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技術 狭空間挿入用リード線

出願人 東京特殊電線株式会社
発明者 坂研二山越光宮澤貴志
出願日 2019年3月29日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-068555
公開日 2020年10月8日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-167099
状態 特許登録済
技術分野 非絶縁導体 非鉄金属または合金の熱処理 絶縁導体(1) 有機絶縁材料 絶縁導体(3) 導電材料
主要キーワード 剛性線材 卓上形 狭小空間 細径パイプ 細径チューブ 予備はんだ付け フィラー含有層 細径管
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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課題

超音波プローブ電極カテーテルのような細長細径パイプ細径チューブ内に容易に挿入しやすい狭空間挿入用リード線を提供する。

解決手段

導体径が0.015〜0.18mmの範囲内の銅合金線と、該銅合金線の外周に設けられた絶縁層とを有するリード線であって、前記絶縁層の最表面層摩擦係数が0.05〜0.3の範囲内であり、前記リード線の引張強度が700〜1500MPaの範囲内であり、前記銅合金線の導電率が60〜90%IACSの範囲内である狭空間挿入用リード線により上記課題を解決した。

概要

背景

特許文献1,2に示すように、超音波プローブ電極カテーテルのような細長細径パイプ細径チューブ内に、導電性リード線を挿入して、その先端部で電気的に接続する場合がある。このような場合、一本一本のリード線を作業者が手で挿入するので、作業性よく容易に挿入できることが望ましい。

概要

超音波プローブや電極カテーテルのような細長い細径パイプや細径チューブ内に容易に挿入しやすい狭空間挿入用リード線を提供する。導体径が0.015〜0.18mmの範囲内の銅合金線と、該銅合金線の外周に設けられた絶縁層とを有するリード線であって、前記絶縁層の最表面層摩擦係数が0.05〜0.3の範囲内であり、前記リード線の引張強度が700〜1500MPaの範囲内であり、前記銅合金線の導電率が60〜90%IACSの範囲内である狭空間挿入用リード線により上記課題を解決した。なし

目的

本発明の目的は、超音波プローブや電極カテーテルのような細長い細径パイプや細径チューブ内に容易に挿入しやすい狭空間挿入用リード線を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

導体径が0.015〜0.18mmの範囲内の銅合金線と、該銅合金線の外周に設けられた絶縁層とを有するリード線であって、前記絶縁層の最表面層摩擦係数が0.05〜0.3の範囲内であり、前記リード線の引張強度が700〜1500MPaの範囲内であり、前記銅合金線の導電率が60〜90%IACSの範囲内である、ことを特徴とする狭空間挿入用リード線。

請求項2

前記銅合金線は、0.5〜15質量%のAgを含有し、残部がCu及び不可避不純物である、請求項1に記載の狭空間挿入用リード線。

請求項3

前記絶縁層の最表面層が、フッ素フィラー含有層流動パラフィン層又はナイロン層である、請求項1又は2に記載の狭空間挿入用リード線。

技術分野

0001

本発明は、狭空間挿入用リード線に関し、さらに詳しくは、超音波プローブ電極カテーテルのような細長細径パイプ細径チューブ内に容易に挿入しやすいリード線に関する。

背景技術

0002

特許文献1,2に示すように、超音波プローブや電極カテーテルのような細長い細径パイプや細径チューブ内に、導電性のリード線を挿入して、その先端部で電気的に接続する場合がある。このような場合、一本一本のリード線を作業者が手で挿入するので、作業性よく容易に挿入できることが望ましい。

先行技術

0003

特開2004−337249号公報
特開2018−143604号公報

発明が解決しようとする課題

0004

上記したリード線を作業者が、不具合なく細長い細径パイプや細径チューブに容易に挿入できようにするためには、リード線が簡単に曲がったり折れたりすることなく、一定の強度を有することが望ましい。

0005

本発明の目的は、超音波プローブや電極カテーテルのような細長い細径パイプや細径チューブ内に容易に挿入しやすい狭空間挿入用リード線を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明に係る狭空間挿入用リード線は、導体径が0.015〜0.18mmの範囲内の銅合金線と、該銅合金線の外周に設けられた絶縁層とを有するリード線であって、前記絶縁層の最表面の摩擦係数が0.05〜0.3の範囲内であり、前記リード線の引張強度が700〜1500MPaの範囲内であり、前記銅合金線の導電率が60〜90%IACSの範囲内である、ことを特徴とする。なお、以下では、狭空間挿入用リード線を単に「リード線」と言うことがある。

