适用于超电混合能量平台的线缆和连接装置的制作方法

1.本公开涉及线缆领域，更具体地，涉及一种适用于超电混合能量平台线缆和连接装置。


背景技术：

2.在外科手术中会使用电外科器械，例如超声刀、高频电刀以及超声电刀来对组织进行切割或密封。通常，电外科器械与外科设备之间通过特定线缆来实现电连接。当电外科器械与外科设备之间有多路信号或能量传输时，例如当电外科器械是超声电刀时，设备端需要向器械端输出超声波电流和高频电流，还可能要将器械端发出的控制信号传到设备端。在这种情况下，要确保同时传输的多种信号电流之间的干扰水平在可接受范围内，以提高传输的安全性和稳定性，这在外科手术的场景下尤为重要。


技术实现要素：

3.为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供了一种适用于超电混合能量平台的线缆和连接装置，用于连接外科设备和外科器械，以提高传输的安全性和稳定性。
4.发明人在研究超电混合能量的外科设备和外科器械的应用中发现，使用常规线缆结构时，高频线路对超声线路的串扰严重，经改进，取消高频线路的线束屏蔽层和线缆外层的屏蔽层后，可明显降低高频线对其他线路的影响，从而提高了系统稳定性。
5.基于上述发现，本公开实施例提供了一种适用于超电混合能量平台的线缆，用于连接外科设备和外科器械，所述线缆包括：
6.第一线束，用于连接高频电流线路，所述第一线束无屏蔽层；
7.第二线束，用于连接超声电流线路，所述第二线束具有屏蔽层；
8.第三线束，用于连接控制信号线路，所述第三线束具有屏蔽层；
9.绝缘填充体，设置于所述第一线束、所述第二线束和所述第三线束之间，以使所述第一线束、所述第二线束和所述第三线束之间互不接触；
10.绝缘外套，包覆于所述第一线束、所述第二线束、所述第三线束以及所述绝缘填充体外部。
11.根据本公开实施例，所述第一线束距所述第二线束的第一距离在1～2mm之间，所述第一线束距所述第三线束的第二距离大于所述第一距离。
12.根据本公开实施例，在所述线缆的截面上，所述第一线束、所述第二线束和所述第三线束呈三角形排列。
13.根据本公开实施例，在所述线缆的截面上，所述第一线束、所述第二线束和所述第三线束呈“一”字形排列，且与所述第二线束设置在所述第一线束和所述第三线束之间。
14.根据本公开实施例，所述第一线束为非屏蔽的双绞线或平行线。
15.根据本公开实施例，所述第二线束为屏蔽双绞线。
16.根据本公开实施例，所述第二线束的屏蔽层形状为编织网状，厚度不小于0.2mm，
且所述屏蔽层外涂覆厚度不小于0.05mm的聚四氟乙烯。
17.根据本公开实施例，所述第三线束为同轴线。
18.根据本公开实施例，所述绝缘外套厚度不小于0.8mm。
19.本公开实施例还提供了一种适用于超电混合能量平台的连接装置，用于连接外科设备和外科器械，所述连接装置包括插头、换能器和连接所述插头与所述换能器的线缆，所述线缆为如前所述的线缆。
20.根据本公开实施例的技术方案，通过对线缆进行的改进设计，有效隔离了高频漏电流对其他线路的影响，提高传输的安全性和稳定性。
21.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。另外，本公开的线缆具备同时实现通流与通信的功能。
附图说明
22.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
24.图1示出了改进前的线缆的横截面示意图；
25.图2示出了根据本公开的实施例的线缆的横截面示意图；
26.图3示出了根据本公开的另一实施例的线缆的横截面示意图；
27.图4示出了根据本公开的另一实施例的线缆的横截面示意图；
28.图5示出了根据本公开的实施例的适用于超电混合能量平台的连接装置的结构示意图；
29.图6示出了根据本公开实施例的适用于超电混合能量平台的连接装置的示意图；
30.图7(a)和图7(b)示出了应用改进前的线缆时超声线路测得的电流和电压的波形；
31.图8(a)和图8(b)示出了应用本公开实施例提供的线缆时超声线路测得的电流和电压的波形。
32.附图标记：
33.1：线缆；11：第一线束；111：第一线束屏蔽层；12：第二线束；121：第二线束屏蔽层；13：第三线束；131：第三线束屏蔽层；14：外屏蔽层；15：绝缘外套；
34.2：线缆；21：第一线束；22：第二线束；221：第二线束屏蔽层；23：第三线束；231：第三线束屏蔽层；24：绝缘填充体；25：绝缘外套；
35.3：线缆；31：第一线束；
36.4：线缆；
37.5：连接装置；50：线缆；51：插头；52：换能器；
38.6：外科设备6；
39.7：外科器械。
具体实施方式
40.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的例子。
