Контактни съединители „платка към платка“ в медицинската техника
Подходящите контакти в областта на медицинската техника
В областта на медицинската техника мрежовите устройства с все повече интелигентни сензори ще доминират на пазара. Най-строгите регулации и най-високата защита срещу отказ определят пътя, по който трябва да вървят използваните продукти и компоненти. Миниатюризацията, скоростта на предаване на данни и електромагнитното излъчване са изрично посочените изисквания, на които са подложени съединителите от тип „board-to-board“. За разработчиците на хардуер това са критерии, които оказват съществено влияние върху дизайна на устройствата.
Днес пациентите все още трябва да се приспособяват към структурите на здравната система. Утре обаче – а прогнозите на Deloitte важат за 2025 г. – здравното обслужване ще се ориентира точно обратно към пациентите, към мястото, на което се намират, и към техните времеви изисквания. Преходът към тази „4P-медицина“ (predictive, preventative, personalized, participatory) се подпомага от многобройни цифрови иновации.
Тази промяна в парадигмата ще се прояви при производителите на медицински устройства. Броят на интелигентните сензори нараства с свързването на продуктите в Интернет на медицинските устройства (IoMT). При грижата за пациентите се повишава комфортът, например чрез безжични връзки към електронната медицинска карта, както и чрез предаване и мониторинг на жизнените показатели в реално време. С анализа на данни, когнитивните методи и роботиката се откриват нови области с потенциал в здравеопазването.
Тази промяна в парадигмата ще се прояви при производителите на медицински устройства. Броят на интелигентните сензори нараства с свързването на продуктите в Интернет на медицинските устройства (IoMT). При грижата за пациентите се повишава комфортът, например чрез безжични връзки към електронната медицинска карта, както и чрез предаване и мониторинг на жизнените показатели в реално време. С анализа на данни, когнитивните методи и роботиката се откриват нови области с потенциал в здравеопазването.
Високата скорост и електромагнитната съвместимост – в центъра на вниманието при медицинските устройства
Медицинските системи за образна диагностика, като компютърни томографи, апарати за ядрено-магнитен резонанс и цифрови рентгенови апарати, обработват до 20 Gbit/s изображения и данни за пациентите в реално време. Същото важи и за приложенията в телемедицината и дистанционното наблюдение. По същия начин в хирургичната роботика се изисква предаване в реално време на изображения и команди за управление между конзолата на хирурга и роботизираната система. Ендоскопията с висока разделителна способност, както и имплантируемите устройства и системите за наблюдение на пациенти, са други области, които разчитат на предаване на данни, но също така придават значение на аспектите на електромагнитното съвместимост (EMC) за устойчивост на смущения и безопасност на пациентите.
Други тенденции, като нарастването на сензорите с много източници и все по-силно свързаните цялостни системи, изискват бърз, надежден и сигурен пренос на данни през различни интерфейси – факт, който важи особено за устройствата в областта на медицинските технологии. При това целостта на сигнала играе решаваща роля в приложенията, където преобладават високопрецизни и надеждни данни. Постоянните токове и точните данни са незаменими за осигуряване на функционалната безопасност, надеждност и ефективност на устройствата. Високите скорости на предаване на данни, понякога на големи разстояния, могат при смущения като шум, загуби от обратна връзка, както и изкривявания и прехвърляне на сигнали, да повлияят толкова силно на електрическите сигнали, че да възникнат грешки и устройствата да излязат от строя.
Други тенденции, като нарастването на сензорите с много източници и все по-силно свързаните цялостни системи, изискват бърз, надежден и сигурен пренос на данни през различни интерфейси – факт, който важи особено за устройствата в областта на медицинските технологии. При това целостта на сигнала играе решаваща роля в приложенията, където преобладават високопрецизни и надеждни данни. Постоянните токове и точните данни са незаменими за осигуряване на функционалната безопасност, надеждност и ефективност на устройствата. Високите скорости на предаване на данни, понякога на големи разстояния, могат при смущения като шум, загуби от обратна връзка, както и изкривявания и прехвърляне на сигнали, да повлияят толкова силно на електрическите сигнали, че да възникнат грешки и устройствата да излязат от строя.
