FR2769120A1 - Cable electrique, notamment a usage medical - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un câble électrique qui est notamment souple et mou.Il comporte des conducteurs isolés (3) de transmission de signaux en couplage capacitif avec une membrane conductrice (7) qui les entoure, et en couplage capacitif avec un élément conducteur (8 ou 7) qu'ils entourent, et la membrane (7) et l'élément conducteur (8 ou 7) sont connectés électriquement par contact à au moins un conducteur non isolé (15) entourant l'élément conducteur (8 ou 7) pour diminuer la diaphonie entre les conducteurs isolés (3).Domaine d'application : instruments médicaux à main pour diagnostic et interventions chirurgicales.

Description

L'invention concerne un câble médical destiné à une connexion à un instrument médical à ultrasons.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 761 519 décrit un câble souple comportant un faisceau de câbles coaxiaux multiples de réalisation souple et molle. Le câble souple convient à une connexion à un instrument médical tenu à la main pour le contrôle d'indications physiologiques humaines pendant des opérations diagnostiques et chirurgicales. Chaque câble coaxial est souple et mou et est réalisé de façon à comporter un blindage conducteur entourant concentriquement une gaine diélectrique, elle-même entourant un conducteur central pour établir une impédance électrique ajustée. Chaque câble coaxial transmet des signaux électriques le long du conducteur central. Le blindage sur chaque câble coaxial réduit sensiblement la diaphonie entre les câbles coaxiaux adjacents, et contribue à ajuster l'impédance caractéristique de chaque câble coaxial.

Dans le passé, un blindage était nécessaire pour éviter des niveaux inacceptables de diaphonie entre les conducteurs isolés adjacents situés dans le câble, en particulier dans le cas où l'instrument médical fait appel à des signaux radiofréquence devant être transmis par les conducteurs de signaux. Un coût important du câble réside dans les quantités de matières consommées pour l'application du blindage sur chaque câble coaxial et dans le temps mis pour cette application.

Le domaine des instruments médicaux de diagnostic est soumis à une tendance à utiliser soit des signaux radiofréquence, soit des signaux dans les fréquences des ultrasons. Les signaux constitués d'ultrasons sont plus lents et sont de plus longue durée en comparaison avec les signaux radiofréquence. Il serait avantageux de disposer d'un câble pour la transmission de signaux à ultrasons, lequel câble réduit la diaphonie entre les conducteurs véhiculant les signaux dans le câble sans que les conducteurs soient entourés chacun de son propre blindage individuel. Il serait en outre avantageux de disposer d'un câble qui soit souple et mou et conçu pour être connecté à un instrument médical tenu à la main et manoeuvré pour le contrôle d'indications physiologiques chez l'homme.

Le problème à résoudre par l'invention est de procurer un câble électrique qui soit souple et mou et qui présente une liberté de mouvement tout en étant connecté à un instrument médical qui est tenu et manoeuvré à la main, et dans lequel la diaphonie entre des conducteurs du câble parcourus par des signaux est réduite sans que chacun des conducteurs soit entouré de son propre blindage individuel.

En l'absence d'un blindage autour de chacun des conducteurs isolés parcourus par des signaux, le câble peut être réalisé de façon à être plus petit que le câble connu ayant des câbles coaxiaux, tout en présentant un niveau de diaphonie réduit et acceptable entre les conducteurs individuels de transmission de signaux. Non seulement ces conducteurs sont plus petits, mais ils sont fabriqués en des métaux d'une résistance à la traction plus basse, qui sont moins coûteux que les métaux ayant une résistance à la traction relativement élevée, du fait que le câble comporte un élément conducteur, résistant à la traction, qui est entouré par les conducteurs parcourus par les signaux.

L'invention parvient à une réduction de la diaphonie entre des conducteurs isolés, parcourus par des signaux, d'un câble électrique qui est souple et mou et conçu pour être connecté à un instrument médical tenu et manoeuvré à la main, par le fait que les conducteurs isolés sont en couplage capacitif avec une membrane conductrice qui entoure les conducteurs isolés, et par le fait que les conducteurs isolés sont en couplage capacitif avec un élément conducteur qu'ils entourent, et en outre par le fait que la membrane et l'élément conducteur sont connectés électriquement par contact avec au moins un conducteur non isolé qui entoure l'élément conducteur.

