高精度/高性能电连接器广泛应用于医疗市场

发布日期:2019-09-02

医疗市场对高精度连接器的需求日益增长,医疗领域连接器不可逆转的趋势是越来越小、越来越轻、更符合人体工程学。这种趋势强力驱动了需求增长。

这些需求也将面对一系列标准和客户解决方案,但提供正确的解决方案并不像把PIN针装入现有的医疗连接器那么简单。由于国际电工委员会(IEC)的规范和其它地区安全法规的结合,设计不笨重的高密度连接器往往是一项具有挑战性的任务。


高精度连接器

高精度电连接器是在一个相对较小的连接器体中具有数量庞大的如PIN针的单独触点的连接器。标准连接器和高精度连接器之间没有明显的界限,但是高精度连接器命名通常是在同一壳体尺寸中具有更多数量的接触点来定义的。

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高精度连接器需求强劲增长


高精度连接器的增长需求由许多因素驱动,但特别是尺寸、重量和功能要求。部件尺寸和重量长期以来一直是许多军事和航空航天应用中的关键因素,并且由于便携式和患者可穿戴设备的日益普及,连接器现在在医疗市场中变得更加重要。通过增加连接器的接触密度,设计工程师可以在保持相同的尺寸和最大降低额外重量的同时提高性能。采用高密度接触设计还可以防止引脚数太多导致连接器臃肿并操作困难。人性化操作对于配合要求很高的医疗应用尤其重要,例如患者监护和成像设备等。


医学应用实例:心脏电生理设备

高性能,关键设备的医疗应用,如心脏电生理设备,负责分析心脏的电信号和诊断各种类型的心律失常,也需要高密度的电连接器。


这种心律失常称之为心房颤动(AFibrilation,AFibrilation,房颤),这是左心房和/或右心房(即心脏两个上腔)的正常心跳异常。AFib会破坏心房和心室(即心脏的两个下腔)之间的正常血流,并增加四至五倍中风的风险,因为它更容易形成血栓。事实上,AFib在血管里由凝块或脂肪斑块沉积引起的缺血性中风中占的比例达到15-20%。仅在美国,就有270万和610万人估计有AFib,预计这一数字随着美国人口老龄化而增加,因为约2%的65岁以下的人和约9%的65岁以上的或更老的人患有AFib。


由于这种疾病的危险性,患者需要及时和准确的诊断和治疗。AFib最常见的诊断过程是医生将导管插入心脏血管。这些导管含有小的、带电极的线,到达心房后可以展开,与心脏组织接触,并绘制一张电脉冲图,从而帮助医生找出心律失常的根源,并能折叠或收缩,可以插入和切除等。

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为了改善电生理导管在这些进程中所花费的时间,医疗设备设计者需要增加导管电极的数量,通常有两个、三个、四个甚至更多。并且需要高密度连接器,而且不能显著增加设备的尺寸、重量或柔韧性。


高精度医用连接器的设计挑战

由于对高精度连接器的需求主要来自医疗设备市场,遵守IEC 60601等安全标准至关重要。


爬电距离和间隙

国际医疗设备电气安全标准IEC60601对连接器PIN针之间的爬电距离和间隙有严格的要求。间隙是导体之间的直线距离(或气隙),爬电距离是导体之间的最短表面距离。
这些接触间隔要求基于患者保护(MOPP)标准。IEC60601-1规范定义了与心脏直接接触的医疗电子设备,例如电生理导管,作为CF型器械,要求符合两个MOPP(2MOPP)规范,该规范规定了较大的间隙和爬电距离(1MOPP的两倍),以确保患者的安全。

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IEC60601还要求对混合电源和信号电平电压的连接器采取额外的测试,要求在相反极性的电源引脚和暴露的导电表面之间以及电源和信号引脚之间提供额外的空间。

为提高安全性,IEC规定了锁定机制,防止在医疗过程中意外断开。锁定机构通常与电气连接空间相冲突,有多种形式,如按钮锁定(拇指锁存)、扭转锁定(通过旋转锁住)以及流行的推拉锁定系统,推拉锁定系统将闭锁设计集成到咬合结构中,消除了其他选项所需的二次动作,缓解它们所面临的设计挑战。

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