41.应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。
42.需要说明的是，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
43.下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施例无关的部分。
44.在外科器械与外科设备连接的情况下，如果需要传输多路电流，例如在超声电刀与主机设备的连接中，设备端需要向超声电刀端输出超声波电流和高频电流，同时还需要将器械端产生的控制信号电流传到设备端。在这种情况下，要确保同时传输的多路电流之间的干扰水平在可接受范围内，以提高传输的安全性和稳定性，这在外科手术的场景下尤为重要。
45.为了解决线束间串扰和线缆的辐射问题，常用的方法是在线束和线缆外侧设置屏蔽，如图1所示就是按照该思路设计的一种线缆结构。图1中，在线缆1的截面上，传输高频电流的第一线束11，其包括外侧的屏蔽层111，传输超声电流的第二线束12，其包括外侧的屏蔽层121，以及传输控制信号电流的第三线束13，其包括外侧的屏蔽层131。三种线束之间相距很近，且包覆在三种线束外侧还有外屏蔽层14和绝缘层15。
46.按照常规的设计思路，改进前的线缆为了防止高频漏电流对其他线路的影响，内部的三种线束都采用了屏蔽线，并在三种线束外侧(即绝缘外套内侧)还设置了外屏蔽层。
47.发明人在实验中发现，使用改进前的这种线缆1连接外科器械和外科设备时，传输高频电流的线束中的高频漏电流对其他两路线路的串扰明显，且该线缆耦合到其他带电体上的漏电流也会增加，可参照图7(a)和图7(b)的示波器图像，此时，测得超声线路的输出电流和电压波形都出现了变形，导致实际驱动超声波换能器的超声电流频率不稳定，不利于手术操作。出现这种情况，与高频电流的趋肤效应有关，即高频电流主要集中在导体的表面运行的现象。在改进前的线缆1中，高频电流通过屏蔽层111耦合到其他两路电流及外屏蔽层14上，不仅影响了其他两路电流的稳定性，也增加了该线缆1周围的其他导电体带电的风险。
48.这种情况下，由于高频电流线路对其他线路的电磁耦合所导致的串扰会影响其他各路线路的正常工作，这种线缆不适合应用在超电混合能量平台中。从图7(a、b)的示波器图像中可以看到，应用改进前的线缆时，超声线路受到的串扰严重，不符合稳定工作的要求。
49.发明人经过仔细研究，发现这种线束间的串扰不仅与电流的频率、电压有关，也与同路的线束间距以及线缆结构设计有关。针对这种情况，发明人重新设计了线缆结构，发现当取消高频线束的屏蔽层以及最外层的屏蔽层后，反而会大大降低线路中的高频漏电流，因此提出了本公开的改进的线缆结构。图2示出了根据本公开的实施例的线缆的横截面示
意图。
50.如图2所示，线缆2包括第一线束21、第二线束22、第三线束23和绝缘外套25、以及填充的绝缘填充体24。
51.第一线束21，用于连接高频电流线路，为非屏蔽线。
52.第二线束22，用于连接超声电流线路，为具有屏蔽层221的导线。
53.第三线束23，用于连接控制信号电流线路，为具有屏蔽层231的导线。
54.绝缘填充体24，设置于第一线束21、所述第二线束21和第三线束23之间，以使第一线束21、第二线束22和第三线束23之间互不接触；
55.绝缘外套25，包覆于第一线束21、第二线束22、第三线束23以及绝缘填充体24外部。
56.通过取消高频电流导线外侧的屏蔽层和线缆的外屏蔽层，同时增加多路线束之间的绝缘间隔，阻断了高频电流通过屏蔽层耦合到其他导体上的路径，降低了高频漏电流引发的不安全因素，提高了传输的安全性和稳定性。
57.根据本公开实施例，第一线束距第二线束的第一距离在1～2mm之间，由此可以确保线缆中的高频电流对超声线路中的电流影响在要求范围内。同时，第一线束距第三线束的第二距离要大于第一距离，由此可以确保传输信号的线路所受的高频漏电流的影响更小。满足该要求的线束可以有多种排列结构。
58.如图2所示意的线缆2的横截面结构，第一线束21、第二线束22和第三线束23的排列位置呈现三角形的结构，该三角形的三条边不全相等。其中，第一线束21与第三线束23在最长边的两端，而第二线束22与第一线束21的距离要大于与第三线束23的距离。需要说明的是，考虑到三种线束并非严格的圆形对称，在此处所指两条线束之间的距离，是指两条线束外侧之间的最小距离。也就是说，第一线束21设置在远离第二线束22和第三线束23的一侧。通过这样增加第一线束21与其他线束之间的绝缘间隔，能对其他线束中的电流起到更好的防护效果。
59.根据所传输的电流的特性，第一线束21和第二线束22可以采用双绞线，而第三线束23可以采用同轴线。
60.根据本公开的实施例，用于传输高频电流的第一线束还可以采用两条平行的导线，并且两条导线之间进一步设置绝缘间隔。
