Conectori board-to-board în domeniul tehnologiei medicale
Contactele potrivite în domeniul tehnologiei medicale
În domeniul tehnologiei medicale, dispozitivele MedTech conectate, dotate cu tot mai multe senzori inteligenți, vor domina peisajul. Reglementările stricte și protecția maximă împotriva defecțiunilor dictează direcția pe care trebuie să o urmeze produsele și componentele utilizate. Miniaturizarea, rata de transfer a datelor și radiațiile electromagnetice sunt cerințele explicite la care sunt supuse conectorii board-to-board. Pentru dezvoltatorul de hardware, acestea sunt criterii care influențează în mod decisiv proiectarea dispozitivului.
Astăzi, pacienții trebuie încă să se adapteze la structurile sistemului de sănătate. Mâine însă – iar previziunile Deloitte se referă la anul 2025 – asistența medicală se va orienta exact invers, către pacienți, către locul în care se află aceștia și către programul lor. Trecerea către această „medicină 4P” (predictivă, preventivă, personalizată, participativă) este favorizată de numeroase inovații digitale.
Această schimbare de paradigmă se va manifesta la producătorii de dispozitive medicale. Numărul senzorilor inteligenți crește odată cu conectarea produselor în Internetul obiectelor medicale (IoMT). În îngrijirea pacienților, confortul crește, de exemplu prin conexiuni fără fir la dosarul electronic al pacientului, precum și prin transmiterea și monitorizarea parametrilor vitali în timp real. Analiza datelor, metodele cognitive și robotica deschid noi domenii de potențial în sectorul sănătății.
Această schimbare de paradigmă se va manifesta la producătorii de dispozitive medicale. Numărul senzorilor inteligenți crește odată cu conectarea produselor în Internetul obiectelor medicale (IoMT). În îngrijirea pacienților, confortul crește, de exemplu prin conexiuni fără fir la dosarul electronic al pacientului, precum și prin transmiterea și monitorizarea parametrilor vitali în timp real. Analiza datelor, metodele cognitive și robotica deschid noi domenii de potențial în sectorul sănătății.
Viteza mare și compatibilitatea electromagnetică în centrul atenției în cazul dispozitivelor medicale
Sistemele medicale de imagistică, precum tomografele computerizate, aparatele RMN și aparatele digitale de radiografie, procesează până la 20 Gbit/s de date imagistice și date ale pacientului în timp real. Același lucru este valabil și în aplicațiile de telemedicină și monitorizare la distanță. De asemenea, în cazul roboticii chirurgicale este necesară transmiterea în timp real a imaginilor și a comenzilor de control între consola chirurgului și sistemul robotic. Endoscopia de înaltă rezoluție, precum și dispozitivele implantabile și sistemele de monitorizare a pacienților sunt alte domenii care se bazează pe transferul de date, dar pun, de asemenea, accent pe aspectele de proiectare CEM pentru imunitate la interferențe și siguranța pacienților.
Alte tendințe, precum creșterea senzorilor multi-sursă și a sistemelor globale din ce în ce mai interconectate, necesită o transmisie rapidă, fiabilă și sigură a datelor prin diverse interfețe – un aspect valabil în special pentru dispozitivele MedTech. În acest context, integritatea semnalului joacă un rol decisiv în aplicațiile în care predomină datele de înaltă precizie și fiabilitate. Curentele constante și datele precise sunt indispensabile pentru a asigura siguranța, fiabilitatea și eficiența funcțională a dispozitivelor. Ratele de biți ridicate, uneori pe distanțe mari, pot afecta semnalele electrice atât de puternic în cazul unor perturbații precum zgomotul, pierderile de cuplaj (înapoi), precum și distorsiunile și diafonia, încât pot apărea erori și dispozitivele se pot defecta.
Alte tendințe, precum creșterea senzorilor multi-sursă și a sistemelor globale din ce în ce mai interconectate, necesită o transmisie rapidă, fiabilă și sigură a datelor prin diverse interfețe – un aspect valabil în special pentru dispozitivele MedTech. În acest context, integritatea semnalului joacă un rol decisiv în aplicațiile în care predomină datele de înaltă precizie și fiabilitate. Curentele constante și datele precise sunt indispensabile pentru a asigura siguranța, fiabilitatea și eficiența funcțională a dispozitivelor. Ratele de biți ridicate, uneori pe distanțe mari, pot afecta semnalele electrice atât de puternic în cazul unor perturbații precum zgomotul, pierderile de cuplaj (înapoi), precum și distorsiunile și diafonia, încât pot apărea erori și dispozitivele se pot defecta.