Selon une forme de réalisation, les conducteurs isolés et le conducteur non isolé sont assemblés en une rangée, et la rangée entoure en hélice l'élément conducteur.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels
la figure 1 est une vue en bout d'un câble mou et souple comportant des conducteurs isolés et au moins un conducteur non isolé dans une rangée correspondante, les conducteurs isolés étant en couplage capacitif et en contact avec une membrane conductrice entourant la rangée correspondante, les conducteurs isolés étant en couplage capacitif et en contact avec un élément conducteur qu'ils entourent, et la membrane conductrice et l'élément conducteur étant connectés électriquement par contact avec chaque conducteur non isolé dans la rangée correspondante
la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un tronçon du câble montré sur la figure 1, avec des parties séparées les unes des autres
la figure 3 est une vue en bout d'un câble souple et mou assemblé avec des parties multiples qui sont représentées sur la figure 2
la figure 4 est une vue en bout du câble souple et mou assemblé avec des parties multiples qui sont représentées sur la figure 2 ; et
la figure 5 est une vue partielle en perspective d'un tronçon du câble tel que montré sur la figure 4, dont certaines parties sont représentées avec arrachement à titre illustratif.

En référence aux figures 1 et 3 à 5, chacune des différentes formes de réalisation d'un câble souple et mou 1 comporte des conducteurs isolés multiples souples et mous 3 et au moins un conducteur non isolé souple et mou 15 disposés côte à côte dans au moins une rangée correspondante, cette rangée entourant un élément conducteur correspondant, souple et mou 8. La rangée est entourée d'une membrane conductrice souple et molle 7.

En référence à la figure 2, l'élément conducteur 8 s'étend le long d'un axe 6 qui lui-même s'étend sur la longueur du câble 1. Les conducteurs isolés 3 sont des conducteurs de transmission de signaux conçus pour être connectés à un instrument médical pour le contrôle ou la surveillance d'indications concernant le corps humain. En référence à la figure 1, chacun des conducteurs isolés 3 comprend un conducteur central 13 entouré concentriquement par un isolant 14.

Les formes de réalisation du câble 1 seront maintenant décrites plus en détail. La figure 1 représente un câble 1 ayant une rangée de conducteurs 3 et 15 entourant un élément conducteur 8 résistant à la traction. Chacune des figures 3, 4 et 5 montre un câble 1 ayant des rangées multiples de conducteurs 3 et 15. En ce qui concerne les formes de réalisation montrées sur les figures 3 à 5, une membrane conductrice 7 sépare une rangée d'une autre rangée.

Chacune des figures 4 et 5 montre un câble 1 comportant la gaine extérieure 2 contenant des rangées concentriques successives de conducteurs 3 et 5. Une première des rangées entoure circonférentiellement un élément conducteur correspondant 8, sous la forme d'un fil métallique non isolé, résistant à la traction, s'étendant suivant un axe concentrique correspondant 6. Chaque membrane conductrice 7, qui est entourée par une rangée correspondante et suivante de conducteurs 3 et 15, forme un élément conducteur correspondant 8 qui est entouré par ladite rangée correspondante. En référence à la figure 3, le câble 1 comporte des éléments conducteurs correspondants multiples 8, chacun des éléments conducteurs 8 étant entouré par au moins une rangée correspondante de conducteurs 3 et 15. La figure 4 montre un câble 1 ayant un élément conducteur correspondant 8 entouré par une ou plusieurs rangées successives.

Par conséquent, chacune des formes de réalisation du câble 1 comporte au moins une rangée de conducteurs 3 et 15, les formes de réalisation montrées sur les figures 3 et 4 comportant en outre une ou plusieurs rangées de conducteurs 3 et 15. Dans chacune des formes de réalisation, chaque rangée correspondante est entourée par une membrane conductrice 7 qui est contenue dans une gaine 2 du câble 1. Chaque rangée est concentrique avec un élément conducteur correspondant 8.

Pour chaque forme de réalisation, au moins un conducteur non isolé 15 se trouve dans la même rangée correspondante avec les conducteurs isolés 3. En outre, pour chaque forme de réalisation du câble 1, les conducteurs isolés 3 et chaque conducteur non isolé 15, dans la même rangée correspondante, sont renfermés dans une membrane conductrice 7 les entourant.

