모바일 헬스케어 시대의 커넥터 기술의 특징과 과제

휴대용 및 웨어러블 의료 기기는 의료 기술 업계에서 빠르게 성장하고 있는 거대한 시장입니다. 환자 모니터는 병원 침대 옆에 고정된 장치에서 환자가 의사의 치료를 받는 동안 집과 지역사회에서 충분한 이동성을 유지할 수 있는 작고 가벼운 통합형 장치로 진화하고 있습니다. 첨단 기술이 m헬스 서비스의 혁신을 주도하고 있으며, 진단 및 모니터링을 위한 흥미로운 원격 의료 및 e헬스 디바이스를 통해 의사는 환자가 전 세계 원격지에 있는 경우에도 점점 더 많은 사람들과 보다 효율적으로 소통할 수 있게 되었습니다. 더 나은 환자 편의성과 이동성은 더 얇고 작은 디바이스에 더 많은 기능을 담을 수 있는 능력에 달려 있습니다. 비전통적인 의료 환경에서도 원활하게 작동할 수 있는 진화하고 신뢰성이 높은 디바이스는 임상 환경의 한계를 뛰어넘어 의료 디바이스 설계자에게 중요한 과제를 제시합니다. 높은 신뢰성과 안전성을 보장하기 위한 규정 준수의료 기술은 가정용 의료 원격 측정 및 휴대용 애플리케이션에 사용되는 고밀도 의료 기기에 대한 매우 엄격한 의료 등급 가이드라인이 적용되는 고도로 규제된 산업을 대표합니다. 이러한 규정은 재료 소싱, 제조 및 포장 프로세스와 관련이 있습니다. 전자 부품에는 미국 식품의약국(FDA) 인증, ISO 13485, ISO 10993, RoHS, REACH 등 다양한 산업 규제 등급 및 환경 등급이 존재하며, 공급업체는 ISO 9001 품질 관리 시스템 및 ISO 14001 환경 관리 시스템뿐만 아니라 AAMI-53 및 IAMI-53을 포함한 FDA 및 기타 산업 사양도 준수해야 할 수 있습니다. AAMI-53 및 IEC60601 글로벌 안전 표준, UL/CSA 등을 포함한 FDA 및 기타 산업 규정은 의료 기술의 설계 표준에서 중요한 역할을 합니다. FDA의 분류 및 일반 관리 기준은 기기의 용도를 기반으로 하며 환자에게 미칠 수 있는 잠재적 위험을 고려합니다. 2등급 및 3등급 기기는 위험도가 낮은 1등급 기기보다 성능 및 위험 관리 측면에서 더 엄격한 정의가 필요합니다. 등록 및 인증을 받은 제조업체는 수많은 검사, 추적 및 추적성 표준을 포함하여 다양하고 까다로운 품질 시스템 요구 사항을 충족해야 합니다. FDA에 공급업체를 등록하면 일회용, 휴대용 및 웨어러블 의료 기기에 사용되는 전자 부품의 품질과 안전성을 더욱 보장할 수 있습니다. 인터커넥트로 가는 길 제시 커넥터는 의료 영상, 치료용, 최소 침습 수술 기구, 이식형 전자 장치, 환자 모니터, 모든 종류의 센서 등 의료의 모든 영역에서 사용되는 장치에 어디에나 존재합니다. 특정 애플리케이션에 적합한 인터커넥트 기술을 선택하는 것은 매우 중요한 단계입니다. 과거의 설계에서는 다기능 장치에 무수히 많은 커넥터가 필요할 수 있었습니다. 오늘날 커넥터 옵션은 구리 전원 및 신호 라인, 광섬유, 유체 또는 가스 연결, 심지어 RF 안테나 인터페이스를 모두 하나의 통합 인터페이스로 결합하는 경우가 많습니다. 커넥터를 올바르게 선택하면 제조업체의 총소유비용을 절감하고, 더 컴팩트한 패키징이 가능하며, 의료 서비스 제공을 개선할 수 있습니다. 따라서 커넥터 기술의 미로를 성공적으로 통과하는 것이 중요합니다. 커넥터 유형을 식별하기 전에 설계자는 먼저 각 연결 유형, 즉 보드 간, 전선 간, 전선 간, 패널 실장 또는 인라인 종단인지, 소켓 스루홀 종단인지 또는 표면 실장 종단인지 등을 식별해야 합니다. 관련 표준에는 인터페이스 접점의 수와 유형 및 관련 케이블의 구성이 명시되어 있어야 합니다. 특정 케이블이 ECG, 제세동기, 전원, 아날로그, 디지털, 대역폭, 광섬유 또는 이들의 조합인지 여부에 따라 케이블의 직경, 길이, 모양 및 재질이 결정됩니다. 각 디자인에는 패키지 크기 제약이 있을 뿐만 아니라 최종 제품의 원하는 물리적 치수에 대한 제조업체의 선호도, 제품 추적을 위한 로고 표시 및 일련화 프로세스 등의 브랜딩 요구 사항도 있습니다. 커넥터의 사양은 실제 환경에서의 사용 목적에 따라 크게 달라집니다. 애플리케이션의 기능과 오용 가능성에 따라 커넥터에 필요한 물리적 특성이 결정됩니다. 휴대용 기기의 경우 환자가 자유롭게 움직일 수 있어야 하므로 설계 요구 사항이 훨씬 더 높습니다. 휴대용 의료 기기가 충족하는 설계 사양은 임상 환경에서 사용되는 기존 의료 기기보다 스마트폰의 사양에 훨씬 더 가깝습니다. 의료 기술 기기의 연결 횟수는 일회용 센서의 1회용 센서부터 MRI 코일을 수만 번 꽂고 빼는 것, 이동 중인 환자가 하루 24시간 내내 착용하는 휴대용 혈당 측정기까지 다양합니다. 환자가 착용하거나 휴대하는 기기의 구조는 다양한 조건에서 작동할 수 있어야 합니다. 환자의 집과 같은 현장 환경에서는 온도와 습도의 범위가 넓고 충격, 진동, 실수로 떨어뜨리는 일이 전문가가 기기를 조작하는 임상 환경보다 훨씬 더 자주 발생합니다.