0007

この発明によれば、リード線が上記範囲内の外径であり、絶縁層の最表面の摩擦係数が上記範囲内であるので、細径パイプや細径チューブ等の狭空間に容易に挿入でき、特に滑り性が良いので複数本束ねて挿入した場合においても線間干渉等が少ない。さらに、リード線の引張強度が上記範囲内の剛性線材であるので、作業者が一本一本又は複数本まとめて狭空間に挿入する際に折れや座屈等が起こりにくく、リード線を不具合なく狭空間に挿入しやすいとともに、挿入時にリード線の端面が摩耗したり削れたりすることがない。また、導電率もよく、低抵抗のリード線として好ましく使用できる。

0008

本発明に係る狭空間挿入用リード線において、前記銅合金線は、0.5〜15質量%のAgを含有し、残部がCu及び不可避不純物であることが好ましい。

0009

本発明に係る狭空間挿入用リード線において、前記絶縁層の最表面が、フッ素フィラー含有層流動パラフィン層又はナイロン層であることが好ましい。この発明によれば、最表面の摩擦係数が小さくて挿入性しやすいとともに、接着剤で他部品接着し易い。

発明の効果

0010

本発明によれば、超音波プローブや電極カテーテルのような細長い細径パイプや細径チューブ内に容易に挿入しやすい狭空間挿入用リード線を提供することができる。その結果、超音波プローブ、電極カテーテル、ロボットアーム等、さらにそれらに接続されるパイプチューブのような細径パイプや細径チューブ等の狭い場所への配線リード線や、狭い場所、微小穴への挿通、複数本束ねた状態での配線等に好ましく適用される。

0011

本発明に係る狭空間挿入用リード線について説明する。本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。

0012

本発明に係る狭空間挿入用リード線は、導体径が0.015〜0.18mmの範囲内の銅合金線と、該銅合金線の外周に設けられた絶縁層とを有するリード線であって、前記絶縁層の最表面の摩擦係数が0.05〜0.3の範囲内であり、前記リード線の引張強度が700〜1500MPaの範囲内であり、前記銅合金線の導電率が60〜90%IACSの範囲内である、

0013

この狭空間挿入用リード線は、上記範囲内の外径であり、絶縁層の最表面の摩擦係数が上記範囲内であるので、細径パイプや細径チューブ等の狭空間に容易に挿入でき、特に滑り性が良いので複数本束ねて挿入した場合においても線間の干渉等が少ない。さらに、リード線の引張強度が上記範囲内の剛性線材であるので、作業者が一本一本又は複数本まとめて狭空間に挿入する際に折れや座屈等が起こりにくく、リード線を不具合なく狭空間に挿入しやすいとともに、挿入時にリード線の端面が摩耗したり削れたりすることがない。また、導電率もよく、低抵抗のリード線として好ましく使用できる。

0014

各構成について詳しく説明する。

0015

(銅合金線)
銅合金線は、導体径が0.015〜0.18mmの範囲内の銅合金線で構成されている。この範囲内の導体径とすることにより、狭空間挿入用リード線を細くて狭い空間に挿入することができる。導体径が0.015mm未満の場合は、細すぎて加工コストが嵩むことがある。一方、導体径が0.18mmを超えると、超音波プローブや電極カテーテルのような細長い細径パイプや細径チューブ内に挿入する細線とは言いにくく、近年の要求に十分に応えたものとはいえない。

0016

銅合金線の導電率が60〜90%IACSの範囲内であることが望ましい。こうした特性を備えた銅合金線とすることにより、本発明の効果を奏することができる。なお、引張強度は、絶縁層を含む狭空間挿入用リード線での値であり、その範囲は、700〜1500MPaの範囲内である。狭空間挿入用リード線の引張強度が上記範囲内となる線材は剛性線材であるので、作業者が一本一本狭空間に挿入する際に折れや座屈等が起こりにくく、リード線を不具合なく狭空間に挿入しやすいとともに、挿入時にリード線の銅合金端面が摩耗したり削れたりすることがない。なお、こうした機械的特性(引張強度)を有する狭空間挿入用リード線の伸びは、例えば、1〜5%の範囲内であることが多い。