Tous les conducteurs 3 et 15 de la même rangée correspondante sont exempts de toute compression les uns contre les autres pour permettre ou favoriser leur flexion individuelle lorsque le câble 1 est soumis à une flexion dans un coude. Un espace dans n'importe laquelle des rangées de conducteurs 3 et 15 formant un cercle est admis. Par exemple, lorsque les conducteurs 3 et 15 portent côte à côte les uns contre les autres dans la rangée circulaire correspondante, un espace dans cette rangée circulaire est permis. L'espace est d'une largeur inférieure au diamètre de chacun des conducteurs 3 et 15 pour empêcher un mouvement de l'un quelconque des conducteurs 3 et 15 hors de sa position, dans l'ordre, à l'intérieur de la rangée correspondante.

En référence à la figure 2, tous les conducteurs isolés 3 et chaque conducteur non isolé 15 de la rangée sont commis de façon à s'étendre hélicoïdalement à l'axe 6 pour entourer en hélice l'élément conducteur correspondant 8.

Chacun des conducteurs 3 et 15 s'étend en hélice et en contact avec l'élément conducteur entouré 8 pour rester en contact avec l'élément conducteur 8 malgré une flexion de la membrane conductrice 7 dans diverses directions lorsque le câble 1 est soumis à une flexion. Similairement, chacun des conducteurs 3 et 15 de la rangée s'étend en hélice et en contact avec une surface intérieure de la membrane 7 pour rester en contat avec la membrane conductrice 7, malgré une flexion de la membrane conductrice 7 dans diverses directions lorsque le câble 1 est soumis à une flexion.

La membrane entourante 7 résiste à un mouvement de chacun des conducteurs 3 et 15 s'étendant en hélice le faisant changer de position dans la rangée formant un cercle en hélice. Cependant, l'intérieur de la membrane 7 est en contact avec les conducteurs 3 et 15 tout en étant exempt de compression radiale contre les conducteurs 3 et 15, ce qui permet aux conducteurs 3 et 15 de se déplacer par rapport à la membrane 7 et par rapport à l'élément conducteur entouré 8, pendant que les conducteurs 3 et 15 subissent une flexion individuelle lorsque le câble 1 est soumis à une flexion dans un coude. La membrane 7 définit une circonférence intérieure dans laquelle un mouvement de la rangée correspondante de conducteurs 3 et 15 est limité, tandis que les conducteurs 3 et 15 subissent une flexion individuelle pendant une flexion du câble 1. La membrane 7 restreint le mouvement des conducteurs 3 et 15 dans une zone à proximité étroite à la fois de l'élément conducteur 8 et de la partie conductrice de la membrane 7.

Les conducteurs 3 et 15 sont libres de subir un mouvement individuel et une flexion pendant la flexion du câble 1, tandis que les conducteurs 3 et 15 entourent en hélice l'élément conducteur correspondant 8. Les conducteurs 3 et 15 peuvent glisser librement contre à la fois l'élément conducteur correspondant 8 et la membrane correspondante 7 pendant qu'ils subissent un mouvement individuel et une flexion lors d'une flexion du câble 1. Ainsi, la mollesse pendant une flexion du câble 1 est assurée. En outre, les conducteurs 3 et 15 restent en contact physique et électrique avec l'élément conducteur 8 et la membrane 7, malgré une flexion du câble 1 dans diverses directions lorsque le câble 1 subit une flexion.

La membrane 7 procure un plan de masse électrique, ou un bus de masse. L'invention parvient à réduire la diaphonie entre les conducteurs isolés 3 de transmission de signaux du câble 1 qui est souple et mou et est conçu pour être connecté à un instrument médical, lequel est tenu et manoeuvré à la main, par le fait que les conducteurs isolés 3 sont en couplage capacitif avec la membrane conductrice 7 qui entoure les conducteurs isolés 3, et par le fait que les conducteurs isolés 3 sont en couplage capacitif avec l'élément conducteur 8 qu'ils entourent, et en outre par le fait que la membrane 7 et l'élément conducteur 8 sont connectés électriquement par contact avec chaque conducteur non isolé 15 qui entoure l'élément conducteur 8.

En référence aux figures 1-5, on décrira maintenant la position de chaque conducteur non isolé 15. Par exemple, dans chacune des formes de réalisation du câble 1, au moins un conducteur non isolé 15 est situé entre deux des conducteurs isolés 3 dans la même rangée correspondante.

