DE19706753A1 - Kabel mit voneinander beabstandeten Wendeln - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein flexibles, schlaffes Kabel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und betrifft eine flexible Kabelanordnung, die zur Verbindung mit einem in der Hand zu haltenden medizinischen Instrument geeignet ist, und im speziel­ leren ein Bündel hochflexibler Leiter, die eine kostengünstige, hochflexible Kabelanordnung schaffen.

Das US-Patent 4 761 519 offenbart ein flexibles Kabel, das ein Bündel aus einer Vielzahl von Koaxialkabeln mit flexibler und schlaffer Konstruktion aufweist. Das flexible Kabel ist zur Verbindung mit einem in der Hand zu haltenden medizinischen Instrument zur Über­ wachung von Anzeigen der menschlichen Physiologie während diagnostischer Vorgänge und chirurgischen Ein­ griffen geeignet. Jedes Koaxialkabel ist flexibel und schlaff sowie mit einer leitfähigen Abschirmung ausge­ bildet, die eine dielektrische Abschirmung konzen­ trisch umschließt, welche wiederum einen zentralen Leiter umschließt, um dadurch eine gesteuerte elektri­ sche Impedanz zu schaffen. Jedes Koaxialkabel über­ trägt im Gebrauch elektronische Signale entlang des zentralen Leiters. Die als Beflechtung ausgebildete Drahtabschirmung schafft eine beträchtliche Redu­ zierung des Übersprechens unter den einander benach­ barten Koaxialkabeln und trägt zur Steuerung der Kennimpedanz jedes Koaxialkabels bei.

Wie in dem genannten Patent offenbart ist, ist die als Beflechtung ausgebildete Drahtabschirmung an dem flexiblen Kabel dahingehend vorteilhaft ausgebildet, daß sie einen reduzierten Widerstand für Bewegungen des Kabels in Axialrichtung und in Rotationsrichtung schafft. Ein Hauptkostenfaktor besteht bei dem Kabel hinsichtlich des Zeit- und Materialaufwands zum An­ bringen einer geflochtenen Drahtabschirmung an jedem Koaxialkabel. In der Vergangenheit war die geflochtene Drahtabschirmung notwendig, um nicht akzeptable Aus­ maße von Übersprechen unter den einander benachbarten isolierten Leitern in dem Bündel zu verhindern, ins­ besondere wenn die medizinischen Instrumente mit Hoch­ frequenzsignalen arbeiten.

Das Gebiet der diagnostischen medizinischen Instrumen­ te unterliegt einer Tendenz zur Verwendung entweder von Hochfrequenzsignalen oder von Ultraschallfrequenz­ signalen. Da Ultraschallsignale im Vergleich zu Hoch­ frequenzsignalen eine geringere Geschwindigkeit auf­ weisen und zeitlich recht lang dauern, wäre es von Vorteil, eine Kabelkonstruktion zu haben, die das Übersprechen unter den signalführenden Leitern in dem Kabel reduziert, ohne daß man jeden der signalführen­ den Leiter mit einer geflochtenen Drahtabschirmung um­ geben zu braucht. Ein kostengünstigeres Kabel ließe sich aus isolierten Drähten mit einer Konstruktion mit anderen Merkmalen als einer teuren, geflochtenen Drahtabschirmung zur Reduzierung des Übersprechens auf akzeptable Niveaus bilden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Schaffung eines flexiblen Kabels, bei dem eine geflochtene Drahtabschirmung eliminiert ist und sich dadurch die Herstellungskosten reduzieren, wobei das Kabel dennoch ein akzeptables, reduziertes Niveau des Übersprechens unter den einzelnen signalführenden Leitern in dem Kabel schafft.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein flexibles und schlaffes Kabel zur Verbindung mit einem medizinischen Instrument ausgelegt, wobei das Kabel flexibel und schlaff bleibt, um dem medizinischen Instrument beim Halten und Handhaben desselben mit der Hand Bewegungs­ freiheit zu verleihen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel besitzt ein flexibles und schlaffes Kabel eine Konstruktion, die mehrere, nicht-abgeschirmte, isolierte Leiter und Ableitdrähte aufweist, wobei sich die Ableitdrähte in ausgewählten Zwischenräumen unter den isolierten Leitern in wenig­ stens einer Reihe bzw. Lage erstrecken, so daß das Übersprechen unter den isolierten Leitern in der Lage reduziert ist, wobei sich die isolierten Leiter und die Ableitdrähte entlang einer Längsachse des Kabels wendelförmig erstrecken.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Endansicht eines schlaffen und flexiblen Kabels;