0017

銅合金線は、導電率が60〜90%IACSの範囲内であることにより、細長い細径パイプや細径チューブ内に容易に挿入されるリード線として望ましい導通性能を有している。導電率が60%IACS未満では、抵抗が高く、狭空間挿入用リード線としては好ましくないことがある。また、導電率が90%IACSを超えるものであってもよいが、上記した引張強度を有する狭空間挿入用リード線は、導電率がおおむね90%IACS以下である。

0018

銅合金線は、上記特性を備えていれば、その種類は特に限定されない。好ましい銅合金線としては、例えば、銀を2〜10質量%含有する銅合金線、Zr(ジルコニウム)を0.1〜3.0質量%含有する銅合金線を好ましく挙げることができるが、上記機械的特性と電気的特性を有する銅合金線であれば、その組成は特に限定されない。また、狭空間挿入用リード線の表面には、導電率の向上、予備はんだ付け性の向上、はんだ細りの抑制等の各目的に応じためっき層が設けられていてもよい。そうしためっき層としては、厚さ0.1〜2.0μm程度の銀めっき層ニッケルめっき層錫めっき層、及び金めっき層等を任意に選択して使用することができる。

0019

(絶縁層)
狭空間挿入用リード線には、銅合金線の全長、又は端部を除いた全長を覆う絶縁層が設けられている。絶縁層は、銅合金線の周囲に設けられてリード線間の電気的な接触を妨げる絶縁性を有するものであれば特に限定されず、銅合金線の外周上に直接設けられていてもよいし、他の層を介して設けられていてもよい。また、絶縁層は、はんだ付け時に分解してはんだ付けを容易にする樹脂が好ましく、例えばポリウレタン樹脂ナイロン樹脂ポリエステル樹脂エポキシ樹脂ポリエステルイミド樹脂ポリアミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂から選ばれるいずれか1種又は2種以上であることが好ましい。こうした絶縁層は、各種の方法で設けることができ、例えば焼き付け等の方法で設けることが好ましい。絶縁層の厚さも特に限定されないが、例えば1.0〜10μmの範囲内の厚さで設けることが好ましい。なお、絶縁層の耐電圧直流)は、少なくとも200V以上となるように設けられていることが好ましい。

0020

絶縁層の最表面には、摩擦係数で0.05〜0.3の範囲内の層(「最表面層」ともいう。)が設けられている。なお、絶縁層には、この最表面層も含まれるので、絶縁層全体がその摩擦係数となる絶縁層(絶縁層と最表面層は同じもの。)で構成されていてもよいし、絶縁層のうち最表面だけがその摩擦係数となる最表面層で構成されていてもよい。摩擦係数が0.05未満の場合や摩擦係数が0.3を超える場合では、細径パイプや細径チューブ等の狭空間への挿入が容易でなくなることがある。なお、摩擦係数は、滑り性の評価方法(JIS C 3216−3:2011 附属書B:すべり性試験B3動摩擦試験方法1)で測定した結果である。また、狭小空間でリード線同士の干渉も起きやすくなる。

0021

最表面層としては、例えば、フッ素系フィラー含有層、流動パラフィン層又はナイロン層等を好ましく挙げることができる。フッ素系フィラー含有層とは、平均粒径0.2〜3.0μm程度のフッ素系フィラーを含有する絶縁性樹脂層である。流動パラフィン層とは、白油ホワイトオイル)とも呼ばれ、アルキルナフテン類を主成分とするもので構成された層である。ナイロン層とは、摩擦係数の低いナイロンからなる層であり、例えばナイロン6、66ナイロン66又はそれら変性物を好ましく挙げることができる。

