WO2013161730A1 - コイル状ケーブル - Google Patents

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coiled
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松本　修
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株式会社 潤工社
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    • H01B7/04—Flexible cables, conductors, or cords, e.g. trailing cables
    • H01B7/048—Flexible cables, conductors, or cords, e.g. trailing cables for implantation into a human or animal body, e.g. pacemaker leads
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02—Details
    • A61N1/04—Electrodes
    • A61N1/05—Electrodes for implantation or insertion into the body, e.g. heart electrode
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    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
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    • A61N1/05—Electrodes for implantation or insertion into the body, e.g. heart electrode
    • A61N1/056—Transvascular endocardial electrode systems

Definitions

  • the present invention relates to a coiled electric cable used for implants in the medical field or used in a small space in the small robot field.
  • electrical cables used for pacemakers that cause periodic heartbeats by causing periodic heart stimulation and electrical cables used for small robots that assist the movement of limbs can be expanded and contracted according to the movement of the wiring site.
  • resistance to repeated bending or bending with a very small curvature is required, and in order to satisfy such durability, an electric cable wound in a coil shape is conventionally used.
  • Patent Document 1 discloses a coiled electric cable in which a plurality of conductor base lines are arranged in parallel to form a coil.
  • the conductor base line is composed of a clad structure in which an outer member made of stainless steel or a cobalt base alloy is integrated on the outer periphery of a central material made of silver, copper, or the like, and an insulation made of fluororesin that covers the outer periphery of the clad structure. It consists of a coating layer.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to solve the above-described problems in conventional coiled electric cables, which are excellent in durability, small in outer diameter, light in weight and conductor resistance.
  • An object of the present invention is to provide a coiled electric cable which is low in flexibility and excellent in flexibility.
  • the coiled electric cable of the present invention is formed by winding 1 to 8 diameter (d) conductor base lines each having an insulating coating layer into a coil shape having an average coil diameter (D).
  • the conductor coil is set so that a spring index (D / d) is 2 ⁇ D / d ⁇ 4, and the conductor base line is ⁇ 0.008 or more and ⁇ 0. It is characterized by being constituted by twisting a plurality of conductor materials of 05 or less.
  • the conductor base line may be an electric wire including a plurality of conductors and an insulator layer, or a coaxial cable including an inner conductor, a dielectric layer, an outer conductor layer, and a protective coating layer. It may be.
  • the insulating coating layer is made of ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA), polytetrafluoroethylene ( It is characterized by being made of a fluororesin made of any one or two or more materials selected from PTFE). Furthermore, it is desirable that the coating layer covering the inner or outer peripheral surface of the conductor coil has a stretchable resin layer having a hardness of A Shore A90 or less. *
  • the present inventor configures the conductor base line by twisting a plurality of conductor materials having a diameter of ⁇ 0.008 or more and ⁇ 0.05 or less so that the spring index (D / d) of the conductor coil is 2 ⁇ D / d. Even within the range of ⁇ 4, it has been found that durability far superior to that of the conventional coiled cable can be obtained and flexibility is excellent. Furthermore, it has been found that a coiled cable with low conductor resistance can be produced by setting the spring index (D / d) of the conductor coil within the range of 2 ⁇ D / d ⁇ 4. This makes it possible to obtain a coiled electric cable that is superior in durability to a conventional coiled cable, but has a smaller outer diameter, light weight, low conductor resistance, and excellent flexibility.
  • FIG. 1 is a plan view of a coiled cable according to an embodiment of the present invention as seen from the direction perpendicular to the axis.
  • 2A is a plan view of Example 1 of the coiled cable according to the embodiment of the present invention when viewed from the axial orthogonal direction
  • FIG. 2B is an enlarged view of the conductor base line viewed from the axial direction.
  • FIG. 3A is a plan view of Example 2 of the coiled cable according to the embodiment of the present invention when viewed from the axial orthogonal direction
  • FIG. 3B is an enlarged view of the conductor base line viewed from the axial direction.
  • FIG. 1 is a plan view of a coiled cable according to an embodiment of the present invention as seen from the direction perpendicular to the axis.
  • 2A is a plan view of Example 1 of the coiled cable according to the embodiment of the present invention when viewed from the axial orthogonal direction
  • FIG. 2B is an enlarged view of the
  • FIG. 4A is a plan view of Example 3 of the coiled cable according to the embodiment of the present invention when viewed from the axial orthogonal direction
  • FIG. 4B is an enlarged view of the conductor base line viewed from the axial direction
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the spring index (D / d) of the conductor coil and the rate of increase in conductor resistance (%).
  • FIG. 1 is a plan view of a coiled cable 10 according to an embodiment of the present invention as viewed from the direction perpendicular to the axis.
