KR20050074542A - 카테터 설비를 갖는 가요성의 고 임피던스 상호 연결케이블 - Google Patents

Abstract

케이블 조립체는 대향된 제1 및 제2 단부를 각각 갖는 복수의 와이어를 갖는다. 와이어는 제1 및 제2 단부 사이의 중간 부분을 갖고, 중간 부분은 서로로부터 분리된다. 도전성 실드는 모든 와이어를 내부가 빽빽하지 않게 둘러싸고, 실드 및 와이어는 탄성적인 카테터 시스 내부에 수용된다. 의학용 화상 진찰 변환기는 와이어의 한 단부에 연결될 수도 있고, 와이어는 다른 단부에 리본화될 수도 있다. 변환기는 초음파 또는 다른 화상 진찰 변환기일 수도 있고, 카테터 내에 수용될 수도 있다.

Description

카테터 설비를 갖는 가요성의 고 임피던스 상호 연결 케이블 {FLEXABLE HIGH-IMPEDANCE INTERCONNECT CABLE WITH CATHETER FACILITY}

본 발명은 복수의 와이어 케이블에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 의학용 절차를 위해 카테더와 함께 사용되는 작은 게이지 와이어링에 관한 것이다.

임의의 바람직한 적용예에서는 소형화된 복수의 와이어 케이블 조립체가 요구된다. 실질적으로 복수의 도전체가 요구될 때 바람직하지 않게 부피가 큰 케이블을 회피하기 위해, 매우 미세한 도전체가 사용된다. 전기적 노이즈와 간섭을 제한하도록, 실드를 갖는 동축 와이어가 도전체를 위해 일반적으로 사용된다. 유전체 시스(Sheath)는 중앙 도전체를 둘러싸고, 도전성 실드로부터 이를 전기적으로 분리한다. 이러한 와이어 다발은 도전성 직조 실드와 외부 보호 시스에 의해 둘러싸인다.

많은 다양한 도전체가 요구되는 몇몇 적용예에서는 케이블이 큰 가요성과, 유연성 또는 "늘어짐(floppy)"을 갖는 것이 바람직하다. 의학용 초음파 변환기에 연결되기 위한 케이블과 같은 적용예에서, 휨에 대해 중간 저항성을 갖는 강성 케이블은 초음파 화상을 어렵게 만든다. 그러나, 보호 시스 케이블에 대한 통상적인 접근법에 따르면, 와이어 다발은 바람직하지 않게 강성일 수도 있다. 또한, 케이블이 비교적 경량이어서, 화상 진찰을 위한 위치에 초음파 변환기를 유지하는 데 상당한 노력을 필요로 하지 않는 것이 바람직하다. 현재, 초음파 기술자는 변환기 상으로 당겨지 않게 케이블을 지지하도록 그 손목 주위에서 케이블의 일부를 감싸 루프로 만든다.

가요성을 갖고 경량인 케이블에 대한 필요성은 매우 미세한 게이지 와이어를 사용함으로써 충족된다. 그러나, 이는 효과적인 반면, 미세한 게이지의 동축 와이어를 제조하는 공정은 정밀하고 비용이 많이 든다. 요구되는 전체 와이어 직경을 달성하도록, 중앙 도전체와 나선형으로 감겨진 실드 와이어는 매우 미세해야 하고, 실제적인 제조 능력의 한계에 접근하고 있다. 몇몇 사용예에 대해 과거의 케이블은 차폐되지 않은 도전체를 사용하였지만, 이는 높은 임피던스와 낮은 정전 용량 및 매우 제한된 크로스 토크(cross talk)를 요구하는 의학용 초음파 화상 진찰과 같은 적용예에는 적합하지 않다는 것이 알려져 있다.

또한, 복수의 도전체를 갖는 케이블 조립체는 다른 구성 요소와 조립되는 데 시간에 많이 들고 비용이 많이 들 수도 있다. 개별적인 와이어가 다발로 사용될 때, 와이어 단부가 다발의 다른 단부에서 선택된 와이어에 대응하는 지를 용이하게 확인할 수 없어서, 지루한 연속 테스트가 요구된다. 일반적으로, 케이블의 한 단부에서 와이어 단부는 도전체 또는 인쇄 회로 기판과 같은 구성 요소와 연결되고, 도전체 또는 기판은 각각의 와이어에 동시에 하나씩 에너지를 공급하는 테스트 설비에 연결되어서, 조립자가 제2 도전체 또는 기판 상의 적절한 연결부에 대해 확인된 와이어를 연결할 수 있다.

와이어가 케이블의 한 단부로부터 케이블의 다른 단부로 유지되는 연속 형태로 존재하는 리본 케이블은 이러한 특정 문제점을 처리할 수도 있다. 그러나, 모든 와이어의 리본이 함께 용접된다면, 이들은 굽힘에 저항하게 되어, 바람직하지 않은 강성 케이블을 생성한다. 또한, 복수의 종방향 절첩 라인을 따라 절첩된 리본은 조밀한 단면을 생성하지 않는 경향을 가질 수도 있어, 바람직하지 않게 부피가 증가되고, 많은 적용예에서 바람직한 원형 단면을 제공하지 않을 수도 있다.

다른 실시예에서는, 작은 크기와 높은 성능이 중요하다. 의학용 화상 진찰, 특히 환자의 심장 성능의 삼차원 화상 진찰과 같은, 내부의 센서를 사용하는 초음파 화상 진찰을 위해, 내부 변환기로부터 외부 기구로 유용한 화상을 생성하고 전송하기 위해 복수의 라인에서 높은 데이터 속도가 중요하다. 또한, 화상 진찰을 위한 위치(심장과 같은)에 도달하도록 환자의 정맥 또는 동맥 내부에 끼워 맞춤을 위해 이러한 와이어 다발의 직경은 중요하다. 소화기(gastrointestinal) 경로의 화상 진찰와 같은 다른 적용예에서, 환자의 안락성을 위해 그리고 광 도관과 외과 기구를 작동하고 조향하는 기계적 요소와 같은 다른 요소를 위한 공간을 허용하기 위해 케이블 직경을 제한하는 것이 중요하다. 그러나, 현재의 케이블은 진보된 화상 진찰 카테터와 같은 적용예를 위해 적절한 것보다 크고 충분한 성능이 결여되어 있다. 경식도 초음파 탐침(transesophageal probes)을 위해, 보다 작은 크기가 중요한 데, 이는 보다 덜 침범적(invasive) 또는 보다 안락한 과정를 가능하게 하기 때문이다. 또한, 적절한 크기의 케이블은 환자의 신체 내부로의 통과를 용이하게 하여 원하는 위치에 도달하게 하는 데 필요한 기계적 특성이 없다.

