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用于远程成像系统的具有环绕光学传输线芯的信号导线的电缆.pdf

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用于 远程 成像 系统 具有 环绕 光学 传输线 信号 导线 电缆
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摘要
申请专利号:

CN02816775.9

申请日:

20020206

公开号:

CN1547447A

公开日:

20041117

当前法律状态:

有效性:

失效

法律详情:
IPC分类号: A61B1/00,A61B1/005,A61B1/04 主分类号: A61B1/00,A61B1/005,A61B1/04
申请人: 勒德洛公司
发明人: 埃里克·艾克尔伯格,西伦·V·小佩奇,坎拉梅尼·里尔,克里斯廷·芒戈
地址: 美国马萨诸塞州
优先权: 09/916,728
专利代理机构: 中原信达知识产权代理有限责任公司 代理人: 武玉琴;顾红霞
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN02816775.9

授权太阳城集团号:

法律状态太阳城集团日:

法律状态类型:

摘要

一种光学成像系统,其具有一根具有第一端和第二端的柔性电缆。所述电缆具有一个中央线芯元件,该元件包括一根柔性光学导管,且具有多根电线,这些电线环绕线芯元件以形成一根与由线芯的中央限定的轴线同心的管。电缆具有一个屏蔽层,该屏蔽层包围所述电线并且与其距离是均等的。一电子元件与电缆的第一端相连并且具有一个与光学导管相连的照明装置以及一个与所述电线相连的显示装置。一个图像转换器与电缆的第二端相连并且与所述电线相连。电线可以采用彼此距离相等的双扭电线,并且与由线芯限定的轴线距离相等。

权利要求书

1.一种电缆组件,其包括:一个中央光学传导柔性线芯元件;多根环绕线芯元件的双扭电线;以及所述双扭电线彼此距离均等,以形成一根绕线芯的管。2.根据权利要求1所述的组件,其中:所述双扭电线彼此邻接。3.根据权利要求1所述的组件,其中:双扭电线抵靠所述线芯。4.根据权利要求1所述的组件,其中,双扭电线与由线芯限定的轴线的距离是均等的。5.根据权利要求1所述的组件,其中,所述线芯包括一束光纤。6.根据权利要求1所述的组件,其包括一个屏蔽层,该屏蔽层包围双扭电线且与其距离相等。7.根据权利要求1所述的组件,其包括一个在电缆的第一端与线芯结合的照明源,以及一个光学转换器,该转换器在电缆相反的第二端与双扭电线相连。8.根据权利要求7所述的组件,其包括一显示装置,该显示装置在电缆的第二端与双扭电线相连。9.根据权利要求1所述的组件,其中,每根电线均被封装以形成一个圆柱形外表面。10.一种电缆组件,其包括:一个中央线芯元件,该元件包括一根传递光线的光学导管;多根环绕线芯元件的导电电线;所述电线与线芯的距离是均等的以形成一根绕线芯的管;以及所述电线彼此间的距离是均等的。11.根据权利要求10所述的组件,其中:双扭电线彼此邻接。12.根据权利要求10所述的组件,其中:双扭电线抵靠所述线芯。13.根据权利要求10所述的组件,其中,所述电线彼此靠接。14.根据权利要求10所述的组件,其中,所述线芯包括一束光导纤维。15.根据权利要求10所述的组件,其包括一个屏蔽层,该屏蔽层包围所述电线且与其距离是均等的。16.根据权利要求10所述的组件,其包括一个在电缆的第一端与线芯结合的照明源,以及一个光学转换器,该转换器在电缆相反的第二端与所述电线相连。17.根据权利要求18所述的组件,其包括一显示装置,该显示装置与所述电线相连并且是可操作的,以便显示由所述转换器产生的图像。18.根据权利要求10所述的组件,其中,每一所述电线均为双扭电线。19.一种光学成像系统,其包括:一根具有第一端和第二端的柔性电缆;所述电缆具有一个中央线芯元件,该元件包括一根柔性光学导管;所述电缆包括多根电线,这些电线环绕线芯元件以形成一根与由线芯的中央限定的轴线同心的管;所述电缆包括一个屏蔽层,该屏蔽层包围所述电线并且与其距离是均等的;一个电子仪表,该电子仪表与电缆的第一端相连并且具有一个与光学导管相连的照明装置以及一个与所述电线相连的显示装置;以及一个图像转换器,该转换器与电缆的第二端相连并且与所述电线相连。20.根据权利要求19所述的系统,其中,所述电线为彼此距离相等的双扭电线,并且与由线芯限定的轴线距离相等。