  • the coiled cable 10 according to the embodiment of the present invention includes conductor base lines 21 to 24 as strands having a diameter (d) of 1 to 8 wires (4 wires in the example of FIG. 1) each provided with an insulating coating layer 42. Is formed in a coil shape having a coil average diameter (D), and the conductor coil 12 is set so that the spring index (D / d) is 2 ⁇ D / d ⁇ 4. ing.
  • Each of the conductor base lines 21 to 24 is configured by twisting a plurality of conductor materials having a diameter of ⁇ 0.008 or more and ⁇ 0.05 or less, such as tough pitch copper, oxygen-free copper, or copper alloy wires.
  • d is the diameter of each conductor base line 21 to 24 as a strand excluding the insulating coating layer 42
  • D is the conductor coil 12
  • D / d represents the spring index of the conductor coil 12.
  • D is the average diameter of the conductor coil 12. This means the average of the outer diameter and the inner diameter of the coil portion of the conductor coil 12, and as is apparent from FIG. This corresponds to the diameter of the coil portion of the tied conductor coil 12.
  • the coiled cable 10 is provided with a coating layer 16 so as to cover the outer peripheral surface of the conductor coil 12 having a final outer diameter G of, for example, 0.82 mm.
  • the coiled cable 10 is used for implants in the medical field, or is used in a small space in the small robot field. In the implant field, the coiled cable 10 is required to have a particularly small diameter and flexibility.
  • Each of the conductor base lines 21 to 24 may be an electric wire (simple line) having a plurality of conductors and an insulator layer, or may be an internal conductor, a dielectric layer, an external conductor layer, a protective coating A coaxial cable having a layer may be used.
  • the insulating coating layer 42 is made of ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA), or polytetrafluoroethylene. It is comprised with the fluororesin which consists of 1 type (s) or 2 or more types among fluoroethylene (PTFE).
  • the coiled cable 10 of this embodiment has a resin layer having a hardness of Shore A 90 or less having elasticity as the covering layer 16 that covers the outer peripheral surface of the conductor coil 12. Such a resin layer may be formed so as to cover the inner peripheral surface of the conductor coil 12.
  • the base material of the insulating coating layer 42 of the conductor base lines 21 to 24 is a fluororesin, even if it is thin, biocompatibility, wear resistance, chemical resistance, etc. Excellent in oil resistance and oil resistance.
  • the spring index (D / d) of the above-described conductor coil is varied within a range of 2 ⁇ D / d ⁇ 4, and the conductor base line is ⁇ 0.008 or more and ⁇ 0.05 or less.
  • a coiled cable 10 formed by twisting a plurality of tough pitch copper, oxygen-free copper, or copper alloy wire is manufactured, and the spring index (D / d) of the conductor coil is outside the range of 2 ⁇ D / d ⁇ 4.
  • a bending test was performed in order to investigate the durability of each cable, and the test result will be described. *
  • test coiled cables used in this test that is, the coiled cables of Example 1, Example 2, and Example 3, and the coiled cables of Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 3, are as follows. It is produced as follows.
  • FIG. 2 shows a coiled cable 10A according to the first embodiment.
  • the central conductor 51 is formed by twisting four silver-plated silver-containing copper alloy wires having an outer diameter of 0.021 mm.
  • the dielectric layer 52 is formed to have an outer diameter of 0.117 mm by covering with PFA.
  • the outer conductor layer 53 is formed by winding 17 copper-plated tin-plated tin alloys with an outer diameter of 0.025 mm corresponding to the conductor wires, and the jacket layer 54 is a jacket made of FEP having a thickness of 0.0265 mm. Was coated by extrusion to an outer diameter of 0.22 mm. Then, the four cables are tightly wound in a coil shape, heat-treated and heat set to form a final outer diameter G of ⁇ 0.82 mm.
  • FIG. 3 shows a coiled cable 10B of the second embodiment.
  • the coiled cable 10B is a so-called AWGG36 simple line type (19 / 0.03), and in FIG. 3A, the conductor coil spring index (D / d) is 4.00. did.
  • the conductor 61 is formed by twisting 19 tin-plated tin-containing copper alloy wires having an outer diameter of 0.03 mm.
  • the insulator layer 62 was coated with PFA to have an outer diameter of 0.22 mm. Then, the four cables are tightly wound in a coil shape, heat-treated and heat set to form a final outer diameter G of ⁇ 0.82 mm.
  • FIG. 4 shows a coiled cable 10C according to the third embodiment.
  • the conductor 71 is formed by twisting seven tin-plated copper alloy wires having an outer diameter of 0.05 mm.
  • the insulator layer 72 was coated with PFA to have an outer diameter of 0.22 mm. Then, the four cables are tightly wound in a coil shape, heat-treated and heat set to form a final outer diameter G of ⁇ 0.82 mm.