새로운 본 발명의 목적 및 특징은 특히 첨부된 청구항에 서술된다. 추가의 목적과 이점을 갖는 그 구성 및 작동 방식 모두에 대해 본 개시는 아래에 서술된 바와 같이, 첨부된 도면과 함께, 다음의 설명을 참조함으로 최적으로 이해될 수 있을 것이다.

도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케이블 조립체의 사시도이다.

도2는 도1의 실시예에 따른 와이어링 구성 요소의 사시도이다.

도3은 도1의 실시예에 따른 와이어링 구성 요소의 단부 부분의 확대된 단면도이다.

도4는 도1의 실시예에 따른 케이블 조립체의 확대된 단면도이다.

도5는 도1의 실시예에 따른 휘어진 상태에서 케이블 조립체의 확대된 단면도이다.

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이블 조립체 구성 요소의 확대된 단면도이다.

도7은 도6의 다른 실시예에 따른 케이블 조립체의 확대된 단면도이다.

도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이블 조립체의 절결도이다.

도9는 본 발명의 추가의 다른 실시예에 따른 케이블 조립체 구성 요소의 확대된 단면도이다.

도10은 도9의 다른 실시예에 따른 케이블 조립체의 확대된 단면도이다.

도11은 본 발명의 추가의 다른 실시예에 따른 케이블 조립체의 사시도이다.

도12는 도11의 다른 실시예에 따른 케이블 조립체의 확대된 단면도이다.

본 발명은 케이블 조립체를 제공함으로써 종래 기술 분야의 제한을 극복한다. 케이블 조립체는 대향된 제1 및 제2 단부를 각각 갖는 복수의 와이어를 갖는다. 와이어는 제1 단부와 제2 단부 사이의 중간 부분을 갖고, 중간 부분은 서로로부터 분리된다. 도전성 실드는 모든 와이어를 느슨하게 둘러싸고, 실드 및 와이어는 견고한 탄성 스프링과 같은 카테터 시스 내부에 수용된다. 의학용 화상 진찰 변환기는 와이어의 한 단부에 연결될 수도 있고, 와이어는 다른 단부에 리본화될 수도 있다. 변환기는 초음파 또는 다른 화상 진찰 변환기일 수도 있고, 카테터 내에 또는 카테터의 단부 부분으로서 수용될 수도 있다.

도1은 커넥터 단부(12)와, 변환기 단부(14) 및 가요성 연결 케이블(16)을 갖는 케이블 조립체를 도시한다. 커넥터 단부 및 변환기 단부는 케이블(16)에 연결될 수 있는 구성 요소의 예로서 도시된다. 본 예에서, 커넥터 단부는 초음파 화상 진찰 기계와 같은 전자 기구에 연결되기 위한 커넥터(22)를 갖는 회로 기판(20)을 포함한다. 커넥터 단부는 커넥터 하우징(24)과 케이블의 단부를 둘러싸는 스트레인 릴리프(26, strain relief)를 포함한다. 대향 단부에서는, 초음파 변환기(30)가 케이블에 연결된다.

케이블(16)은 복수의 미세한 동축으로 차폐된 와이어(32)를 포함한다. 또한 도2에 도시된 바와 같이, 와이어는 그룹(30) 내부에 배열되고 각각의 그룹은 각각의 단부에서 리본화된 리본 부분(34)과, 리본 부분 사이로 내부가 빽빽하게 차 있지 않은 기다란 부분(36)을 갖고 거의 전체 길이의 케이블로 연장한다. 각각의 리본 부분은 나란하게 배열되고, 서로에 부착되고, 그리고 각각의 와이어에 대해 실드 층과 중앙 도전체를 노출하도록 손질된 단일 층의 와이어를 포함한다. 내부가 빽빽하게 차 있지 않은 부분에서, 와이어는 그 단부를 제외한 다른 단부에는 연결되지 않는다.

각각의 와이어의 실드 및 도전체는, 케이블이 사용되는 적용예의 요구에 따라, 회로 보드에 연결되거나 또는 임의의 통상적인 수단에 의해 임의의 전자 구성 요소 또는 커넥터에 연결된다. 내부가 빽빽하게 차 있지 않은 부분(36)의 와이어는 스트레인 릴리프 사이로, 스트레인 릴리프를 통해, 그리고 리본 부분이 준비되고 연결된 하우징 내부로 케이블의 전체 길이를 연장한다.

리본 부분(34)은 조립자가 주어진 그룹의 대향 리본 부분을 상호 관련시킬 수 있고, 각각의 그룹 내의 특정 와이어의 단부를 상호 관련시킬 수 있는 독특한 지시물로써 각각 표시된다. 그룹 확인부(40)는 리본 부분 상에 인쇄되고, 각각의 리본 부분 상의 제1 와이어 확인부(42)는 각각의 리본의 순서로 제1 와이어가 각각의 단부 상에 확인되는 것을 보장한다. 각각의 그룹이 각각의 리본 부분에서 와이어의 순서로 일대일 대응을 갖는 것이 중요하다. 결국, 조립자는 적절한 와이어를 찾도록 연속적인 시행 착오 테스트를 할 필요없이, 주어진 그룹 "A"의 확인된 제1 단부 와이어로부터 n차 와이어를, 대향 리본 부분에서 대응하는 n차 와이어로 확인할 수 있다. 이러한 대응은, 각각의 그룹의 내부가 빽빽하게 차 있지 않은 중간 부분(36)이 서로에 대해 또는 케이블 내의 다른 그룹의 중간 부분과 함께 이동하게 될 지라도 보장된다.

도3은, 와이어가 용접 조인트(46)에서 그 외부 시스 층(44)에 함께 연결되지만, 각각의 와이어의 도전성 실드(50)가 다른 것으로부터 전기적으로 절연되게 유지되고 내부 유전체(52) 및 중앙 도전체(54)가 손상되지 않고 절연된, 대표적인 단부 부분의 단면도를 도시한다. 다른 실시예에서, 리본 부분은 접하는 시스 층(44) 사이에 접착제의 사용에 의해, 공통의 스트립 또는 시트에 각각의 시스 층의 접착에 의해, 또는 기계적 클립에 의해 고정될 수도 있다.

