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(Quelle: Jaromir Chalabala/Shutterstock.com)

Die Behandlung von Gesundheitsproblemen und medizinischen Beschwerden fand früher fast ausschließlich in einer Krankenhausumgebung statt, aber in den letzten zehn Jahren gab es einen grundlegenden Wandel. Ein größerer Fokus wird nun auf die Überwachung und Behandlung von Patienten zu Hause gelegt. Dafür gibt es mehrere Gründe: Zum einen entlastet dieser Ansatz die ohnehin schon strapazierten Ressourcen im Gesundheitswesen. Zum anderen haben Patienten mit chronischen Erkrankungen eine bessere Lebensqualität, da sie nicht regelmäßig zur Behandlung oder Kontrolle ins Krankenhaus fahren müssen. Und schließlich bietet die Vermeidung von Krankenhäusern weitere Sicherheit für die Patienten, da das Risiko reduziert wird, sich mit Krankheiten wie MRSA und COVID-19 zu infizieren.

Allerdings stellt die zunehmende Abhängigkeit von häuslichen Gesundheitsdienstleistungen wie die Überwachung des Blutzuckerspiegels und der Sauerstoffsättigung sowie kompliziertere Verfahren wie die Dialyse die Hersteller medizinischer Geräte vor neue Herausforderungen. Die tragbaren Geräte werden in solchen Situationen von den Patienten selbst und nicht von geschultem Personal bedient, und damit besteht die Gefahr einer Fehlbedienung. Die Geräte dürfen nicht zu viel Platz in der Wohnung beanspruchen oder für den Patienten schwer zu tragen sein. Außerdem müssen sie mechanisch sehr robust sein, da sie bei einem Notfall leicht beschädigt werden können. Steckverbinder und Verkabelung können sich außen an den Gerätegehäusen befinden, und wenn dies der Fall ist, sind sie einer raueren Behandlung ausgesetzt als innen liegende Komponenten. Daher muss das Design der Steckverbindungen sorgfältig durchdacht werden, um ihre Betriebssicherheit zu gewährleisten, da ein Ausfall lebensbedrohliche Folgen haben könnte.

Erforderliche Eigenschaften von Steckverbindern in der Medizintechnik

Die Anforderung, dass Geräte kompakt und tragbar sein müssen, bedeutet erhebliche Größen- und Gewichtsbeschränkungen für das Design, und die gewählten Bauelemente sollten daher entsprechend optimiert werden. Um Platz zu sparen und Gewicht zu reduzieren, kann es sinnvoll sein, Steckverbinder zu spezifizieren, die eine Kombination aus Strom- und Datensignalen liefern. Für jeden dieser Zwecke sind entsprechend dimensionierte, dedizierte Kontaktstifte erforderlich, um Erwärmungseffekte und Probleme mit der Signalintegrität zu vermeiden. Darüber hinaus müssen die Steckverbinder mit einem wirksamen Isolationsmaterial ausgestattet sein, um Spannungsüberschläge zu verhindern, die die Datenerfassungsfunktionen des Geräts beeinträchtigen könnten.

Für den Outdoor-Einsatz durch Ersthelfer müssen tragbare medizinische Geräte robust genug sein, um mit widrigen Witterungsverhältnissen zurechtzukommen. Daher müssen die Bauelemente unempfindlich gegenüber extremen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit und dem Eindringen von Wasser sein. Steckverbinder sollten auch Steckfehler verkraften können, da Rettungssanitäter unter Druck in lebensbedrohlichen Situationen möglicherweise weniger sorgfältig mit der Ausrüstung umgehen.

Bei Patienten, die ihre Geräte selbst zu Hause benutzen oder von ihren Angehörigen überwacht werden, ist die Gefahr groß, dass Steckverbinder falsch angeschlossen werden, da die Benutzer in der Regel mit der korrekten Bedienung medizinischer Geräte weniger vertraut sind. Die Auswahl von Steckverbindern mit Verpolungssicherheit und Ummantelung kann helfen, dies zu vermeiden. Die Sicherung der Steckverbinder ist ein weiterer kritischer Faktor. Hier kann eine Art Verriegelungsmechanismus sinnvoll sein. Unter Umständen müssen die Steckverbinder mit einem Back-Potting versehen werden, um die zugehörige Verkabelung zu entlasten.