  • a conductor a tin-plated tin-containing copper alloy wire having an outer diameter of 0.127 mm was used.
  • the insulator layer was coated with PFA to have an outer diameter of 0.22 mm.
  • the four cables are tightly wound in a coil shape, heat-treated and heat-set to form a final outer diameter of ⁇ 0.82 mm.
  • the conductor used was a tin-plated tin-containing copper alloy wire having an outer diameter of 0.14 mm. However, unlike the embodiments of the present invention described above, a plurality of conductors were not twisted together.
  • the insulator layer was coated with PFA to have an outer diameter of 0.22 mm.
  • the four cables are tightly wound in a coil shape, heat-treated and heat-set to form a final outer diameter of ⁇ 0.82 mm.
  • the conductor used was a tin-plated tin-containing copper alloy wire having an outer diameter of 0.16 mm. However, unlike the embodiments of the present invention described above, a plurality of conductors were not twisted together.
  • the insulator layer was coated with PFA to have an outer diameter of 0.22 mm.
  • the four cables are tightly wound in a coil shape, heat-treated and heat-set to form a final outer diameter of ⁇ 0.82 mm.
  • Table 2 shows the results of the bending test.
  • the values corresponding to each of the examples and comparative examples are average values of three samples each of the number of times of bending until disconnection.
  • Example 1 in Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Comparative Example 3, breakage was reached at the number of bendings of about 20,000 to less than 40,000, whereas Example 1, Example 2, and Example 3 Then, it has not yet reached the disconnection by the bending frequency of 500,000 times, 600,000 times, and 400,000 times or more, respectively. In other words, it was found that it can withstand bending that is 10 to 30 times as many as the comparative example.
  • the conductor base line is a coiled cable formed by twisting a plurality of tough pitch copper, oxygen-free copper, or copper alloy wires having a diameter of 0.008 to 0.05. Is done.
  • the conductor base line is a coiled cable formed by twisting a plurality of tough pitch copper, oxygen-free copper, or copper alloy wires having a diameter of ⁇ 0.008 to ⁇ 0.05. It is understood that there is.
  • the outer diameter is relatively small due to the dimensional structure in which the spring index (D / d) of the conductor coil is 2 ⁇ D / d ⁇ 4.
  • the conductor base line is composed of twisted tough pitch copper, oxygen-free copper, or copper alloy wire with a conductor base line of ⁇ 0.008 or more and ⁇ 0.05 or less, making it extremely durable It can be a coiled cable with excellent properties. Further, since excellent bending durability can be obtained, even when a small bending acts, it has a flexible characteristic, so that mechanical stress exerted on a living body can be reduced even when used in a living body.
  • Table 3 shows the results of measurement of the spring constants of the above-described Example 1, Example 2, and Example 3, and Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 3.
  • the spring constant in Table 3 was a coiled cable with a coil length of 100 mm, a weight with a load of 50 gf was hung, and the number of mm indicated by 100 mm was measured.
  • Spring constant 50 gf / elongation (mm).
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the spring index (D / d) of the conductor coil and the rate of increase in conductor resistance (%) in the calculated values of Table 4.
  • the rate of increase in the conductor resistance is 47, 121, and 194 (%), respectively.
  • the conductor resistance increase rate is less than 200%.
  • the rate of increase in the conductor resistance exceeds 200 (%).
  • a plurality of materials having a thin wire diameter ( ⁇ 0.008 or more and ⁇ 0.05 or less) are twisted together without increasing D / d. Since the bending stress with respect to the same bending R increases in proportion to the four wire diameters, the present invention utilizes the fact that the internal stress can be reduced by using a thin wire diameter. Actually, this result is not obtained because there is stress distribution in the twist direction, but it is clear that the internal stress can be reduced. Even in the result of comparison with the AWG36 wire having the same cross-sectional area as in the example, the bending durability is 10 by using a conductor of ⁇ 0.05 or less compared to the case of using a 1 / 0.127 single wire.
  • the spring index of the conductor coil does not need to be 7.8 ⁇ D / d or more.
  • the outer diameter of the coil can be significantly reduced.
  • the lead outer diameter is reduced, and when used in a living body, the burden on the patient can be reduced and the QOL of the patient can be improved.
  • the wiring space can be reduced by reducing the diameter.
  • the four conductor base lines of the coiled cable 10 are arranged in parallel.
  • only one conductor base line is wound in a coil shape, or 2 to 8 conductor base lines are arranged in parallel. It may be wound in a shape.
  • the number of twisted conductors is not particularly limited as long as each conductor base line is formed by twisting a plurality of conductor materials having a diameter of ⁇ 0.008 or more and ⁇ 0.05 or less.
