Board-to-board-kontakt i medisinsk teknologi
De riktige kontaktene innen medisinsk teknologi
Innenfor medisinsk teknologi (medisinsk teknologi) vil nettverkstilkoblede MedTech-enheter med stadig flere smarte sensorer dominere scenen. De strengeste regelverkene og høyeste feilsikkerhet angir retningen som de anvendte produktene og komponentene må følge. Miniatyrisering, datahastighet og elektromagnetisk stråling er eksplisitte krav som Board-to-Board-kontakt må oppfylle. For maskinvareutvikleren er dette kriterier som i stor grad preger utformingen av enheten.
I dag må pasientene fortsatt tilpasse seg helsevesenets strukturer. Allerede i morgen – og Deloittes prognoser gjelder for 2025 – vil helsetjenestene i stedet tilpasse seg pasientene, deres oppholdssted og deres tidsrammer. Overgangen til denne «4P-medisinen» (predictive, preventative, personalized, participatory) fremmes av mange digitale innovasjoner.
Dette paradigmeskiftet vil vise seg hos produsentene av medisinsk utstyr. Antallet smarte sensorer øker i takt med at produktene blir koblet sammen i Internet of Medical Things (IoMT). Pasientbehandlingen blir mer komfortabel, for eksempel gjennom trådløse tilkoblinger til elektroniske pasientjournaler samt overføring og overvåking av vitale parametere i sanntid. Med dataanalyse, kognitive metoder og robotikk åpner det seg ytterligere potensielle områder innen helsevesenet.
Dette paradigmeskiftet vil vise seg hos produsentene av medisinsk utstyr. Antallet smarte sensorer øker i takt med at produktene blir koblet sammen i Internet of Medical Things (IoMT). Pasientbehandlingen blir mer komfortabel, for eksempel gjennom trådløse tilkoblinger til elektroniske pasientjournaler samt overføring og overvåking av vitale parametere i sanntid. Med dataanalyse, kognitive metoder og robotikk åpner det seg ytterligere potensielle områder innen helsevesenet.
Høy hastighet og EMC i fokus for medisinsk teknologi
Medisinske bildedannelsessystemer som CT-skannere, MR-apparater og digitale røntgenapparater behandler opptil 20 Gbit/s med bilde- og pasientdata i sanntid. Det samme gjelder i anvendelser innen telemedisin og fjernovervåking. Også innen kirurgisk robotikk kreves sanntidsoverføring av bilder og styrekommandoer mellom kirurgens konsoll og robotsystemet. Endoskopi med høy oppløsning, samt implanterbare enheter og pasientovervåkingssystemer, er andre områder som er avhengige av dataoverføring, men som også legger vekt på EMC-designaspekter for immunitet og pasientsikkerhet.
Andre trender, som økningen i bruk av sensorer fra flere kilder og stadig mer nettverksbaserte helhetssystemer, krever rask, pålitelig og sikker dataoverføring via ulike grensesnitt – et faktum som gjelder spesielt for medisinsk-teknologiske enheter. Her spiller signalintegritet (signalintegritet) en avgjørende rolle, særlig i applikasjoner hvor høypresise og pålitelige data er avgjørende. Konstante strømmer og nøyaktige data er uunnværlige for å sikre utstyrets funksjonssikkerhet, pålitelighet og effektivitet. Høye bithastigheter, til tider over store avstander, kan ved forstyrrelser som støy, (tilbake)koblingstap samt forvrengninger og krysstale, påvirke de elektriske signalene så sterkt at feil oppstår og utstyret svikter.
Andre trender, som økningen i bruk av sensorer fra flere kilder og stadig mer nettverksbaserte helhetssystemer, krever rask, pålitelig og sikker dataoverføring via ulike grensesnitt – et faktum som gjelder spesielt for medisinsk-teknologiske enheter. Her spiller signalintegritet (signalintegritet) en avgjørende rolle, særlig i applikasjoner hvor høypresise og pålitelige data er avgjørende. Konstante strømmer og nøyaktige data er uunnværlige for å sikre utstyrets funksjonssikkerhet, pålitelighet og effektivitet. Høye bithastigheter, til tider over store avstander, kan ved forstyrrelser som støy, (tilbake)koblingstap samt forvrengninger og krysstale, påvirke de elektriske signalene så sterkt at feil oppstår og utstyret svikter.
