Conectores placa a placa na tecnologia médica
Os contactos certos no setor da tecnologia médica
Na área da tecnologia médica, os dispositivos MedTech interligados, equipados com cada vez mais sensores inteligentes, irão dominar o panorama. Regulamentações rigorosas e o mais alto nível de proteção contra falhas definem o caminho que os produtos e componentes utilizados devem seguir. A miniaturização, a taxa de transmissão de dados e a radiação eletromagnética são, explicitamente, os requisitos a que os conectores placa a placa estão sujeitos. Para o desenvolvedor de hardware, esses são critérios que influenciam significativamente o design do dispositivo.
Hoje, os doentes ainda têm de se adaptar às estruturas do sistema de saúde. Amanhã já – e as previsões da Deloitte referem-se a 2025 –, os cuidados de saúde orientar-se-ão exatamente ao contrário, em função dos doentes, do local onde se encontram e dos seus horários. A transição para esta «medicina 4P» (predictive, preventative, personalized, participatory) é facilitada por muitas inovações digitais.
Esta mudança de paradigma irá manifestar-se junto dos fabricantes de dispositivos médicos. O número de sensores inteligentes aumenta com a interligação dos produtos na Internet das Coisas Médicas (IoMT). No atendimento ao doente, o conforto aumenta, por exemplo, através de ligações sem fios ao registo eletrónico do doente, bem como da transmissão e monitorização de parâmetros vitais em tempo real. Com a análise de dados, métodos cognitivos e robótica, surgem novos campos de potencial no setor da saúde.
Esta mudança de paradigma irá manifestar-se junto dos fabricantes de dispositivos médicos. O número de sensores inteligentes aumenta com a interligação dos produtos na Internet das Coisas Médicas (IoMT). No atendimento ao doente, o conforto aumenta, por exemplo, através de ligações sem fios ao registo eletrónico do doente, bem como da transmissão e monitorização de parâmetros vitais em tempo real. Com a análise de dados, métodos cognitivos e robótica, surgem novos campos de potencial no setor da saúde.
Alta velocidade e compatibilidade eletromagnética no centro das atenções dos dispositivos médicos
Os sistemas de imagiologia médica, como tomógrafos, aparelhos de ressonância magnética e aparelhos de raios X digitais, processam até 20 Gbit/s de dados de imagens e de pacientes em tempo real. O mesmo se aplica às aplicações de telemedicina e monitorização remota. Da mesma forma, na robótica cirúrgica, é necessária a transmissão em tempo real de imagens e comandos de controlo entre a consola do cirurgião e o sistema robótico. A endoscopia de alta resolução, bem como os dispositivos implantáveis e os sistemas de monitorização de pacientes, são outros campos que dependem da transmissão de dados, mas que também dão importância aos aspetos de conceção de compatibilidade eletromagnética (EMC) para garantir a imunidade a interferências e a segurança do paciente.
Outras tendências, como o aumento da sensorística de múltiplas fontes e de sistemas globais cada vez mais interligados, exigem uma transmissão de dados rápida, fiável e segura através de várias interfaces – um facto que se aplica especialmente aos dispositivos de tecnologia médica. A integridade do sinal desempenha aqui um papel decisivo, em aplicações onde predominam dados de alta precisão e fiabilidade. Correntes constantes e dados precisos são indispensáveis para garantir a segurança, a fiabilidade e a eficiência funcional dos dispositivos. Elevadas taxas de bits, por vezes a grandes distâncias, podem, em caso de perturbações como ruído, perdas de (retro)acoplamento, bem como distorções e diafonia, afetar os sinais elétricos de tal forma que surjam erros e os dispositivos falhem.
Outras tendências, como o aumento da sensorística de múltiplas fontes e de sistemas globais cada vez mais interligados, exigem uma transmissão de dados rápida, fiável e segura através de várias interfaces – um facto que se aplica especialmente aos dispositivos de tecnologia médica. A integridade do sinal desempenha aqui um papel decisivo, em aplicações onde predominam dados de alta precisão e fiabilidade. Correntes constantes e dados precisos são indispensáveis para garantir a segurança, a fiabilidade e a eficiência funcional dos dispositivos. Elevadas taxas de bits, por vezes a grandes distâncias, podem, em caso de perturbações como ruído, perdas de (retro)acoplamento, bem como distorções e diafonia, afetar os sinais elétricos de tal forma que surjam erros e os dispositivos falhem.