  • the coiled electric wire of the present invention is extremely thin, it can be applied, for example, to medical fields such as endoscopes, small electronic devices such as small portable computers and mobile phones.

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Abstract

耐久性に優れ、外径が小さく、重量が軽く、導体抵抗が低く、かつ柔軟性に優れたコイル状電気ケーブルを提供する。 それぞれ絶縁コーティング層４２が施された４本の直径（ｄ）の導体基線２１～２４をコイル平均径（Ｄ）のコイル状に巻回して形成した導体コイル１２を有するコイル状ケーブル１０であって、導体コイル１２は、バネ指数（Ｄ／ｄ）が２≦Ｄ／ｄ≦４となるように設定され、各導体基線２１～２４は、φ０．００８以上φ０．０５以下である、タフピッチ銅、無酸素銅、又は銅合金線から成る材料を複数本撚り合わせて構成されている。

Description

コイル状ケーブル
本発明は、医療分野においてインプラントに使用され、あるいは小型ロボット分野において狭小のスペースで使用されるコイル状電気ケーブルに関する。
例えば、心臓に周期的な電気刺激を与えて心拍動を起こさせるペースメーカに用いられる電気ケーブルや、手足の動きを補助する小型ロボットに用いられる電気ケーブルは、配線部位の動作に合わせて伸縮可能であることは勿論、繰り返し屈曲、ないしは非常に曲率が小さい屈曲に対する耐性が要求されており、かかる耐久性を満足させるため、従来よりコイル形状に巻かれた電気ケーブルが使用されている。
このような従来のコイル状電気ケーブルとして、特許文献１には、複数本の導体基線を並列配置してコイル状に形成したコイル状電気ケーブルが開示されている。導体基線は、銀や銅等でなる中心材の外周にステンレスやコバルト基合金等でなる外部材が一体化されたクラッド構造体と、このクラッド構造体の外周を被覆するフッ素樹脂等でなる絶縁コーティング層とで構成されている。このような導体基線を複数本並列配置してコイル状に形成しているので伸縮可能となり、中心材を銀や銅等で形成しているので低抵抗となり、外部材をステンレスやコバルト基合金等で形成しているので高張力となる。これにより、コイル状電気ケーブルの耐久性を高めるというものである。
特開平１１－３３３０００号公報
しかしながら、上記特許文献１記載のコイル状電気ケーブルでは、耐久性向上のために、いわゆるバネ指数（Ｄ／ｄ）を大きく取る必要があり、十分な耐久性を得るためには当該バネ指数（Ｄ／ｄ）を７．８以上の値に設定する必要があるとされていた。このためコイル外径が大きくなり、設置スペース、重量、および導体抵抗の上昇や柔軟性の低下という問題を引き起こしていた。
　本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、従来のコイル状電気ケーブルにおける上述した問題を解決し、耐久性に優れ、外径が小さく、重量が軽く導体抵抗が低く、かつ柔軟性に優れたコイル状電気ケーブルを提供することにある。
上記目的達成のため、本発明のコイル状電気ケーブルでは、それぞれ絶縁コーティング層が施された１乃至８本の直径（ｄ）の導体基線をコイル平均径（Ｄ）のコイル状に巻回して形成した導体コイルを有するコイル状ケーブルであって、前記導体コイルは、バネ指数（Ｄ／ｄ）が２≦Ｄ／ｄ≦４となるように設定され、前記導体基線は、φ０．００８以上φ０．０５以下である導体材料を複数本撚り合わせて構成されていることを特徴としている。また、前記導体基線は、複数本の導体と、絶縁体層を備えた電線であっても良いし、内部導体と、誘電体層と、外部導体層と、保護被膜層とを備えた同軸ケーブルであっても良い。また、絶縁コーティング層がエチレン－テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）のうちから選択される何れか１又は２以上の材料からなるフッ素樹脂により構成されていることを特徴としている。更に、前記導体コイルの内周面或いは外周面を被覆する被覆層として、伸縮性を有する、硬度ショアＡ９０以下の樹脂層を有しているのが望ましい。　
