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定制或现场的医用连接器设计流程

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定制连接器可以结合每个设计元素

在设计新设备时,医疗器械的制造商需要做出的一个决策就是连接器及配对插座的选择。对于某些应用来说,标准或现成的连接器是一种非常可行的方案。对于其他应用,定制连接器或混合式连接器则可能更为适合。


设备制造商可能考虑定制医用连接器而不是现成连接器的原因在于:


•  需要独一无二的设计以确保仅有特定的线缆或连接器可以插入到设备上

•  连接器的外形需要与设备的轮廓相贴合

•  在一件单独的连接器中必须承载多种类型的信号(高压、低压、高带宽、数据、热耦合)

•  现成的连接器可能无法满足成本预算的要求

•  希望或要求连接器上具有定制的徽标或标志

•  现成连接器的交付时间可能过长,无法接受


设计定制的连接器可以增强安全性。独特的插针到插座的样式或连接器形状可以防止不兼容的连接器插入,从而提高安全性。


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定制的11触点连接器


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定制连接器贴合设备外壳的轮廓


定制连接器通常包含了工程成本及工装的制作成本。这些前期投入对于定制连接器解决方案的选择来说,可以构成一定的障碍。但是,在连接器设计及工装制作的成本实现后,定制连接器的成本往往要比现场连接器的成本低得多。


物理性质

采用定制连接器解决方案,可以满足各项物理性质要求。定制连接器的设计可以使插入和拔出力满足客户的具体要求。插入和拔出力包含各插针与插座之间、以及连接器和插座之间机械接口的摩擦力。


在医用互连系统中,通常需要考虑防潮保护。现成连接器中一般整合了外壳及预成型的电缆靴或电缆筒。在这些组件装配到成品连接器中后,往往不会提供所需程度的侵入保护效果。定制的包塑连接器在设计时则可以提供所需的任何等级的入口保护 (IP)。


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标准电缆靴通常不会提供较高级别的入口保护

 

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定制边缘导电触片连接器的设计可直接插入到印刷电路板上


由于 8-16 周的交付时间极为常见,因此,主要制造商的连接器供货能力也可构成问题。在工装制作完成后,定制连接器的交付时间要比现成连接器短得多。


设计要求

确立详细的设计要求,对于将定制连接器还是标准连接器作为最佳方案来说,是需要执行的第一步。可能需要考虑的因素包括:


• 触点的数量和类型(插针或插座,及其各自的规格)

• 电缆配置(ECG、除颤器、电源、模拟、数字、带宽、气动、光纤,或者其中两者或更多的组合)

• 电缆直径、材料与形状

• 监管等级和适应环境等级(RoHS、REACH、ISO 10993、UL)

• 应变释放要求

• 对连接器和电缆的屏蔽要求

• 电压和电流要求

• 尺寸限制和/或所需的物理尺寸

• 入口保护(IP)要求或等级

• 要求的插拔次数

• 闭锁机构–如有

• 键控要求

• 所需的插入力和拔出力

• 清洁、消毒与灭菌要求

• 徽标、标志和序列号


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带有客户品牌标志的定制连接器

 

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键槽可防止非键控的连接器插入


定制连接器的组件

定制连接器通常含有注塑成型的硬质塑料绝缘子,插针、插锁或这两者都将插入到绝缘子上。导线与插针或插座的端接方式最常采用焊接或压接方式。然后,该组件将采用聚丙烯之类的刚性材料进行包塑处理,聚丙烯将使整个构造结合到一起,提供物理强度。使用热塑性的树脂或硅树脂之类的材料进行二次包塑,可以为连接器提供所需的颜色、表面效果、外观及触感。


混合式连接器

对于一些应用来说,混合式连接器可能是最佳的选择。混合式连接器是一种现成的连接器,但是具有包塑把手或应标释放装置之类的定制功能。混合式连接器的设计与工装成本要低于定制连接器,而其成品则具有定制连接器的外观、触感,以及其他的一些性能优势。除了工程成本较低外,与完全定制的连接器设计相比,混合式连接器的设计和开发周期也要短一些。


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现成连接器在配备了定制包塑的弯曲释放装置后可成为混合式连接器


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混合式的 3M MDR 连接器,配有定制的倾斜式包塑应变释放装置


设计的自由度


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定制 ECG 插头和定制外壳安装插座的示例


总结

定制连接器或混合式连接器对于医疗器械来说具有独一无二的特点与优势。与现成连接器相比,可以突出每一设计元素,同时可以减少设计上的妥协。在增强了安全性与可靠性的同时,定制连接器可以成为一种更具性价比的解决方案。但是,与现成连接器相比,定制及混合式连接器往往在工程和工装上所需的投入较高。


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By Hank Mancini

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