Fig. 2 eine schematische Ansicht des in Fig. 1 ge­ zeigten Kabels, wobei Teile voneinander ge­ trennt sind;

Fig. 3 eine Endansicht eines flexiblen und schlaffen Kabels, das mit mehreren Teilen aufgebaut ist, wie sie in Fig. 2 gezeigt sind;

Fig. 4 eine Endansicht eines weiteren flexiblen und schlaffen Kabels, das mit mehreren Teilen auf­ gebaut ist, wie sie in Fig. 2 gezeigt sind; und

Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren Kabelanord­ nung, wobei Teile weggebrochen sind.

Wie unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 3 bis 5 zu sehen ist, besitzt ein flexibles Kabel 1 einen äußeren Mantel 2, in dem eine Vielzahl isolierter Drähte oder Leiter 3 sowie nicht-isolierter, leitfähiger Ab­ leitdrähte 4 in jeweiligen Zwischenräumen 5 zwischen den isolierten Leitern 3 enthalten sind, wie dies in Fig. 2 zu sehen ist. Die isolierten Leiter 3 sind Sei­ te an Seite in einer Linie bzw. Lage angeordnet, wobei diese Linie eine entsprechende Achse 6 umschließt, die sich in Längsrichtung des Kabels 1 erstreckt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die isolierten Leiter 3 der Lage sind einander benachbart angeordnet und werden von einem diese umschließenden hohlen Schlauch umge­ ben, der aus einer leitfähigen Membran 7 gebildet ist. Die Membran 7 hält die isolierten Leiter 3 in wenig­ stens einer Lage Seite an Seite nebeneinander fest, wobei sich die Lage in einer die Achse 6 umgebenden Linie erstreckt. Die Membran 7 und die Ableitdrähte 4 greifen aneinander an, wobei die Membran 7 eine elek­ trische Erdungsebene oder Erdungsschiene schafft, die mit den Ableitdrähten 4 in Eingriff steht.

Die Achse 6 weist einen nicht gezeigten zylindrischen Luftraum oder einen flexiblen Draht 8 auf, der im Ver­ gleich zu dem Durchmesser jedes einzelnen isolierten Drahtes 3 einen größeren Durchmesser besitzt. Der Draht 8 kann aus leitfähigem Material bestehen, wie zum Beispiel aus mit Kupfer beschichtetem Stahl oder nicht-rostendem Stahl auf einer Kupferlegierung mit hoher Festigkeit. Der Draht 8 kann blank sein, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, oder er kann mit einer konzentrischen Isolierung bedeckt sein, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Die Achse 6 kann auch eine Kombi­ nation aus einem nicht gezeigten Luftraum und einem von diesem umschlossenen Draht aufweisen. Eine aus Luft gebildete Achse 6 verbessert die Flexibilität des Kabels 1, da Luft keinen Reibungswiderstand gegen ein Biegen der isolierten Drähte 3 und der Ableitdrähte 4 besitzt. Der Vorteil einer aus einem Draht 8 gebilde­ ten Achse besteht darin, daß der Draht 8 in der Lage ist, auf das Kabel 1 aufgebrachte Zugbelastungen auf­ zunehmen sowie diesen standzuhalten. Eine auf das Ka­ bel 1 wirkende innere Belastung wird von dem Draht 8 aufgenommen, während die isolierten Leiter 3 und die Ableitdrähte 4 schlaff und frei von einer übermäßigen Belastung sein können. Somit können die isolierten Leiter 3 einen kleineren Durchmesser oder eine redu­ zierte Zugfestigkeit im Vergleich zu früheren Kabel­ konstruktionen aufweisen. Zum Beispiel können Drähte aus mit Silber plattiertem Kupfer mit massivem Quer­ schnitt als weniger teure Alternative zur Verwendung von Leitern, die aus Kupferlegierungen mit höherer Festigkeit sowie Leitern, die aus mehreren Litzen an­ statt einer einzigen massiven Litze hergestellt sind, verwendet werden.