即ち、本発明者は、前記導体基線をφ０．００８以上φ０．０５以下である導体材料を複数本撚り合わせて構成することで、導体コイルのバネ指数（Ｄ／ｄ）が２≦Ｄ／ｄ≦４の範囲内であっても、従来のコイル状ケーブルよりもはるかに優れた耐久性が得られ、且つ柔軟性に優れることを見出した。更に、導体コイルのバネ指数（Ｄ／ｄ）を２≦Ｄ／ｄ≦４の範囲内とすることで、導体抵抗が低いコイル状ケーブルを作製できることを見出した。　これにより、従来のコイル状ケーブルよりも耐久性に優れながらも、より外径が小さく、重量が軽くなる上に、導体抵抗が低く、且つ柔軟性に優れたコイル状電気ケーブルが得られる。
図1は本発明の実施形態に係るコイル状ケーブルを軸直交方向から見た平面図である。 図２（Ａ）は、本発明の実施形態に係るコイル状ケーブルの実施例１を軸直交方向から見た平面図であり、図２（Ｂ）は、その導体基線を軸方向から見た拡大図である。 図３（Ａ）は、本発明の実施形態に係るコイル状ケーブルの実施例２を軸直交方向から見た平面図であり、図３（Ｂ）は、その導体基線を軸方向から見た拡大図である。 図４（Ａ）は、本発明の実施形態に係るコイル状ケーブルの実施例３を軸直交方向から見た平面図であり、図４（Ｂ）は、その導体基線を軸方向から見た拡大図である。 図５は導体コイルのバネ指数（Ｄ／ｄ）と導体抵抗上昇率（％）の関係を示すグラフである。
以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の成立に必須であるとは限らない。　
図１は、本発明の実施形態に係るコイル状ケーブル１０を軸直交方向から見た平面図である。本発明の実施形態に係るコイル状ケーブル１０は、それぞれ絶縁コーティング層４２が施された１乃至８本（図１の例では４本）の直径（ｄ）の素線としての導体基線２１～２４をコイル平均径（Ｄ）のコイル状に巻回して形成した導体コイル１２を有し、この導体コイル１２は、バネ指数（Ｄ／ｄ）が２≦Ｄ／ｄ≦４となるように設定されている。　　　
各導体基線２１～２４は、φ０．００８以上φ０．０５以下である導体材料、例えば、タフピッチ銅、無酸素銅、或いは銅合金線から成る材料を複数本撚り合わせて構成されている。以上のように、本発明の実施形態では、図１に示すように、ｄは、絶縁コーティング層４２を除いた素線としての各導体基線２１～２４の直径であり、Ｄは、導体コイル１２の平均径であり、Ｄ／ｄが導体コイル１２のバネ指数を表すことになる。Ｄを導体コイル１２の平均径としたが、これは導体コイル１２のコイル部の外径と内径との平均を意味し、図１から明らかなように、各導体基線２１～２４の中心同士を結んだ導体コイル１２のコイル部の直径に相当する。
また、コイル状ケーブル１０は、最終外径Ｇが、例えば０．８２ｍｍの導体コイル１２の外周面を被覆するように被覆層１６が設けられている。尚、コイル状ケーブル１０は、医療分野においてインプラントに使用され、あるいは小型ロボット分野において狭小のスペースで使用される。インプラント分野では、コイル状ケーブル１０が、特に細径であり、且つ柔軟性を有することが求められる。尚、各導体基線２１～２４は、複数本の導体と、絶縁体層を備えた電線（単純線）であっても良いし、内部導体と、誘電体層と、外部導体層と、保護被膜層とを備えた同軸ケーブルであっても良い。
また、絶縁コーティング層４２は、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、又はポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）のうち１種又は２種以上から成るフッ素樹脂により構成されている。
尚、本実施形態のコイル状ケーブル１０は、導体コイル１２の外周面を被覆する被覆層１６として、伸縮性を有する、硬度ショアＡ９０以下の樹脂層を有している。このような樹脂層は、導体コイル１２の内周面を被覆するように形成されていても良い。
尚、このような構成のコイル状ケーブル１０においては、導体基線２１～２４の絶縁コーティング層４２は母材がフッ素樹脂であるため、薄肉であっても、生体適合性、耐摩耗性、耐薬品性および耐油性に優れている。　
次に、実施例として、上述した導体コイルのバネ指数（Ｄ／ｄ）を２≦Ｄ／ｄ≦４の範囲内で異ならせ、且つ導体基線を、φ０．００８以上φ０．０５以下である、タフピッチ銅、無酸素銅、又は銅合金線を複数本撚り合わせて構成したコイル状ケーブル１０を作製し、導体コイルのバネ指数（Ｄ／ｄ）を２≦Ｄ／ｄ≦４の範囲外とし、或いは導体基線の構成を異ならせた比較例と共に、それぞれのケーブルの耐久性を調べるために、屈曲試験を行ったので該試験結果について説明する。　
