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Entwicklung fortschrittlicher Steckverbinder zur Erfüllung der Anforderungen tragbarer medizinischer Geräte

tragbare medizinische Geräte
tragbare medizinische Geräte

Es sind ziemlich schwierige Zeiten für den medizinischen Sektor, der aufgrund des Mangels an Personal und Ressourcen mit Schwierigkeiten zu kämpfen hat. Die demografische Alterung in vielen Ländern legt die Messlatte für Gesundheitssysteme höher, die mit knappen Budgets und Personalmangel zu kämpfen haben. Hinzu kommt die globale Pandemie von COVID-XNUMX, die den Druck auf das Personal und die medizinischen Teams erhöht hat.

tragbare medizinische Geräte
Abbildung 1: Beispiel moderner tragbarer medizinischer Geräte

Der Gesundheitsbereich hat sich in den letzten zehn Jahren grundlegend verändert, da zur Verbesserung der Lebensqualität auf allen Ebenen ein größerer Schwerpunkt auf die familiäre Überwachung chronischer Krankheiten und sogar auf die Anwendung von Behandlungen zu Hause gelegt wurde Neben der Erleichterung für den Patienten reduziert dies auch die Logistikkosten. Zu den Parametern, die zu Hause gemessen werden, gehören Blutzucker, Blutdruck und Sauerstoffsättigung, während die Heimbehandlung heute sogar komplexe Prozesse wie die Dialyse umfasst. Dies bringt jedoch neue Herausforderungen in Bezug auf das Design der Ausrüstung und der verwendeten Komponenten mit sich, wie im Artikel hervorgehoben wird.

Was bedeutet diese Änderung für Gesundheitsdienstleister und Gerätehersteller? Die Implikationen für die häusliche Überwachung und Behandlung sind sehr klar. Unter diesen Umständen werden die Geräte nicht mehr von Fachleuten mit medizinischer Ausbildung gehandhabt, sondern von Personen ohne vorherige Erfahrung in der Verwendung. Wichtig ist auch, die Reaktionskapazität zu erhöhen und die Reaktionszeiten zu verkürzen, weshalb die meisten medizinischen Geräte speziell für Notfallteams, medizinisches Personal im Außendienst und Erste Hilfe entwickelt wurden. Diese müssen ebenso wie die für den Hausgebrauch solide, leicht und widerstandsfähig sein.

Der Trend zu kleineren tragbaren Geräten wird die in solchen Geräten enthaltenen Komponenten beeinflussen, wie z. B. Steckverbinder und die entsprechenden Verkabelungsprodukte. Gerätehersteller müssen in der Lage sein, geeignete Steckverbinder von Lieferanten über die von ihren Händlern eingerichteten Support-Netzwerke zu erwerben. Laut einer aktuellen Studie von Verified Market Research boomt der globale Markt für medizinische Steckverbinder und verzeichnet ein zweistelliges Wachstum, das bis 280 voraussichtlich 2026 Milliarden US-Dollar erreichen wird.

Hauptziele bei der Auswahl medizinischer Steckverbinder

Angesichts der kritischen Natur medizinischer Anwendungen ist die langfristige Zuverlässigkeit der Verbindungen von entscheidender Bedeutung. Wenn das Team das stabile Umfeld eines Gesundheitszentrums verlässt, wird es höheren Anforderungen ausgesetzt. Wenn beispielsweise ein medizinisches Notfallteam schnell auf eine lebensbedrohliche Situation reagiert, ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass die Ausrüstung herunterfällt, getroffen oder gestoßen wird. Unter diesen Umständen ist eine höhere Haltbarkeit erforderlich, um ein Versagen der Komponenten und damit auch der Geräte zu vermeiden, was sonst den Patienten ernsthaft gefährden würde. Die Notwendigkeit, dass es tragbar sein muss, bedeutet auch, dass es Einschränkungen in Bezug auf Größe und Gewicht gibt, die berücksichtigt werden müssen.

Größe, Gewicht und Leistung

Die kompaktere Natur tragbarer medizinischer Geräte und die Notwendigkeit, sie leicht zu halten, können aus Sicht der Vernetzung große Auswirkungen haben. Um die Größen-, Gewichts- und Leistungsanforderungen zu erfüllen, ist es möglicherweise am besten, sich für Steckverbinder zu entscheiden, die Strom- und Datensignale liefern können. Diese Art von Steckverbindern hat spezielle Kontaktstifte für jede dieser Funktionen. Das spart Platz und Gewicht im Inneren des Gehäuses, indem ein zweites Paar Steckerkapseln entfernt wird. Da die Stromanschlüsse hohe Ströme führen und nahe beieinander liegen, ist es wichtig, dass sie in einem wirksamen Isoliermaterial eingeschlossen sind. Dies verhindert Überschlagsprobleme zwischen den Strom- und Signalleitungen, die die Genauigkeit der Daten für die Dauerleistung des Geräts beeinträchtigen könnten.

