Lemez-lemez csatlakozók az orvostechnika területén
A megfelelő kapcsolatok az orvostechnika területén
Az orvostechnika területén a hálózatba kapcsolt, egyre több intelligens érzékelővel ellátott MedTech-eszközök fogják uralni a piacot. A legszigorúbb előírások és a legmagasabb szintű meghibásodás elleni védelem határozzák meg, hogy milyen irányt kell követniük a használt termékeknek és alkatrészeknek. A miniatürizálás, az adatátviteli sebesség és az elektromágneses sugárzás kifejezetten azok a követelmények, amelyeknek a board-to-board csatlakozóknak meg kell felelniük. A hardverfejlesztők számára ezek azok a kritériumok, amelyek jelentősen meghatározzák az eszközök tervezését.

Ma a betegeknek még az egészségügyi rendszer struktúráihoz kell alkalmazkodniuk. Holnap már – és a Deloitte előrejelzései 2025-re vonatkoznak – az egészségügyi ellátás pontosan fordítva, a betegekhez, tartózkodási helyükhöz és időbeli igényeikhez igazodik majd. Ezt a „4P-orvoslás” (predictive, preventative, personalized, participatory) irányába tett lépést számos digitális innováció segíti elő.
Ez a paradigmaváltás a gyógyászati eszközök gyártóinál is megmutatkozik majd. Az intelligens érzékelők száma az Internet of Medical Things (IoMT) hálózatba kapcsolt termékek számának növekedésével együtt emelkedik. A betegellátás kényelme javul, például az elektronikus betegkartonhoz való vezeték nélküli kapcsolódás, valamint a vitális paraméterek valós idejű továbbítása és figyelemmel kísérése révén. Az adatelemzés, a kognitív módszerek és a robotika további lehetőségeket nyit meg az egészségügyben.
Ez a paradigmaváltás a gyógyászati eszközök gyártóinál is megmutatkozik majd. Az intelligens érzékelők száma az Internet of Medical Things (IoMT) hálózatba kapcsolt termékek számának növekedésével együtt emelkedik. A betegellátás kényelme javul, például az elektronikus betegkartonhoz való vezeték nélküli kapcsolódás, valamint a vitális paraméterek valós idejű továbbítása és figyelemmel kísérése révén. Az adatelemzés, a kognitív módszerek és a robotika további lehetőségeket nyit meg az egészségügyben.
A nagy sebesség és az elektromágneses kompatibilitás az orvostechnikai eszközök középpontjában
Az orvosi képalkotó rendszerek, mint például a CT-szkennerek, az MRI-berendezések és a digitális röntgengépek, valós időben akár 20 Gbit/s kép- és betegadatot is feldolgoznak. Ugyanez vonatkozik a távorvoslás és a távfelügyelet alkalmazásaira is. A sebészeti robotikában szintén elengedhetetlen a képek és vezérlőparancsok valós idejű továbbítása a sebész konzolja és a robotrendszer között. A nagy felbontású endoszkópia, valamint az implantálható eszközök és a betegmegfigyelő rendszerek további olyan területek, amelyek az adatátvitelre támaszkodnak, de nagy hangsúlyt fektetnek az elektromágneses kompatibilitás (EMC) tervezési szempontjaira is a zavarállóság és a betegbiztonság érdekében.
További tendenciák, mint például a többforrásos érzékelők terjedése és az egyre inkább hálózatba kapcsolt teljes rendszerek, gyors, megbízható és biztonságos adatátvitelt igényelnek különböző interfészeken keresztül – ez a tény különösen igaz a medtech eszközökre. Ebben a jelintegritás döntő szerepet játszik, mivel az alkalmazásokban nagy pontosságú és megbízható adatok dominálnak. Az állandó áramok és a pontos adatok elengedhetetlenek az eszközök működési biztonságának, megbízhatóságának és hatékonyságának biztosításához. A nagy bitsebességek, részben nagy távolságokon át, olyan zavarok esetén, mint a zaj, a (visszacsatolási) veszteségek, valamint a torzítások és a keresztbeszélés, olyan mértékben ronthatják az elektromos jeleket, hogy hibák lépnek fel és az eszközök meghibásodnak.
További tendenciák, mint például a többforrásos érzékelők terjedése és az egyre inkább hálózatba kapcsolt teljes rendszerek, gyors, megbízható és biztonságos adatátvitelt igényelnek különböző interfészeken keresztül – ez a tény különösen igaz a medtech eszközökre. Ebben a jelintegritás döntő szerepet játszik, mivel az alkalmazásokban nagy pontosságú és megbízható adatok dominálnak. Az állandó áramok és a pontos adatok elengedhetetlenek az eszközök működési biztonságának, megbízhatóságának és hatékonyságának biztosításához. A nagy bitsebességek, részben nagy távolságokon át, olyan zavarok esetén, mint a zaj, a (visszacsatolási) veszteségek, valamint a torzítások és a keresztbeszélés, olyan mértékben ronthatják az elektromos jeleket, hogy hibák lépnek fel és az eszközök meghibásodnak.
A vonatkozó ipari szabványok betartása