Cumprimento das normas industriais aplicáveis
No âmbito de requisitos regulamentares como o Regulamento relativo aos dispositivos médicos (MDR) na União Europeia ou as normas da Food and Drug Administration (FDA) nos EUA, é fundamental garantir a homologação e a utilização segura dos dispositivos. Além disso, uma tendência entre todos os projetistas de hardware é a necessidade de utilizar de forma ainda mais eficiente o espaço de montagem cada vez mais reduzido nos dispositivos médicos, sendo que as solicitações a que os dispositivos estão sujeitos em termos de choques, vibrações e oscilações, bem como influências ambientais térmicas e químicas, continuam a exigir robustez em todos os dispositivos.
Além disso, existem três normas industriais específicas para dispositivos de tecnologia médica que devem ser tidas em conta em todos os projetos. Em primeiro lugar, a ISO 80369-1, que trata da metodologia de projeto para reduzir o risco de ligação incorreta de dispositivos médicos ou acessórios. Em segundo lugar, a IEC 60601, que descreve os requisitos gerais de segurança básica e as características essenciais de desempenho, incluindo interferências eletromagnéticas (EMI) e compatibilidade eletromagnética (EMC). E, em terceiro lugar, a ISO 13485, que se refere aos sistemas de qualidade responsáveis pela rastreabilidade dos componentes e processos utilizados no processo de produção.
Além disso, existem três normas industriais específicas para dispositivos de tecnologia médica que devem ser tidas em conta em todos os projetos. Em primeiro lugar, a ISO 80369-1, que trata da metodologia de projeto para reduzir o risco de ligação incorreta de dispositivos médicos ou acessórios. Em segundo lugar, a IEC 60601, que descreve os requisitos gerais de segurança básica e as características essenciais de desempenho, incluindo interferências eletromagnéticas (EMI) e compatibilidade eletromagnética (EMC). E, em terceiro lugar, a ISO 13485, que se refere aos sistemas de qualidade responsáveis pela rastreabilidade dos componentes e processos utilizados no processo de produção.
Conectores placa a placa como transmissores de sinal
À medida que a complexidade e a densidade de integração nos dispositivos médicos continuam a aumentar e é necessário integrar funcionalidades existentes e novas em espaços extremamente reduzidos, os requisitos impostos aos conectores placa a placa, que funcionam como ponte entre as placas de circuito impresso, são imensamente elevados. Os mais diversos locais e áreas de utilização sujeitam os dispositivos a vibrações e choques. Os conectores devem garantir a segurança do contacto a longo prazo, mesmo em caso de micromovimentos. Robustez, transmissão de dados e blindagem EMC são, para o desenvolvedor de hardware, os três pilares fundamentais no projeto mecânico dos dispositivos.
Os conectores de última geração devem minimizar as interferências na transmissão de sinais, e o design dos contatos dos conectores deve ser perfeitamente adaptado a isso. Por isso, o objetivo é sempre evitar os riscos na transmissão de dados, que incluem principalmente variações de impedância devido a alterações de material e geometria, bem como atenuação por perda de inserção e perda de retorno, além de diafonia.
Os conectores de última geração devem minimizar as interferências na transmissão de sinais, e o design dos contatos dos conectores deve ser perfeitamente adaptado a isso. Por isso, o objetivo é sempre evitar os riscos na transmissão de dados, que incluem principalmente variações de impedância devido a alterações de material e geometria, bem como atenuação por perda de inserção e perda de retorno, além de diafonia.
A proteção do sinal como base
No que diz respeito às interferências eletromagnéticas, os sinais de alta velocidade requerem uma proteção especial. Um conector pode funcionar tanto como fonte de interferência como como dissipador. Neste caso, recomenda-se a proteção do sinal através de uma chapa de blindagem, para proteger os sinais sensíveis de influências externas. A imagem abaixo demonstra que mesmo um pequeno impulso elétrico pode distorcer o sinal útil.
O recetor já não consegue interpretar com clareza os estados digitais do sinal HDMI após um breve impulso de 0,5 kV, enquanto a transmissão do sinal do conector blindado permanece estável mesmo a 4,4 kV.