ここで、本試験に使用した試験用コイル状ケーブル、即ち、実施例1、実施例２、実施例３のコイル状ケーブル及び比較例1、比較例２、比較例３のコイル状ケーブルは、以下のようにして作製されている。
図２に実施例１のコイル状ケーブル１０Ａを示す。コイル状ケーブル１０Ａは、いわゆるＡＷＧ４６の同軸ケーブルタイプであり、図２（Ａ）において、導体コイルのバネ指数（Ｄ／ｄ）＝３．５９となるような寸法構造とした。
また、図２（Ｂ）において、中心導体５１は、外径０．０２１ｍｍの銀めっき銀入り銅合金線を４本撚り合わせている。誘電体層５２は、ＰＦＡを被覆して外径０．１１７ｍｍに形成している。また、外部導体層５３は、導体素線にあたる外径０．０２５ｍｍの錫めっき錫入り銅合金線を１７本横巻きにして形成し、ジャケット層５４は、厚さ０．０２６５ｍｍのＦＥＰからなるジャケットを押出し被覆して外径０．２２ｍｍにした。そして、上記ケーブルを４本用いてコイル状に密着巻きし、熱処理を行いヒートセットして、最終外径Ｇをφ０．８２ｍｍに形成している。
図３に実施例２のコイル状ケーブル１０Ｂを示す。コイル状ケーブル１０Ｂは、いわゆるＡＷＧＧ３６の単純線タイプであり（１９／０．０３）、図３（Ａ）において、導体コイルのバネ指数（Ｄ／ｄ）＝４．００となるような寸法構造とした。
導体６１は、外径０．０３ｍｍの錫めっき錫入り銅合金線を１９本撚り合わせている。また、絶縁体層６２は、ＰＦＡを被覆して外径０．２２ｍｍにした。そして、上記ケーブルを４本用いてコイル状に密着巻きし、熱処理を行いヒートセットして、最終外径Ｇをφ０．８２ｍｍに形成している。
図４に実施例３のコイル状ケーブル１０Ｃを示す。コイル状ケーブル１０Ｃは、いわゆるＡＷＧＧ３６の単純線タイプであり（７／０．０５））、図４（Ａ）において、導体コイルのバネ指数（Ｄ／ｄ）＝４．００となるような寸法構造とした。
導体７１は、外径０．０５ｍｍの錫めっき錫入り銅合金線を７本撚り合わせている。また、絶縁体層７２は、ＰＦＡを被覆して外径０．２２ｍｍにした。そして、上記ケーブルを４本用いてコイル状に密着巻きし、熱処理を行いヒートセットして、最終外径Ｇをφ０．８２ｍｍに形成している。
比較例１
図示しない比較例1のコイル状ケーブルは、いわゆるＡＷＧ３６の単純線タイプであり（１／０．１２７）、バネ指数（Ｄ／ｄ）＝４．７２となるような寸法構造とした。導体は、外径０．１２７ｍｍの錫めっき錫入り銅合金線を用いたが、上述した本発明の実施例と異なり、複数本撚り合わせたものではない。絶縁体層は、ＰＦＡを被覆して外径０．２２ｍｍにした。そして、上記ケーブルを４本用いてコイル状に密着巻きし、熱処理を行いヒートセットして、最終外径をφ０．８２ｍｍに形成している。
比較例２
図示しない比較例２のコイル状ケーブルは、いわゆるＡＷＧ３５の単純線タイプであり（１／０．１４）、バネ指数（Ｄ／ｄ）＝４．２９となるような寸法構造とした。導体は、外径０．１４ｍｍの錫めっき錫入り銅合金線を用いたが、上述した本発明の実施例と異なり、複数本撚り合わせたものではない。絶縁体層は、ＰＦＡを被覆して外径０．２２ｍｍにした。そして、上記ケーブルを４本用いてコイル状に密着巻きし、熱処理を行いヒートセットして、最終外径をφ０．８２ｍｍに形成している。
比較例３
図示しない比較例３のコイル状ケーブルは、いわゆるＡＷＧ３４の単純線タイプであり（１／０．１６）、バネ指数（Ｄ／ｄ）＝３．７５となるような寸法構造とした。導体は、外径０．１６ｍｍの錫めっき錫入り銅合金線を用いたが、上述した本発明の実施例と異なり、複数本撚り合わせたものではない。絶縁体層は、ＰＦＡを被覆して外径０．２２ｍｍにした。そして、上記ケーブルを４本用いてコイル状に密着巻きし、熱処理を行いヒートセットして、最終外径をφ０．８２ｍｍに形成している。
以上の実施例１、実施例２及び実施例３と比較例１、比較例２及び比較例３の各サンプルを３個ずつ準備して、図示しない屈曲試験機にかけることで、ウレタンシース０．１Ｔ付の荷重１０ｇｆを印加して、　曲げＲ＝２で曲げ角度±９０°に両振りする屈曲試験を実施し、断線に至るまでの曲げ回数を調べた。曲げ回数は、３個のサンプルの平均とした。表１に、実施例１、実施例２及び実施例３と比較例１、比較例２及び比較例３について、それぞれ上述したＤ（コイル平均径）、ｄ（導体基線の直径）及びＤ／ｄ（導体コイルのバネ指数）の値を示す。また、表２に、上記屈曲試験の成績を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表２において、各実施例、比較例に対応する値は、断線に至るまでの曲げ回数のそれぞれ３個のサンプルの平均値である。表１において、比較例１、比較例２及び比較例３では、約２万回から４万回弱の曲げ回数で断線に至ったのに対し、実施例１、実施例２、及び実施例３では、それぞれ５０万回、６０万回、４０万回以上の曲げ回数でいまだ断線に至っていない。即ち、比較例に比べて１０倍から３０倍近い回数の曲げに耐えることができることが分かった。