Az Európai Unióban az orvostechnikai eszközökre vonatkozó rendelet (MDR), az Egyesült Államokban pedig az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal (FDA) előírásai által meghatározott keretek között biztosítani kell az eszközök engedélyezését és biztonságos használatát. Emellett minden hardvertervező számára fontos, hogy a gyógyászati eszközökben egyre kisebb helyet foglaló szerelési teret még hatékonyabban kihasználják, miközben az eszközökre ható ütések, rezgések és lengések, valamint a hő- és kémiai környezeti hatások továbbra is megkövetelik az eszközök robusztusságát.
Ezenkívül három célzott, alkalmazásspecifikus ipari szabvány létezik a medtech eszközökre vonatkozóan, amelyeket minden tervezés során figyelembe kell venni. Először is az ISO 80369-1, amely az orvosi eszközök vagy kiegészítők téves csatlakoztatásának kockázatát csökkentő tervezési módszertannal foglalkozik. Másodszor az IEC 60601, amely leírja az alapvető biztonságra és a lényeges teljesítményjellemzőkre vonatkozó általános követelményeket, beleértve az elektromágneses zavarokat (EMI) és az elektromágneses összeférhetőséget (EMC). Harmadszor pedig az ISO 13485, amely a gyártási folyamatban használt alkatrészek és eljárások nyomonkövethetőségéért felelős minőségbiztosítási rendszerekre vonatkozik.
Ezenkívül három célzott, alkalmazásspecifikus ipari szabvány létezik a medtech eszközökre vonatkozóan, amelyeket minden tervezés során figyelembe kell venni. Először is az ISO 80369-1, amely az orvosi eszközök vagy kiegészítők téves csatlakoztatásának kockázatát csökkentő tervezési módszertannal foglalkozik. Másodszor az IEC 60601, amely leírja az alapvető biztonságra és a lényeges teljesítményjellemzőkre vonatkozó általános követelményeket, beleértve az elektromágneses zavarokat (EMI) és az elektromágneses összeférhetőséget (EMC). Harmadszor pedig az ISO 13485, amely a gyártási folyamatban használt alkatrészek és eljárások nyomonkövethetőségéért felelős minőségbiztosítási rendszerekre vonatkozik.
Lemez-lemez csatlakozók jelátvitelre
Ahogy az orvosi eszközök összetettsége és integrációs sűrűsége egyre növekszik, és a rendkívül szűk térben kell integrálni a meglévő és új funkciókat, úgy a nyomtatott áramköri lapok közötti összeköttetést biztosító board-to-board csatlakozókra támasztott követelmények is rendkívül magasak. A legkülönbözőbb alkalmazási helyek és területek rezgésekkel és rázkódásokkal terhelik az eszközöket. A csatlakozóknak gondoskodniuk kell a hosszú távú érintkezési biztonságról a mikromozgások esetén. A robusztusság, az adatátvitel és az EMC-árnyékolás a hardverfejlesztők számára a mechanikus készüléktervezés három sarokköve.
A legújabb generációs csatlakozóknak minimalizálniuk kell a jelátvitel zavarait, és a csatlakozók érintkezőinek kialakítását tökéletesen ehhez kell igazítani. Ezért mindig az a cél, hogy elkerüljék az adatátvitel kockázatait, amelyek közé főként az anyag- és geometriai változásokból eredő impedanciaingadozások, valamint a beiktatási veszteség és a visszatérési veszteség, valamint a keresztbeszélés tartoznak.
A legújabb generációs csatlakozóknak minimalizálniuk kell a jelátvitel zavarait, és a csatlakozók érintkezőinek kialakítását tökéletesen ehhez kell igazítani. Ezért mindig az a cél, hogy elkerüljék az adatátvitel kockázatait, amelyek közé főként az anyag- és geometriai változásokból eredő impedanciaingadozások, valamint a beiktatási veszteség és a visszatérési veszteség, valamint a keresztbeszélés tartoznak.
A jelvédelem mint alap