Respectarea standardelor industriale relevante
În contextul cerințelor de reglementare, precum Regulamentul privind dispozitivele medicale (MDR) din Uniunea Europeană sau normele Food and Drug Administration (FDA) din SUA, este esențial să se asigure autorizarea și utilizarea în condiții de siguranță a dispozitivelor. De asemenea, tendința generală a tuturor proiectanților de hardware este de a utiliza și mai eficient spațiul de montare din ce în ce mai mic din dispozitivele medicale, în condițiile în care solicitările la care sunt supuse dispozitivele în ceea ce privește șocurile, vibrațiile și oscilațiile, precum și influențele termice și chimice ale mediului continuă să impună robustețea tuturor dispozitivelor.
În plus, există trei standarde industriale specifice aplicațiilor pentru dispozitivele MedTech, care trebuie luate în considerare în toate proiectele. În primul rând, ISO 80369-1, care se referă la metodologia de proiectare pentru reducerea riscului de conectare greșită a dispozitivelor medicale sau a accesoriilor. În al doilea rând, IEC 60601, care descrie cerințele generale privind siguranța de bază și caracteristicile esențiale de performanță, inclusiv interferențele electromagnetice (EMI) și compatibilitatea electromagnetică (EMC). Și, în al treilea rând, ISO 13485, care se referă la sistemele de calitate responsabile de trasabilitatea componentelor și procedurilor utilizate în procesul de producție.
În plus, există trei standarde industriale specifice aplicațiilor pentru dispozitivele MedTech, care trebuie luate în considerare în toate proiectele. În primul rând, ISO 80369-1, care se referă la metodologia de proiectare pentru reducerea riscului de conectare greșită a dispozitivelor medicale sau a accesoriilor. În al doilea rând, IEC 60601, care descrie cerințele generale privind siguranța de bază și caracteristicile esențiale de performanță, inclusiv interferențele electromagnetice (EMI) și compatibilitatea electromagnetică (EMC). Și, în al treilea rând, ISO 13485, care se referă la sistemele de calitate responsabile de trasabilitatea componentelor și procedurilor utilizate în procesul de producție.
Conectori board-to-board ca transmițători de semnal
Pe măsură ce complexitatea și densitatea de integrare a dispozitivelor medicale cresc continuu și este necesară integrarea funcționalităților existente și noi într-un spațiu extrem de redus, cerințele impuse conectorilor board-to-board, care fac legătura între plăcile de circuit imprimat, sunt extrem de ridicate. Diversele locuri și domenii de utilizare supun dispozitivele la vibrații și șocuri. Conectorii trebuie să asigure o siguranță a contactului pe termen lung în cazul mișcărilor microscopice. Robustețea, transmisia de date și ecranarea EMC sunt cele trei piloni ai proiectării mecanice a dispozitivelor pentru dezvoltatorii de hardware.
Conectorii de ultimă generație trebuie să minimizeze perturbațiile în transmisia semnalului, iar designul contactelor conectorilor trebuie să fie perfect adaptat acestui scop. Prin urmare, obiectivul este întotdeauna acela de a evita riscurile în transmisia datelor, printre care se numără în principal fluctuațiile de impedanță cauzate de modificările de material și geometrie, precum și atenuarea prin pierderi de inserție și pierderi de retur, precum și diafonia.
Conectorii de ultimă generație trebuie să minimizeze perturbațiile în transmisia semnalului, iar designul contactelor conectorilor trebuie să fie perfect adaptat acestui scop. Prin urmare, obiectivul este întotdeauna acela de a evita riscurile în transmisia datelor, printre care se numără în principal fluctuațiile de impedanță cauzate de modificările de material și geometrie, precum și atenuarea prin pierderi de inserție și pierderi de retur, precum și diafonia.
Protecția semnalului ca bază
În ceea ce privește interferențele electromagnetice, semnalele de mare viteză necesită o protecție specială. Un conector poate acționa atât ca sursă de interferențe, cât și ca receptor al acestora. În acest caz, se recomandă protecția semnalului cu ajutorul unei foi de ecranare, pentru a proteja semnalele sensibile de influențele externe. Din imaginea de mai jos reiese faptul că chiar și un impuls electric de mică amploare poate denatura semnalul util.
Receptorul nu mai poate interpreta cu certitudine stările digitale ale semnalului HDMI deja după un impuls scurt de 0,5 kV, în timp ce transmisia semnalului prin conectorul ecranat rămâne stabilă chiar și la 4,4 kV.