Eine ausgewählte Anzahl isolierter Leiter 3, die die­ selbe Durchmessergröße aufweisen und Seite an Seite in derselben Lage angeordnet sind, sind vollständig um die Achse 6 herum angeordnet. Alle der isolierten Leiter 3 in der Lage liegen über der Achse 6 und er­ strecken sich wendelförmig die Achse 6 entlang. Die wendelförmige Anordnung der isolierten Leiter 3 schafft ein hohes Ausmaß an Flexibilität sowie einen reduzierten Biegewiderstand des Kabels 1 bei einem Biegevorgang. Ausgewählte Ableitdrähte 4 sind in je­ weiligen Zwischenräumen 5 entlang sowie neben einander benachbarten isolierten Leitern 3 in der Lage ange­ ordnet.

Es ist wichtig, daß die isolierten Leiter 3 und die Ableitdrähte 4 frei von Kompression gegeneinander sind, um dadurch ihr individuelles Biegevermögen zu steigern, wenn das Kabel 1 einem Biegevorgang unter­ zogen wird. Aus diesem Grund umgibt Luft jeden der Leiter 3 und 4, um dadurch einen Spalt zu schaffen, in dem sich die Leiter 3 und 4 während einer Biegung des Kabels 1 frei bewegen können. Dabei ist ein Spalt in der Linie bzw. Flucht der Lage der isolierten Leiter 3 möglich. Wenn zum Beispiel die isolierten Leiter 3 aneinander angreifen, ist ein Spalt in der Flucht der Lage möglich, solange der Spalt eine geringere Breite als der kleinste Durchmesser von einem der isolierten Leiter 3 aufweist. Die ausgewählte Anzahl der Seite an Seite nebeneinander angeordneten, isolierten Leiter 3 wird derart ausgewählt, daß sie der größten Gesamtan­ zahl der Durchmesserbeträge der isolierten Leiter 3 auf einer Umfangslinie entspricht, die sich voll­ ständig um die Achse herumerstreckt. Eine Breite des Spalts auf der Umfangslinie ist somit geringer als der Durchmesser eines einzelnen isolierten Leiters 3.

