Em ferramentas cirúrgicas minimamente invasivas, embora o cabo seja pequeno em volume, ele frequentemente desempenha funções nucleares críticas, como sinais, energia, feedback e outros. Devido ao espaço interno das ferramentas ser extremamente compacto e a necessidade de garantir ao mesmo tempo a qualidade dos sinais e a confiabilidade das ferramentas, o design do cabo muitas vezes se torna um ponto difícil no sistema de engenharia. Especialmente em etapas críticas como transmissão de imagem, saída de rádiofrequência, feedback de deteção, etc., a instabilidade do cabo pode afetar o desempenho geral do equipamento. Este artigo, combinando problemas de preocupação comuns na indústria, explora os pontos-chave e a visão geral do design de cabos extremamente finos em duas direções: restrição de espaço e resistência a interferências.
Um, desafios de design em espaço limitado
1. Limite de diâmetro e exigências flexíveis
A diâmetro externo dos instrumentos de cirurgia minimamente invasiva é geralmente de apenas alguns milímetros, enquanto internamente é necessário容纳多根导线、fibras ópticas, canais e até componentes estruturais. Portanto, o conjunto deve ser o mais pequeno possível, ao mesmo tempo que possui suficiente flexibilidade, para que possa manter a estabilidade em curvas de canais, articulações de instrumentos ou posições de rotação, sem ser danificado devido ao cansaço de curvatura.
Requisito de integração multifuncional
Um conjunto de cabos pode suportar simultaneamente transmissão de sinais, fornecimento de energia, feedback de detecção, etc., e até mesmo precisar ser colocado em paralelo com fibras ópticas, canais de resfriamento. Como合理安排布局在有限的剖面结构中，是设计时必须重点考虑的问题。
3. Long-term reliability
Os dispositivos médicos precisam suportar operações repetidas, ao mesmo tempo que resistem à esterilização a vapor quente, limpeza com agentes químicos e ambientes úmidos. A isolação do cabo, a estrutura do condutor e os materiais do revestimento devem ter estabilidade a longo prazo, garantindo que as propriedades mecânicas e elétricas não se degradem significativamente com o uso.
Segundo, desafios trazidos pelo problema de resistência a interferências.
Interferência Eletromagnética (EMI)
No ambiente do bloco operatório, existem fontes de interferência como bisturis elétricos, equipamentos de ultrassom e sistemas de energia. Sem um bom design de blindagem, os cabos são facilmente afetados, resultando em flutuações de sinais, aumento de ruído ou distorção de imagens.
2. Problemas de interferência e reflexão
Muitos cabos paralelos tendem a gerar interferência, e se o design da impedância terminal não for razoável, também podem ocorrer reflexões, resultando em attenuação de sinais de alta frequência e afetando a qualidade da transmissão.
3. Bloqueio da integridade e design de接地
Camada de vedação, se aparecerem pontos de ruptura, má junção ou接地 discontinuidade, reduzirá significativamente a capacidade de resistência a interferências, o que é uma falha comummente ignorada em projetos reais.
Terceiro, as vantagens técnicas do micro coaxial cable (fio coaxial micro) são:
micro coaxial cable é conhecido por seu diâmetro externo extremamente pequeno e sua estrutura de blindagem coaxial, sendo um dos cabos de alta velocidade mais usados em dispositivos微创, adequado para especificações ultrafinas como AWG32-50. Suas principais vantagens incluem:
Natural shielding capability
A estrutura coaxial自带 uma camada de screening, o que pode reduzir eficazmente a interferência de EMI e a interferência de cross-talk entre sinais adjacentes.
Melhor integridade de sinal
Axial line impedance consistency is excellent, which can reduce reflection and loss in high-frequency transmission, ensuring stable and clear image and data.
Design ultra-fine outer diameter
A especificação ultrafina pode ser menor que 0,3 mm, oferecendo a possibilidade de cablagem para dispositivos微创 de espaço limitado.
4. Alta flexibilidade e resistência à flexão
Especificamente, o design do condutor exclusivo e do material isolante permite que ele mantenha a confiabilidade mesmo após repetidas dobras, rotações ou movimentos internos no tubo.
5. Excelente capacidade de integração híbrida
Pode ser encapsulado juntamente com cabos ópticos, fios de energia e tubos de refrigeração, o que ajuda a diminuir o tamanho do instrumento e a melhorar a eficiência da configuração de cabos.
Quatro, pontos-chave no design de cabos para dispositivos minimamente invasivos
1. Escolha razoável do tipo e do material
Escolha a especificação de coaxial adequada com base no tipo de sinal, frequência, potência e outras necessidades, e considere o impacto do método de esterilização no material de isolamento e revestimento.
Garantir continuidade de bloqueio
A vedação entre o cabo e o conector deve ser contínua, evitando pontos de interrupção de vedação na interface, que reduzem a capacidade de resistência a interferências.
3. Matchamento de impedância do terminal
A transmissão de sinais de alta velocidade deve assegurar a consistência da impedância, reduzir as reflexões e as perdas, e melhorar a estabilidade da aquisição de imagens e dados.
4. Capacidade de integração de cabos mistos
Integrar cabos coaxiais ultrafinos com fibra óptica, fios de alimentação ou tubos de fluido pode aumentar significativamente a eficiência do uso do espaço e a confiabilidade da configuração geral do cabo.
5. Completo teste de validação
Incluem-se testes rigorosos em estágio de desenvolvimento, como a vida útil de curvatura, a resistência à esterilização, a integridade do sinal e a imunidade a EMI.
O design do cabo em sistemas de dispositivos minimamente invasivos está sempre em busca de um equilíbrio entre "espaço extremamente reduzido" e "segnal extremamente estável". Em certa medida, o cabo micro-coaxial oferece uma solução eficiente aos engenheiros, não apenas satisfazendo as necessidades de cablagem em condições de espaço extremamente limitado, mas também possuindo excelente capacidade de resistência a interferências. Através da escolha razoável de materiais, estratégias de blindagem, processos de terminação e métodos de encapsulamento híbrido, é possível aumentar significativamente a confiabilidade geral do instrumento e o efeito de uso clínico.
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