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移动和患者磨损医疗设备的连接器设计注意事项

发布日期:2019-09-21   作者:小天   来源:www.twl-link.cn   编辑:天科乐   访问量:154

医疗设备设计人员面临着电子设计行业面临的一些最大挑战以及世界上一些最严格的要求。为了确保安全并加快产品上市时间,设计人员必须主动降低与医疗设备设计相关的所有风险。

医疗器械连接器设计

每个医疗设备必须满足不同的参数集,因为每个规范都基于设备的使用方式,使用者以及使用时间。必须在设计周期的早期回答这些类型的可用性问题,以避免代价高昂的重新设计和试用延迟。医疗设备设计团队需要知道经过培训的医疗专业人员是否将操作该设备,或者患者是否是最终用户,以及它是否意味着在几次使用后被处置或预计会持续多年。他们还需要知道它是用于专门的临床或医院环境还是从一个地方运送到另一个地方。

除了确保设备具有低风险,可靠和功能以满足各种医疗专业人员及其患者的最高期望外,制造商还必须应对另一组设计挑战。为了在市场中有效竞争,医疗设备必须看起来更现代,提供积极的患者体验,将更多技术和功能集成到更小的物理包中,并在日益全球化的市场中工作。

连接器和电缆组件在所有这些趋势中发挥着重要作用,因为它们为手动工具和手持式诊断设备提供动力,并将信号返回到移动控制台和手术系统。他们还使用传感器将毯子保持在适当的温度,甚至可以成为背心,夹克和其他临床服装的一部分,可以测量和帮助维持一个人的健康。选择合适的连接器和电缆组件解决方案有助于实现小型,安全,时尚和功能性的设备,这些设备能够以合适的价格提供,从而保持制造商的竞争力,同时最大限度地降低患者和操


医疗连接器不断发展,提供新的解决方案,旨在帮助制造商开发下一代移动和可穿戴设备,包括治疗外骨骼。

符合FDAI类和II类医疗器械的要求

I类医疗设备是低风险应用,如外部诊断设备和控制,并且需要很少的政府监管才能将其推向市场。II类设备,如电动轮椅和输液设备,具有中等风险,因此需要更多监督,以确保它们像消费者期望的那样安全有效。对于I类和II类设备,III类医疗设备(即可植入物)受到严格的FDA规则和监督,因此不会在此处解决。

一般连接器注意事项

对于某些医疗设备,意外故障可能会造成麻烦和额外费用。与他人一起,它可能是生与死的区别。因此,对于医疗设备设计人员而言,重要的是要知道连接器预期会持续多少次插拔,未经训练的患者或经过培训的医疗专业人员是否将对其进行操作和消毒,以及该设备需要承受的条件。这些问题的答案将影响细节,包括材料选择,密封水平和配对机制。

可佩戴,患者佩戴的连接器的注意事项

除了灭菌,电磁干扰(EMI)保护和入侵保护(IP)额定值外,便携式医疗设备设计人员还应考虑以下连接器特性,以确保最佳性能。

连接器大小 -仔细查看谁将管理连接。生病和自我管理的患者与护理人员或医疗专业人员的需求不同。确保连接器足够小,以满足设计要求,但足够大,任何人都可以很好地抓住它。此外,请密切注意连接器的轮廓。对可穿戴设备而言,外形越低越好。

用于患者流动的连接 -查看患者将如何移动以及移动多少。高度移动的设备将需要与为卧床患者设计的设计考虑因素不同的设计考虑因素。大多数移动患者的新选择包括带有同心环的连接器,可以更自由地移动电缆并降低损坏的风险。

连接器扭矩 -许多连接器专门设计为难以连接或断开。确保连接器足够容易在需要时连接和断开,但很难意外断开连接。

形状和锁定类型 -圆形推拉式连接器非常适合可穿戴设备,因为没有小的标签可以断开,矩形可以挑战您的空间感,或者当您找不到正确的方式放置连接器时USB类型的麻烦无论你多少次翻过它,都要插入容器中。如果圆形连接器需要在高振动应用中保持原位,它们还可提供快速释放/无锁解决方案或螺钉锁。

电缆管理 -可移动设备和可移动的设备需要预先规划电缆长度和功能移动性,或者电缆需要如何随人或设备移动。考虑将电缆缝入衣服,以最大限度地减少专利损坏或缠结的能力,并确保有足够但不太多的电缆。您甚至可以考虑提供不同长度的电缆。此外,带有嵌入式传感器的机器人设备和外骨骼需要受保护的电缆系统。

EMI屏蔽 -该区域技术越多,您需要的EMI屏蔽越多,以保护系统免受噪声影响。但是,您不能仅仅因为产品将在家中使用而跳过EMI保护。医疗设备通常很关键,因此您无法承担基于家庭使用而显着降低电气干扰的赌博费用。

颜色 -设计中的连接器越多,您想要考虑的颜色编码就越多。为了最大限度地减少所需的颜色数量,请考虑能够传输信号和电源或空气和信号的多用途连接器。连接器材料通常可以订购不同的颜色,并且连接器或电缆颜色的环也可以广泛使用。


所述费歇尔LP360™连接器是专门为穿戴式和移动设备设计的新连接器技术的一个例子。它的360°配合可以轻松实现电缆管理,无需扭结。


无论是工业还是医疗,创新的连接技术解决方案都在努力减少移动应用所需的电缆数量。

患者体验

可穿戴式医疗设备的全球市场预计到2023年将接近100亿美元,可穿戴式心率监测仪和心电图仪预计将做得特别好。美国劳工统计局预测,家庭医疗保健服务将成为2014年至2024年间工资和薪资就业增长最快的行业,复合年增长率(CAGR)为4.8%。这些估计反映了将医疗保健交给患者并产生额外压力以确保互连解决方案必须完美运行的愿望,即使在低于无菌的条件下也是如此。