0022

フッ素系フィラー含有層を構成する絶縁性樹脂層としては、上記した絶縁層を構成する樹脂と同じ又は同種の樹脂であることが好ましい。こうすることで、絶縁層とフッ素系フィラー含有層とは相溶性に優れ、優れた密着性を示すことができ、剥離し難くなっている。「同種」とは、完全に同じ樹脂でなくてもよいことを意味し、優れた密着性を阻害しない相溶性を担保できる樹脂(変成樹脂も含む。)であってもよいし、最表面層中へのフッ素系フィラーを分散させる観点から分散剤やその他添加剤を含む樹脂であってもよいことを意味する。フッ素系フィラーとしては、ポリテトラフルオロエチレンPTFE)、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)、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・エチレン共重合体(ETFE)、ポリビニリデンフルオライドPVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、及びクロトリフルオエチレン・エチレン共重合体(ECTFE)から選ばれるいずれか1又は2以上を含むように構成された微粒子であればよい。市販品としては、PTFE微粒子(BYK社製、商品名:CERAFLOUR 998)、PTFE微粒子(三井・デュポンフロロケミカル株式会社製、商品名:テフロン登録商標)PTFETLP10F−1)、PFA微粒子(三井・デュポン・フロロケミカル株式会社製、商品名:テフロン(登録商標)PFE 9738−JN)、FEP微粒子(三井・デュポン・フロロケミカル株式会社製、商品名:テフロン(登録商標)FEP 120−JRB)等を挙げることができるが、これらに限定されない。

0023

フッ素系フィラーの平均粒径が最表面層の厚さ未満であれば、分散量を容易に調製できて好ましい。一方、フッ素系フィラーの平均粒径が最表面層の厚さ以上であれば、フッ素系フィラーが最表面層の表面に露出しやすいので、表面に出ているフッ素系フィラーの微粒子が摩擦力を低減させ、滑り性の観点から好ましい。なお、平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定される。また、フッ素系フィラーの分散量は、フッ素系フィラーの平均粒径によっても異なるが、例えば平均粒径が0.2〜3.0μmの範囲内の場合は、最表面層を構成する合計樹脂量(絶縁層と同じ又は同種の最表面層構成樹脂とフッ素系フィラーとの合計)に対し、例えば0.5〜10質量%の範囲内であることが好ましい。この範囲内とすることにより、最表面層の摩擦係数を0.05〜0.3の範囲内にすることができ、良好な滑り性を示すことができる。

0024

これらの各層は、摩擦係数が上記範囲内であるので、滑り性がよく、超音波プローブ、電極カテーテル等のような細長く狭い場所への配線リード線の最表面層として好ましく適用される。こうした最表面層は、絶縁層としてコーティングしたり、又は絶縁層上に最表面層としてオーバーコーティングして形成される。

0025

特に、電極カテーテルを構成するルーメンチューブは、各種フッ素樹脂(PTFE、PFA、FEP、PVDF)、PEEK、ポリイミドポリプロピレンナイロンエラストマーペバックス)、ウレタン(TECOFLEX)、ポリエチレンポリエステルエラストマーハイトレル)、スチレンエラストマーシリコーンゴム等で構成される。このように、狭空間挿入用リード線を挿入する材質との関係で、好ましい摩擦係数を示す最表面層の材質を選択して設けることが好ましい。

0026

(リード線の作製)
狭空間挿入用リード線の作製は、銅合金線を構成する所定太さの銅合金線(例えば、直径0.65mmの銅合金線等)を準備し、その銅合金線を最終線径まで伸線加工する。このとき、伸線加工の途中で、必要に応じて銀めっき等を施してもよい。その後、必要に応じて、例えば300〜400℃程度の温度でテンションアニール張力掛けながら熱処理を行うこと)を行って真直加工し、曲率半径を例えば300mm以上にするとともに、引張強度が700〜1500MPaの範囲内で、導電率が60〜90%IACSの範囲内の銅合金線からなる銅合金線を作製する。その後、例えば厚さ2〜10μmで上記摩擦係数の範囲内の絶縁層を焼き付けコーティング法で形成して、狭空間挿入用リード線を作製する。

0027

狭空間挿入用リード線の作製手段は、上記方法に限定されず、種々の方法で行うことができる。例えば、焼き付けコーティング時の温度は、銅合金線からなる銅合金線の引張強度、導電率、曲率半径等を低下させることがない条件で行うことが望ましい。