Спазване на приложимите индустриални стандарти
В контекста на регулаторни изисквания като Регламента за медицинските изделия (MDR) в Европейския съюз или разпоредбите на Агенцията по храните и лекарствата (FDA) в САЩ, е необходимо да се гарантира одобрението и безопасното използване на устройствата. Освен това тенденцията при всички хардуерни дизайнери е да се използва все по-ефективно все по-малкото пространство в медицинските устройства, като натоварванията на устройствата по отношение на удари, вибрации и колебания, както и термичните и химичните въздействия на околната среда, продължават да изискват здравина от всички устройства.
Освен това съществуват три целенасочени, специфични за приложението индустриални стандарта за устройства в областта на медицинските технологии, които трябва да се вземат предвид при всички проекти. Първо, ISO 80369-1, който се отнася до методологията на проектиране за намаляване на риска от неправилно свързване на медицински устройства или аксесоари. Второ, IEC 60601, която описва общите изисквания за основна безопасност и съществени характеристики на работата, включително електромагнитни смущения (EMI) и електромагнитна съвместимост (EMC). И трето, ISO 13485, която се отнася до системите за качество, отговарящи за проследимостта на компонентите и процесите, използвани в производствения процес.
Освен това съществуват три целенасочени, специфични за приложението индустриални стандарта за устройства в областта на медицинските технологии, които трябва да се вземат предвид при всички проекти. Първо, ISO 80369-1, който се отнася до методологията на проектиране за намаляване на риска от неправилно свързване на медицински устройства или аксесоари. Второ, IEC 60601, която описва общите изисквания за основна безопасност и съществени характеристики на работата, включително електромагнитни смущения (EMI) и електромагнитна съвместимост (EMC). И трето, ISO 13485, която се отнася до системите за качество, отговарящи за проследимостта на компонентите и процесите, използвани в производствения процес.
Контактни съединители „платка към платка“ като предаватели на сигнали
Когато сложността и гъстотата на интеграция в медицинските устройства непрекъснато нарастват и се налага да се интегрират съществуващи и нови функционалности в изключително ограничено пространство, изискванията към съединителите „платка към платка“ като мост между печатните платки стават изключително високи. Най-разнообразните места и области на приложение подлагат устройствата на вибрации и сътресения. Съединителите трябва да осигуряват дългосрочна надеждност на контакта при микродвижения. Здравина, предаване на данни и ЕМС екраниране са трите стълба в механичния дизайн на устройствата за разработчиците на хардуер.
Коннекторите от най-новото поколение трябва да минимизират смущенията в предаването на сигнала, а дизайнът на контактите на щепселите трябва да бъде перфектно съобразен с това. Ето защо целта винаги е да се избегнат рисковете при предаването на данни, които включват предимно колебания в импеданса поради промени в материала и геометрията, както и затихване поради загуба при вмъкване и загуба при връщане, а също и прехвърляне.
Коннекторите от най-новото поколение трябва да минимизират смущенията в предаването на сигнала, а дизайнът на контактите на щепселите трябва да бъде перфектно съобразен с това. Ето защо целта винаги е да се избегнат рисковете при предаването на данни, които включват предимно колебания в импеданса поради промени в материала и геометрията, както и затихване поради загуба при вмъкване и загуба при връщане, а също и прехвърляне.
Защитата на сигнала като основа
По отношение на електромагнитните влияния високоскоростните сигнали се нуждаят от специална защита. В този случай съединителят може да действа както като източник на смущения, така и като приемник. Тук се препоръчва защита на сигнала чрез екранираща ламарина, за да се предпазят чувствителните сигнали от външни влияния. От изображението по-долу става ясно, че дори малък електрически импулс може да изкриви полезния сигнал.
Приемникът вече не може да интерпретира еднозначно цифровите състояния на HDMI сигнала дори след кратък импулс от 0,5 kV, докато предаването на сигнала през екранирания конектор остава стабилно дори при 4,4 kV.
