工業用 内視鏡 直接目視による点検が困難な場所での検査・保守作業に広く用いられており、産業機器の点検、構造物の点検、航空宇宙分野の保守などに活用されています。
検査システムがより長尺化・小型化するにつれ、撮像プローブと処理装置を接続するケーブルは、長距離にわたって信頼性の高い信号伝送を維持する必要があります。
本プロジェクトでは、以下の用途を想定しました。 10メートル以上の信号伝送に対応可能な産業用内視鏡ケーブル かつ、撮像システムが要求する電気的特性を維持すること。
ホッテンは、顧客の電気的・機械的・寸法的な要件に基づき、 低容量・高インピーダンス マイクロ同軸ケーブル 構造 内視鏡システムの電気的・機械的要求仕様に基づく。
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 応募 | 産業用内視鏡 |
| ケーブルタイプ | マイクロ同軸／ 内視鏡ケーブル |
| 送電距離 | 10 m以上 |
| 重要要件 | 長距離信号伝送 |
| 電気式フォーカス | 低容量／高インピーダンス |
| 誘電体材料 | フッ素樹脂 |
| 指揮者 | 銀メッキ導体 |
| ケーブル構造 | 低容量マイクロ同軸構造 |
| カスタマイズ内容 | 用途に応じたケーブル構造 |
本プロジェクトは、長尺内視鏡アセンブリにおいて、ケーブルが信頼性の高い画像信号伝送を実現できる能力に焦点を当てました。
主な技術的要件は以下のとおりです。
ケーブルは、信号品質が許容範囲を超えて劣化することなく、有効伝送距離を 10メートル以上に及ぶ長距離での画像伝送を実現しました。 確保する必要があります。
ケーブル構造は、内視鏡の信号伝送要件に適合するよう、適切な静電容量および特性インピーダンス特性を提供する必要があります。
産業用内視鏡は、狭い空間やアクセスが困難な場所へ挿入されることが多いため、ケーブルは必要な電気的性能を満たしつつ、コンパクトな構造を維持する必要があります。
長距離信号伝送に適した電気的特性を実現するために必要な誘電体および導体材料。
これらの要件から、単にケーブルのサイズを大きくするだけでは適切な解決策とはならず、電気的特性と内部構造を総合的に検討する必要があった。
ケーブル長が延びるにつれて、伝送損失や信号劣化の影響が次第に大きくなる。
産業用内視鏡においては、伝送される信号の劣化が、処理システムが受信する画像品質に直接影響を及ぼす。
したがって、ケーブル設計では、機械的な寸法のみを重視するのではなく、電気的特性を最適化することが求められた。
内視鏡用途では、より細径のケーブルが有利ですが、物理的な寸法を小さくすると、所定の電気的特性を維持することが難しくなる場合があります。
したがって、以下の要素間で適切なバランスを実現することが、設計上の課題となりました。
小型化 → 静電容量 → インピーダンス → 伝送損失 → 信号性能
誘電体材料およびその物理的構造は、同軸ケーブルの電気的特性に直接影響を与えます。
ホッテン社では、フッ素樹脂製の誘電体構造や、誘電体内にガス充填型またはフォーム型構造を導入する手法について検討しました。
目的は、実用的なマイクロ同軸ケーブル構造を維持しつつ、電気的特性を最適化することです。
長距離信号伝送には、導体およびシールド材の選定も慎重に行う必要があります。
このプロジェクトでは、ケーブルの電気的性能を向上させるための導体およびシールド構造が評価された。
ホッテン社は フッ素樹脂 をカスタマイズケーブル構造の誘電体材料として選定した。
フッ素系絶縁材料は、高性能マイクロコアキシャルケーブル用途に適した電気的特性を提供できる。
その後、要求される電気的特性に応じて、誘電体構造がさらに最適化された。
エンジニアリング開発の重要な要素の一つは、低容量誘電体構造の採用であった。
