医疗设备和仪器将小型化连接器

迅速发展的医疗技术对小型,轻便,高密度连接器的需求不断增加,这些连接器可以处理高信号速度,承受频繁的插接周期和灭菌,并与传感器配合使用。

用于医疗设备,设备和仪器的电子设备的连接器涵盖了非常广泛的用途。它们及其随附的电缆也可能针对该市场中的特定应用进行定制。医疗技术的最大趋势包括不断需求更多的传感器来产生更多的数据,更高的信号速度和更大的引脚密度,而这一切都在大大减小的空间内实现。这些趋势的一些驱动因素是新的或改进的医疗设备,例如便携式假肢,可穿戴薄膜“皮肤”,可植入或体内设备,以及一次性设备和机器人远程手术系统。

例如,由犹他大学的研究人员开发的一种新的假肢可以感觉到触觉,并可以响应穿戴者的思想。LUKE手臂以“帝国反击战”中的卢克·天行者的机械手命名,它通过植入佩戴者神经中的电极向大脑发送生物逼真的信号,从而模仿了真实手的感觉。截肢者可以感觉到物体是软的还是硬的,可以理解如何拾取它而不造成损坏,并可以执行标准假肢无法用其金属钩或爪子完成的细腻任务。

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LUKE假肢可以在不压碎葡萄的情况下采摘葡萄,也可以在不破裂的情况下捡拾鸡蛋。(来源:犹他大学神经接口中心)

麻省理工学院的研究人员已经开发出一种电子药丸,可在吞咽后使用无线蓝牙技术传递药物或传输诊断信息。该胶囊可以使用传感器检测生命体征,感染或过敏反应,在患者的胃中停留长达一个月。一种用例是长期服用化学疗法或免疫抑制药的患者,必须对其可能的反应进行监测。胶囊还可以设计成与附近的其他可穿戴和可植入医疗设备通信,以合并数据并将数据传输到医生或用户的智能手机。

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可摄入的传感器可以在胃中停留数周,以输送药物或检测生命体征,并与外部设备进行无线通信。(来源:麻省理工学院)

穿戴式电子设备是如此之薄,以至于一个研发项目也可以称为假肢的机器人“皮肤”。休斯顿大学的研究人员开发了一种超薄且可拉伸的可穿戴电子设备,穿戴者几乎没有注意到。它会自动收集数据并将其发送回给佩戴者,并可以执行多种功能,例如传感,切换,刺激和数据存储。

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柔软而有弹性的数据收集材料可以用作人类手上的可穿戴设备,也可以用作假肢的机器人“皮肤”。(来源:休斯顿大学)

连接器需求

像在工业以及某些军事和航空市场中一样,医疗设备和设备中电子设备的一般机械连接器需求是重量轻,坚固,高密度和高耐冲击性。医疗市场的技术总监鲍勃·斯坦顿(Bob Stanton)表示,医疗市场尤其是多方面的,分别需要患者使用,假肢,可穿戴传感器应用,医生办公室检测和监控,手术,手术室EMI管理,植入物以及远程和机器人手术。竞争论。其他考虑因素包括手感,外观,电缆弯曲以及不具有生物生长性的材料。

随着密度和信号速度的提高,Omnetics看到带有电子元件的连接器到电缆系统的快速变化,这些电子元件需要更低的电压和电流水平。斯坦顿说:“从脉搏血氧饱和度测量仪中可以看到毫伏系统,用于监测人的血氧饱和度,再到皮肤传感器,甚至是具有EKG功能的手表。”

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Omnetics的塑料微圆形(0.050英寸间距)连接器体积小,重量轻且易于使用,因此可用于定制医疗设备。(来源:Omnetics)

在便携式假肢中,连接器必须摸起来光滑,易于重新连接并且在家里可清洁。可以浸泡清洗的用于医生办公室中的电机或检测器的超小型连接器必须密封且防水。用于多光谱高速成像的连接器和电缆系统正在从上到下改变示波器行业。手术室中的医学神经系统依赖于极低的电阻以及与外界信号的完全隔离。