0028

銅合金線を有する狭空間挿入用リード線の曲率半径は、少なくとも300mm以上であり、曲率半径が1000mm以上の真直性を有していることが好ましく、より好ましくは曲率半径が3000mm以上の真直性を有していることがより好ましい。この範囲内の曲率半径は、テンションアニールで調整可能である。真直性のよいリード線は、細長く狭い場所への配線が容易であり、本発明に係る狭空間挿入用リード線として好ましく適用することができる。

0029

以下、実施例と比較例により本発明をさらに詳しく説明する。

0030

[実施例1]
銀を4質量%含有する銅合金線(直径0.65mm)を用い、この銅合金線を直径0.04mmまで伸線加工(加工度99.62%)した。得られた銅合金線を、350℃でテンションアニール(熱処理時間は24秒間)し、その後に、銅合金線の外周にポリウレタン樹脂を焼き付けコーティングして厚さ0.005mmの絶縁層を形成し、さらに最表面層として厚さ0.5μmのナイロン66を塗布形成した。こうして実施例1のリード線を得た。

0031

[実施例2,3]
実施例2は、銀を2質量%含有する銅合金線に代えた場合であり、実施例3は、銀を10質量%含有する銅合金線に代えた場合であり、それ以外は実施例1と同様にして実施例2,3のリード線を得た。

0032

[実施例4,5]
実施例4は、最表面層として厚さ0.5μmの流動パラフィン層に代えた場合であり、実施例5は、最表面層として厚さ0.5μmのフッ素系フィラー含有層に代えた場合であり、それ以外は実施例1と同様にしてリード線を得た。なお、フッ素系フィラー含有層は、最表面層を構成する合計樹脂量に対し、3質量%のPTFE微粒子(BYK社製、商品名:CERAFLOUR 998、平均粒径:0.3μm)を含有させたフッ素樹脂ある。こうして実施例4,5のリード線を作製した。

0033

[比較例1]
比較例1は、実施例1において最表面層を設けない場合であり、それ以外は実施例1と同様にして比較例1のリード線を得た。

0034

[比較例2]
比較例2は、実施例1においてテンションアニールを行った場合であり、それ以外は実施例1と同様にして比較例2のリード線を得た。

0035

[比較例3]
実施例1で用いた銅合金線の代わりに軟銅線とし、その軟銅線の外周にポリウレタン樹脂を焼き付けコーティングして厚さ0.005mmの絶縁層を形成し、さらに最表面層として厚さ0.5μmの活性ナイロン層(ナイロン66)を形成した。こうして比較例3のリード線を得た。

0036

[測定]
得られたリード線について、引張強度、伸び、導電率、曲率半径、摩擦係数等について測定した。引張強度と伸びは、得られたリード線を卓上形精密万能試験機(株式会社島津製作所製、AGS−X)にて測定した。導電率は、得られたリード線をマルチメーターヒューレットパッカード社製、現キーイトテクノロジー社、3468A)にて測定した。曲率半径は、得られたリード線の自然放置後の曲率半径をスケールで実測して測定した。最表面層の摩擦係数は、得られた各リード線について、滑り性の評価方法(JIS C 3216−3:2011 附属書B:すべり性試験B3動摩擦試験方法1)で測定した。挿入容易性は、得られたリード線1本を、直径0.15mmで長さ20mmのPFA材質からなる細径管内に挿入しやすいか否かで評価した。「○」は、細径管の入り口で座屈せずに挿入でき、挿入後も細径管内を容易に通すことができるもの、「△」は、細径管の入り口では座屈せずに挿入できるが、挿入後は細径管内を容易に通すことができずに座屈しやすいもの、「×」は、細径管の入り口で座屈し易く、挿入後も細径管内で座屈しやすいもの、として評価した。

0037

実施例

0038

[評価]
表1の結果より、挿入性の良い実施例1〜5では、絶縁層の最表面の摩擦係数が0.07〜0.17の範囲であり、リード線の引張強度が850〜1350MPaの範囲であった。また、実施例1〜5のリード線は、導電率が70〜90%IACSの範囲であり、高い導電率であった。比較例1〜3は、摩擦係数が大きい又は引張強度が小さいことにより、挿入性が劣っていた。以上の実施例より、好ましいリード線は、引張強度が700〜1500MPaの範囲内であり、摩擦係数が0.05〜0.3の範囲内であり、導電率が60〜90%IACSの範囲内であった。

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