HOTTEN社は、フッ素樹脂誘電体にガス充填型空孔構造を導入したケーブル構造を検討しました。
ガス充填構造により誘電率が低減されるため、ケーブルの電気的特性を調整できます。
このアプローチにより、開発チームは以下の要件を同時に満たす設計を目指すことができました。
低静電容量＋インピーダンス制御＋長距離伝送性能
内部構造は、ケーブルの電気的・寸法的要件に応じて最適化されています。
本ケーブルは、単に導体径や全体外径を拡大するのではなく、マイクロコアキシャル構造を基本として開発されました。
これにより、電気的性能と小型化という両要件を同時に考慮した設計が可能となりました。
細径・マイクロコアキシャル用途向けには、HOTTEN社が要求されるケーブル形状および電気的特性に応じて、均一・不均一なフォーム（発泡）型誘電体構造など、さまざまな誘電体構造を開発できます。
長距離伝送用途に適した電気的性能を確保するため、ケーブル構造には銀めっき導体材料が採用されました。
導体およびシールド構造は、誘電体設計と一体として検討され、個別の部品として扱われませんでした。
これにより、統合された電気設計が実現しました：
導体 → 誘電体 → シールド → インピーダンス → 伝送性能
最終段階の開発では、単一のパラメーターを孤立して追求するのではなく、ケーブル全体の電気特性を総合的に最適化することに焦点が当てられました。
特に、以下の関係性が
容量
特性インペデンス
導体構造
誘電体構造
遮断
ケーブルの幾何学的構造
伝送損失
開発プロセスにおいて検討されました。
目的は、要求される長距離伝送用途において、信号伝送性能を向上させることです。
最終的なケーブル構造を確定する前に、工学的評価用にプロトタイプ試作サンプルが製作されました。
プロトタイプ開発プロセスでは、以下の項目の評価を行いました：
ケーブル構造
誘電体構成
導体構造
シールド構造
寸法特性
電気的特性
その後、異なる構造方式をアプリケーションの伝送要件に対して比較検討しました。
ケーブルは、特にその伝送特性に着目して評価されました。
減衰量の比較により、開発した低容量ケーブル構造と高容量ケーブル構造との性能差が評価されました。
図1：低静電容量と高静電容量の内視鏡用ケーブル構造における減衰比較
このケーブルは産業用内視鏡用途向けに設計されているため、電気的性能のみを満たすだけでは不十分です。
試作ケーブルは、内視鏡システムが要求する物理的な構造および寸法制約も満たす必要があります。
開発されたケーブル構造は、本プロジェクトの目的である 10メートル超の長距離産業用内視鏡伝送の実現 .
を達成しました。開発中に評価した高静電容量構造と比較して、低静電容量ケーブル設計は優れた伝送特性を示しました。
| 項目 | 結果 |
|---|---|
| 対象用途 | 産業用内視鏡 |
| 送電距離 | 10 m以上 |
| ケーブル構造 | マイクロコアキシャル |
| ダイレクトリック | フッ素樹脂 |
| 誘電体構造 | 低静電容量／フォーム構造 |
| 導体構造 | 銀メッキ |
| 電気式フォーカス | 静電容量／インピーダンス／減衰 |
| 開発目的 | 長距離信号伝送 |
| 結果 | 10メートル以上での使用を想定した最適化された伝送性能 |
本プロジェクトの主要な技術的成果は、単に静電容量を低減することではなかった。
むしろ、本プロジェクトは次のことを見いだした。 誘電体構造、ケーブルの幾何学的形状、導体およびシールド材の選択を統合的に調整することで、長距離用内視鏡アプリケーションにおける電気的特性および伝送性能を最適化できる。
長距離伝送向け産業用内視鏡ケーブルを選定する際、設計担当者および調達担当者は、ケーブル外径や導体サイズといった単一の要素のみならず、より広範な観点から検討する必要がある。