随着更多的自我护理,患者依从性的更大需求受到设备设计方式的影响。家用医疗设备应易于使用,易于消毒,并且自然地适合患者现有的程序。如果它是可穿戴的,它应该是舒适的,如果它是手持式的,它应该易于握持和携带。

这些应用的连接器设计有其特定的挑战。对于最年轻和最老的患者,连接器应该易于使用。因此,应仔细考虑配合和取消配合所需的扭矩,并且类似形状的连接器应采用颜色编码或以其他方式清楚地区分。塑料提供多种颜色编码选项,但也可提供颜色编码的铝材料,您还可以在设计中集成彩色环,使用户更容易进行配合。用于可穿戴和手持式医疗电子设备的连接器也应该足够坚固,以便受过最少训练的患者使用和清洁而无需担心并且足够坚固以便长期使用。  一次性连接器越来越受欢迎,并提供经济高效的解决方案,旨在为单期或短期使用提供稳健可靠的解决方案。在设计周期的早期检查所有要求将有助于确定您的设备是否可以利用这些和其他新的连接器技术。


菲舍尔一次性系列包括高性价比的推挽式连接器,提供高品质的性能,但使用的短号码后,被设计用于处理。无论是直接安装在一次性手持件上还是包覆成型或安装在一次性电缆上,这些塑料连接器都提供多种配置,以适应从导管到手术工具的医疗应用。

外观很重要

患者体验不仅仅与功能有关。设备的外观和感觉会影响整体体验,这又会影响患者的依从性。例如,已经表明,患有特发性脊柱侧凸的青少年更容易佩戴不舒服的支具,如果它在美学上令人愉悦,并且如果看起来与以往不同,患者不太可能继续服用药物,即使它在医学上是必要的。

微型化

虽然许多非医疗应用已迅速采用最近可用的小型,强大的连接器解决方案,但医疗设备制造商通常采用最新的连接器技术较慢。有几个原因。

由于广泛的FDA试验和法规,医疗器械市场的发展速度比消费者,军事和工业市场慢。在将连接器解决方案作为其现有解决方案的低风险替代方案之前,医疗设备设计人员也常常等待其在其他市场中如何工作。此外,对小型化设备的需求通常不像其他市场那样紧迫,特别是在移动手术设备和患者护理应用方面,其中患者体验需要更加关注美学上令人愉悦的设备组。

小型化成功的一个应用领域是医疗技术。目前正在彻底改变医疗保健及其交付方式的最新创新成功实施了利用新型坚固连接器的设计,这些连接器同时承载信号和电源。这种趋势现在正在扩展到一些最新的移动设备,包括患者监视和管理的患者佩戴的设备以及包含诸如传感器之类的技术的新设备,这些传感器有时向基站报告(有时是无线的)。

设计微型连接器带来了另一系列挑战。材料的选择,引脚的数量,每个引脚的尺寸以及每个引脚可以处理的电量将影响爬电距离和空气间隙要求,这会影响在较小空间内可以容纳多少引脚。更高的引脚密度和混合配置允许单个小型连接器执行原本需要几个更大的连接器,将数据和电源一起传输而不受干扰。


所述费歇尔MINIMAX™系列微型,坚固,和超高密度的混合功率和信号连接器可提供高达75%的重量减轻和空间节省45%的在医疗和工业应用。它们还提供高达10Gb / s的数据传输和5,000次插拔周期,兼容USB 3.0HDMI和以太网协议,提供三种锁定系统,并可密封至IP68

连接器解决方案的成功小型化不仅取决于连接器设计,还取决于电缆。必须将连接器与正确尺寸的电缆匹配,这可能涉及定制以确保正确配合并减轻干扰,并彻底测试连接器和电缆对。

小型化应用实例


完整的电缆组件

在任何设备中,电缆 - 可能携带电力,数据或两者 - 与连接器本身一样重要。除非设备使用一次性电池,或者直到无线充电技术成为常态,否则每个设备都需要插入电源插座才能操作电池或为电池充电。或者,数据传输的电缆需求取决于最终用途应用。对于某些移动和可穿戴设备,需要无线数据传输解决方案,因为它为用户提供了更大的移动自由度。但是,使用USB,以太网或HDMI等协议的电缆将更安全,并且通常比Wi-Fi或蓝牙等技术提供更快,更可靠的数据传输。因此,当安全性,速度和可靠性至关重要时,设计人员必须为应用选择最佳的电缆。

与所有设备一样,电缆选择基于最终使用环境。如果电缆经受高温,如高压灭菌过程,则可能需要使用硅胶包覆成型。低摩擦涂层也可能有助于防止电缆寿命期间的损坏。设计人员还应考虑应用是否需要密封电缆,以便安全地浸没在流体中,特殊的EMI / RFI保护以及直角或直角包覆成型。设计人员还必须确保每根电缆和连接器对彼此兼容。

确保应用成功

除了遵循此处提供的指导原则之外,与在医疗设备设计方面经验丰富的可靠连接器供应商合作可以帮助确保患者和操作员的安全,以及成功的试验,并且可以加快产品上市时间 - 特别是因为每个医疗设备必须满足不同的需求一组参数取决于设备的使用方式,使用者以及使用时间。


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