましく、ｘ／２箇所以上で上記関係を満たしていることがより好ましく、３ｘ／４箇所以上で上記関係を満たしていることがさらに好ましく、４ｘ／５箇所以上で上記関係を満たしていることが最も好ましい（小数点以下は切り上げ）。

また、第１の領域２１の気泡の容積が、発泡絶縁層２全体の気泡の容積の５０％以上であることが好ましく、発泡絶縁層２全体の気泡の容積の６０〜８０％であることがより好ましい。ここで上記関係を満たしているか否かの確認は、発泡同軸ケーブル１０の横断面における気泡の面積を測定し、面積の割合を算出することで代替できる。すなわち、発泡同軸ケーブル１０の横断面における発泡絶縁層２全体の気泡の面積に対する第１の領域２１中の気泡の面積の割合が５０％以上であることが好ましく、６０〜８０％であることがより好ましい。本発明の実施の形態においては、発泡同軸ケーブル１０の長手方向全長に亘って上記関係を満たしていることが望ましいが、これに限られるものではない。例えば、発泡同軸ケーブル１０の長手方向の任意の複数箇所（ｘ箇所）で気泡の面積を測定した際のｘ／３箇所以上で上記関係を満たしていることが好ましく、ｘ／２箇所以上で上記関係を満たしていることがより好ましく、３ｘ／４箇所以上で上記関係を満たしていることがさらに好ましく、４ｘ／５箇所以上で上記関係を満たしていることが最も好ましい（小数点以下は切り上げ）。

第１の領域２１の発泡度（％）及び第２の領域２２の発泡度（％）は、上記関係を満たしていれば特に限定されない。

発泡絶縁層２の厚みは、ケーブルの細径化を目的とした場合、０．１ｍｍ以下であることが好ましい。発泡絶縁層２を上記の構成としたことにより、発泡度を上げた厚さ０．１ｍｍ以下の薄肉発泡絶縁体においても、気泡がすぐに潰れたり、絶縁切れを起こしたりすることのない発泡同軸ケーブルが得られる。

（スキン層３）
発泡同軸ケーブル１０は、発泡絶縁層２の直上に、非発泡絶縁体からなるスキン層３が設けられていることが好ましい。

スキン層３は、テープを巻き付けて形成されることが好ましく、例えば、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ことが好ましい。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。

スキン層３は、チューブ状であってもよく、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。押出被覆によるスキン層３の厚みは、８〜３０μｍであることが好ましい。

（外部導体４）
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スキン層３（スキン層３を設けない場合には発泡絶縁層２）の外周に巻き付けられる。

（最外被覆層５）
最外被覆層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。

（用途）
上記本発明の実施の形態に係る発泡同軸ケーブルは、医療用ケーブル等の多芯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。

〔発泡同軸ケーブルの製造方法〕
図２は、本発明の実施の形態に係る発泡同軸ケーブルの製造工程において使用されるダイス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発泡同軸ケーブルの製造方法は、ダイス１００を通過させて中心導体１の外周に発泡絶縁層２を押出被覆する工程を有し、前記押出被覆する工程は、ダイス１００内に形成された空間１０４で発泡絶縁層２を発泡させる工程と、中心導体１が排出されるダイス１００の排出孔１００ａで発泡絶縁層２を発泡させる工程とを含む。

ダイス１００の具体的な構成例としては、図２に示されるように、ダイス１００は、ダイスホルダ１０１の中心部に挿入された、ノズル孔１０２ａを有するノズル１０２と、当該ダイス１００の中心部側にノズル１０２の外壁に沿って設けられた第１の樹脂流路１０１ａと、第１の樹脂流路１０１ａよりも外側に設けられた第２の樹脂流路１０１ｂとを備える。

第１の樹脂流路１０１ａと第２の樹脂流路１０１ｂは、分流器１０３により分流されている。

空間１０４は、第１の樹脂流路１０１ａを流れる第１の樹脂１１１とノズル孔１０２ａを通過する中心導体１とが接触する部分に設けられており、第１の樹脂流路１０１ａの流路幅よりも流路幅が広い空間である。第１の樹脂１１１が空間１０４に流入した際に発泡が生じる。第１の樹脂１１１により形成される部分が、発泡絶縁層２のうち中心導体１により近い部分を構成する。

その後、空間１０４を流れる第１の樹脂１１１と、第２の樹脂流路１０１ｂを流れる第２の樹脂１１２とが合流し、ダイス１００の排出孔１００ａから排出された際に発泡が生じ、発泡絶縁層２が形成される。