도4는 중간 부분을 나타내는, 리본 부분으로부터 멀리 떨어진 케이블의 대부분의 길이 전체의 케이블의 단면을 도시한다. 와이어는 가요성 실린더형 케이블 시스(60) 내부에 빽빽하지 않게 수용된다. 또한 도1에 도시된 바와 같이, 도전성 직조 실드(62)는 모든 와이어를 둘러싸고, 보어(64)를 한정하도록 시스의 내부 표면에 존재한다. 도4로 돌아가면, 보어 직경은 모든 와이어를 빽빽하게 수용하는 데 요구되는 것보다 다소 크게 선택된다. 이는, 케이블이 도5에 도시된 바와 같이 팽팽한 굽힘에 대해 최소한의 저항성으로써 휠 수 있는 가능성을 제공하기 때문에, 와이어는 보어 단면이 도4에 도시된 바와 같이 직선으로 고정될 때 갖는 원형 단면으로부터 감소되어 평평한 구성으로 자유롭게 활주된다.

바람직한 실시예에서, 각각의 16개의 와이어의 8개의 그룹이 존재하지만, 이러한 숫자는 실질적으로 변경될 수도 있고, 몇몇 실시예서는 모든 와이어를 단일 그룹으로 사용할 수도 있다. 와이어는 0.016 인치(0.0406 cm)의 외부 직경을 갖는 것이 바람직하지만, 이 치수와 다른 치수가 적용예에 따라 임의의 크기의 범위를 가질 수도 있다. 시스는 0.330 인치(0.8382 cm)의 외부 직경과 0.270 인치(0.6858 cm)의 보어 직경을 갖는다. 이는 0.057 인치(0.1448 cm)의 보어 단면(원형 형상으로 직선일 때)을 산출한다. 내부가 빽빽하게 차 있지 않은 와이어가 그 영역의 합계보다 단지 약간 큰 단면 영역으로 패킹될 때, 일반적인 조건에서 보어 내에 상당한 여분의 공간이 존재한다. 이는 와이어가 가요성을 갖고 각각의 주위로 슬라이드되게 하고, 와이어 실드가 와이어 묶음 주위로 싸여지는 통상적인 실시에서와 같이, 와이어가 함께 팽팽하게 싸여진다면 발생하는 와이어 대 와이어의 표면 마찰을 최소화한다. 바람직한 실시예에서, 케이블이 두 개의 손가락 사이에서 접혀져서 자연 반경으로 굽혀질 지라도, 0.75 인치(1.905 cm) 또는 케이블 직경의 약 2 배의 굽힘 반경에는 최소한의 굽힘력이 제공된다. 실질적으로, 굽힘 반경과 유연성이 없는 굽힘에 대한 저항성은 각각의 구성 요소의 전체 굽힘 저항보다 작게 제한된다. 각각의 와이어가 너무 얇고 케이블 직경의 스케일의 반경에서 굽힙에 대한 최소한의 저항성을 갖기 때문에, 따라서 와이어의 저항성의 합계는 전체 굽힘 저항성을 정하는 시스와 실드의 굽힘 저항성에 거의 부가되지 않는다.

차폐되지 않은 실시예

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그룹(33')의 대표적인 단부 부분(34')의 단면도를 도시한다. 다른 실시예에서는 케이블을 구성하는 와이어(32')가 각각에 대해 차폐되지 않고, 각각이 와이어의 단지 도전성 부분만을 포함한다는 점에서 바람직한 실시예와 다르다. 각각의 와이어의 도전성 부분만이 중앙 도전체이고, 케이블 내의 도전체만이 중앙 도전체 및 실드이다. 중앙 도전체(54')는 단일 절연 층 또는 유전체 시스(44')에 의해서만 둘러싸인다. 이러한 단일 층은 단일 재료로 형성되어, 간단한 제조를 제공한다.

바람직한 실시예에서와 같이, 와이어는 용접 조인트(46')에서 그 시스(44')에 함께 연결된다. 다른 실시예에서, 리본 부분은 접하는 시스 층(44') 사이에 접착제의 사용에 의해, 공통의 스트립 또는 시트에 각각의 시스 층의 접착에 의해, 또는 리본화된 단부를 제공하는 임의의 수단에 의해 고정될 수도 있고, 리본 케이블의 개별적인 중간 부분을 포함할 수도 있다.

도7은 도6의 케이블 그룹(33')를 사용하는 다른 실시예의 케이블(16')을 도시한다. 상기 단면은 리본화된 단부 부분으로부터 떨어진 케이블 상의 임의의 중간 위치에서 취해진 것이다. 와이어(32')는 가요성 실린더형 케이블 시스(60') 내부에 내부가 빽빽하지 않게 수용된다. 도1에 도시된 바람직한 실시에서와 같이, 도전성 직조 실드(62')는 모든 와이어를 내부가 빽빽하지 않게 둘러싸고, 보어(64')를 한정하도록 시스의 내부 표면에 존재한다. 도7로 돌아가면, 실드 보어 직경은 모든 와이어를 빽빽하게 수용하기 위해 요구되는 것보다 다소 크게 선택된다. 이는, 도5에 도시된 바와 같이 케이블이 팽팽한 굽힘에 대해 최소한의 저항성으로써 휠 수 있는 가능성을 제공하기 때문에, 와이어는 보어 단면이 도6에 도시된 바와 같이 직선을 유지할 때 갖는 원형 단면으로부터 감소되어 평평한 구성으로 자유롭게 활주된다.

차폐되지 않은 와이어라면, 내부가 빽빽하게 차 있지 않는 것은 케이블 성능에 특히 중요하다고 여겨진다. 이는 내부가 빽빽하게 차 있지 않는 것이 와이어가 중간 부분의 길이를 따라 다른 와이어에 대해 구불구불하게 되는 것을 허용하여, 주어진 와이어가 임의의 다른 특정 와이어 또는 와이어 세트에 인접하여 길이의 작은 일부분만을 소비하게 하기 때문이다. 실드 또는 시스가 제조 중 와이어 주위로 팽팽하게 싸여진다면, 각각에 대한 와이어 배열은 랜덤 패턴이 가능한 제품일 수 없고, 조립 중에 정해진 패턴을 따를 것으로 예상된다.

