これらの高度に複雑な信号（IVUS超音波画像診断、ICE心内画像診断、および高精細（HD）内視鏡システムで使用されるものなど）を伝送するには、プローブのトランスデューサーから画像処理装置へと、極めて高感度なアナログ信号伝送が不可欠です。こうした信号の多くは5 MHzを超えて動作し、中には50 MHzを超えるものもあり、潜在的な異常を検出するための高解像度画像や、正確な診断・治療介入を支えるために必要とされます。しかし、高周波信号の伝送は減衰、インピーダンス不整合、位相歪み、電磁干渉などの影響を受けやすく、いずれも画像の鮮明さを損なう要因となります。ホッテンでは、先進的画像診断用プローブ向けの高周波 同軸ケーブルアセンブリ を製造しています。以下の4つのコア技術により、信頼性の高い信号伝送を実現し、高品質な診断画像をサポートします。
信号減衰量 軸性ケーブル 皮膚効果およびケーブルの誘電体における信号損失の影響により、周波数に応じて変化します。20 MHzで従来のケーブルを通過する際、深部組織から得られる微弱な反射信号は、1.5 dB／mを超える信号減衰を受けることがあります。ホッテン社では、膨張性ポリテトラフルオロエチレン（e-PTFE）や、10 MHzにおける損失正接（tanδ）が0.0005未満の微多孔性ポリエチレンといった、先進的な低損失誘電体材料を採用しています。これらの材料により、IVUSおよび超音波プローブ用ケーブルにおいて、微弱な反射信号をノイズフロア以上に維持しつつ、30 MHzでの挿入損失を0.3 dB／m以下に抑えることが可能になります。特にe-PTFEの多孔質な微細構造においても、比誘電率は極めて安定しており、長時間のスキャン中に減衰量が変動することを防ぎます。これにより、画像解像度の向上および組織への透過性の改善が直接実現されます。
ケーブルの接続部、コネクタ界面、または製造ばらつきによる特性インピーダンスの不連続性は、ゴースト像やレンジサイドローブなどの画像アーティファクトを引き起こす可能性があります。当社では、ホッテン社特許のクローズドループ押出制御および時領域反射計（TDR）システムを用いて、すべての部品を検証しており、これによりインピーダンス公差を2％未満（医療画像用途では50オームを標称値とするケーブル）に抑えることが可能です。また、当社のICEカテーテルケーブルおよび内視鏡用イメージングハーネスにおいては、ケーブルとプローブ内部のフレキシブル回路との界面にも特に注力しています。当社では、インピーダンスの急激な変化を避けるため、ケーブルのインピーダンスに合わせてトランジション基板をカスタム設計しています。このインピーダンスの連続性により、疾患と誤認されがちなリングダウンアーティファクトを排除します。すべての測定結果において、全帯域でVSWRは1.2:1未満です。
フェーズドアレイまたはマルチエレメントイメージングプローブ内における複数の信号経路間の相対位相整合は、正確なビームフォーミングにとって極めて重要です。チャンネル間のケーブルの形状や材質が変化すると、信号の到達時刻に差が生じ、再構成画像が位置ずれしたりぼやけたりします。ホッテン社は、位相安定性を実現するために以下の3つの主要な手法を採用しています：（1）各製造ロットにおける高誘電率材料の均一性の確保、（2）マルチコアシャルケーブル束において信号経路長を高精度でマッチング（例：公差±1 mm以内）、（3）高密度ブレードシールドにより、曲げても静電容量を均一に保つこと。また、自動イメージングシステム向けロボティクスワイヤハーネスでは、位相ドリフトを引き起こす内部応力を除去するための熱均一化処理も行っています。これにより、10 MHzにおいて位相誤差が2°未満というコヒーレントなビームフォーミングが実現されます。
一部の症例では、イメージングプローブに加えて、電気メスシステムや、シールドが不十分な同軸ケーブルでノイズを発生させることが知られているフルオロスコープなどの他の放射線技術が併用されます。そのほか、ケーブルの動きによって誘起される信号など、内部から発生するノイズも原因となることがあります。ホッテン社は、3層シールド構造を採用することで、お客様の機器を保護しています。具体的には、内層に帯電防止効果のある半導体層（摩擦帯電を抑制）、中間層に高密度編組の銀メッキ銅シールド（遮蔽効率95％、外部からの磁界干渉を低減）、外層にアルミ箔シールド（電界結合を100％遮断）を組み合わせています。また、IVUSおよびICE用血管内カテーテルケーブルにおいて、共通モード電流を低減するため、より線状のグラウンドリターン導体を採用しています。この結果、30MHzにおけるトランスファーインピーダンスは3 mΩ／m未満となり、高コントラストかつアーチファクトのないクリーンな画像を実現します。
高度なイメージングプローブは、クリアな信号を実現するだけでなく、誘電体材料の厳選、インピーダンス制御の適用、およびプローブの位相・シールド設計に至るまで、細心の注意を払って開発されています。高周波同軸ケーブルアセンブリは、超音波プローブ、ICEカテーテル、IVUSハーネス、内視鏡システムなどに採用され、プローブ先端における音響および光学信号の品質を保証します。当社では400種類以上のケーブルバリエーションを開発し、年間40ライン以上のケーブル生産ラインを稼働させ、イメージングシステムを支えるために1万メートル以上の製造能力を確保しています。これらの技術は、正確な臨床診断を可能にし、患者さんにとって優れた治療成績の実現に貢献しています。
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