ケーブルの静電容量は、特に長さのあるケーブルアセンブリにおいて信号の挙動に影響を与える電気的パラメーターの一つです。
適切な静電容量の目標値は、信号の種類、周波数、ケーブル構造およびシステム要件によって異なります。
誘電体材料およびその有効誘電特性は、ケーブルの幾何学的形状、静電容量、特性インピーダンスの関係に影響を与えます。
マイクロ同軸ケーブルでは、したがって誘電体構造を変更することが、電気的性能を最適化する上で重要な手法となります。
誘電体にガス-filled領域（空隙）を導入することで、有効誘電率を低下させ、電気的特性を制御するための新たな設計変数を得ることができます。
ただし、この構造は引き続き十分な機械的強度と製造の一貫性を確保しなければなりません。
必ずしもそうとは限りません。
適切なケーブルは、画像信号の種類、動作周波数、必要な特性インピーダンス、許容減衰量、ケーブル外径、柔軟性、コネクタ形状などによって異なります。
厳しい長距離用途では、標準ケーブルよりも、用途に応じて最適化されたマイクロ同軸構造のカスタムケーブルの方が適している場合があります。
重要な要素には以下が含まれます：
マイクロ同軸ケーブルの設計対応力
極細線の製造対応力
電気性能試験
カスタム誘電体構造の対応力
シールド方式および導体仕様の選択肢
ケーブルの極小化（ミニチュアライゼーション）対応力
試作開発対応力
ケーブルアセンブリ対応力
量産時の品質の一貫性
標準製品では、以下の要件を同時に満たすことができない場合に、カスタムケーブルの検討をおすすめします。
伝送距離 ＋ 電気的性能 ＋ ケーブル外径 ＋ 柔軟性 ＋ コネクタ構成
このような状況では、内部ケーブル構造を最適化することで、単に別の標準ケーブルを選択するよりも、より広いエンジニアリング上の自由度が得られます。
ホッテンのケーブル開発アプローチは、材料選定、ケーブル構造設計、電気的最適化、および製造技術の統合を特徴としています。
指揮者
↓
誘電体材料
↓
誘電体構造
↓
ケーブルの幾何学的構造
↓
シールド構造
↓
電気的特性
↓
試作物の開発
↓
性能検証
↓
ケーブルアセンブリ
この統合的なアプローチにより、ホッテンは、標準ケーブル構造では電気的・寸法的性能要件を満たせない用途向けに、マイクロ同軸ケーブルおよび細線ケーブルのカスタムソリューションを開発できます。
ホッテンは、小型化が求められ、電気的特性の制御と高密度信号伝送が重要なアプリケーション向けに、カスタマイズされたマイクロコアキシャルケーブルを開発しています。
関連リンク： マイクロコアキシャルケーブル製品ページ
産業用検査システム向けに、ホッテンはイメージング、信号伝送、および小型検査機器に対応したカスタマイズケーブル構造を提供しています。
関連リンク： 産業用検査／イメージングソリューションページ
医療用イメージング、マイクロコアキシャルケーブル、高密度信号伝送を含む、その他のホッテンによるケーブル開発事例をご覧ください。
関連リンク： 関連事例：医療用イメージング／マイクロコアキシャルケーブル
産業用内視鏡に以下の要件がある場合、 10メートル以上の伝送距離、マイクロ同軸構造、静電容量制御、高インピーダンス、またはカスタマイズされたケーブル構造 ——ホッテンでは、お客様の技術チームと連携し、ケーブル仕様を評価して適切なプロトタイプを開発いたします。
目標とするケーブル外径、伝送距離、インピーダンス、静電容量、導体構造、あるいは既存のケーブル仕様を、当社技術チームまでお知らせください。
ホッテンでは、ケーブル構造設計・プロトタイプ製造からケーブル組立・性能検証に至るまでの開発プロセス全般をサポートいたします。
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