61.图3示出了根据本公开的另一实施例的线缆的横截面示意图。
62.如图3所示，线缆3的第一线束31是互相间隔两条平行导线，其他结构与图2中的线缆2相同。实际上，平行线是在高频电刀的连接线中普遍采用的导线，成本较低，但是性能不如双绞线好。需要说明，由于线缆3中的第一线束31是分散的两条线，因此第一线束与其他线束之间的距离是指31中的任一根导线的外侧距离其他线束外侧的最小距离。其中，第二线束22可以采用双绞线，而第三线束23可以采用同轴线。
63.线缆内的三种线束可以是“一”字形排列的结构。如图4所示，第二线束22设置在第一线束21和第三线束23之间，第三线束23设置在远离第一线束21的位置，其他结构与图2中线缆2相同。同理，第一线束21和第二线束22可以采用双绞线，第三线束23可以采用同轴线。
64.可以理解的是，本公开中三种线束分散排列且第一线束远离其他线束的方式，并不构成对线缆外形的限定。也就是说，线缆的绝缘外套25的截面的形状可以是图2至图4中
的外形，也可以是“8”字形、圆形或其他形状。
65.根据本公开的实施例，在三种线束分散排列的情况下，将线缆的外形设计为如图2至图4中的扁长的形状，能减少绝缘填充，可以提高线缆的物理性能，如可弯折性、柔软性等。
66.根据本公开的实施例，在研发中发现，为了保证线束的抗干扰能力，同时综合考虑线束制造成本、线束直径等因素，第二线束的屏蔽层的形状为编织网状，厚度不小于0.2mm。还可以在屏蔽层外涂覆厚度不小于0.05mm的聚四氟乙烯(ptfe)，进一步提高屏蔽性能。
67.根据本公开的实施例，在研发中发现，为了保证线束的抗干扰能力，同时综合考虑线束制造成本、线束直径等因素，绝缘外套的厚度可以不小于0.8mm，作为一种外套结构，其外径可以是5mm，此时可保证内部的三种线束之间的距离符合绝缘要求。
68.此外，线缆材料还需要满足耐高温要求和电阻要求，如通态电阻＜10mω，断态电阻＞5mω等。线缆的总长度根据实际应用而定，例如作为换能器的连接线缆时，长度为3米可满足应用需求。
69.如图7(b)所示，应用本公开实施例提供的线缆，利用示波器在超声线路的输出端检测电流可以看到，线路受到的高频漏电流的影响明显降低，此时线路中的漏电流符合国标要求。
70.另外需要说明，以上提及的“同轴线”、“屏蔽双绞线”、“平行线”及“导线”是为本领域所公知的导线，图2至图4中为简化说明，并未示出各导线的内芯和绝缘层，并不代表实际使用的导线不具备所对应的导线结构。
71.通过本公开的线缆改进设计，取消第一线束的屏蔽层和线缆的外屏蔽层，并在各线束之间设置绝缘间隔，阻断了高频电流的漏电流的耦合路径，减小了高频电流在传输中引发的不利影响，提高了传输的安全性和稳定性。
72.进一步地，在应用该线缆来连接外科设备和外科器械时，还可通过一种连接装置来实现。
73.图5示出了根据本公开的实施例适用于超电混合能量平台的连接装置的结构示意图。如图5所示，连接装置5包括线缆50、插头51和换能器52。其中，线缆50具有如前所述的改进的线缆结构，此处不再赘述。将线缆50中的三种线束分别与插头51中对应的引脚连接，在另一端与换能器52的接线电极连接，以此实现对应的三种电流在外科设备和外科器械之间的传输。
74.进一步的，图6示出了根据本公开实施例的适用于超电混合能量平台的连接装置的示意图。
75.如图6所示，外科设备6和外科器械7之间通过上述连接装置5进行连接，连接装置5使用的线缆50具有如前所述改进的线缆结构，此处不予赘述。
76.在本公开实施例中，外科设备6可以是集超声信号发生器、高频信号发生器及主控模块为一体的设备。外科设备6也可以是分别独立的超声设备、高频设备及主控设备，通过连线或集成插口与连接装置连接。外科器械7可以是超声电刀，可同时使用超声波振动和高频电流执行手术。手术中所需的高频电流、超声电流以及控制信号电流通过线缆50中对应的线束实现传输。可以理解，该线缆在以上应用中具有同时实现通流和通信的功能。
77.图7(a、b)和图8(a、b)示出了应用改进前的线缆和应本公开实施例的线缆时，测量
超声线路的电流和电压得到的示波器图像。
78.图7(a、b)是应用改进前的线缆的波形，图7(a)中的超声线路的输入电压为100v，图7(b)中的电压为50v。图8(a、b)是应用本公开实施例的线缆的波形，图8(a)中超声线路的输入电压为100v，图8(b)中的电压为50v。可以看到，改进前的线缆，受到高频线路的串扰比较明显，输出电流和电压的波形都出现了明显的变形，不利于稳定的手术操作。应用本公开实施例的线缆，超声线路的波形明显稳定平滑，即使在不同电压设置下波形平稳，性能良好，符合稳定性要求。
79.以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