Die flexible leitfähige Membran 7 umschließt die Lage der isolierten Leiter 3. Die Membran 7 begrenzt die Bewegung der isolierten Leiter 3 aus ihrer Position innerhalb der Linie bzw. Ausfluchtung der Lage her­ aus. Die Membran 7 ist zum Beispiel als flexibles Laminat aus einem flexiblen Polyesterband 9, siehe Fig. 2, und einer leitfähigen Aluminiumfolie 10 gebil­ det, die durch einen Kleber 11 miteinander verbunden sind. Die leitfähige Folie 10 der Membran 7 ist dabei den isolierten Leitern 3 zugewandt. Die Membran 7 be­ grenzt ein Auseinanderspreizen einander benachbarter Leiter 3, um dadurch zu verhindern, daß die Ab­ leitdrähte 4 aus ihrem Eingriff mit dem leitfähigen Bereich der Membran 7 herausgelangen. Die Membran 7 ist um die isolierten Drähte 3 und die ausgewählten Ableitdrähte 4 herum angeordnet. Die Membran kann zylindrisch mit einer überlappenden Naht 12 ausge­ bildet sein, die in der in Fig. 2 dargestellten Weise durch eine Lasche an der Membran 7 gebildet ist. Al­ ternativ hierzu kann die Membran 7 überlappende Wendel aufweisen, die die Reihe einander benachbarter Leiter 3 umschließen, wobei die überlappende Naht 12 die einander benachbarten Wendel miteinander überlappt.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, befindet sich ein Zwischen­ raum 5 neben sowie entlang jedes Paares einander be­ nachbarter isolierter Leiter 3. Die Ableitdrähte 4 befinden sich in den jeweiligen Zwischenräumen 5 neben sowie entlang der entsprechenden Paare einander be­ nachbarter isolierter Leiter 3. Jeder Ableitdraht 4 besitzt einen Durchmesser, der zur Überbrückung des Raumes zwischen den einander benachbarten isolierten Leitern 3 sowie zum Kontaktieren beider dieser Leiter ausgelegt ist. Jeder Ableitdraht 4 besitzt einen ersten und einen zweiten Berührungspunkt, wobei diese Punkte mit den jeweiligen, einander benachbarten iso­ lierten Leitern 3 in Berührung sind.

Jeder Ableitdraht 4 befindet sich in Berührung mit einem dritten Punkt auf einem Kreisbogen, der zu der leitfähigen Oberfläche der umschließenden Membran 7 konzentrisch ist. Selbst für den Ableitdraht 4 mit dem kleinsten Durchmesser ist der dritte Punkt eine Tangente auf den Umfang eines solchen Ableitdrahts 4. Bei einem Ableitdraht 4 mit größerem Durchmesser ist der dritte Berührungspunkt gegen die leitfähige Ober­ fläche der umschließenden Membran 7 nach außen aus­ bauchend angeordnet.

Die elektrischen Impedanzen und die Reduzierung des Übersprechens von einander benachbarten isolierten Leitern 3 wurden in der Vergangenheit durch eine nicht gezeigte leitfähige Abschirmung gesteuert, die einen entsprechenden isolierten Leiter 3 umgab, so daß eine Koaxialkabelkonstruktion gebildet war. Im Hinblick auf die Ausführungsformen des Kabels 1 sind gemäß Fig. 2 bei Nichtvorhandensein einer umgebenden leitfähigen Abschirmung der Ableitdraht 4 und ein zentraler Draht 13 oder Leiter eines entsprechenden isolierten Leiters 3 zueinander parallel sowie durch die konzentrische Isolierung 14 voneinander beabstandet, die den zen­ tralen Leiter 13 umschließt. Die Isolierung 14 be­ findet sich in Berührung mit dem Ableitdraht 4 und mit der Membran 7. Während der Übertragung elektrischer Signale entlang des Leiters 13 bleibt ein elektrischer Kopplungseinfluß zwischen dem wendelförmig gewickelten Leiter 13 und dem wendelförmig gewickelten Ableitdraht 4 entlang der gesamten zueinander parallelen Längen des Leiters 13 und des Ableitdrahts 4 konstant. Somit lassen sich eine erwünschte elektrische Impedanz sowie eine Reduzierung des Übersprechens mit der Konstruk­ tion des Kabels 1 erzielen.