Comme montré sur les figures 3 et 4, dans une rangée la du câble 1, chaque conducteur isolé 3 forme une paire avec un conducteur non isolé correspondant 15 pour procurer une combinaison répétée masse-signaux de conducteurs successifs 3 et 15 dans la même rangée. Dans une rangée lb du câble 1, chaque conducteur isolé 3 est situé entre une paire correspondante de conducteurs 15 pour procurer une combinaison répétée masse-signal-masse de conducteurs successifs 3 et 15 dans la même rangée. La figure 3 montre en outre que le câble 1 possède d'autres combinaisons de conducteurs 3 et 15 dans la même rangée.

Selon les formes de réalisation montrées sur les figures 1, 3 et 4, chacune des rangées, y compris les rangées lb et lb, comporte un ou plusieurs conducteurs non isolés 3.

Ainsi, le câble 1 selon l'invention comporte au moins une rangée ayant des conducteurs isolés multiples 3 et au moins un conducteur non isolé 15. Par exemple, cette rangée ou chaque rangée comporte une ou plusieurs rangées ayant chacune des conducteurs isolés multiples 3 et au moins un conducteur non isolé 15. Par exemple, ce conducteur ou chaque conducteur non isolé 15 comprend un ou plusieurs conducteurs non isolés 15.

Les conducteurs 3 et 15 sont exempts de compression, de même que la membrane conductrice 7 les entourant, lorsqu'ils sont contenus dans une gaine extérieure souple et molle 2 du câble 1. La gaine 2 n'exerce de compression radiale sur aucune membrane conductrice 7 ni aucune rangée correspondante contenues dans la gaine 2.

L'élément conducteur 8 est d'un diamètre agrandi en comparaison avec le diamètre d'un conducteur 13 de chacun des conducteurs isolés 3.

Chaque forme de réalisation du câble 1 comporte les conducteurs isolés 3, en association avec chaque conducteur non isolé 15, dans la même rangée correspondante, disposés côte à côte suivant une ligne, la ligne entourant l'axe correspondant 6, lequel s'étend sur la longueur du câble 1.

Chaque élément conducteur 8, qui comprend un fil métallique, s'étendant suivant un axe correspondant 6, présente un diamètre agrandi en comparaison avec le diamètre d'un conducteur 13 de chacun des conducteurs isolés 3. Par exemple, l'élément conducteur 8 peut être un fil conducteur formé d'une matière conductrice, par exemple de l'acier cuivré, de l'acier inoxydable sur un alliage de cuivre à haute résistance mécanique. En variante, l'élément conducteur 8 peut être formé d'un revêtement conducteur sur une matière résistant à la traction qui est choisie pour sa résistance à la traction et sa mollesse, par exemple une matière telle qu'une matière polymérique du type "Kevlar" , qui n'a pas besoin d'être conductrice. Le fil, formant un élément conducteur correspondant 8, est capable de supporter, et de résister à, des efforts de traction appliqués au câble 1.

Une déformation interne imposée au câble 1 en traction est encaissée par chaque conducteur 8 ayant la forme d'un fil, tandis que les conducteurs isolés 3 peuvent être mous et exempts d'une déformation excessive. Ainsi, les conducteurs isolés 3 peuvent être d'un diamètre plus faible ou d'une résistance à la traction réduite, en comparaison avec les constructions de câble précédentes. Par exemple, un fil de cuivre argenté, de section pleine, peut être utilisé en tant qu'alternative moins coûteuse à l'utilisation de conducteurs fabriqués dans des alliages de cuivre ayant une résistance mécanique plus élevée, un conducteur isolé 3 comprenant un conducteur 13 à un seul brin, à section pleine, est d'un diamètre inférieur à celui d'un conducteur plus gros constitué de brins multiples.

Lorsque le diamètre de l'élément conducteur 8 est égal au diamètre de chaque conducteur isolé 3 et de chaque conducteur non isolé 15, un nombre total maximal égal à six des conducteurs 3 et 15 entoure l'élément conducteur 8.

Pour augmenter le nombre total maximal de conducteurs 3 et 15 dans la rangée au-delà de six, ou pour augmenter un espace dans la rangée de conducteurs 3 et 15, on augmente le diamètre de l'élément conducteur 8 jusqu'à ce que les conducteurs 3 et 15 situés dans la rangée formant un cercle portent contre l'élément conducteur, et que les conducteurs 3 et 15 dans la même rangée soient disposés côte à côte sans tassement serré des conducteurs 3 et 15 en compression les uns contre les autres.