说明书



发明领域

太阳城集团本发明涉及多电线的电缆,更特别涉及用于远程成像系统的电 缆。

发明背景

太阳城集团远程成像系统用于观察不便正常进行人体观察或不便使用传统的 成像工具的物体。仅能设置尺寸有限的图像转换器以便进行观察,并 且为了观察要将信号输送至远距离的位置处。例如,外科医生利用光 学成像探头来观察内部组织以便进行诊断或外科手术。这类系统需要 最小型的多电线电缆组件将由电荷耦合器件(CCD)记录的图像输送至 外部显示屏上。

对于外科手术和其它用途而言,希望使电缆的尺寸达到最小。有 限的直径有助于实现理想的灵活性。但是,详细的实时图像需要显著 的带宽,从而需要许多具有规定频率功率的独立导线。为了在需要大 量的导线时避免形成不希望的大体积的电缆,采用了非常细的导线。 为了限制电噪音和在高信号频率下的相互影响,导线通常要被屏蔽。 一种典型的方案使用了非常细的共轴电线,这些电线在一根电缆中是 成束设置的。每根电线均具有其自身的屏蔽层,其能够提供适当的保 护以避免在高频下产生相互干涉。

虽然能够操作满足要求,但是许多共轴组件仍具有一些缺点。细 的共轴电线的制造成本比许多场合可接收的成本要高。端接非常细的 共轴电线的方式是复杂且价格昂贵的。并且由于需要在线芯导线和屏 蔽层之间具有规定间隙,因此,共轴电线会出现不希望的大型化。

太阳城集团对于低压差分信号(LVDS)通信而言,双扭电线已得到有效使用。 但是,对于最细线规的电线和在某些用途中所需的高频而言,双扭电 线具有严重的局限性。一个问题是当将双扭电线扎成束并且由一适当 的屏蔽层包围时,这些双扭电线根据所述保护层具有不同的电特性。 与其它双扭电线相比,一些双扭电线将不可避免地更靠近屏蔽层,从 而当信号在不同的太阳城集团、经不同的双扭电线到达时,这些双扭电线会 共同造成阻抗差异或信号变形。这些变形会限制可使用的信号比率, 这对于细小、柔软的电缆所需的非常小的导线而言是需要关注的,该 电缆需要大量的线路。

目前的系统的另一个缺点在于:这些系统没有光源,因此外科医 生手中需要握住第二电缆,以便经光纤束传输光线。各条独立电缆的 结合导致进行外科手术较为困难,并且需要在患者身上打开一个较大 的手术切口。另外,试图使两根电缆形成一体会形成刚性过大的电缆, 这种电缆因其自身的整体尺寸而缺乏理想的柔性。

发明内容

本发明通过提供一种光学成像系统来克服现有技术的局限性,该 光学成像系统具有一根具有第一端和第二端的柔性电缆。所述电缆具 有一个中央线芯元件,该元件包括一根柔性光学导管,且具有多根电 线,这些电线环绕线芯元件以形成一根与由线芯的中央限定的轴线同 心的管。电缆具有一个屏蔽层,该屏蔽层包围所述电线并且与其距离 是均等的。一电子元件与电缆的第一端相连并且具有一个与光学导管 相连的照明装置以及一个与所述电线相连的显示装置。一个图像转换 器与电缆的第二端相连并且与所述电线相连。电线可以采用彼此距离 相等的双扭电线,并且与由线芯限定的轴线距离相等。