Elektromagnetische Störungen (EMI) müssen bei der Zulassung von medizinischen Geräten ebenfalls Berücksichtigung finden. Interne Abschirmung ist notwendig, um Interferenzen mit anderer Elektronik innerhalb des Systems zu verhindern. Außerdem dürfen externe Störungen keine Datensignale beeinträchtigen, die durch die Steckverbindungen laufen. Steckverbinder können mit Metallgehäusen ausgestattet werden, und Kabel können mit Metallgeflecht als EMV-Abschirmungslösung versehen werden. Es gibt auch Maßnahmen, um die Gefahr von elektrostatischen Entladungen (ESD) zu verringern.

Einkauf effektiver Steckverbinder für die Medizintechnik

Harwin sind in Geräten vieler führender Hersteller im medizinischen Bereich zu finden. Die Steckverbinderserien Gecko (Raster 1,25 mm) und Datamate (Raster 2 mm) unterstützen über 1000 bzw. 500 Steckzyklen. Das 4-Finger-Beryllium-Kupfer-Design der Kontakte sorgt dafür, dass die Integrität der Verbindungen (mit elektrischer Verbindung über mindestens eine Steckfläche) auch bei starken Stößen und ständigen Vibrationen erhalten bleibt. Fortschrittliche, schnell wirkende Verriegelungsmechanismen gewährleisten, dass die Geräte schnell einsatzbereit sind und ihr langfristiger Betrieb sichergestellt ist. 

Abbildung 1: Datamate L-tek Kabelsätze (Quelle: Mouser Electronics)

Wie bereits angesprochen, müssen Steckverbinder beim Einsatz in tragbaren medizinischen Geräten sowohl robuste Leistungsparameter als auch dauerhafte Zuverlässigkeit bieten. Außerdem müssen sie mit den Größen- und Gewichtsbeschränkungen in Einklang gebracht werden, die solchen Geräten auferlegt werden. Außerdem müssen sie EMI- und ESD-Anforderungen erfüllen. Harwin bietet ein umfangreiches Portfolio an Steckverbindern, die sich hervorragend für medizinische Anwendungen eignen und sich in einer Vielzahl von Standardkabeln und FPC-Kabelsätzen bewährt haben.

Abbildung 2: FPC-Kabelsätze mit Gecko und Datamate (Quelle: Harwin)

Fazit

Beim Einsatz in tragbaren medizinischen Geräten müssen Steckverbinder sowohl robuste Leistungsparameter als auch dauerhafte Zuverlässigkeit bieten. Außerdem müssen sie mit den Größen- und Gewichtsbeschränkungen in Einklang gebracht werden, die solchen Geräten auferlegt werden. Außerdem müssen sie EMI- und ESD-Anforderungen erfüllen.

Wendy Preston, Content Marketing Specialist, Harwin

Wendy Preston arbeitet seit 1995 für Harwin. In ihrer Funktion ist sie für die Produktdatenbank hinter der Website, den Katalog, weitere technische und Produkteinführungsdokumentation sowie für Informationsbeiträge zur Veröffentlichung auf Harwin.com und darüber hinaus zuständig.

Nach ihrem Einstieg bei Harwin war Wendy zunächst als Design Engineer für die Entwicklung einer Reihe von kundenspezifischen Designs sowie die Datamate J-Tek und Mix-Tek Steckverbinder verantwortlich. Sie war außerdem als Technical Support Engineer und Legislation Officer im Unternehmen tätig.

Vor ihrer Tätigkeit bei Harwin war Wendy als Design Engineer bei Lucas Diesel Systems tätig und begann diese Tätigkeit als Stipendiatin, während sie ihren BEng in Manufacturing Engineering an der Brunel University absolvierte.