따라서, 첫째로, 내부가 빽빽하지 않게 하는 것은 제조 시 정해질 수 있는 비랜덤 패턴이 장치의 수명을 통해 보존되지 않는 것을 보장한다. 그러한 비랜덤 패턴은, 와이어를 그 길이를 따라 또는 시간이 지남에 따라 다른 쪽에 대해 이동하지 않게 하는 밀집된 벌집 모양의 단면으로, 와이어가 전체 길이를 따라 동일한 다른 와이어에 인접하게, 실질적으로 직선 경로를 따르게 하는 패턴일 수도 있다. 두 번째로, 내부가 빽빽하지 않게 하는 것은 와이어가 시간의 경과에 따라 이동하게 하여, 상기 패턴이 장치의 수명 동안 고정된 채 유지되지 않게 한다. 케이블이 사용 중 휘어지고, 저장을 위해 격납되고(stowed) 반출될(unstowed) 때, 와이어는 케이블의 길이 상에서 서로에 대해 "느리게 변위(crawl)"한다고 여겨지고, 시간의 경과에 따라 다른 패턴과 위치를 랜덤하게 취한다. 세 번째로, 느리게 변위하는 와이어의 경향은 이들이 케이블의 길이 상에서 다른 랜덤 패턴을 취하게 하여, 와이어가 케이블 길이의 매우 짧은 부분에서 다른 주어진 와이어에 인접하게 유지되는 것이 예상될 수 있어, 임의의 다른 와이어가 그 위에 묶여, 크로스 토크를 일으킬 수도 있는 효과를 제한한다.

길이를 따라 임의의 위치에서의 와이어의 배열은 케이블의 길이를 따라 짧은 간격에서 와이어의 패턴과 최소한의 상호 관련성을 갖는다는 것을 알 수 있다. 와이어가 그 위치로부터 상당히 이동될 것이라고는 예상될 수 없는 케이블 길이를 따르는 최소한의 짧은 간격에서, 와이어가 동일한 위치에 유지되는 것을 선호하거나 또는 그러한 경향이 있다고 여겨질 이유가 없을 뿐만 아니라, 두 개의 인접한 와이어는 케이블 길이의 상당한 부분에서, 서로 인접하게 유지하게 하는, 동일한 방향으로 벗어나려는 경향도 없는 것으로 여겨진다.

또한, 와이어는 케이블의 전체 직경을 가로 질러 와이어가 몇몇 완전한 원형의 트립 통로(trip transit)를 만들게 허용하는(랜덤이 허용된다면) 속도로 주어진 위치로부터 벗어나려는 경향이 있다는 것이 이해될 수 있다. 이는, 꾸불꾸불한 경로가 실제로 측면의 실드로부터 다른 측면 실드로 톱니형 경로를 발생시키는 것으로 예상되지 않을 지라도, 와이어가 주어진 길이에서 주어진 양만큼 측방향으로 벗어나려는 경향에 의거한다. 각각의 와이어는 임의의 하나의 다른 와이어 부근에서 간격을 거의 소비하지 않기 때문에, 다른 와이어 상으로의 크로스 토크를 발생시키는 그 포텐셜은 다른 와이어 중에 폭넓게 분산되어, 상기 효과가 최소로 되고, 이는 많은 적용예에 대해서 허용될 수 있다. 변환기가 약 35 dB의 노이즈율로 본질적으로 제한된 신호를 갖는 초음파 화상 진찰에 대해, 다른 실시예의 바람직한 예의 성능은 음향적 크로스 토크에서 동등히 관찰되는 성능과 매우 잘 일치된다.

다른 실시예의 바람직한 예에는, 18개의 각각의 와이어의 7개의 그룹이 존재하지만, 이들 각각의 수는 실질적으로 변경될 수도 있고, 몇몇 실시예는 모든 와이어를 단일 그룹으로 사용할 수도 있다. 와이어는 각각 단일하거나 또는 스트랜드될 수도 있는 도전체를 갖고, 리본화를 위해 적절하고 바람직한 유전체 상수를 갖는 재료로써 절연된다. 예시적인 초음파 화상 진찰 적용예에서 사용되는 케이블에서, 일반적으로 도전체는 38 내지 42 AWG의 고강도 구리 합금일 수 있다. 절연부는 저밀도 폴리올레핀이 바람직하지만, 플루오르폴리머(fluoropolymer)를 사용하는 것도 가능하다. 유전체 상수는 1.2 내지 3.5의 범위가 바람직하다.

도전체의 와이어 길이의 리본화된 단부 부분은 케이블 자켓 및 실드에 대해 실질적으로 외부에 존재한다. 단부 부분은 피치에서 또는 균일한 중앙 대 중앙 공간에서 리본화되고, 부착될 회로 보드의 패드에 일치하도록 선택된다. 다른 실시예의 바람직한 예에서, 도전체는 단일 스트랜드의 40 AWG의 구리[0.0026 인치(0.0066 cm)의 직경]이고, 절연부는 0.006인치(0.0152 cm)의 벽 두께를 갖는 초미세 폴리올레핀이어서, 0.015 인치(0.0381 cm)의 전체 와이어 직경을 제공한다. 이는 0.014 인치(0.0356 cm)의 단부 부분의 리본화된 피치를 제공하는 데 매우 적절하다. 다른 유전체 재료는 다른 고체와, 기포성 또는 다른 공기 보강된 저온 합성물 및 플루오르폴리머를 포함한다.