A indutância de acoplamento LK descreve o conector através das relações elétricas em ambas as funções – fonte e dreno. Isto aplica-se tanto à imunidade a perturbações como à emissão de perturbações. Se a tensão induzida (Uind), a tensão do gerador (UGen) e a constante do gerador (kGen) forem conhecidas, a indutância de acoplamento máxima admissível específica (LK) pode ser determinada através desta equação:
LK = Uind / (UGen * kGen) (Ec. 1)
A indutância de acoplamento ajuda ainda o utilizador a definir o conector adequado em termos de compatibilidade eletromagnética e a evitar testes de tentativa e erro dispendiosos e demorados no laboratório de EMC. Eis um exemplo: para um sinal HDMI, foi determinada uma indutância de acoplamento máxima específica de 47 pH a uma tensão de 4,4 kV. Se o valor for superior a este, o sinal deixará de ser transmitido sem interferências.
A indutância de acoplamento LK descreve o conector através das relações elétricas em ambas as funções – fonte e dreno. Isto aplica-se tanto à imunidade a perturbações como à emissão de perturbações. Se a tensão induzida (Uind), a tensão do gerador (UGen) e a constante do gerador (kGen) forem conhecidas, a indutância de acoplamento máxima admissível específica (LK) pode ser determinada através desta equação:
LK = Uind / (UGen * kGen) (Ec. 1)
A indutância de acoplamento ajuda ainda o utilizador a definir o conector adequado em termos de compatibilidade eletromagnética e a evitar testes de tentativa e erro dispendiosos e demorados no laboratório de EMC. Eis um exemplo: para um sinal HDMI, foi determinada uma indutância de acoplamento máxima específica de 47 pH a uma tensão de 4,4 kV. Se o valor for superior a este, o sinal deixará de ser transmitido sem interferências.
Especialmente concebido para aplicações industriais exigentes
A família de produtos Zero8 da ept foi concebida para responder a estas exigências elevadas na área da tecnologia médica e, graças à sua elevada escalabilidade, oferece uma adaptação ideal às necessidades individuais – os formatos, a altura de empilhamento e o número de pinos podem ser selecionados individualmente. As bases e os conectores estão atualmente disponíveis nos formatos Mid-Profile e Low-Profile, e, no futuro, também estarão disponíveis nas versões High-Profile e angulares. Graças às diferentes alturas de construção, os conectores Zero8 permitem obter distâncias entre placas de circuito impresso de 6,00 mm a 21,00 mm, sendo que o número de pólos varia entre 12 e 80. Para efeitos de blindagem, é possível optar por proteção em ambos os lados do par de conectores, sendo que, naturalmente, todos os conectores Zero8 são compatíveis entre si e podem ser combinados livremente.
A tecnologia de ligação dupla face ScaleX consegue resistir às condições adversas das aplicações industriais e garante um contacto seguro sob cargas mecânicas, como choques e vibrações. Além disso, compensa as tolerâncias dos equipamentos em todas as direções quando os conectores estão encaixados. Graças à blindagem EMC, os sinais são protegidos de influências externas em ambientes industriais e a composição dos materiais garante uma taxa de transmissão de dados de até 16 Gbit/s.
Mais informações sobre o Zero8 »
A tecnologia de ligação dupla face ScaleX consegue resistir às condições adversas das aplicações industriais e garante um contacto seguro sob cargas mecânicas, como choques e vibrações. Além disso, compensa as tolerâncias dos equipamentos em todas as direções quando os conectores estão encaixados. Graças à blindagem EMC, os sinais são protegidos de influências externas em ambientes industriais e a composição dos materiais garante uma taxa de transmissão de dados de até 16 Gbit/s.
Mais informações sobre o Zero8 »
Não se deve subestimar a importância de escolher o conector certo para uma aplicação de alta velocidade. Conforme aqui descrito, existem muitos requisitos simultâneos, especialmente na área da tecnologia médica. Quais as características mecânicas ou elétricas que os conectores placa a placa devem cumprir ou como se configura a periferia de ligação do conector – todas estas são questões minuciosas que podem ser decisivas na escolha, pino a pino.
Está interessado?
Então, escolha já o seu conector de fabrico europeu:
Lista de produtos
Tem alguma dúvida?
Então, não hesite em contactar-nos!
Envie o seu pedido através do formulário
+49 8861 2501 0
sales@ept.de
Então, não hesite em contactar-nos!
Envie o seu pedido através do formulário
+49 8861 2501 0
sales@ept.de