Avnet Abacus Interfaces für die Patientenüberwachung

Wasserdichte Miniaturstecker der HR30-Serie
Wasserdichte Miniaturstecker der HR30-Serie

Das rasante Wachstum im Bereich Fernüberwachung von Patienten zwingt die Anbieter im Bereich Verbindungstechnik dazu, ihre Produkte an diesen Markt anzupassen. Heraus kommen dabei immer kleinere, leichtere, wasserdichte und mit Verriegelungsmechanismus versehene Stecker.

Die Fernüberwachung von Patienten ist ein schnell wachsender Markt. Medizinische Geräte zur Überwachung von Patienten außerhalb des Krankenhauses, wie z.B. tragbare Blutzuckermessgeräte und Sturzerkennungssysteme für ältere Menschen, kommen immer häufiger zum Einsatz. Werden diese Geräte klein, handlich und am Körper tragbar (Wearable) lässt sich die Gesundheit der Patienten verbessern, deren Unabhängigkeit erhöhen und die Belastung des Gesundheitswesens verringern. Diese Geräte sind so ausgelegt, dass sie mit dem Internet der Dinge (IoT) vernetzt werden können, Daten aufzeichnen und Informationen über den Gesundheitszustand des Patienten an den Arzt für weitere Analysezwecke senden können. Telemedizinische Lösungen wie diese sorgen für eine bessere Lebensqualität für Patienten, da sogar Krankenhausaufenthalte verringert werden können. Ärzte haben damit Zugriff auf große Datenmengen, um eine detaillierte Forschung und Analyse auf Knopfdruck durchzuführen.

Die Weiterentwicklung medizinischer Geräte in tragbare Überwachungsgeräte stellt eine Herausforderung für Elektronikentwickler und elektronische Bauteile dar. Letztere müssen so klein und leicht wie möglich sein sowie komplexe und leistungshungrige Funktionen wie Touchscreen-LCDs und Funkkommunikation in batteriebetriebe Anwendungen integrieren. Selbst kleinste tragbare medizinische Geräte enthalten drei oder vier Anschlüsse verschiedenster Art. Die Verbindungstechnik muss dabei mit der höheren Leistungsfähigkeit in anderen Bereich Schritt halten. Neben der erforderlichen Anzahl und Art von Kontakten (einschließlich der Spannungs- und Stromanforderungen), kommt es auch auf andere wichtige Kriterien an, wenn ein I/O-Anschluss für diese Anwendungen spezifiziert wird.

Qualitätskriterien für Steckverbindungen

Wesentlich bei allen Steckverbindungen ist, für wie viele Steckzyklen sie ausgelegt sind. Während Stecker für Einweg-Sensoren nur für eine einmalige Anwendung ausgelegt sein müssen, können Peripherie-/Platinen-Steckverbinder für weniger als zehn Steckzyklen ausgelegt sein. Für die meisten Patienten-Fernüberwachungsgeräte sind Strom- und I/O-Anschlüsse erforderlich, die bei normaler Anwendung durch den Patienten viele Male ein- und ausgesteckt werden. Sie müssen daher für eine hohe Zahl an Steckzyklen ausgelegt sein. Ein Micro-USB-2.0-Stecker von FCI ist zum Beispiel für 10.000 Steckzyklen ausgelegt und u.a. bei Avnet Abacus erhältlich. Der SD-Card-Stecker von FCI wiederum bietet eine Haltbarkeit von 12.000 Push-Push-Zyklen.

Nicht nur die Zahl der erforderlichen Zyklen ist entscheidend, auch die Nutzung des Geräts muss berücksichtigt werden. Wird das Produkt am Arm getragen, wenn dem Anwender nur eine Hand zum Ein-/Ausstecken zur Verfügung steht? Dies beeinflusst die Entscheidung im Hinblick auf die Steckkraft, oder wie stark der Anwender drücken muss, um eine Verbindung herzustellen, oder wie einfach sich die Stecker in Bezug auf ihre Größe, Form und Positionen anschließen lassen.

