Medizintechnik CT Geraet 2000x701
Lemez-lemez csatlakozók az orvostechnika területén

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.
BILD 5b FP 08 32 MV SH 115 1640x1195px
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.

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. 

A vonatkozó ipari szabványok betartása

Groessenvergleich
2. ábra: Egy régi, 5,08 mm-es rácstávolságú D-sorozatú DIN-csatlakozó, alatta pedig az új, 0,8 mm-es rácstávolságú Zero8
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. 

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 jelvédelem mint alap

Burst Screen
3. ábra: A jel zavarai árnyékolt (bal oldalon) és árnyékolatlan (jobb oldalon) csatlakozónál.
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.

Kifejezetten igényes ipari alkalmazásokhoz

Zero8 Geschirmt ungeschirmt
4. ábra: A Zero8 árnyékolatlan (bal oldalon) és árnyékolt (jobb oldalon) kivitelben.
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 »
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:

A kiválasztás visszaállítása
Terméklista
Motive Web Kurzbeschreibung Kontakt 1640x1195px
Van még kérdése?
Akkor kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot!

Érdeklődés az űrlapon

keresztül +49 8861 2501 0

sales@ept.de
Köszönjük!

Hamarosan felvesszük Önnel a kapcsolatot, hogy megbeszéljük az igényeit. Elkészítjük és elküldjük Önnek a nagy sebességű jellemzőkről szóló részletes jelentést, valamint az Ön saját tervének szimulációjához szükséges S-paramétereket.

HighSpeed jellemzők + S-paraméterek igénylése a saját terv szimulációjához

A *-gal jelölt mezők kitöltése kötelező.
Adatvédelmi nyilatkozatunkat itt olvashatja el.

Üzenete elküldésre került.

Köszönjük érdeklődését – kérését a lehető leghamarabb feldolgozzuk.

Kapcsolatfelvételi űrlap

A *-gal jelölt mezők kitöltése kötelező.

Személyes adatok

Üzenete

Adatvédelem

Adatvédelmi nyilatkozatunkat itt olvashatja el.

Üzenete elküldésre került.

Köszönjük érdeklődését – kérését a lehető leghamarabb feldolgozzuk.

Kapcsolatfelvételi űrlap

A *-gal jelölt mezők kitöltése kötelező.

Személyes adatok

Visszahívás

Üzenete

Érdekel

Tájékoztató anyagok

Adatvédelem

Adatvédelmi nyilatkozatunkat itt olvashatja el.

Köszönjük érdeklődését

Itt töltheti le a fehér könyvet:

Fehér könyv letöltése

Mielőtt letölthetné a fehér könyvet, kérjük, töltse ki az alábbi mezőket. Köszönjük.

A *-gal jelölt mezők kitöltése kötelező.

Személyes adatok

Adatvédelem

Adatvédelmi nyilatkozatunkat itt olvashatja el.

Üzenete elküldésre került.

Köszönjük, hogy érdeklődik az Electronica utáni hálózatépítő rendezvényünk iránt. Megvizsgáljuk kérését, és a lehető leghamarabb visszaigazoljuk részvételét.

Érdeklődési űrlap

A *-gal jelölt mezők kitöltése kötelező.

Személyes adatok

Adatvédelem

Adatvédelmi nyilatkozatunkat itt olvashatja el.

Köszönjük, hogy megkeresett minket

Megvizsgáljuk az Ön igényeit, és a lehető leghamarabb visszajelzünk Önnek.

A szükséges csatlakozóval kapcsolatos követelményei

A *-gal jelölt mezők kitöltése kötelező, kérjük, töltse ki őket.

Kapcsolattartó

Az Ön kérés

Rossz fájlformátum! Kérjük, válasszon PDF vagy JPG fájlt.
Adatvédelmi nyilatkozatunkat itt olvashatja el.

Köszönjük, hogy megkeresett minket

Megvizsgáljuk az Ön igényeit, és a lehető leghamarabb visszajelzünk Önnek.

Kérjen ajánlatot a csatlakozók egyedi kialakítására

A *-gal jelölt mezők kitöltése kötelező, kérjük, töltse ki őket.

Kapcsolattartó

Az Ön kérés

Rossz fájlformátum! Kérjük, válasszon PDF vagy JPG fájlt.
Adatvédelmi nyilatkozatunkat itt olvashatja el.