Inductanța de cuplare LK caracterizează conectorul prin proprietățile electrice în ambele funcții – sursă și senzor. Acest lucru este valabil atât pentru imunitate, cât și pentru emisii. Dacă tensiunea indusă (Uind), tensiunea generatorului (UGen) și constanta generatorului (kGen) sunt cunoscute, inductanța de cuplare maximă admisibilă specifică (LK) poate fi determinată cu această ecuație:
LK = Uind / (UGen * kGen) (Ec. 1)
Inductanța de cuplare ajută, de asemenea, utilizatorul să definească conectorul adecvat în ceea ce privește compatibilitatea electromagnetică și să evite testele de tip „trial-and-error” costisitoare și consumatoare de timp în laboratorul EMC. Iată un exemplu: pentru un semnal HDMI, la o tensiune de 4,4 kV, s-a determinat o inductanță de cuplare maximă specifică cazului de 47 pH. Dacă valoarea este mai mare, semnalul nu mai este transmis fără interferențe.
Inductanța de cuplare LK caracterizează conectorul prin proprietățile electrice în ambele funcții – sursă și senzor. Acest lucru este valabil atât pentru imunitate, cât și pentru emisii. Dacă tensiunea indusă (Uind), tensiunea generatorului (UGen) și constanta generatorului (kGen) sunt cunoscute, inductanța de cuplare maximă admisibilă specifică (LK) poate fi determinată cu această ecuație:
LK = Uind / (UGen * kGen) (Ec. 1)
Inductanța de cuplare ajută, de asemenea, utilizatorul să definească conectorul adecvat în ceea ce privește compatibilitatea electromagnetică și să evite testele de tip „trial-and-error” costisitoare și consumatoare de timp în laboratorul EMC. Iată un exemplu: pentru un semnal HDMI, la o tensiune de 4,4 kV, s-a determinat o inductanță de cuplare maximă specifică cazului de 47 pH. Dacă valoarea este mai mare, semnalul nu mai este transmis fără interferențe.
Special conceput pentru aplicații industriale exigente
Familia de produse Zero8 de la ept a fost concepută pentru a răspunde acestor cerințe ridicate din domeniul tehnologiei medicale și, datorită scalabilității ridicate, oferă o adaptare ideală la cerințele individuale – formele de construcție, înălțimea de stivuire și numărul de poli pot fi selectate individual. Soclurile și conectorii sunt disponibili în prezent în variantele Mid-Profile și Low-Profile, iar în viitor vor fi disponibile și în variantele High-Profile și în versiune unghiulară. Datorită diferitelor înălțimi de construcție, conectorii Zero8 permit realizarea unor distanțe între plăcile de circuit imprimat de la 6,00 mm până la 21,00 mm, numărul de poli variind între 12 și 80. În scopul ecranării, ambele părți ale perechii de conectori pot fi prevăzute cu protecție, iar toți conectorii Zero8 sunt, desigur, compatibili între ei și pot fi combinați liber.
Tehnologia de conectare pe două fețe ScaleX poate face față condițiilor dure din aplicațiile industriale și asigură o contactare sigură în cazul solicitărilor mecanice, precum șocurile și vibrațiile. În plus, aceasta compensează toleranțele specifice echipamentului în toate direcțiile, atunci când conectorul este conectat. Datorită ecranării EMC, semnalele sunt protejate în mediul industrial împotriva influențelor externe, iar caracteristicile materiale garantează o rată de transfer de date de până la 16 Gbit/s.
Mai multe informații despre Zero8 »
Tehnologia de conectare pe două fețe ScaleX poate face față condițiilor dure din aplicațiile industriale și asigură o contactare sigură în cazul solicitărilor mecanice, precum șocurile și vibrațiile. În plus, aceasta compensează toleranțele specifice echipamentului în toate direcțiile, atunci când conectorul este conectat. Datorită ecranării EMC, semnalele sunt protejate în mediul industrial împotriva influențelor externe, iar caracteristicile materiale garantează o rată de transfer de date de până la 16 Gbit/s.
Mai multe informații despre Zero8 »
Nu trebuie subestimată importanța alegerii conectorului potrivit pentru o aplicație de mare viteză. Așa cum se descrie aici, în special în domeniul tehnologiei medicale există multe cerințe simultan. Ce proprietăți mecanice sau electrice trebuie să îndeplinească conectorii board-to-board sau cum este configurată periferia de conectare a conectorului – toate acestea sunt detalii delicate care pot fi decisive în alegere, de la pin la pin.
Te interesează?
Atunci alegeți chiar acum un conector fabricat în Europa:
Lista de produse
Mai aveți întrebări?
Atunci vă rugăm să ne contactați!
Solicitare prin formular
+49 8861 2501 0
sales@ept.de
Atunci vă rugăm să ne contactați!
Solicitare prin formular
+49 8861 2501 0
sales@ept.de