Elektromagnetische Interferenz

Alle Geräte, die in Gesundheitszentren, Pflegeheimen und Heimen verwendet werden, müssen die strengen Vorschriften zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) erfüllen. Daher benötigen sie eine Art interne Abschirmung, damit Signale oder Strom, die durch den Stecker und die Verkabelung gehen, die Daten an keinem Punkt im System stören. Ebenso dürfen externe Störquellen die Signale innerhalb des Steckers und der Verkabelung nicht stören. Auf der Rückseite des Steckverbinders kann eine Metallabschirmung angebracht werden, während die Drähte ummantelt werden können. Auch die entsprechende Verkabelung benötigt eine Gitterabdeckung. Der Schutz vor elektrostatischen Entladungen ist ein weiterer Aspekt, der berücksichtigt werden muss, um die Benutzersicherheit jederzeit zu gewährleisten.

Umweltfaktoren

Geräte, die für Notfälle oder Außendienstmitarbeiter bestimmt sind, werden im Freien verwendet und sind allen möglichen Witterungsbedingungen ausgesetzt. Die luftdichte Versiegelung exponierter Bereiche kann dazu beitragen, potenzielle Schäden durch das Eindringen von Flüssigkeiten zu mindern. Steckverbinder müssen zudem Widerstandsfähigkeit gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit und Temperaturschwankungen bieten.

Stecker können beim Anschließen beschädigt werden, wenn medizinisches Personal vor dringenden Problemen steht oder Familienbenutzer unerfahren in der Verwendung der Geräte sind. Ein cleveres Steckerdesign hilft, wenn es eine gewisse Toleranz für falsche Verbindungen bietet, um zu verhindern, dass sie in falscher Ausrichtung hergestellt werden.

Aufgrund der anspruchsvollen Art seiner Funktion kann ein Verschrauben (oder eine andere Art von Verriegelungsmechanismus) ratsam sein, um die Verbindungsgrade des Verbinders zu erhöhen. Es ist vorzuziehen, Gelenke zu wählen, die schnell und einfach hergestellt werden, da Rettungskräfte schnelle Bewegungen gewohnt sind. In einigen Fällen wird auch das sogenannte Backpotting gewählt, ein Verfahren, bei dem der hintere Teil des Steckers an der Kabeleinführung entleert und mit Epoxidharz (das dann aushärtet) gefüllt wird. Dies schützt die Kabel vor Zug.

Zuverlässige Verbindungstechnik

Aufgrund ihrer hohen mechanischen Festigkeit und ihres robusten Formfaktors werden die äußerst zuverlässigen Steckverbinder von Harwin mit sehr hoher Dichte in einer Vielzahl von medizinischen Geräten eingesetzt. Zu den jüngsten Projekten, die diese robusten Verbindungen genutzt haben, gehören tragbare Beatmungsgeräte, diagnostische Ultraschallsysteme, Elektroenzephalogramme und zahlreiche Patientenüberwachungssysteme.

Alarmsystem
Abbildung 2: Verriegelbare Version von Harwin Datamate-Steckverbindern, die für die Alarmsystemverkabelung an einem tragbaren Beatmungsmodell verwendet werden

Die präzisionsgefertigten Kontakte, die in Harwins Steckverbinderserie Datamate mit 2 mm Rastermaß und Gecko mit 1,25 mm Rastermaß integriert sind, sind hochgradig optimiert für medizinische Geräte, insbesondere kleine tragbare Modelle. Basierend auf 4-Klemmen-Clamp-On-Designs stellen diese Kontakte sicher, dass die Integrität der Verbindung nicht beschädigt wird, selbst wenn sie extremen Anwendungsbedingungen ausgesetzt sind. Die Kontakte verwenden hochwertiges Kupfer-Beryllium und dies ermöglicht, dass bei diesen Ausführungen, selbst wenn sie Stößen oder Vibrationen ausgesetzt sind, immer eine elektrische Verbindung durch mindestens eine Anschlussfläche besteht. Die Haltbarkeit der Harwin-Steckverbinder ergibt auch eine hohe Anzahl von Verbindungszyklen (mehr als 500 für Datamate und mehr als tausend für Gecko). Um die Kontaktstifte voneinander zu isolieren, wird eine hochwertige, mit Flüssigkristallen gefüllte thermoplastische Isolierung verwendet. Flexible gedruckte Verkabelung (FPC) und Verkabelungsprodukte sind ebenfalls optional erhältlich und basieren auf einer verklebten kupferkaschierten Polyamidkonstruktion, wodurch sie ideal sind, wenn der Platz knapp ist und der Biegeradius ausgeprägter ist als bei herkömmlicher Verkabelung. Die vorverriegelnden Verbindungsbefestigungen von Gecko-SL sichern jedes Paar zusammen und rationalisieren so den Verbindungsprozess, indem sie zeitraubende Verbindungen vermeiden.

Zusammenfassend ist es wichtig, die geeigneten medizinischen Steckverbinder für neue Anwendungen auszuwählen, die außerhalb der Gesundheitseinrichtung stattfinden. Sie müssen so konzipiert sein, dass sie das System miniaturisieren, da Gesundheitsdienstleister zunehmend auf kleinere und tragbarere Geräte angewiesen sind. Daher müssen diese Steckverbinder eine Kombination all dieser Eigenschaften bieten: hohe Leistung, hohe Dichte, sicherer Betrieb und unbestreitbare Zuverlässigkeit.