Индуктивността на свързване LK описва конектора чрез електрическите характеристики и в двете му функции – източник и приемник. Това важи както за устойчивостта на смущения, така и за излъчването на смущения. Ако индуцираното напрежение (Uind), напрежението на генератора (UGen) и константата на генератора (kGen) са известни, специфичната максимално допустима индуктивност на свързване (LK) може да се определи с това уравнение:
LK = Uind / (UGen * kGen) (Уравнение 1)
Индуктивността на свързване помага на потребителя да определи подходящия конектор по отношение на електромагнитната му съвместимост и да избегне скъпите и отнемащи време изпитания по метода на проба и грешка в лабораторията за електромагнитна съвместимост. Ето един пример: за HDMI сигнал при напрежение от 4,4 kV е определена максимална индуктивност на връзката от 47 pH за конкретния случай. Ако стойността е по-висока, сигналът вече не се предава без смущения.
Индуктивността на свързване LK описва конектора чрез електрическите характеристики и в двете му функции – източник и приемник. Това важи както за устойчивостта на смущения, така и за излъчването на смущения. Ако индуцираното напрежение (Uind), напрежението на генератора (UGen) и константата на генератора (kGen) са известни, специфичната максимално допустима индуктивност на свързване (LK) може да се определи с това уравнение:
LK = Uind / (UGen * kGen) (Уравнение 1)
Индуктивността на свързване помага на потребителя да определи подходящия конектор по отношение на електромагнитната му съвместимост и да избегне скъпите и отнемащи време изпитания по метода на проба и грешка в лабораторията за електромагнитна съвместимост. Ето един пример: за HDMI сигнал при напрежение от 4,4 kV е определена максимална индуктивност на връзката от 47 pH за конкретния случай. Ако стойността е по-висока, сигналът вече не се предава без смущения.
Специално за изискващи промишлени приложения
Серията продукти Zero8 на ept е проектирана да отговаря на тези високи изисквания в медицинската техника и благодарение на високата си мащабируемост предлага идеално приспособяване към индивидуалните нужди – формите, височината на подреждане и броят на полюсите могат да се избират индивидуално. В момента сокетите и съединителите се предлагат във форми Mid-Profile и Low-Profile, а в бъдеще ще бъдат налични и във версии High-Profile и ъглови. Благодарение на различните височини на корпуса, с конекторите Zero8 могат да се реализират разстояния между печатните платки от 6,00 mm до 21,00 mm, като броят на полюсите варира от 12 до 80. За целите на екранирането и двете страни на двойката конектори могат да бъдат снабдени със защита, като, разбира се, всички конектори Zero8 са съвместими помежду си и могат свободно да се комбинират.
Двустранната технология за свързване ScaleX може да издържи на суровите условия на промишлените приложения и гарантира надежден контакт при механично натоварване, като удари и вибрации. Освен това тя компенсира отклоненията от страна на устройството във всички посоки, когато съединителите са в съединено състояние. Благодарение на ЕМС екранирането сигналите в индустриалната среда са защитени от външни влияния, а материалните характеристики гарантират скорост на предаване на данни до 16 Gbit/s.
Повече информация за Zero8 »
Двустранната технология за свързване ScaleX може да издържи на суровите условия на промишлените приложения и гарантира надежден контакт при механично натоварване, като удари и вибрации. Освен това тя компенсира отклоненията от страна на устройството във всички посоки, когато съединителите са в съединено състояние. Благодарение на ЕМС екранирането сигналите в индустриалната среда са защитени от външни влияния, а материалните характеристики гарантират скорост на предаване на данни до 16 Gbit/s.
Повече информация за Zero8 »
Не трябва да се подценява важността на избора на подходящия съединител за високоскоростни приложения. Както е описано тук, особено в областта на медицинската техника съществуват много изисквания едновременно. Какви механични или електрически свойства трябва да притежават съединителите „борд-към-борд“ или как е оформена периферията на конектора – това са все фини детайли, които могат да бъдат решаващи при избора от пин към пин.
Интересувате ли се?
Тогава изберете веднага своя конектор, произведен в Европа:
Списък на продуктите
Имате ли въпроси?
Моля, свържете се с нас!
Заявка чрез формуляра
+49 8861 2501 0
sales@ept.de
Моля, свържете се с нас!
Заявка чрез формуляра
+49 8861 2501 0
sales@ept.de