Overholdelse av relevante bransjestandarder
Innenfor rammen av regulatoriske krav som Medical Device Regulation (MDR) i EU eller Food and Drug Administration (FDA)-forskriftene i USA gjelder det å sikre godkjenning og sikker bruk av utstyret. En trend blant alle maskinvareutviklere er dessuten kravet om å utnytte det stadig mindre monteringsrommet i medisinsk utstyr enda mer effektivt, samtidig som belastningene på utstyret i form av støt, vibrasjon og svingninger, samt termiske og kjemiske miljøpåvirkninger, fortsatt stiller høye krav til robustheten til alt utstyr.
Videre finnes det tre målrettede, bransjespesifikke industristandarder for medisinsk-teknologiske utstyr som må tas i betraktning ved alle utforminger. For det første ISO 80369-1, som omhandler utformingsmetodikken for å redusere risikoen for feil tilkobling av medisinsk utstyr eller tilbehør. For det andre IEC 60601, som beskriver de generelle kravene til grunnleggende sikkerhet og vesentlige ytelsesegenskaper, inkludert elektromagnetisk forstyrrelse (EMI) og elektromagnetisk kompatibilitet (EMC). Og for det tredje ISO 13485, som omhandler kvalitetssystemene som sikrer sporbarheten av komponentene og prosessene som brukes i produksjonsprosessen.
Videre finnes det tre målrettede, bransjespesifikke industristandarder for medisinsk-teknologiske utstyr som må tas i betraktning ved alle utforminger. For det første ISO 80369-1, som omhandler utformingsmetodikken for å redusere risikoen for feil tilkobling av medisinsk utstyr eller tilbehør. For det andre IEC 60601, som beskriver de generelle kravene til grunnleggende sikkerhet og vesentlige ytelsesegenskaper, inkludert elektromagnetisk forstyrrelse (EMI) og elektromagnetisk kompatibilitet (EMC). Og for det tredje ISO 13485, som omhandler kvalitetssystemene som sikrer sporbarheten av komponentene og prosessene som brukes i produksjonsprosessen.
Board-to-board-kontakt som signaloverførere
Når kompleksiteten og integrasjonstettheten i medisinsk utstyr stadig øker, og eksisterende og nye funksjoner må integreres på svært begrenset plass, blir kravene til kort-til-kort-kontakt som bro mellom kretskortene enormt høye. De mest forskjellige brukssteder og -områder utsettes utstyret for vibrasjoner og støt. kontakt må sikre pålitelig kontakt over lang tid selv ved mikrobevegelser. Robusthet, dataoverføring og EMC-skjerming er de tre hjørnesteinene i det mekaniske utstyrsdesignet for maskinvareutvikleren.
kontakt av den nyeste generasjonen må minimere forstyrrelser i signaloverføringen, og kontaktutformingen på stikkene må være perfekt tilpasset dette. Derfor er målet alltid å unngå risikoer i dataoverføringen, som hovedsakelig omfatter svingninger i impedansen på grunn av endringer i materiale og geometri, samt demping gjennom innsettingstap (Insertion Loss) og returtap (Return Loss), i tillegg til krysstale.
kontakt av den nyeste generasjonen må minimere forstyrrelser i signaloverføringen, og kontaktutformingen på stikkene må være perfekt tilpasset dette. Derfor er målet alltid å unngå risikoer i dataoverføringen, som hovedsakelig omfatter svingninger i impedansen på grunn av endringer i materiale og geometri, samt demping gjennom innsettingstap (Insertion Loss) og returtap (Return Loss), i tillegg til krysstale.
Signalbeskyttelse som grunnlag
Når det gjelder elektromagnetiske påvirkninger, trenger høyhastighetssignaler spesiell signalbeskyttelse. En kontakt kan i denne sammenhengen fungere både som forstyrrelseskilde og som dreneringspunkt. Her anbefales signalbeskyttelse ved hjelp av skjermplate for å beskytte de følsomme signalene mot ytre påvirkninger. At selv en liten elektrisk impuls kan forvrenge brukssignalet, fremgår av bildet nedenfor.
Mottakeren kan ikke lenger tolke de digitale tilstandene til HDMI-signalet entydig allerede etter en kort burst-impuls på 0,5 kV, mens signaloverføringen i den skjermede kontakten fortsatt er stabil selv ved 4,4 kV.