Az elektromágneses zavarok tekintetében a nagy sebességű jeleknek különleges jelvédelemre van szükségük. Egy csatlakozó ilyen esetben akár zavarforrásként, akár elnyelőként is működhet. Ilyenkor érdemes árnyékolólemezt használni a jelek védelmére, hogy megóvjuk az érzékeny jeleket a külső zavaró hatásoktól. Az alábbi képen látható, hogy már egy apró elektromos impulzus is eltorzíthatja a hasznos jelet.
A vevő már egy rövid, 0,5 kV-os impulzus után sem képes egyértelműen értelmezni a HDMI-jel digitális állapotait, míg az árnyékolt csatlakozó jelátvitele még 4,4 kV-os feszültség mellett is stabil marad.
Az LK kapcsolási induktivitás a csatlakozót mindkét funkciójában – forrásként és nyelőként – az elektromos viszonyok alapján jellemzi. Ez mind az interferencia-ellenállásra, mind az interferencia-kibocsátásra vonatkozik. Ha az indukált feszültség (Uind), a generátor feszültsége (UGen) és a generátorállandó (kGen) ismertek, akkor a maximálisan megengedett specifikus kapcsolási induktivitás (LK) a következő egyenlettel határozható meg:
LK = Uind / (UGen * kGen) (1. egyenlet)
A kapcsolási induktivitás emellett segít a felhasználónak abban, hogy az elektromágneses kompatibilitás szempontjából meghatározza a megfelelő csatlakozót, és elkerülje a költség- és időigényes próbálkozás-hibázásos vizsgálatokat az EMC-laboratóriumban. Erre egy példa: egy HDMI-jel esetében 4,4 kV feszültség mellett 47 pH esetspecifikus maximális kapcsolási induktivitást határoztak meg. Ha az érték ennél magasabb, a jel átvitele már nem zavarmentes.
Az LK kapcsolási induktivitás a csatlakozót mindkét funkciójában – forrásként és nyelőként – az elektromos viszonyok alapján jellemzi. Ez mind az interferencia-ellenállásra, mind az interferencia-kibocsátásra vonatkozik. Ha az indukált feszültség (Uind), a generátor feszültsége (UGen) és a generátorállandó (kGen) ismertek, akkor a maximálisan megengedett specifikus kapcsolási induktivitás (LK) a következő egyenlettel határozható meg:
LK = Uind / (UGen * kGen) (1. egyenlet)
A kapcsolási induktivitás emellett segít a felhasználónak abban, hogy az elektromágneses kompatibilitás szempontjából meghatározza a megfelelő csatlakozót, és elkerülje a költség- és időigényes próbálkozás-hibázásos vizsgálatokat az EMC-laboratóriumban. Erre egy példa: egy HDMI-jel esetében 4,4 kV feszültség mellett 47 pH esetspecifikus maximális kapcsolási induktivitást határoztak meg. Ha az érték ennél magasabb, a jel átvitele már nem zavarmentes.
Kifejezetten igényes ipari alkalmazásokhoz

Az ept Zero8 termékcsaládját az orvostechnika ezen magas követelményeinek megfelelően tervezték, és a nagyfokú skálázhatóságnak köszönhetően ideálisan alkalmazkodik az egyedi igényekhez – a kivitelek, a rétegek magassága és a pólusok száma egyénileg választható. Az aljzatok és csatlakozók jelenleg Mid-Profile és Low-Profile kivitelben kaphatók, a jövőben pedig High-Profile és szögletes változatban is elérhetők lesznek. A különböző magasságoknak köszönhetően a Zero8 csatlakozókkal 6,00 mm és 21,00 mm közötti nyomtatott áramköri lap-távolságok valósíthatók meg, miközben a pólusszám 12 és 80 között változtatható. Az árnyékolás érdekében a csatlakozópár mindkét oldala védelemmel ellátott kivitelben választható, természetesen az összes Zero8 csatlakozó egymással csatlakoztatható és szabadon kombinálható.
A ScaleX kétoldalas csatlakozási technológia ellenáll az ipari alkalmazások zord körülményeinek, és biztosítja a megbízható érintkezést mechanikai terhelés, például ütések és rezgések esetén is. Ezenkívül csatlakoztatott állapotban minden irányban kompenzálja a készülékek oldalán fellépő tűréseket. Az EMC-árnyékolásnak köszönhetően a jelek ipari környezetben védve vannak a külső hatásoktól, az anyagminőség pedig akár 16 Gbit/s-os adatátviteli sebességet garantál.
További információk a Zero8-ról »
A ScaleX kétoldalas csatlakozási technológia ellenáll az ipari alkalmazások zord körülményeinek, és biztosítja a megbízható érintkezést mechanikai terhelés, például ütések és rezgések esetén is. Ezenkívül csatlakoztatott állapotban minden irányban kompenzálja a készülékek oldalán fellépő tűréseket. Az EMC-árnyékolásnak köszönhetően a jelek ipari környezetben védve vannak a külső hatásoktól, az anyagminőség pedig akár 16 Gbit/s-os adatátviteli sebességet garantál.
További információk a Zero8-ról »
Nem szabad alábecsülni a nagy sebességű alkalmazásokhoz megfelelő csatlakozó kiválasztásának fontosságát. Ahogy itt leírtuk, különösen az orvostechnika területén számos követelmény érvényesül egyszerre. Milyen mechanikai vagy elektromos tulajdonságoknak kell megfelelniük a board-to-board csatlakozóknak, vagy hogyan alakul a csatlakozó perifériája – ezek mind aprólékos részletkérdések, amelyek pinről pinre döntő fontosságúak lehetnek a kiválasztás során.
Érdekel?
Akkor válassza ki most az európai gyártmányú csatlakozóját:
Terméklista

Van még kérdése?
Akkor kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot!
Érdeklődés az űrlapon
keresztül +49 8861 2501 0
sales@ept.de
Akkor kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot!
Érdeklődés az űrlapon
keresztül +49 8861 2501 0
sales@ept.de

