(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を変換するトランスジューサと、該トランスジューサの電気接点を外部に引出す信号ケーブルと、該信号ケーブルを内部に通し、回転駆動される中空の駆動伝達シャフトとを有するカテーテルであって、前記信号ケーブルは、電気的に接続された少なくとも２本の導線を撚り加工してその周囲に絶縁材を被覆した信号線に対して、さらに横巻き加工してなり、かつ、該横巻き加工された信号線の内側に芯金を有しないことを特徴とするカテーテル。
【請求項２】
前記トランスジューサは、前記信号ケーブルを介して与えられる電気信号に基づいて超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換して前記信号ケーブルを介して外部に出力する超音波振動子であることを特徴とする請求項１に記載のカテーテル。
【請求項３】
前記トランスジューサの電気接点には、前記少なくとも２本の導線のうち一部の導線が固着されていることを特徴とする請求項１に記載のカテーテル。
【請求項４】
信号を変換するトランスジューサと、該トランスジューサの電気接点を外部に引出す信号ケーブルとを有するカテーテルの製造方法であって、少なくとも２本の導線を電気的に接続して撚り加工し、その周囲に絶縁材を被覆して信号線を形成し、該信号線を複数本、芯金に横巻きに巻きつけ、次いで該芯金を抜き取り、所望の径になるまで、巻きつけた該複数の信号線を伸張させることにより該信号ケーブルを製造することを特徴とするカテーテルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カテーテルに係り、特に、信号を変換するトランスジューサを内蔵したカテーテルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、心臓の冠状動脈や他の細血管、或いは胆管等の脈管に挿入して、体腔の断面像の表示や血流測定等を行う生体計測用カテーテルの１つのして、超音波イメージングカテーテルが知られている。
【０００３】
図１は、従来の超音波カテーテルの構成を示す縦断面図である。超音波振動子３は、体腔内に挿入される中空のカテーテルシャフト２内の先端部に配置され、駆動力伝達シャフト６を介して外部駆動源８からの駆動力（例えば、回転、並進）を伝達される。駆動力伝達シャフト６には、超音波振動子３と外部装置５内の電気回路とを接続する信号ケーブル７が通されている。この構成において、外部駆動源８により駆動力伝達シャフト６を介して超音波振動子３を回転或いは並進させながら、超音波を走査することにより所望の体腔断面図を得ることができる。
【０００４】
同図に示す従来の超音波カテーテル１は、１ｍｍ以上の外径を有し、信号ケーブル７は、０．２ｍｍ以上の外径を有する同軸ケーブルで構成される。かかる寸法の下では、同軸ケーブルの導体抵抗は１０Ω／ｍ以下、静電容量は１５０ｐＦ／ｍ以下であるため、信号の伝送損失は、特性上問題とはならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、カテーテルの細径化が要求されている。さらに細い血管や脈管へのカテーテルの挿入を可能にし、また、治療デバイスとの複合化を可能にするためである。しかし、図２及び図３に示すように、同軸ケーブルは、信号線用の導体２３を絶縁体２４で被覆し、その外側をシールド用の導体２２で被覆し、さらに絶縁体２１で被覆した構造を有するため、その外径を０．２ｍｍ以下にすることは製造上困難であり、また、その細径化は、静電容量や導体抵抗の増大による伝送損失を顕在化させる。さらに、同軸ケーブルは、径が太く、またその構造上湾曲しにくいため、駆動伝達シャフト内の信号ケーブルとして使用することは、回転或いは並進の駆動力を伝達する駆動伝達シャフトの動作を不安定にする大きな原因となる。
【０００６】
そこで、同軸構造のケーブルを対撚り構造のケーブルにより置換した構造が考えられる。しかし、従来の対撚りケーブルでは、図４に示すように、１本の導体２５を絶縁体２６で被覆した構造を有するため、例えば、導体２５の導体抵抗を１０Ω／ｍ以下にするためには、その径を７０μｍ以上にする必要がある。そのため、対撚りケーブルを外径０．６ｍｍ以下の駆動伝達シャフトに通した場合には、同軸ケーブルの場合と同様に駆動伝達シャフトの動作は不安定になる。
【０００７】
上記の伝送損失の問題は、駆動伝達シャフトを備えないカテーテル、すなわち、血圧、血流速、血液成分、温度、ＰＨ等を測定するための生体計測用カテーテルにおいて使用される信号ケーブルについても同様である。
