醫(yī)療市場對高密度電連接器的需求日益增長,醫(yī)療領域連接器不可逆轉的趨勢是越來越小、越來越輕、更符合人體工程學。這種趨勢強力驅動了需求增長。
這些需求也將面對一系列標準和客戶解決方案,但提供正確的解決方案并不像把PIN針裝入現(xiàn)有的醫(yī)療連接器那么簡單。由于國際電工委員會(IEC)的規(guī)范和其它地區(qū)安全法規(guī)的結合,設計不笨重的高密度連接器往往是一項具有挑戰(zhàn)性的任務。
高密度電連接器
高密度電連接器是在一個相對較小的連接器體中具有數(shù)量龐大的如PIN針的單獨觸點的連接器。標準連接器和高密度連接器之間沒有明顯的界限,但是高密度連接器命名通常是在同一殼體尺寸中具有更多數(shù)量的接觸點來定義的。
高密度電連接器需求強勁增長
高密度電連接器的增長需求由許多因素驅動,但特別是尺寸、重量和功能要求。部件尺寸和重量長期以來一直是許多軍事和航空航天應用中的關鍵因素,并且由于便攜式和患者可穿戴設備的日益普及,連接器現(xiàn)在在醫(yī)療市場中變得更加重要。通過增加連接器的接觸密度,設計工程師可以在保持相同的尺寸和最大降低額外重量的同時提高性能。采用高密度接觸設計還可以防止引腳數(shù)太多導致連接器臃腫并操作困難。人性化操作對于配合要求很高的醫(yī)療應用尤其重要,例如患者監(jiān)護和成像設備等。
醫(yī)學應用實例:心臟電生理設備
高性能,關鍵設備的醫(yī)療應用,如心臟電生理設備,負責分析心臟的電信號和診斷各種類型的心律失常,也需要高密度的電連接器。
這種心律失常稱之為心房顫動(AFibrilation,AFibrilation,房顫),這是左心房和/或右心房(即心臟兩個上腔)的正常心跳異常。AFib會破壞心房和心室(即心臟的兩個下腔)之間的正常血流,并增加四至五倍中風的風險,因為它更容易形成血栓。事實上,AFib在血管里由凝塊或脂肪斑塊沉積引起的缺血性中風中占的比例達到15-20%。僅在美國,就有270萬和610萬人估計有AFib,預計這一數(shù)字隨著美國人口老齡化而增加,因為約2%的65歲以下的人和約9%的65歲以上的或更老的人患有AFib。
由于這種疾病的危險性,患者需要及時和準確的診斷和治療。AFib最常見的診斷過程是醫(yī)生將導管插入心臟血管。這些導管含有小的、帶電極的線,到達心房后可以展開,與心臟組織接觸,并繪制一張電脈沖圖,從而幫助醫(yī)生找出心律失常的根源,并能折疊或收縮,可以插入和切除等。
為了改善電生理導管在這些進程中所花費的時間,醫(yī)療設備設計者需要增加導管電極的數(shù)量,通常有兩個、三個、四個甚至更多。并且需要高密度連接器,而且不能顯著增加設備的尺寸、重量或柔韌性。
高密度醫(yī)用連接器的設計挑戰(zhàn)
由于對高密度電連接器的需求主要來自醫(yī)療設備市場,遵守IEC 60601等安全標準至關重要。
爬電距離和間隙
國際醫(yī)療設備電氣安全標準IEC60601對連接器PIN針之間的爬電距離和間隙有嚴格的要求。間隙是導體之間的直線距離(或氣隙),爬電距離是導體之間的最短表面距離。
這些接觸間隔要求基于患者保護(MOPP)標準。IEC60601-1規(guī)范定義了與心臟直接接觸的醫(yī)療電子設備,例如電生理導管,作為CF型器械,要求符合兩個MOPP(2MOPP)規(guī)范,該規(guī)范規(guī)定了較大的間隙和爬電距離(1MOPP的兩倍),以確?;颊叩陌踩?
IEC60601還要求對混合電源和信號電平電壓的連接器采取額外的測試,要求在相反極性的電源引腳和暴露的導電表面之間以及電源和信號引腳之間提供額外的空間。
為提高安全性,IEC規(guī)定了鎖定機制,防止在醫(yī)療過程中意外斷開。鎖定機構通常與電氣連接空間相沖突,有多種形式,如按鈕鎖定(拇指鎖存)、扭轉鎖定(通過旋轉鎖?。┮约傲餍械耐评i定系統(tǒng),推拉鎖定系統(tǒng)將閉鎖設計集成到咬合結構中,消除了其他選項所需的二次動作,緩解它們所面臨的設計挑戰(zhàn)。