다른 실시예에서는 바람직한 실시예와 약간의 성능 차이를 갖는다. 차폐되지 않은 도전체의 사용은 피트 당 보다 낮은 정전 용량을 산출한다. 상기 예들을 비교하면, 차폐된 제품은 상기 예의 40 AWG 도전체를 사용하는 차폐되지 않은 다른 비동축 제품의 피트당 7 pF에 비교하여, 피트 당 약 17 pF의 정전 용량을 갖는다. 연산된 예상되는 차폐되지 않은 제품의 정전 용량은 12 pF/ft이므로, 바람직한 보다 낮은 정전 용량은 예상치 못한 결과이다. 이는 이웃하는 와이어가 각각의 와이어를 위한 실드로서 기능하여, 도전체와 실드 사이의 실질적인 공간이 외부 케이블 실드에 대한 갭에 전적으로 의거하지 않고, 인접한 와이어 도전체에 대한 이러한 공칭 간격에 의거하기 때문이라고 여겨진다. 다른 신호 운반 와이어를 위한 실드로서 신호 운반 도전체를 사용하는 것은 바람직하지 않은 크로스 토크를 산출하는 것으로 예상되지만, 와이어를 랜덤 위치 설정하고 구불구불하게 하는 것은 중요한 적용예에 대해 양호하게 허용될 수 있는 레벨로 이러한 효과를 제한한다.

차폐되지 않은 다른 제품은 일반적으로 보다 낮은 제조 비용을 갖기 때문에, 실드와 제2 유전체 층을 인가시키는 재료와 공정 비용을 요구하지 않는다. 차폐되지 않은 다른 제품은 차폐된 제품보다 보다 낮은 중량을 갖고, 차폐된 제품에서 케이블의 피트 당 21 내지 26 그램과 비교하여 약 1/3 내지 1/2이 감소된 일반적으로 케이블의 피트 당 13.5 그램의 중량을 갖는다. 이는 초음파 기술자에 대해 보다 안락하게 케이블을 사용하게 하여, 케이블 종결부 상의 스트레인을 감소시키고, 사용자의 피로를 감소시킨다.

차폐되지 않은 와이어를 사용하는 실시예는 다른 중요한 설계 제약을 회피할 수 있다. 일반적으로, 동축 와이어의 정전 용량은 중앙 도전체와 실드 사이의 갭에 종속된다. 임의의 중요한 적용예에 대해 요구되는 낮은 정전 용량(고 임피던스)을 제공하도록, 각각의 와이어의 직경은 갭 폭에 의해 제약받아, 중앙 도전체 또는 실드 와이어가 아무리 작아도 주어진 수의 도전체를 수용하는 케이블의 소형화를 제한한다. (또한, 이러한 제약은 극도로 미세한 동축 와이어의 제조를 둘러싼 실질적인 제조 및 비용 제한으로 된다.) 그러나, 크로스 토크에 대해 보호하는 와이어 실드에 대한 필요성이 없다면, 각각의 와이어는 인접한 와이어 및 케이블 실드로부터 절연부를 제공하는 데 최소한으로 요구되는 얇은 유전체 층을 가질 수도 있다. 정전 용량이 인접한 와이어의 도전체로부터의 도전체 공간에 의해 제한될 지라도, 이는 와이어 절연부의 두 두께의 이점을 가지므로, 상당한 축소화를 가능하게 한다.

추가의 감소된 정전 용량을 제공하도록, 하나 또는 모든 에지의 도전체의 각각의 리본은 접지될 수도 있다(주어진 수의 신호 운반 와이어를 제공하도록 부가적인 와이어를 사용하는 것이 필수적임). 하나의 에지의 도전체가 각각의 단부에서 접지될 때, 정전 용량이 약 1.0 pF만큼 접지 와이어에 가장 인접한 와이어에 대해 증가된다는 것을 알 수 있다. 정전 용량은 접지 근처에서 보다 빠르게 상승하여 접지로부터 멀리 떨어져 수평으로 되는 커브로, 접지로부터 먼 와이어에 대해 보다 높다. 보다 낮고 보다 일정한 정전 용량이 요구될 때, 부가적인 와이어가 허용되고, 각각의 리본의 모든 에지는 접지된다. 이는 접지에 가장 근접한 와이어에서 동등한 정전 용량을 제공하여, 에지로부터 멀리 떨어진 중앙 와이어에 대해 약 0.2 pF의 근소한 상승을 갖게 한다.

기본적으로, 위에서 설명된 바와 같이, 차폐되지 않은 도전체는 동축 도전체와 비교되는 바람직하지 않게 감소된 크로스 토크 성능을, 특히 연장된 길이의 와이어 런(wire run)과, 작은 게이지의 도전체 및 매우 근접한 공간에 대해 산출할 것으로 일반적으로 예상된다. 그러나, 와이어가 대부분의 케이블 길이를 통해 내부가 빽빽하게 차 있지 않은 채 유지되게 하는 것은 일반적인 리본 케이블에 공통적인 이러한 우려를 뜻밖에 제거한다. 와이어가 서로에 연결되지 않기 때문에, 그리고 적당히 케이블 시스의 내부가 빽빽하지 않게 차 있기 때문에, 와이어는 주위에서 이동하게 되어, 임의의 두 개의 와이어가 크로스 토크의 문제점을 발생시키는 서로에 대해 빽빽이 평행으로 유지될 확실한 가능성을 제거한다. 사용에서 케이블을 휘게 하는 것은 와이어를 재배치(shuffling)하는 효과를 가지므로, 전체 케이블 길이 상에 동일한 다른 와이어가 인접한 채 유지될 가능성은 없다. 단부에서만 제어되고 구성된 리본화라면, 일대일 대응(mapping)은 상기 설명한 바와 같이, 신뢰성 있고 효과적인 연결부가 만들어지게 한다.

도8에 도시된 바와 같이, 바람직한 또는 다른 실시예에는 나선형 랩의 가요성 테이프(100)가 제공될 수도 있다. 테이프는 와이어가 연장된 묶음으로부터 리본화된 부분(34)으로 분기하기 바로 전, 커넥터(12) 근처에서 와이어의 단부 부분 주위로 싸여진다. 이 테이프 랩은 휴대용 코드 장치에서 특히 우려되는 반복되는 케이블의 휨의 마모 및 피로 효과를 감소시키는 배리어(barrier)로서 작용한다. 따라서, 싸여진 부분은 케이블의 사용 수명을 연장한다. 싸여진 배리어는 반복되는 굽힘이 발생하는 케이블의 단부에 인가된다. 배리어는 약 1 피트의 길이 이상으로 연장하는 것이 바람직하다. 넓은 PTFE 테이프로써 영역을 감싸는 것은 긴 휨 수명을 제공하는 데 효과적이지만, 케이블의 가요성을 상당히 저하시키지는 않는다. 바람직하게, 테이프는 0.5 인치(1.27 cm)의 폭과, 0.002 인치(0.0051 cm)의 두께 및 0.33 인치(0.8382 cm)의 랩 피치를 갖고, 25 그램의 제한된 인장력으로써 싸여져, 제한된 휨을 갖는 팽팽한 묶음을 회피하는 것이 바람직하다.