附图的简要说明

太阳城集团图1为本发明中一个最佳实施例的电缆组件的剖开透视图。

太阳城集团图2为本发明中一个最佳实施例的电缆组件部件的剖开透视图。

图3为本发明中一个最佳实施例的电缆组件的剖面端视图。

图4为根据本发明的最佳实施例,使用了电缆组件的成像装置的 剖开透视图。

最佳实施例的详细描述

图1显示了一种用于高频信号或高速数据传输的柔性电缆组件 10。这种电缆包括一个线芯12,一组以螺旋状绕线芯缠绕的双扭电线 14,以及一外包皮部分16。

线芯具有一根柔性光学导管,该导管设有一束可传送光的光纤 20。所述光纤由一螺旋金属铠装层22包裹,其内径为0.160,外径为 0.200。铠装层所起的作用为提供圆柱形形状,该形状的横剖面不会在 后面的压力作用下产生非常大的偏离,以维持双扭电线距电缆的轴线 具有均匀的距离。所述铠装层由一条螺旋包裹的薄屏蔽带23提供屏 蔽。所述带为低摩擦含氟聚合物膜,其厚度为0.002英寸,宽度为0.125 英寸,并且以45%交叠的方式缠绕。在最佳实施例中,导管设有2050 根光纤,对于3.5mm的总体外径而言,每一根光纤均具有.66的数值 孔径并具有70微米的直径,且具有80%的光纤填充密度。

太阳城集团如下面详细说明的那样,每一双扭电线14均包括两根螺旋状扭 绞的电线,这两根电线彼此屏蔽并包裹在共形包皮中。虽然设置了九 根双扭电线,但是这一数量可根据特定应用场合的需要,不受任何限 制的变化。每一双扭电线的包皮均具有0.030英寸的直径,其允许每 一双扭电线包皮在其整个长度范围内均能够抵靠在线芯的表面,并且 与相邻的双扭电线的包皮彼此邻接。这样便能够确保每一双扭电线均 与线芯导线以及与相邻的双扭电线保持相同的控制距离。

在最佳实施例中,双扭电线以螺旋状绕线芯缠绕。缠绕角度使每 一双扭电线在整个2.0英寸的电缆长度范围内绕线芯实现一次完整的 缠绕。缠绕角度可以略微变化以适应双扭电线包皮直径和线芯包皮直 径的变化。如果双扭电线具有能够彼此邻接并抵靠在线芯上的尺寸, 那么双扭电线直径大于标准值或线芯直径小于标准值的略微变化均会 迫使至少一根双扭电线不与线芯靠接。但是,以预定方式略微减小双 扭电线的尺寸(和/或加大线芯的尺寸)便能够避免这一问题的产生。 在这种情况下,通过以螺旋状缠绕双扭电线,能够避免如果双扭电线 与线芯平行而产生的双扭电线之间的预定间隙。实际上,通过双扭电 线和线芯的几何形状能够确定缠绕角度的度数,并且对于较小的双扭 电线直径而言,缠绕角度会增大(并且一根双扭电线的一圈完整的螺 旋旋绕的长度会减小)。

太阳城集团通过一条薄带26以螺旋状缠绕双扭电线,该薄带在中间制造步 骤以及在电缆的整个寿命期间,能够将双扭电线固定在线芯上。略微 张紧所述带,以将双扭电线偏压在线芯上,并且在使用期间电缆弯曲 时能够防止间隙的产生。所述带为低摩擦的含氟聚合物膜,其厚度为 0.004英寸。在带的宽度为0.5英寸,双扭电线以及线芯束的外径为0.290 英寸的情况下,所述带缠绕大约三圈达到一英寸,并且在缠绕带之间 的重叠率为30%。

太阳城集团导电屏蔽层32紧密缠绕线芯束。屏蔽层为38AWG铜电线的编 织带,并且具有至少90%的特定覆盖率。通过隔离包皮层的控制尺寸, 屏蔽层距每一双扭电线的距离均是相等的。