Ein Kabel 1 mit wenigstens einer Lage nicht abge­ schirmter, isolierter Leiter 3 ist in Fig. 1 gezeigt. Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen jeweils ein Kabel 1 mit mehreren Reihen bzw. Lagen isolierter Leiter 3, wobei eine isolierende Membran 7 eine Lage von der nächsten Lage trennt.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen jeweils ein Kabel 1 mit einem äußeren Mantel 2, der wenigstens eine zweite Lage einander benachbarter isolierter Leiter 3, die eine zweite Achse 6 umfangsmäßig umschließen, sowie wenigstens eine zweite leitfähige Membran 7 enthält, die die isolierten Leiter 3 in der zweiten Lage um­ fangsmäßig umschließt, wobei ferner leitfähige, zu­ sätzliche Ableitdrähte 4 in ausgewählten Zwischen­ räumen entlang der einander benachbarten isolierten Leiter 3 in der zweiten Lage vorgesehen sind, wobei die zusätzlichen Ableitdrähte 4 an der zweiten leit­ fähigen Membran 7 angreifen.

Die Fig. 4 und 5 zeigen jeweils ein Kabel 1 mit einem äußeren Mantel 2, der aufeinander folgende Lagen einander benachbarter, isolierter Leiter 3 enthält, die eine in Längsrichtung des Kabels 1 verlaufende Achse 6 umfangsmäßig umschließen, wobei jeweilige leitfähige flexible Membranen 7 die jeweiligen Lagen umschließen und leitfähige Ableitdrähte 4 in ausge­ wählten Zwischenräumen entlang einander benachbarter Paare der isolierten Leiter 3 an den jeweiligen Mem­ branen 7 angreifen. Jede aufeinander folgende Lage isolierter Leiter 3 kann wendelförmig mit wechselnden Wickelrichtungen oder alternativ hierzu mit derselben Wickelrichtung angeordnet werden, wobei letzteres nicht gezeigt ist.

Ein in der Medizin zu verwendendes Kabel ist mit mehreren isolierten Leitern aufgebaut, die nicht abge­ schirmt sind und mit unisolierten Ableitdrähten kom­ biniert sind, wobei alle der Leiter wendelförmig ent­ lang einer Längsachse des Kabels gewickelt sind. Ein sich dadurch ergebender Vorteil besteht in der Schaf­ fung eines kostengünstigen Kabels, das für medizini­ sche Ultraschallsignale geeignet ist, wobei die signalübertragenden Leiter nicht abgeschirmt sind.

Claims (6)

1. Flexibles, schlaffes Kabel mit einem äußeren Mantel (2), der umfangsmäßig um eine in Längs­ richtung des Kabels verlaufende Längsachse ange­ ordnete isolierte Leiter (3) sowie leitfähige Ab­ leitdrähte (4) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ableitdrähte (4) in ausgewählten Zwischenräumen entlang der einander benachbarten isolierten Leiter (3) erstrecken, daß sich die isolierten Leiter (3) und die Ableitdrähte (4) in wenigstens einer Lage wendelförmig die Achse ent­ langerstrecken, und daß eine leitfähige Membran die isolierten Leiter (3) und die Ableitdrähte (4) umfangsmäßig umschließt, wobei die Membran (7) mit den Ableitdrähten (4) in Berührung steht.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (7) überlappende Wendelbereiche aufweist, die die Lage der einander benachbarten Leiter (3) umschließen.

3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (7) zylindrisch ausgebildet ist und eine überlappende Naht aufweist.

4. Kabel nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine zweite Lage einander benach­ barter, isolierter Leiter (3) umfangsmäßig um die Achse herum angeordnet ist, daß wenigstens eine zweite leitfähige Membran (7) die isolierten Leiter (3) in der zweiten Lage umfangsmäßig um­ schließt, und daß leitfähige zusätzliche Ab­ leitdrähte (4) in ausgewählten Zwischenräumen ent­ lang der einander benachbarten isolierten Leiter (3) in der zweiten Lage angeordnet sind, wobei die zusätzlichen Ableitdrähte (4) mit der zweiten leitfähigen Membran (7) in Berührung stehen.

5. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Membran (7) überlappende Wendelbe­ reiche aufweist, die die zweite Lage der einander benachbarten Leiter (3) umschließen.

6. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Membran (7) zylindrisch ausgebildet ist und eine überlappende Naht aufweist.