보다 큰 접지의 실시예

도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그룹(33")의 대표적인 단부 부분(34")의 단면도를 도시한다. 다른 실시예는 또한 케이블을 구성하는 신호 운반 와이어(32')에, 보다 큰 게이지 도전체(112)와 얇은 절연부 층(114)을 갖는 부가적인 접지 도전체(110)가 있다는 점에서 상기 실시예와 다르다. 바람직하게, 절연된 접지 와이어(110)의 외부 직경은 신호 운반 와이어와 거의 동일하다. 결국, 단부는 일정한 두께의 평평한 리본이고, 접지는 도10에 도시된 바와 같이, 신호 운반 와이어(32') 중에 랜덤식으로 자체 분산되는 경향이 있다.

상기 설명한 바와 같이, 신호 와이어는 0.015 인치(0.0381 cm)의 전체 와이어 직경을 제공하도록, 0.006인치(0.0152 cm)의 벽 두께의 유전체로 둘러싸인, 40 AWG의 구리[0.0026 인치(0.0066 cm)의 직경]인 것이 바람직하다. 접지는 고주파 신호를 운반하지 않으므로, 임의의 유전체 두께가 요구되지 않고, 다른 도전체와의 저항 접촉을 방지하도록 최소한의 절연부만이 요구된다. 따라서, 접지는 0.017 인치(0.0432 cm)의 외부 직경을 제공하도록, 0.0045 인치(0.0114 cm)의 공칭 절연부 두께를 갖는 32 AWG의 구리[0.008 인치(0.0203 cm)의 직경]이다.

다른 실시예에서, 접지 와이어는 바람직한 실시예에서보다 작거나 클 수도 있지만, 적절한 도전성을 제공하도록 신호 와이어보다 상당히 큰 접지부를 갖는 것이 바람직하다. 각각의 리본의 에지 상에서 리본 당 두 개의 접지의 사용은 리본화된 섹션 내에 보다 일정한 정전 용량을 제공하고 신호 와이어가 에지에서 위치 설정되면 발생될 수도 있는 임의의 에지 효과를 감소시키는 것으로 여겨진다.

그러나, 리본 당 엄격히 두 개의 접지를 가질 필요가 없을 뿐만 아니라, 모든 접지는 리본의 에지에 있을 필요도 없다. 다른 실시예에서, 접지는 신호 와이어 사이에 산재될 수도 있다. 보다 높은 정전 용량이 요구되고, 케이블 중량 및 직경이 덜 중요한 곳에, 접지의 수는 접지와 신호 와이어를 교대로 배치함으로써 제공되는 것과 같이, 신호 와이어의 수와 동등하거나 많을 수도 있다. 정전 용량은 원하는 정전 용량(또는 임피던스)을 제공하도록 이론적으로 또는 경험적으로 증명된 선택된 수의 접지 와이어를 사용함으로써 각각의 적용예에 대해 조정될 수도 있다. 또한 와이어의 수는 신호 와이어의 수에 대한 접지 와이어의 수의 비로서 표현될 수도 있다. 다른 실시예에서, 비접지 와이어는 통상적인 동축 케이블로서 차폐될 수도 있다.

보다 많은 접지 와이어를 제공하기 위해, 접지는 복수의 신호 와이어의 세트와 교대 배치되는 접지 와이어를 제공하도록(예를 들면, 접지, 신호, 신호, 접지, 신호, 신호, 접지, 신호, 신호, 접지), 리본을 따라 각각의 n차 위치에 산재될 수도 있다. 추가의 다른 실시예에서, 접지는 신호 와이어와 동일한 리본 사이에 포함될 필요는 없지만, 와이어에 분리되거나 또는 그 자체의 리본 내에 연결될 수도 있다. 임의의 경우, 접지는 중간 부분 내에서 서로에 대해 그리고 신호 와이어에 대해 내부가 빽빽하지 않게 차 있어, 상기 설명한 랜덤화의 이점을 갖는다.

종래 기술 분야에서 모든 신호와 접지에 대해 상대적으로 높은 임피던스 도전체를 사용하는 것은 초음파 적용예에서의 케이블의 성능을 제한한다. 구체적으로, 신호에 대한 접지 복귀부로서 사용되는 높은 임피던스의 도전체는 근처의 도전체 상에 노이즈를 유도하는 "신호 분할기(signal divider)" 효과를 발생시키는 높은 임피던스를 갖는다. 초음파 적용예에서 사용되는 통상적인 동축 실드는 보다 많은 금속을 포함한다(이는 보다 낮은 저항성과 임피던스를 의미한다). 또한, 동축으로 차폐된 제품에서 인접한 신호 라인은 두 개의 실드(각각의 신호 도전체 주위의 실드)에 의해 분리된다.

보다 큰 접지의 사용은 이들 통상적인 접근법의 부피, 비용 및 중량의 증가 없이, 보다 낮은 임피던스 성능을 제공한다. 내부가 빽빽하게 차 있지 않은 실드를 갖는 조합과, 중간 부분의 길이를 따라 다른 도전체와 랜덤식으로 연결되는 경향은 신호 도전체가 케이블 길이의 단지 제한된 부분에 대해서만 인접한 접지 와이어에 의해 동등한 영향을 받게 추가로 보장한다.

앞에서는 바람직한 실시예와 다른 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 중간 부분 내에서 서로와 전적으로 서로 독립된 내부가 빽빽하게 차 있지 않은 와이어 대신에, 와이어는 다른 그룹에 대해 내부가 빽빽하게 차 있지 않은 그룹으로 배열될 수도 있다. 이러한 그룹은 평행한 쌍(2개의 와이어 리본)과, 비틀린 쌍과, 3중 및 다른 구성을 포함할 수도 있다.