【０００８】
特に、１ＭＨｚ以上の高周波信号や高速信号の伝送に撚りケーブルを使用する場合には、導体抵抗や特性インピダンスがカテーテルの特性に大きな影響を及ぼし、カテーテルを細径化した場合に十分な特性を得ることは困難であった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、信号ケーブルを細径化し、もってカテーテルを細径化することを目的とし、より具体的には、カテーテルを細径化するために、信号ケーブルを細径化しつつ伝送損失を低減し、信号ケーブルの機械的特性を向上させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るカテーテルは、信号を変換するトランスジューサと、該トランスジューサの電気接点を外部に引出す信号ケーブルとを有するカテーテルであって、前記信号ケーブルは、電気的に接続された少なくとも２本の導線の周囲に絶縁材を被覆した信号線を束ねてなる。
【００１１】
本発明に係るカテーテルにおいて、前記信号線は、前記少なくとも２本の導線を撚り加工してなることが好ましい。
【００１２】
本発明に係るカテーテルにおいて、前記信号ケーブルは、前記信号線を撚り加工してなることが好ましい。
【００１３】
本発明に係るカーテルにおいて、前記信号ケーブルは、前記信号線を横巻き加工してなることが好ましい。
【００１４】
本発明に係るカテーテルにおいて、前記信号線は、前記少なくとも２本の導線を平面的に配置してなり、前記信号ケーブルは、当該信号線を横巻き加工してなることが好ましい。
【００１５】
本発明に係るカテーテルは、前記トランスジューサに対して外部からの機械的な駆動力を伝達するための中空のシャフトを更に備え、前記信号ケーブルは、前記シャフトの中空部を通して外部に引出されていることが好ましい。
【００１６】
本発明に係るカテーテルにおいて、前記トランスジューサは、前記信号ケーブルを介して与えられる電気信号に基づいて超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換して前記信号ケーブルを介して外部に出力する超音波振動子であることが好ましい。
【００１７】
本発明に係るカテーテルにおいては、前記トランスジューサの電気接点には、前記少なくとも２本の導線のうち一部の導線が固着されていることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１９】
＜第１の実施の形態＞
図５は、第１の実施の形態に係る生体計測用カテーテルの構成を示す縦断面図である。カテーテル１００の先端付近の内部には、例えば、血圧、血流速、血液成分、温度、ＰＨ等を電気信号に変換するトランスジューサ１０１が備えられている。トランスジューサ１０１から出力される電気信号は、信号ケーブル１０３によりカテーテル１００の手元側（後端側）に伝送され、電気接点１０４から取出される。
【００２０】
図６は、信号ケーブル１０３の第１の構成例を示す断面図である。同図の信号ケーブル１０３は、２本のコアケーブル２０４を撚り合わせたものである。１本のコアケーブル２０４は、３本の導体２０１を撚り合わせてなる導体コア２０２に絶縁体２０３を被覆したものである。なお、信号ケーブル１０２を構成するコアケーブル２０４の本数は、トランスジューサ１０１の電気接点数に合わせて決定すれば良い。
【００２１】
導体２０１を構成する材料としては、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｆｅ等の金属或いは合金が好適である。導体２０１の外径は、カテーテル１００の操作性を損なわない限りにおいて太い程良く、１０〜２００μｍであることが好ましく、１６〜５０μｍであることがさらに好ましい。また、導体２０１の撚り合わせ本数は、２本以上であれば良いが、撚り形状が安定する奇数本であることが好ましく、また、製造上３〜５本であることが好ましい。
【００２２】
絶縁体２０３を構成する材料としては、ウレタン系、ポリイミド系、フッ素系等の高絶縁樹脂が好適であり、被覆厚は、所望の絶縁耐圧が得られれば薄くても問題ないが、５μｍ以上であることが好ましく、１０〜３０μｍであることがさらに好ましい。
【００２３】
信号ケーブル１０３は、上記のようにコアケーブル２０４を撚り合わせて構成する他、例えば、コアケーブル２０４を横巻にして構成しても良い。
【００２４】