ここで、表１に示すように、実施例、比較例の各ケーブルにおいて、実施例１～３と比較例３は、すべて導体コイルのバネ指数Ｄ／ｄが４以下である。比較例３が比較例１及び比較例２よりも少ない回数で断線に至ったのは、導体コイルのバネ指数Ｄ／ｄが３．７５と小さいため、導体のねじり応力が大きくなるからと解される。しかしながら、実施例１では、導体コイルのバネ指数Ｄ／ｄが３．５９と比較例３よりも小さいにも拘わらず、５０万回以上の曲げ回数まで断線に至らず、耐えることができている。これは、実施例１では、導体基線を、φ０．００８以上φ０．０５以下である、タフピッチ銅、無酸素銅、又は銅合金線を複数本撚り合わせて構成したコイル状ケーブルとしているからと解される。一方、実施例２及び実施例３においても、導体コイルのバネ指数Ｄ／ｄが４．００であり、比較例１（Ｄ／ｄ＝４．７２）、比較例２（Ｄ／ｄ＝４．２９）よりもバネ指数が小さいにも拘わらず、それぞれ６０万回以上、４０万回以上の曲げ回数まで断線に至らず、耐えることができている。これも、実施例２及び実施例３では、導体基線を、φ０．００８以上φ０．０５以下である、タフピッチ銅、無酸素銅、又は銅合金線を複数本撚り合わせて構成したコイル状ケーブルとしているからと解される。
このように、実施例１、実施例２、実施例３のコイル状ケーブルでは、導体コイルのバネ指数（Ｄ／ｄ）が２≦Ｄ／ｄ≦４となる寸法構造により比較的外径が小さく、重量が軽いコイル状ケーブルを製作できる上に、導体基線をφ０．００８以上φ０．０５以下である、タフピッチ銅、無酸素銅、又は銅合金線を複数本撚り合わせて構成したので、極めて耐久性に優れたコイル状ケーブルとし得る。また、優れた屈曲耐久性を得られるので、たとえ小さい屈曲が作用した場合でも柔軟な特性を有することから、生体内に用いられる場合でも、生体に及ぼす機械的なストレスを軽減することができる。
尚、上述した実施例１、実施例２及び実施例３と比較例１、比較例２及び比較例３それぞれのバネ定数を測定した結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表３のばね定数は、コイル長１００ｍｍのコイル状ケーブルとし、荷重５０ｇｆのオモリをぶら下げ、１００ｍｍで表示した印が何ｍｍ伸びるかを測定した。ばね定数＝５０ｇｆ÷伸び（ｍｍ）で示される。
次に、上述したバネ指数（Ｄ／ｄ）を２、３、４、５、６、７、８と２乃至８の範囲内で異ならせたコイル状ケーブルに関し、それぞれのバネ指数（Ｄ／ｄ）と導体抵抗上昇率（％）の関係をｄ＝０．２２となるコイル状ケーブルで計算し、その関係を調べてみた。表４に、それぞれの計算値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 　図５は、表４の計算値における導体コイルのバネ指数（Ｄ／ｄ）と導体抵抗上昇率（％）の関係を示すグラフである。　表４から分かるように、上述したバネ指数（Ｄ／ｄ）を２、３、４としたコイル状ケーブルでは、導体抵抗上昇率は、それぞれ４７、１２１、１９４（％）であり、導体コイルのバネ指数（Ｄ／ｄ）を５、６、７，８としたコイル状ケーブルに比べ２００％未満の導体抵抗上昇率で済んでいる。図５のグラフからも分かるように、導体コイルのバネ指数（Ｄ／ｄ）を４より大きくしてしまうと、導体抵抗上昇率は２００（％）を超えてしまう。　このように、導体コイルのバネ指数（Ｄ／ｄ）を２≦Ｄ／ｄ≦４の範囲内とすることで、導体抵抗が低いコイル状ケーブル１０を作製できることを確認することができた。
以上の試験結果や計算結果を詳細に考察すると、例えば、特許文献１記載の従来例では、内部応力の軽減効果を顕著に得るため、７．８≦Ｄ／ｄ以上を取る必要があったが、これは「内部応力の軽減」として表記されているが、内部応力とは、曲げる際に導体の内輪側に掛かる圧縮応力と、外輪側に掛かる引張応力を指している。