Verriegelungsmechanismus der Hirose-ST-Serie

Wenn verhindert werden soll, dass sich Stecker unbeabsichtigt lösen oder lockern, kann ein Stecker mit Verriegelungsmechanismus oder ein rechtwinkliger Stecker zum Einsatz kommen. Die Hirose-ST-Serie ist für tragbare IT-Geräte ausgelegt und bietet einen festen Verriegelungsmechanismus, der einer Zugkraft von 49 N aus jeder Richtung Stand hält.

Wird hingegen gewünscht, dass sich der Stecker löst, um Verletzungen oder eine Beschädigung des Geräts zu verhindern, z.B. wenn der Patient über ein Ladekabel fällt, gibt es zahlreiche Steckerarten, die sich lösen, sobald ein axiale Kraft ausgeübt wird.

Wasserdichte Miniaturstecker der Hirose-HR30-Serie

I/O-Stecker müssen natürlich den Umgebungsbedingungen Stand halten. Also macht es Sinn, sich über den Einsatzbereich Gedanken zu machen. Außerhalb des Krankenhauses können Bedingungen wie verschiedenste Temperaturen, Luftfeuchtigkeit und Verunreinigungen vorliegen. Die Schutzart (IP; Ingress Protection) zeigt auf, wieviel Schutz vor Flüssigkeiten besteht. Der Schutzgrad wird durch die letzte Ziffer angegeben.

Je höher die Zahl, desto größer der Schutz. Nach IP64 ausgelegte Stecker widerstehen Wasserspritzern aus jeder Richtung, während IP67-Stecker ein Eindringen von Wasser aus 1 m Entfernung verhindern. Für Überwachungsgeräte, die regelmäßig zum Einsatz kommen, wie z.B. Blutdruckmessgeräte, ist IP64 ausreichend. Soll das Gerät jedoch rund um die Uhr (24/7) getragen werden, ist ein wasserdichter Stecker erforderlich. Die Miniatur-Kunststoff-Rundstecker der H30-Serie von Hirose (Bild) sind wasserdicht entsprechend IP68.

Die gewählten Stecker müssen mechanisch robust genug sein, um eine grobe Behandlung durch Patienten zu überstehen (im Gegensatz zu ausgebildeten Fachkräften in einem Krankenhaus). Geräte zur Fernüberwachung von Patienten müssen auch stoß- und vibrationsfest sein, da sie versehentlich fallen gelassen werden oder man sie tritt auf sie aus Versehen.

Miniaturisierung steht in vielen Forderungskatalogen obenan

Miniaturisierung ist ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Wahl der Stecker für tragbare (Wearable) Patientenüberwachungsgeräte. Die Hersteller sind sich dessen bewusst und verkleinern ihre Stecker entsprechend den Anforderungen. So vereinen die USB-Typ-C-Stecker von TE Connectivity schnelle Datenübertragung, Stromversorgung und Audio-/Video-Funktion in einem schlanken Formfaktor, der sich ideal für Handheld-Geräte eignet. Dabei sind die Stecker selbst für industrielle Anwendungen robust genug.

USB-Typ-C-Stecker von TE Connectivity

Obwohl der Austausch eines Steckers durch eine kleinere Version sehr verlockend ist, sollten die Spezifikationen genau überprüft werden. Nur so wird sichergestellt, dass die kleinere physikalische Größe sich nicht negativ auf die Funktion bzw. Leistungsfähigkeit auswirkt. Eine gängige Methode, um die Gesamtgröße zu verringern, ist ein kleinerer Abstand zwischen den Anschlüssen (Pins). Dies kann aber die Signal- und Stromübertragungsfähigkeit des Steckers beeinträchtigen, sofern dies nicht äußerst sorgfältig erfolgt.