Comment concevoir une ligne de câbles pour les instruments de chirurgie mini-invasive ? Analyse complète des deux problèmes centraux

Dans les instruments de chirurgie mini-invasive, bien que les câbles soient de petite taille, ils jouent souvent un rôle crucial dans les fonctions de signaux, d'énergie, de feedback et autres fonctions centrales. En raison de l'espace extrêmement compact à l'intérieur des instruments, il est nécessaire de garantir à la fois la qualité des signaux et la fiabilité des instruments, ce qui rend la conception des câbles un point difficile dans le système d'ingénierie. En particulier dans les étapes clés telles que la transmission d'images, la sortie de fréquence radio, le feedback de détection, etc., une instabilité des câbles peut affecter les performances globales de l'équipement. Cet article, en combinant les problèmes qui préoccupent généralement l'industrie, explore les points clés et les idées globales de conception des câbles extrêmement fins à partir de deux directions : l'espace limité et la résistance aux interférences.

 

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Un, défis de conception sous contraintes d'espace
Réglementation de diamètre et exigences en souplesse
Les instruments de chirurgie mini-invasive ont généralement un diamètre externe de quelques millimètres, mais nécessitent d'accueillir plusieurs fils, fibres optiques, canaux et même des composants structuraux. Par conséquent, les ensembles de câbles doivent être le plus petits possible tout en ayant une flexibilité suffisante, afin de maintenir la stabilité dans les cavités de tube, les articulations des instruments ou les positions de rotation, sans se détériorer par fatigue de flexion.
Demande d'intégration multifonctionnelle
Un câble peut assumer simultanément des fonctions de transmission de signaux, d'alimentation en énergie, et de feedback de détection, et peut même devoir être aligné en parallèle avec des fibres optiques et des canaux de refroidissement. Comment organiser raisonnablement dans une structure de section limitée est un problème que l'on doit particulièrement prendre en compte lors du design.
3. fiabilité à long terme
Les instruments médicaux doivent résister à des opérations répétées, ainsi qu'à la stérilisation à la vapeur sous haute température, aux nettoyants chimiques et aux environnements humides. Les revêtements isolants des câbles, les structures conductrices et les matériaux de gaine doivent posséder une stabilité à long terme, pour garantir que les performances mécaniques et électriques ne déclinent pas de manière significative avec le nombre d'opérations.

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Deuxième partie : les défis posés par les problèmes de brouillage

Interférence électromagnétique (EMI)
 Chirurgie, il existe des sources d'interférences telles que les ciseaux électriques, les équipements ultrasons, le système d'alimentation, etc. Sans une conception de blindage adéquate, les câbles sont facilement affectés, ce qui peut entraîner des fluctuations de signaux, une augmentation du bruit ou une déformation de l'image.
Problèmes de cross-talk et de réflexion
Les câbles en parallèle sont facilement sujets aux interférences, et si le design de l'impédance terminale n'est pas raisonnable, il peut y avoir des réflexions, ce qui entraîne une attenuation des signaux à haute fréquence et affecte la qualité de transmission.
3. Écran de sécurité et conception de mise à la terre
La couche de blindage, si elle présente des brèches, des mauvaises jointures ou une mise à la terre non continue, réduira considérablement la capacité d'interférence, ce qui est un danger latent souvent négligé dans les projets réels.


 

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Troisième partie : Avantages techniques du câble coaxial micro 1. Faible diamètre et poids léger, ce qui facilite l'installation et le déplacement. 2. Bonne performance en termes de transmission de signaux, avec une faible perte de signal et une haute vitesse de transmission. 3. Bonne résistance aux interférences externes, avec une protection efficace contre les interférences électromagnétiques. 4. Matériau isolant de haute qualité, avec une bonne résistance à l'humidité et à la température, adapté à diverses conditions environnementales. 5. Facile à connecter et à déconnecter, avec une connexion stable et fiable. 6. Conception compacte et légère, ce qui est particulièrement adapté aux applications où l'espace est limité.

Câble coaxial micro avec un diamètre extérieur extrêmement petit et une structure de blindage coaxiale, il est l'un des matériaux de câble à haute vitesse couramment utilisés dans les instruments de chirurgie minimalement invasive, adapté aux spécifications extrêmement fines comme AWG32-50. Ses avantages principaux incluent :
Naissance avec une fonction de filtrage intégré

La structure coaxiale est équipée d'une couche de blindage, ce qui peut efficacement réduire les interférences EMI et la perturbation de la signalisation adjacente.

Intégrité des signaux améliorée

L'impédance coaxiale est excellente, ce qui permet de réduire les réflexions et les pertes dans les transmissions à haute fréquence, assurant une image et des données stables et claires.

Conception de diamètre extérieur extrêmement petit

Extrêmement fines, elles peuvent atteindre moins de 0,3 mm, offrant ainsi des possibilités de câblage pour les instruments mini-invasifs dans des espaces étroits.

4. Haute souplesse et résistance à la flexion

Les conducteurs spéciaux et les matériaux isolants sont conçus de sorte qu'ils puissent maintenir leur fiabilité lors de flexions répétées, de rotations ou de mouvements à l'intérieur de tubes.

5. Excellent capacité d'intégration hybride

Peut être encapsulé avec des fibres optiques, des câbles d'alimentation, des tubes de refroidissement, etc., en tant que câble mixte, ce qui aide à réduire davantage la taille des instruments et à améliorer l'efficacité du câblage.

 

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Quatre, points clés de la conception des câbles pour les instruments minimaux invasifs
Choix raisonnable de type et sélection des matériaux

Choisissez une spécification de coaxial adaptée en fonction du type de signal, de la fréquence et de la puissance nécessaires, et prenez en compte l'impact de la méthode de stérilisation sur les matériaux d'isolation et de protection.

2. Assurer l'homogénéité de la couverture

Les câbles et connecteurs doivent maintenir un blindage continu pour éviter la formation de points de rupture du blindage à l'interface, réduisant ainsi la capacité de résistance aux interférences.

3. Mise en correspondance de l'impédance du terminal

Les transmissions de signaux à haute vitesse doivent assurer une impédance cohérente, réduire les réflexions et les pertes, et améliorer la stabilité de la collecte d'images et de données.

4. Capacité d'intégration de faisceaux mixtes

Intégrer un coaxial extrêmement fin avec des fibres optiques, des câbles d'alimentation ou des conduits fluides peut significativement améliorer l'utilisation de l'espace et la fiabilité de la câblage global du système.

5. Complète test de validation

Incluant la durée de vie des flexions, la résistance à la stérilisation, l'intégrité des signaux, et la résistance aux interférences EMI, tous ces points doivent être testés strictement pendant la phase de développement.

La conception des câbles dans les instruments minimalement invasifs cherche toujours à trouver un équilibre entre une "espace extrêmement réduit" et une "signaux extrêmement stables". Dans une certaine mesure, le câble coaxial micro fournit une solution efficace aux ingénieurs, non seulement en satisfaisant les besoins de câblage dans des espaces extrêmement réduits, mais aussi en possédant une excellente capacité de résistance aux interférences. Grâce à une sélection raisonnable de matériaux, des stratégies de blindage, des techniques de terminaison et des modes de montage hybride, il est possible de considérablement améliorer la fiabilité globale des instruments et l'effet d'utilisation clinique.

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