図７は、第２の構成例に係る信号ケーブル１０３、すなわちコアケーブル２０４を横巻にした信号ケーブル１０３を製造する方法を示す図である。第２の構成例に係る信号ケーブル１０３は、例えば、ＳＵＳ，Ｃｕ等の金属ワイヤからなる芯金３０１に、所望の本数（例えば、２本）のコアケーブル２０４を横巻に巻き付け、その後、芯金３０１を抜き取り、所望の外径になるまで、巻き付けたコアケーブル２０４を伸張（同図において、左右方向に引っ張る）させることにより製造することができる。
【００２５】
以上のように、複数本の導体２０１を撚ってコアケーブル２０４を構成し、所望の本数のコアケーブル２０４を束ねて信号ケーブル１０３を構成することにより、信号ケーブル１０３（カテーテル）の湾曲を容易にしつつ、信号ケーブル１０３における伝送損失を低減することができる。伝送損失の低減は、信号ケーブル１０３を伝達する信号の周波数が高い場合に特に効果がある。高周波においては、表皮効果により導体を流れる電流はその表面に集中するが、複数の導体２０１により１本の信号線を構成することにより導体の表面積を増加させることができるからである。
【００２６】
図８は、信号ケーブル１０３の第３の構成例を示す断面図である。同図の信号ケーブル１０３は、３本の導体２０１を平面的に束ねてなる導体コア２０２に絶縁体２０３を被覆し、これを図７に示す信号ケーブル１０３のように横巻にしたものである。
【００２７】
図８に示す信号ケーブル１０３は、湾曲が容易であると共に伝送損失を低減することができ、また、図７に示す信号ケーブル１０３よりも細径化することが可能である。
【００２８】
以上のように、本実施の形態に拠れば、機械的な特性に優れ、細径化しても伝送損失が小さい信号ケーブルを得ることができ、結果として、カテーテルを細径化することができる。
【００２９】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、血管や脈管等の体腔内の断面像を得るための生体計測用カテーテル、すなわち超音波イメージングカテーテルに上記の信号ケーブル１０２を適用するものである。
【００３０】
図９は、本実施の形態に係る生体計測用カテーテルの構成例を示す縦断面図である。この例においては、トランスジューサとして超音波振動子９０１を用いている。超音波振動子９０１は、駆動伝達シャフト９０３の先端に接続されたハウジング９０２に固定されている。
【００３１】
超音波振動子９０１の２つの電極９０１ａ及び９０１ｂは、２本のコアケーブル２０４を束ねた信号ケーブル１０３における夫々のコアケーブル２０４に接続されている。信号ケーブル１０３は、中空の駆動伝達シャフト９０３の内部を通り、カテーテル９００の手元側（後端側）に至り、電気接点９０４に接続されている。電気接点９０４は、外部駆動源９０５の接点と電気的に接続され、外部装置９０６内の信号処理部（超音波振動子９０１の駆動回路、超音波振動子９０１からの出力信号の検知回路等を含む）と接続されている。
【００３２】
超音波振動子９０１が固定されたハウジング９０２は、駆動伝達シャフト９０３を介して外部駆動源９０５により駆動（例えば、回転、並進）される。駆動伝達シャフト９０３は、例えば、ＳＵＳ等の対腐蝕性金属ワイヤーによる中空コイルにより構成することが好ましい。
【００３３】
信号ケーブル１０３は、図６、図７、図８のいずれかに示す構造とする。例えば、駆動伝達シャフト９０３として、内径０．２２ｍｍ／外径０．４６ｍｍの中空コイルを使用する場合、信号ケーブル１０３としては、径が２５μｍの導体２０１を３本撚りにした導体コア２０２にウレタン樹脂を２０〜２５μｍ程度被覆した２本のコアケーブル２０４を横巻にしたものが好適である（図７参照）。
【００３４】
以上のように、第１の実施の形態において説明した信号ケーブル１０３を超音波イメージングカテーテルのような駆動伝達シャフトを有する生体計測用カテーテルに適用することにより、信号ケーブルの伝送損失を低減してカテーテルを細径化することができる他、信号ケーブルの湾曲を容易にし、超音波振動子等のトランスジューサを駆動する際の機械的な安定性を向上させることができる。
【００３５】