카테터의 실시예

도11은 가요성이 케이블의 적어도 임의의 부분에서는 중요하지 않고, 강성 및 탄성력이 작은 직경과 함께 요구되는 적용예에 대한 케이블 조립체(200)를 도시한다. 조립체는 도1에 대해 상기 도시되고 설명된 바와 같은 기구에 연결된 제1 가요성 케이블(16)을 포함한다. 제1 케이블은 의료진에 의해 용이하게 조작되는 가요성을 갖는다. 제1 케이블의 자유 단부(202)는 부착된 단부 커넥터(204)를 포함한다. 변환기 케이블 조립체(206)는 제1 자유 단부(210)와, 제1 케이블 커넥터(204)에 연결 가능하고 이로부터 착탈 가능한 부착된 커넥터(214)를 갖는 제2 자유 단부(212)를 갖는다.

케이블 조립체(206)는 제2 단부에서 리본화된 부분(220)을 갖는 케이블 묶음(216)을 포함한다. 리본화된 부분은 커넥터(214)의 요소에 연결되도록 배열되어, 리본의 순서가 커넥터 상에 접촉 순서에 대응하게 하여, 조립 에러를 방지한다. 제1 단부에서, 와이어는 초음파 변환기(222)에 연결된다. 바람직한 실시예에서, 변환기 부착부를 위한 단자부 패턴은 케이블의 리본화된 부분의 공간과 일치하고 선택된 간격 내에 모든 조직의 삼차원 화상을 제공하도록 작용한다. 다른 실시예에서, 변환기는 광학 또는 초음파 변환기를 포함하는 의학용 화상 진찰 또는 분석을 위해 사용되는 임의의 다른 전자 장치 또는 변환기일 수도 있다. 또한 변환기는 와이어를 따라 보내지는 신호에 의해 제어되는 기계적 변환기 일 수도 있고, 외과 수술을 수행하는 기계로서 작동할 수도 있다. 또한 변환기는 접근 불가능한 공간의 산업용 검사와 같은 비의학용 작동을 위해 사용될 수도 있다.

도12에 도시된 바와 같이, 중간 위치에서 케이블(206)은 도10의 실시예와 매우 유사하다. 이는 금속 실드(224) 내부에 빽빽하지 않게 수용되는 차폐되지 않은 와이어(216)와 유사하게 내부가 빽빽하지 않게 수용된 접지 와이어(226)를 함께 포함한다. 실드는 카테터 튜브(230)에 의해 둘러싸인다.

카테터 튜브는 테플론과 같은 생체 조직과 양립할 수 있는 플라스틱 재료로 형성된 직선의 탄성 플라스틱 튜브이다. 튜브는 압축된 후, 원래의 형상 또는 위치로 복귀할 수 있고, 낚시대와 같은 방식으로 지속적으로 빠르게 그 원래의 형상에 복귀한다는 점에서 탄성적이라고 말할 수 있다. 튜브는 스프링과 같은 방식의으로 가요성을 가지므로, 특히 작은 반경에서 굽힘에 저항하고 축방향 힘에 의한 좌굴에 대해 상대적으로 강성과 저항성을 유지한다. 튜브 벽은 핀칭으로부터의 접힘에 저항하는 충분한 강성을 갖고, 튜브가 보다 큰 반경으로 굽힘될 때조차 그 윤곽을 유지하는 경향이 있다. 튜브의 강성은, 환자의 신체에서 정맥 또는 통로 내부로 밀어 넣어질 때 좌굴되고 감기는 것에 저항해야 하기 때문에, 중요하다. 좌굴에 저항함으로써, 이는 용기 내부에 인가될 수도 있는 압력 및 마찰을 제한한다.

바람직한 실시예에서, 실드 내에 수용되는 두 개의 접지 와이어와 더해진 8개의 신호 도전체를 포함하는 10개의 그룹이 존재한다. 상기 설명한 바와 같이, 신호 와이어는 0.004 인치(0.0102 cm)의 전체 와이어 외부 직경을 제공하도록, 0.0015 인치(0.0038 cm)의 유전체 벽 두께로 둘러싸인, 50 AWG의 구리[0.001 인치(0.0025 cm)의 직경]인 것이 바람직하다. 다른 실시예에서, 이러한 와이어 크기는 기술이 허용하는 한 보다 감소될 수도 있다. 접지는 고주파 신호를 운반하지 않으므로, 임의의 유전체 두께가 요구되지 않고, 다른 도전체와의 저항 접촉을 방지하도록 최소한의 절연부만이 요구된다. 따라서, 접지는 0.036 인치(0.0914 cm)의 외부 직경을 제공하도록, 0.0002 인치(0.0005 cm)의 공칭 절연부 두께를 갖는 40 AWG의 구리[0.0031 인치(0.0079 cm)의 직경]이다.

카테터는 0.065 인치(0.1651 cm)의 외부 직경과, 0.005 인치(0.0127 cm)의 벽 두께 및 0.055 인치(0.140 cm)의 내부 보어 직경을 갖는다. 이는 0.0024 제곱인치(0.0155 ㎠)의 보어 단면 영역을 제공한다. 케이블(206)이 가요성일 필요가 없기 때문에, (도5에 도시된 시스 접힘과 대조적으로) 보다 적은 빈 공간만이 요구된다. 이는 최소한으로 내부가 빽빽하지 않을 것만 요구하기 때문에, 와이어는 케이블의 길이를 따라 서로에 대해 그 위치를 랜덤화할 수 있어서, 상기 설명된 이점을 갖는 효과를 달성할 수 있다.

실드 내에서 내부가 빽빽하지 않게 수용되는 차폐되지 않은 와이어의 사용은 (작은 카테터 보어 내부에 끼워 맞춤되도록) 극도로 작은 케이블이 요구되는 곳에 특정 이점을 갖는 효과를 제공한다. 동축 와이어 또는 평행 와이어 쌍과 같은 차폐된 와이어는 크기가 중요하지 않은 곳에 대체될 수도 있지만, 상기 설명된 법칙을 사용하는 차폐되지 않은 와이어는 소형화에 대해 이점을 갖는다. 신호 도전체와 실드 사이의 주어진 유전체 두께를 제공할 필요에 따라, 정해진 외부 직경을 갖는 차폐된 와이어와 대조적으로, 차폐되지 않은 와이어는 최소한의 두께의 절연부를 갖는 최소한의 직경의 도전체를 사용할 수 있게 한다.