太阳城集团一外部包皮层34紧密地包围屏蔽层且厚度为0.030英寸,并且 保护其不会损坏。外部包皮由柔性聚氨酯构成,并且最好是绕所述屏 蔽层双挤压而成的。最终的电缆的外径为0.390英寸。

太阳城集团图2详细显示了单根双扭电线14。双扭电线中的每一根电线均 具有由32AWG铜制成的导线40,该导线由壁厚为0.003英寸且由含 氟聚合物制成的屏蔽包皮42包围。每一包绕的电线的外径均为0.015 英寸。电线是以螺旋状、以每英寸绕完整3圈的扭绞率缠绕的。在某 些用途中,扭绞率可以以不同的比率制定以避免在相邻的双扭电线之 间产生不想要的干涉。例如,所述扭绞率可以在两个不同的值之间变 化,以便相邻的双扭电线不会相互作用。电线在一根轴线上,沿它们 的整个长度彼此接触。在最佳实施例中,电线被封装在由聚合物材料 制成的包皮44内。所述包皮是绕电线双挤压而成的,其外径为0.045 英寸,或为双扭电线直径的1-1/2倍。

如在最佳实施例中说明及描述的那样,已发现:电缆能够实现每 一双扭电线100~655Mits/sec的数据传送速率。其用于长度为18~120 英寸的电缆。对于必须方便地移动连接件的场合(如对于连接至计算机 设备或电子设备的输入装置或转换器),当所采用的非常细的电线需要 确保具有柔性时,相信其它目的所需的电缆长度越长,就越需要更大 的导线。虽然这些电缆可采用用于披露和说明最佳实施例的原理,但 是,它们在需要重复弯曲的情况下则不太适用。

太阳城集团如图4所示,在成像系统50中使用了电缆10。该系统包括一台 仪表52,电缆10以及一台摄像机54。电缆10具有一个与仪表相连 的第一端56,以及一个与摄像机相连的第二端60。

仪表具有一个带有连接器64的壳体62。一根光纤导管66在壳 体内经一个使光源连接至导管的聚光透镜72、从连接器64延伸至一 个如灯泡70这样的照明源。一组电线74在壳体中,从连接器延伸至 一个电路元件76。一个电子显示屏80以电形式连接至所述电路。所 述电路的作用在于经电缆接收电编码动态图像太阳城集团,并且对其进行解 码以便在屏幕上显示。

仪表连接器包括一个接口,其适于使壳体中的光学导管66与电 缆的光纤束20相连。同样,所述连接器包括使电线74与电缆的电线 相连的元件。在一个可选择的实施例中,可以永久地将电缆固定至壳 体上,以便不需要连接器,并且光纤足以延伸至光源,并且电缆电线 直接连接至所述电路。

太阳城集团摄像机54为一种小型装置,其具有壳体82,该壳体具有一个腔 室84,在该腔室中装有一个电耦合器件(CCD)86。在可选择的实施例 中,可以使用任何适于产生电信号的电子图像转换器,可以对该转换 器产生的电信号进行解码以便还原形成在转换器表面上的图像。壳体 中的透镜90位于CCD的成像表面的轴线上,以在成像表面上形成物 体92的图像。使电缆的电线14与CCD相连,以便在屏幕80上显示 相应的电子图像92’。

通过由光纤束输送的光线提供物体的照明。光纤束20的端部位 于成像透镜90附近,以便发出的光线沿透镜的光学轴线方向发光。 在一个可选择的实施例中,光纤端部可绕成像透镜同轴分布。在工作 时,摄像机远离仪表,并且与所要成像的物体相邻。在医疗用途中, 可以将摄像机设置在患者的体内。可以将摄像机与外科仪器(如内窥镜) 安装在一起。

太阳城集团虽然根据最佳实施例和可选择的实施例作出了以上说明,但是, 本发明不应局限于此。例如,可以用需要螺旋铠装层保护的传感器或 元件来代替光纤束。

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