次に、上記の超音波イメージングカテーテルの操作に関して説明する。先ず、体外からイントロデューサ等を用いて血管を確保し、この血管に対して、造影用、検査・治療用カテーテルを挿入するためのガイディングカテーテルをガイドワイヤにより所望の血管を選択して挿入する。このガイディングカテーテルが検査または治療すべき目的部位に到達した後に、上記の超音波イメージングカテーテルをガイディングカテーテル内に挿入することにより血管の断面像を得ることができる。超音波イメージングカテーテルの挿入に際して、当該超音波イメージングカテーテルにガイドワイヤーを挿入する所謂オーバザワイヤまたはラピッドエクスチェンジ方式を用いても良いし、超音波イメージングカテーテルを単独で挿入する方式を用いても良い。また、バルーンカテーテル等の治療用カテーテルのガイドワイヤルーメン内に超音波イメージングカテーテルを挿入して用いても良い。この場合、超音波イメージングカテーテルの外径は、少なくとも約１ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００３６】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、信号ケーブルとトランスジューサとの電気的な接続の方法に関する。ここでは、一例として、トランスジューサとして超音波振動子を用いた場合について説明する。
【００３７】
図１０は、信号ケーブルと超音波振動子との電気的な接続の方法を示す図である。図示の例においては、コアケーブル２０４から引出した３本の導体２０１のうち１本のみを超音波振動子９０１の電極９０１ａ（９０１ｂ）に半田付けにより接続したものである。このように、コアケーブル２０４に含まれる複数の導体２０１の一部のみを超音波振動子９０１の電極に接続することにより、導体２０１が超音波振動子９０１に与える機械的な負荷を低減することができる。
【００３８】
すなわち、全ての導体２０１を超音波振動子９０１の電極９０１ａ（９０１ｂ）に接続すると、電極９０１ａ（９０１ｂ）は、その接続に係る全ての導体２０１を機械的な負荷として駆動することになり、振動を束縛される。そこで、電極９０１ａ（９０１ｂ）に接続する導体２０１の数を制限することにより、超音波振動子９０１に対して与える不要な負荷を低減し、良好な超音波を発生させることができる。また、同様の理由により、送波する超音波信号を短パルス化し、送受される超音波ビームの形状を均一化することができる。
【００３９】
本発明は、上記の特定の実施の形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明に拠れば、信号ケーブルを細径化し、もってカテーテルを細径化することができる。
【００４１】
具体的には、例えば、伝送損失を低減し、その機械的特性を向上させつつ信号ケーブルを細径化することにより、カテーテルを細径化することができる。
【００４２】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の超音波カテーテルの構成を示す縦断面図である。
【図２】同軸ケーブルの縦断面図である。
【図３】同軸ケーブルの横断面図である。
【図４】対撚りケーブルの横断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る生体計測用カテーテルの構成を示す縦断面図である。
【図６】第１の構成例に係る信号ケーブルの横断面図である。
【図７】第２の構成例に係る信号ケーブルを製造する方法を示す図である。
【図８】第３の構成例に係る信号ケーブルの横断面図である。
【図９】第２の実施の形態に係る生体計測用カテーテルの構成例を示す縦断面図である。
【図１０】信号ケーブルと超音波振動子との電気的な接続の方法を示す図である。
【符号の説明】
１，１００，９００  超音波カテーテル
２，１０２，９０８  外装シャフト
３，１０１，９０１  超音波振動子
５，９０６  外部装置
６，９０３  駆動伝達シャフト
７，１２，１０３  信号ケーブル
８，９０５  外部駆動源
９，９０７  超音波伝達液
２１，２４，２６，２０３  絶縁体
２２，２３，２５，２０１  導体
１０４，９０４  電気接点
１０５，９０９  手元操作部
２０２  導体コア
２０４  コアケーブル
３０１  芯金
９０１ａ，９０１ｂ  電極
９０２  ハウジング
【図１】
0003863228.tif 000002
【図２】
0003863228.tif 000003
【図３】
0003863228.tif 000004
【図４】
0003863228.tif 000005
【図５】
0003863228.tif 000006
【図６】
0003863228.tif 000007
【図７】
0003863228.tif 000008
【図８】
0003863228.tif 000009
【図９】
0003863228.tif 000010
【図１０】
0003863228.tif 000011