技术特征：
1.一种适用于超电混合能量平台的线缆，用于连接外科设备和外科器械，其特征在于，所述线缆包括：第一线束，用于连接高频电流线路，所述第一线束无屏蔽层；第二线束，用于连接超声电流线路，所述第二线束具有屏蔽层；第三线束，用于连接控制信号线路，所述第三线束具有屏蔽层；绝缘填充体，设置于所述第一线束、所述第二线束和所述第三线束之间，以使所述第一线束、所述第二线束和所述第三线束之间互不接触；绝缘外套，包覆于所述第一线束、所述第二线束、所述第三线束以及所述绝缘填充体外部。2.根据权利要求1所述的线缆，其特征在于，所述第一线束距所述第二线束的第一距离在1～2mm之间，所述第一线束距所述第三线束的第二距离大于所述第一距离。3.根据权利要求2所述的线缆，其特征在于，在所述线缆的截面上，所述第一线束、所述第二线束和所述第三线束呈三角形排列。4.根据权利要求1所述的线缆，其特征在于，在所述线缆的截面上，所述第一线束、所述第二线束和所述第三线束呈“一”字形排列，且所述第二线束设置在所述第一线束和所述第三线束之间。5.根据权利要求1至4任一项所述的线缆，其特征在于，所述第一线束为非屏蔽的双绞线或平行线。6.根据权利要求1至4任一项所述的线缆，其特征在于，所述第二线束为屏蔽双绞线。7.根据权利要求6所述的线缆，其特征在于，所述第二线束的屏蔽层形状为编织网状，厚度不小于0.2mm，且所述屏蔽层外涂覆厚度不小于0.05mm的聚四氟乙烯。8.根据权利要求1至4任一项所述的线缆，其特征在于，所述第三线束为同轴线。9.根据权利要求1至4任一项所述的线缆，其特征在于，所述绝缘外套厚度不小于0.8mm。10.一种适用于超电混合能量平台的连接装置，用于连接外科设备和外科器械，所述连接装置包括插头、换能器和连接所述插头与所述换能器的线缆，其特征在于，所述线缆为权利要求1至9任一项所述的线缆。

技术总结
本公开实施例提供了一种适用于超电混合能量平台的线缆和连接装置。所述线缆用于连接外科设备和外科器械，该线缆包括：第一线束，用于连接高频电流线路，所述第一线束无屏蔽层；第二线束，用于连接超声电流线路，所述第二线束具有屏蔽层；第三线束，用于连接控制信号线路，所述第三线束具有屏蔽层；绝缘填充体，设置于所述第一线束、所述第二线束和所述第三线束之间，以使所述第一线束、所述第二线束和所述第三线束之间互不接触；绝缘外套，包覆于所述第一线束、所述第二线束、所述第三线束以及所述绝缘填充体外部。根据本公开实施例的技术方案，通过对线缆进行改进设计，有效隔离了高频漏电流对其他线路的影响，提高了传输的安全性和稳定性。和稳定性。和稳定性。


技术研发人员：徐汪洋 杨国鹏 冯庆宇
受保护的技术使用者：青岛迈博思医疗科技有限公司
技术研发日：2023.01.30
技术公布日：2023/7/17