見かけ上単線として機能するＤＦＴ（Ｄｒａｗｎ　Ｆｉｌｌｅｄ　Ｔｕｂｉｎｇ）やＤＢＳ（Ｄｒａｗｎ　Ｂｒａｚｅｄ　Ｓｔｒａｎｄ）といった導体（図面上からφ０．１２７：実施例と同じＡＷＧ３６線）を使用しているため、Ｄ／ｄを大きく取らないと十分な内部応力の軽減効果が得られないからと解される。
本発明では、内部応力の軽減を目的として、Ｄ／ｄを大きくとることなく、細い線径（φ０．００８以上、φ０．０５以下）の材料を複数本撚り合わせることを特徴としている。同じ曲げＲに対する曲げ応力は、線径の４条に比例して大きくなることから、本発明では、細い線径を用いることで内部応力の軽減が図れることを利用している。
実際は、捻り方向などへの応力分散があるためこの通りの結果とはならないが、内部応力の軽減が図れることは明確である。
実施例にもあるように同じ断面積のＡＷＧ３６線で比較した結果でも、１／０．１２７の単線を用いた場合と比較して、φ０．０５以下の導体を用いることによって屈曲耐久性が１０倍以上に上がることを確認しており、導体コイルのバネ指数を７．８≦Ｄ／ｄ以上も取る必要がないことを示している。
このことによって、コイル外径を大幅に細くすることが可能となる。この結果、リード外径が細くなり、生体内で使用する場合は患者への負担を軽減し、患者のＱＯＬ向上を図ることが可能となる。また、装置の稼動部で使用した場合は、細径化により配線スペースの軽減が図れる。
コイル巻きに用いられる材料は、Ｄ／ｄ＝７．８以上をＤ／ｄ＝４．０以下とすることによって、同じ長さのコイルでは材料の必要量が１／２以下に抑えられる。導体抵抗も１／２以下にまで下げることが可能となる。この結果、重量の軽減と、例えばペースメーカーなどで使用した場合、リードの導体抵抗によって熱に変換される電力消費が抑えられるためバッテリー駆動時間の向上を図ることが可能となる。
また、線径を細くする内部応力の軽減効果によって、同じ導体断面積で同じ外径の電線で同様にコイル巻きしたコイルのばね定数は、１／３以下にまで下がることが実験的に得られている。より細い線径で構成されている同軸ケーブルではこの効果がより顕著に現れ、ばね定数が１／１０になる実験結果が得られている。
ばね定数が小さいことは、コイルの長手方向のしなやかさとなって現れることが知られている。しなやかであることは、稼動時の負担軽減効果が大きくなり、ペースメーカーなどでは患者への負担軽減や違和感防止に大きく役立つという顕著な効果が得られる。
尚、上述した実施形態では、コイル状ケーブル１０の導体基線は４本並設した構成としたが、導体基線を１本のみコイル状に巻回したもの、或いは２～８本並設してコイル状に巻回したものでも良い。また、各導体基線は、φ０．００８以上φ０．０５以下である導体材料を複数本撚り合わせて構成されていれば、撚りあわせ本数は特に限定されるものではない。
本発明のコイル状電線は、極細であるため、例えば、内視鏡のような医療分野、小型携帯コンピュータ、携帯電話等の小型電子機器に適用可能である。
１０　　コイル状ケーブル
１２　導体コイル
１６　被覆層
２１～２４　導体基線
４２　　絶縁コーティング層

Claims (5)

  1. それぞれ絶縁コーティング層が施された１乃至８本の直径（ｄ）の導体基線をコイル平均径（Ｄ）のコイル状に巻回して形成した導体コイルを有するコイル状ケーブルであって、　前記導体コイルは、バネ指数（Ｄ／ｄ）が２≦Ｄ／ｄ≦４となるように設定され、前記導体基線は、φ０．００８以上φ０．０５以下である導体材料を複数本撚り合わせて構成されていることを特徴とするコイル状ケーブル。
  2. 前記導体基線は、複数本の導体と、絶縁体層を備えた電線であることを特徴とする請求項１に記載のコイル状ケーブル。
  3. 　前記導体基線は、内部導体と、誘電体層と、外部導体層と、保護被膜層とを備えた同軸ケーブルであることを特徴とする請求項１に記載のコイル状ケーブル。
  4. 絶縁コーティング層が、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）のうちから選択される何れか１又は２以上の材料からなるフッ素樹脂により構成されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載のコイル状ケーブル。
  5. 前記導体コイルの内周面或いは外周面を被覆する被覆層として、伸縮性を有する、硬度ショアＡ９０以下の樹脂層を有していることを特徴とする請求項１乃至４に記載のコイル状ケーブル。
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