카테터 튜브 외부 직경은 자유 단부에서 변환기 직경과 동일한 것이 바람직하고, 이러한 직경은 대향된 단부에서 커넥터에 대해 역으로 전체 길이에 대해서도 유지된다. 이는 길이를 따라 일정하게 부드러운 단면을 제공한다. 심장의 경식도 화상 진찰을 위한 다른 실시예에서, 장치 시스보다 큰 직경을 갖는 변환기는 장치의 말단부에 위치될 수도 있고, 이는 혈관 내의 적용예에 적합하지 않지만, 제 위치 내로 변환기를 이동하도록 환자에 의해 용이하게 "삼켜질" 수도 있다.

카테터의 길이는 요구되는 절차에 의거하여 정해진다. 장치가 대퇴부 동맥 내에 삽입되는 일반적인 심장 내의 화상 진찰 절차를 위해, 약 40 인치(101.6 cm)의 카테터 길이는 적당하다고 여겨진다. 삽입된 케이블 조립체(206)는 그가 연결된 케이블 조립체(16)와 다른 특징을 가질 수도 있다. 케이블(206)의 길이가 제한됨으로써, 그러한 간섭의 효과가 길이에 따라 증가하기 때문에, 전자기적 간섭을 덜 받는다. 따라서, 외부의 가요성 케이블(16)은, 환자로부터 룸 내의 기구까지 도달하는 데 요구되는 상당히 긴 길이 상에서 간섭을 제한하는 부가적인 실드 또는 다른 와이어링 특성을 갖는 보다 큰 직경을 가질 수도 있다. 예를 들면, 외부 케이블은 카테터화된 케이블(206)의 바람직한 실시예의 차폐되지 않은 와이어보다 큰 단면 영역을 갖는 차폐된 동축 와이어 또는 다른 와이어 설계를 가질 수도 있다.

다양한 변경예가 본원에 개시된 실시예에서 행해질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 상기 설명은 제한으로서가 아니라, 단지 다양한 실시예의 실시로서 해석되어야만 한다. 본 기술 분야에 숙련된 자는 첨부된 청구의 범위와 기술 사상을 벗어나지 않고 다른 변경을 행할 수 있을 것이다.

관련 출원의 참조

본 출원은 2001년 12월 18일에 미국 특허 및 상표국에 출원된 미국 특허 출원 시리얼 넘버 제10/025,096호의 연속 출원인, 2002년 11월 7일에 미국 특허 및 상표국에 출원된, 미국 특허 출원 시리얼 넘버 제10/290,590호의 연속 출원이다.

Claims (20)

1. 제1 단부 및 대향된 제2 단부를 각각 갖는 복수의 와이어와,

   와이어의 중간 부분을 내부가 빽빽하지 않게 둘러싸는 도전성 실드를 포함하고,

   상기 와이어는 제1 단부와 제2 단부 사이에 중간 부분을 갖고, 상기 중간 부분은 서로 분리되고,

   상기 실드와 와이어는 탄성적인 카테터 시스 내에 수용되는 케이블 조립체.
2. 제1항에 있어서, 상기 카테터는 생체 조직과 양립할 수 있는 플라스틱 재료로 형성되는 케이블 조립체.
3. 제1항에 있어서, 상기 카테터는 인가된 힘이 없어지면 직선 위치로 복귀하는 형상 메모리를 갖는 긴 형상의 몸체인 케이블 조립체.
4. 제1항에 있어서, 제1 단부에서 각각의 와이어에 연결된 변환기를 포함하는 케이블 조립체.
5. 제2항에 있어서, 변환기는 의학용 화상 변환기인 케이블 조립체.
6. 제2항에 있어서, 변환기는 3D 초음파 장치인 케이블 조립체.
7. 제2항에 있어서, 변환기는 카테터 내에 수용되는 케이블 조립체.
8. 제1항에 있어서, 와이어는 제2 단부에서 리본화되는 케이블 조립체.
9. 제1항에 있어서, 각각의 와이어는 다른 와이어에 대해 차폐되지 않는 케이블 조립체.
10. 제1항에 있어서, 와이어는 중간 부분의 길이를 따라 다른 위치에서 서로에 대해 다르게 배열되는 케이블 조립체.
11. 제1항에 있어서, 실드 내에 빽빽하지 않게 보유되는 와이어를 갖는 제2 연결 케이블 세그먼트와, 카테터 시스의 굽힘 저항성보다 낮은 굽힘 저항성을 갖는 가요성 시스를 포함하는 케이블 조립체.
12. 보어를 한정하는 긴 형상의 탄성적인 카테터 튜브와,

    제1 단부 및 대향된 제2 단부를 각각 갖는 복수의 와이어와,

    모든 와이어를 내부가 빽빽하게 않게 둘러싸고 카테터 보어 내에 수용되는 도전성 실드와,

    와이어의 제1 단부에 연결된 의학용 변환기를 포함하고,

    상기 와이어는 제1 단부와 제2 단부 사이에 중간 부분을 갖고, 상기 중간 부분은 서로 분리되고 카테터 보어 내에 수용되고,

    와이어의 중간 부분은 실드 내에 빽빽하지 않게 수용되는 의학용 변환기 조립체.
13. 제11항에 있어서, 상기 카테터는 생체 조직과 양립할 수 있는 플라스틱 재료로 형성되는 의학용 변환기 조립체.
14. 제11항에 있어서, 상기 카테터는 인가된 힘이 없어지면 직선 위치로 복귀하는 형상 메모리를 갖는 긴 형상의 가요성 몸체인 의학용 변환기 조립체.
15. 제11항에 있어서, 상기 변환기는 화상 변환기인 의학용 변환기 조립체.
16. 제11항에 있어서, 상기 변환기는 카테터 내에 수용되는 의학용 변환기 조립체.
17. 제11항에 있어서, 와이어는 제2 단부에서 리본화되는 의학용 변환기 조립체.
18. 제11항에 있어서, 각각의 와이어는 적어도 몇몇의 다른 와이어의 절연층과 직접 접촉하는 절연층에 의해 둘러싸이는 도전체를 포함하는 의학용 변환기 조립체.
19. 제11항에 있어서, 각각의 와이어는 다른 와이어에 대해 차폐되지 않는 의학용 변환기 조립체.
20. 제11항에 있어서, 와이어는 중간 부분의 길이를 따라 다른 위치에서 서로에 대해 다르게 배열되는 의학용 변환기 조립체.