La membrane 7 est constituée, par exemple, sous la forme d'un stratifié souple d'un ruban de polyester souple 9, figure 2, et d'une mince feuille conductrice 10 d'aluminium liés entre eux par un adhésif 11. La mince feuille conductrice 10 de la membrane 7 fait face aux conducteurs isolés 3. La membrane 7 est étendue sur les fils isolés 3 et les fils de drain choisis 4. La membrane peut être cylindrique, avec un joint à recouvrement 12, figure 2, formé par un rabat sur la membrane 7. En variante, la membrane 7 comporte des hélices disposées en recouvrement, renfermant la rangée de conducteurs adjacents 3, le joint 12 à recouvrement recouvrant les hélices adjacentes entre elles. En variante, la membrane 7 comporte un ruban enroulé en hélice formant des hélices ouvertes. Les hélices de la membrane 7 ont un pas opposé à celui des hélices de la rangée entourée adjacente de conducteurs 3 et 15. Chacune des rangées successives de conducteurs isolés 3 peut être étendue ou commise suivant des hélices ayant des sens de pas alternés ou bien, en variante, les mêmes sens de pas, non représentés.

Pendant la transmission de signaux électriques le long des conducteurs isolés 3, l'effet d'un couplage électrique, par exemple un couplage capacitif, est maintenu entre chaque conducteur isolé 3 enroulé en hélice et la membrane conductrice 7 qui entoure le conducteur 3 et est en contact avec lui. L'effet d'un couplage électrique, par exemple, un couplage capacitif, est maintenu entre chaque conducteur isolé 3, enroulé en hélice, et l'élément conducteur 8 ou 7 qui est entouré par le conducteur isolé 3 et en contact avec lui. La membrane conductrice entourante 7 et l'élément conducteur entouré 8 ou 7 sont connectés électriquement par chaque conducteur non isolé correspondant 15 qui entoure l'élément conducteur 8 ou 7, afin qu'on obtienne une diminution de la diaphonie entre les conducteurs isolés 3.

L'invention parvient à réduire la diaphonie entre des conducteurs isolés 3 de transmission de signaux d'un câble électrique 1 qui est souple et mou et qui est conçu pour être connecté à un instrument médical tenu et manoeuvré à la main.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au câble électrique décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (8)

REVENDICATION8

1. Câble électrique (1), caractérisé en ce qu'il comporte des conducteurs isolés multiples (3) de transmission de signaux et un ou plusieurs conducteurs non isolés (15) dans une rangée correspondante, les conducteurs isolés (3) étant en couplage capacitif et en contact avec une membrane conductrice (7) entourant la rangée correspondante, les conducteurs isolés (3) étant en couplage capacitif et en contact avec un élément conducteur (8 ou 7) qu'ils entourent, et la membrane conductrice (7) et l'élément conducteur (8 ou 7) étant connectés électriquement par contact avec chaque conducteur non isolé (15) dans la rangée correspondante, pour l'obtention d'une réduction de la diaphonie entre les conducteurs isolés (3) transmettant des signaux.

2. Câble électrique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la rangée correspondante, chacun des conducteurs isolés (3) forme une paire avec un conducteur non isolé correspondant (15) pour constituer une combinaison répétée signal-masse desdits conducteurs (3 et 15).

3. Câble électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la rangée correspondante, chacun des conducteurs isolés (3) est situé entre une paire correspondante des conducteurs non isolés (15) pour former une combinaison répétée masse-signal-masse desdits conducteurs (3 et 15).

4. Câble électrique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément conducteur (8) est un fil résistant à la traction.

5. Câble électrique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conducteurs isolés (3) et le conducteur non isolé (15) sont dans une rangée qui entoure l'élément conducteur (8 ou 7).

6. Câble électrique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conducteurs isolés (3) et le conducteur non isolé (15) sont dans une rangée qui entoure en hélice l'élément non conducteur (8 ou 7).

7. Câble électrique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conducteurs isolés (3) et le conducteur non isolé (15) sont dans une rangée qui entoure l'élément conducteur (8 ou 15), et en outre par au moins une rangée successive ayant des conducteurs isolés (3) et au moins un conducteur non isolé (15), et une autre membrane conductrice (7) entourant la rangée successive, cette autre membrane conductrice (7) étant connectée électriquement à la membrane conductrice entourée (7) par contact avec le conducteur non isolé (15) dans la rangée successive.

8. Câble électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un conducteur non isolé (15) est situé entre deux des conducteurs isolés (3) dans la même rangée correspondante.