第１の樹脂流路１０１ａを流れる第１の樹脂１１１及び第２の樹脂流路１０１ｂを流れる第２の樹脂１１２は、前述した材料を使用することができ、これらは同じものであっても異なるものであってもよい。第１の樹脂１１１は、第２の樹脂１１２よりも多めに発泡剤を含むことが好ましい。

発泡絶縁層２が形成された後、その外周にスキン層３、外部導体４、最外被覆層５が通常の方法により設けられることで、発泡同軸ケーブル１０が製造される。

〔多芯ケーブル〕
本発明の実施の形態に係る多芯ケーブルは、上記本発明の実施の形態に係る発泡同軸ケーブルを１本以上備えたケーブルコアと、前記ケーブルコアの外周に設けられたシースとを有する。多芯ケーブルは、例えば、医療用ケーブルである。

図３は、本発明の実施の形態に係る多芯ケーブルの例示としての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発泡同軸ケーブル（発泡同軸ケーブル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１１とし、その同軸ケーブルユニット１１複数本（図３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１２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１３を設け、そのシールド層１３の周囲にＰＦＡやＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などからなるシース１４を設けることでプローブケーブル２０が得られる。同軸ケーブルユニット１１は、束ねた複数本の発泡同軸ケーブル１０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、発泡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、発泡同軸ケーブルが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。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々に変形実施が可能である。

１０：発泡同軸ケーブル
１：中心導体、２：発泡絶縁層、２ａ：気泡
３：スキン層、４：外部導体、５：最外被覆層
２１：第１の領域、２２：第２の領域
２０：多芯ケーブル（プローブケーブル）、１１：同軸ケーブルユニット
１２：バインドテープ、１３：シールド層、１４：シース
１００：ダイス、１００ａ：排出孔、１０１：ダイスホルダ
１０１ａ：第１の樹脂流路、１０１ｂ：第２の樹脂流路
１０２：ノズル、１０２ａ：ノズル孔、１０３：分流器、１０４：空間
１１１：第１の樹脂、１１２：第２の樹脂

Claims (9)

1. 中心導体と、前記中心導体の外周に設けられた発泡絶縁層と、前記発泡絶縁層の外周に設けられた外部導体と、前記外部導体の外周に設けられた最外被覆層とを備え、
   前記中心導体は、複数本の導体を撚り合わせた撚線からなり、
   前記発泡絶縁層は、厚さが０．１ｍｍ以下に形成され、且つ前記中心導体側の厚み２分の１までの第１の領域の発泡度が前記第１の領域以外の残りの部分である第２の領域の発泡度よりも高く形成され、気泡の潰れ及び絶縁切れが抑制されていることを特徴とする発泡同軸ケーブル。
2. 前記第１の領域の気泡の容積が、前記発泡絶縁層全体の気泡の容積の５０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の発泡同軸ケーブル。
3. 前記第１の領域の気泡の容積が、前記発泡絶縁層全体の気泡の容積の６０〜８０％であることを特徴とする請求項１に記載の発泡同軸ケーブル。
4. 前記発泡絶縁層は、前記中心導体の直上に設けられた押出被覆層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発泡同軸ケーブル。
5. 前記発泡絶縁層の直上に設けられた、非発泡絶縁体からなるスキン層を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発泡同軸ケーブル。
6. ダイスを通過させて中心導体の外周に発泡絶縁層を押出被覆する工程を有し、
   前記ダイスは、当該ダイスの中心部側に設けられた第１の樹脂流路と、前記第１の樹脂流路よりも外側に設けられた第２の樹脂流路とを備え、
   前記押出被覆する工程は、前記第１の樹脂流路を流れる樹脂と前記ダイスを通過する前記中心導体とが接触する部分に形成され、前記第１の樹脂流路の流路幅よりも流路幅が広い空間で前記発泡絶縁層を発泡させる工程と、前記中心導体が排出される前記ダイスの排出孔で前記発泡絶縁層を発泡させる工程とを含み、
   厚さが０．１ｍｍ以下であり、且つ前記中心導体側の厚み２分の１までの第１の領域の発泡度が前記第１の領域以外の残りの部分である第２の領域の発泡度よりも高い前記発泡絶縁層を形成することを特徴とする発泡同軸ケーブルの製造方法。
7. 前記空間は、前記第２の樹脂流路を流れる樹脂と前記ダイスを通過する前記中心導体とが接触する部分よりも広い空間であることを特徴とする請求項６に記載の発泡同軸ケーブルの製造方法。
8. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の発泡同軸ケーブルを１本以上備えたケーブルコアと、前記ケーブルコアの外周に設けられたシースとを有することを特徴とする多芯ケーブル。
9. 医療用ケーブルであることを特徴とする請求項８に記載の多芯ケーブル。

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