Koblingsinduktansen LK beskriver kontakt gjennom de elektriske forholdene i begge funksjonene – kilde og senke. Dette gjelder både for immunitet og for elektromagnetisk utstråling. Hvis den induserte spenningen (Uind), generatorens spenning (UGen) og generatorkonstanten (kGen) er kjent, kan den spesifikke maksimalt tillatte koblingsinduktansen (LK) bestemmes ved hjelp av denne ligningen:
LK = Uind / (UGen * kGen) (lign. 1)
Koblingsinduktiviteten (gjensidig induktans) hjelper dessuten brukeren med å velge riktig kontakt med tanke på elektromagnetisk kompatibilitet og unngå kostbare og tidkrevende prøve-og-feil-tester i EMC-Laboret. Her er et eksempel: For et HDMI-signal ble det ved en spenning på 4,4 kV beregnet en saksspesifikk maksimal kgjensidig induktans på 47 pH. Ligger verdien over dette, vil signalet følgelig ikke lenger overføres uten forstyrrelser.
Koblingsinduktansen LK beskriver kontakt gjennom de elektriske forholdene i begge funksjonene – kilde og senke. Dette gjelder både for immunitet og for elektromagnetisk utstråling. Hvis den induserte spenningen (Uind), generatorens spenning (UGen) og generatorkonstanten (kGen) er kjent, kan den spesifikke maksimalt tillatte koblingsinduktansen (LK) bestemmes ved hjelp av denne ligningen:
LK = Uind / (UGen * kGen) (lign. 1)
Koblingsinduktiviteten (gjensidig induktans) hjelper dessuten brukeren med å velge riktig kontakt med tanke på elektromagnetisk kompatibilitet og unngå kostbare og tidkrevende prøve-og-feil-tester i EMC-Laboret. Her er et eksempel: For et HDMI-signal ble det ved en spenning på 4,4 kV beregnet en saksspesifikk maksimal kgjensidig induktans på 47 pH. Ligger verdien over dette, vil signalet følgelig ikke lenger overføres uten forstyrrelser.
Spesielt utviklet for krevende industrielle bruksområder
Produktfamilien Zero8 fra ept er utviklet for disse høye kravene innen medisinsk teknologi (medisinsk teknologi) og tilbyr, takket være den høye skalerbarheten, en ideell tilpasning til individuelle behov – typer, stabelhøyde (stablehøyde) og poltall kan velges individuelt. Sokler og stikkontakter (kontakt) finnes for tiden i utførelsene mid-profile og low-profile, og vil i fremtiden også være tilgjengelige som high-profile og i vinklet versjon. Takket være de ulike byggehøydene kan Zero8-kontakter realisere kortavstander fra 6,00 mm til 21,00 mm, hvor poltallet varierer mellom tolv og 80. For å oppnå skjerming kan begge sider av kontaktparet utstyres med beskyttelse, og alle Zero8-kontakter er selvfølgelig kompatible med hverandre og kan kombineres fritt.
Den dobbeltsidige tilkoblingsteknologien ScaleX tåler de tøffe forholdene i industrielle applikasjoner og sikrer pålitelig kontakt ved mekanisk belastning som støt og vibrasjon. I tillegg kompenserer den for toleranser på utstyrssiden i alle retninger når kontaktene er koblet sammen. Takket være EMC-skjerming beskyttes signalene i industrielle miljøer mot ytre påvirkninger, og materialets egenskaper garanterer en datahastighet på opptil 16 Gbit/s.
Mer informasjon om Zero8 »
Den dobbeltsidige tilkoblingsteknologien ScaleX tåler de tøffe forholdene i industrielle applikasjoner og sikrer pålitelig kontakt ved mekanisk belastning som støt og vibrasjon. I tillegg kompenserer den for toleranser på utstyrssiden i alle retninger når kontaktene er koblet sammen. Takket være EMC-skjerming beskyttes signalene i industrielle miljøer mot ytre påvirkninger, og materialets egenskaper garanterer en datahastighet på opptil 16 Gbit/s.
Mer informasjon om Zero8 »
Det skal ikke undervurderes hvor viktig det er å velge riktig kontakt for en høyhastighetsapplikasjon. Som beskrevet her stilles det spesielt innen medisinsk teknologi mange krav samtidig. Hvilke mekaniske eller elektriske egenskaper kort-til-kort-kontakt må oppfylle, eller hvordan kontaktperiferien til stikket er utformet – alt dette er finmaskede detaljspørsmål som kan være avgjørende for valget, pin for pin.
Er du interessert?
Da kan du straks velge din kontakt fra europeisk produksjon:
Produktliste