斯坦顿说,Omnetics提供了间距为0.050英寸和0.025英寸的微连接器和纳米连接器,这些连接器是为当今医疗设备中使用的高速数字信号而设计的。需要支持更高速度并满足应用程序强度和生物相容性要求的低介电常数材料。另外,当一个连接器具有优势时,微米和纳米尺寸的触点都可以包含在一个连接器中。

ODU的一系列医疗连接器的应用包括MRI机器,用于呼吸治疗的吸入设备,牙科护理治疗设备,移动X射线设备,诊所通讯系统,胎儿心率监测器,手持式脉搏血氧仪和口腔内摄像头系统。

ODU的一种用于医疗和其他应用的新产品是ODU-MAC PUSH-LOCK混合连接器,属于公司ODU-MAC Blue-Line产品组合。这些是模块化,易于使用的手动配对连接器,可轻松将许多单独的连接器组合为一个。新型PUSH-LOCK更加紧凑,反映了日益小型化的趋势,并且可以定制安装多达70个信号触点以及电源,同轴电缆,空气,液体和数据速率。它可以承受5,000次插拔次数,符合IP67标准,易于清洁,并具有推挽式设计,可确保安全连接并节省空间。连接器也可以只用一只手操作。

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反映出日益增长的小型化趋势,紧凑的ODU-MAC PUSH-LOCK可定制安装多达70个信号触点。(来源:ODU)

此外,ODU的新型全密封MINI-SNAP圆形连接器具有推挽式锁定功能和坚固的金属外壳,非常适合医疗应用。它能够进行5,000次配对和500次高压灭菌。配对后,ODU MINI-SNAP会自动将其锁定在插座中,从而确保电源,信号或数据的可靠连接。

LEMO以其REDEL品牌提供各种塑料医疗连接器。这些连接器中使用的塑料材料-包括聚砜(PSU),聚醚砜(PES)和其他基于PSU的材料-已通过FDA各自天然色的批准。其应用包括帮助确保在分析仪和用于数据收集的处理设备,牙科设备,电外科设备,一次性设备,起搏器和听力设备上的可靠连接。

要求和标准

Omnetics的Stanton说,用于医疗级设备的连接器材料经过精心指定,以确保对患者的低风险和对从业者的良好服务。对于直接用于患者的材料,连接器和电缆的表面和战术感觉始终很重要。许多材料是专用的。例如,除了体积小,坚固外,大多数医疗连接器还必须使用可以通过绿色肥皂,浸入式,环氧乙烷(EtO)灭菌或高压灭菌器清洁的材料制成。这些规范包含在ANSI / AAMI EC53标准中。

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医疗连接器表(来源:Omnetics)

斯坦顿说,最常用于医疗电缆和连接器的标准是IP67或IP68和ISO质量标准。ISO 13485是连接器供应商必须遵循的质量管理体系,以确保他们一致地计划,执行和报告其过程,以保持连续的质量和无差错的产品。

为了在美国进行营销,设备制造商遵循完整的FDA标准,并指定哪些要求会影响电缆和连接器。FDA 对大多数医疗仪器和设备及其组件使用三级评级系统。必须由连接器和电缆支撑并且属于此类的电气和机电设备包括诸如脊柱调节仪,导管,灌注监测器,脑图工具和人工耳蜗等不同的物品。

斯坦顿说,了解产品将如何分类很复杂,通常取决于OEM将产品提交给FDA。他说:“通常,新设备非常独特,Omnetics被投资来达到设备制造商指定的水平。” 此外,还需要其他一些可持续性和性能方面的细节。

斯坦顿说,医疗设备和器械的一些新的和即将到来的发展将需要新的或不同类型的连接器。例如,用于外科手术的视觉成像系统将需要非常高速的数据传感器,该传感器必须将图像从侵入式探头和内窥镜发送到检查医师。目前,新系列的差分信号对电缆和连接器组已用于此目的。而且,超薄传感器芯片,生物检测器和MEMS芯片技术正在改变某些应用程序的需求。精密电子将使这些发展以及其他发展成为可能。
 
【摘自Bishop杂志,作者:Ann Thryft , December 3, 2019】

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