커넥터의 기계적 특성 내구성이 뛰어난 다양한 소재는 경량 휴대용 및 웨어러블 의료 기술 기기 제조에 적합합니다. 커넥터 접점 시트와 도금은 일반적으로 금속으로 만들어지며, 셸과 스트레인 릴리프는 의료용 플라스틱 또는 금속으로 만들어집니다. 금도금 접점은 일반적으로 열악한 환경에서 더 나은 성능을 제공합니다. 주석 소재가 더 경제적이지만, 금도금은 가장 안정적인 접점을 제공하고 가장 많은 삽입 및 인출 횟수를 달성할 수 있습니다. 또한 니켈-팔라듐-금 도금은 효과가 입증되어 업계에서 널리 사용되고 있습니다. 커넥터 인터페이스를 제대로 빼낼 수 있고 잘 설계된 장치는 육안으로 검사하여 이물질이 쌓이는 것을 최소화할 수 있습니다. 오염 물질이 있는 것으로 확인되면 성능에 영향을 미치기 전에 제거할 수 있습니다. 의료 기기를 멸균하는 과정, 특히 멸균 물티슈와의 접촉, 감마선, 비닐 가스 노출, 오토클레이브 및 Sterrad 공정도 재료 선택과 설계에 영향을 미칩니다. 각 멸균 방법은 접촉 수준, 다양한 화학 물질 노출, 반응 및 커넥터의 무결성에 대한 위험을 다르게 만듭니다. 의료 기술 애플리케이션에는 종종 액체 유입에 강한 커넥터가 필요하며, 대부분의 경우 IP6 또는 IP7 수준의 보호가 필요합니다. 의료용 커넥터는 장치에 연결하는 방식에 따라 잠금식 또는 비잠금식으로 분류됩니다. 환자를 휴대용 기기에 연결하는 어셈블리의 경우, 실수로 연결이 끊어지는 것을 방지하기 위해 견고한 잠금 연결이 필요한 경우가 많습니다. 또한 환자, 커넥터 또는 케이블 어셈블리의 우발적인 부상을 방지하기 위해 축 방향의 힘이 가해지는 곳에서는 커넥터를 단단히 분리해야 할 수도 있습니다. 비잠금 커넥터의 경우에도 의료용 케이블은 플러그와 소켓 사이에 견고한 연결을 제공해야 합니다. 연결이 느슨하면 간헐적인 접촉이 발생하여 원치 않는 노이즈나 신호 저하가 발생하여 기기의 성능을 방해할 수 있습니다. 핀과 슬롯의 선택은 물론 플러그와 소켓의 물리적 설계를 통해 삽입 및 유지력을 제어할 수 있습니다. 고정력은 커넥터를 소켓에 고정하는 힘으로 정의됩니다. 커넥터의 삽입 및 인출 횟수가 많아야 하는 경우 일반적으로 금속 핀과 슬롯을 통해 유지력을 확보할 수 있습니다. 예를 들어 휴대용 제세동기에 단단히 고정되는 커넥터가 필요한 경우, 커넥터 위에 유연한 커버를 씌워 고정 메커니즘을 보호하는 것이 합리적일 수 있습니다. 핀 슬롯을 통해 고정력이 달성되고 커넥터 하우징에 충분한 마찰이 없는 경우, 케이블에 가해지는 축 방향 힘이 외부 힘을 제거해야 하는 커넥터의 샤프트에 직접 가해지지 않도록 설계를 통해 고정력을 높일 수 있습니다. 반대로 비잠금 커넥터는 케이블에 가해지는 축력에 의해 커넥터를 분리할 수 있도록 설계할 수 있습니다. 직각 커넥터를 사용하면 고정력을 높이고 실수로 플러그를 뽑는 것을 방지하는 또 다른 방법이 있습니다. 삽입 및 제거 시 미리 설정된 간격으로 유지력을 측정하면 커넥터의 설계 수명 동안 필요한 유지력을 유지할 수 있습니다. 의료용 커넥터의 검증 테스트는 최종 설계에서 사양 요건을 충족하거나 초과하는지를 확인하는 데 중요한 역할을 합니다. 세 가지 계층의 커넥터 설계 솔루션 완성된 커넥터 솔루션은 의료 기술 제조업체에 다른 산업에서 시도되고 검증된 다양한 경제적인 기술을 활용할 수 있는 방법을 제공할 수 있습니다. 예를 들어 고성능 의료용 원형 커넥터는 비용 효율적인 옵션으로, 잘 알려진 접점 디자인, 높은 내구성의 삽입력, 멸균 공정의 영향을 견딜 수 있는 플라스틱 또는 금속 소재의 바디 스타일이 특징입니다. 경량의 의료용 플라스틱 하우징을 갖춘 원형 커넥터는 의료용 카테터 및 기타 휴대용 장치를 비롯한 다양한 애플리케이션에 경쟁력 있는 가격으로 고품질 전기적 성능을 제공합니다. 일부 애플리케이션에서는 표준 기성 커넥터만으로는 충분하지 않습니다. 맞춤형 또는 하이브리드 커넥터가 설계 요구 사항에 더 적합할 수 있습니다. 완전히 새로운 커넥터를 설계하면 설계 유연성이 향상되고 가장 포괄적인 옵션을 제공하지만 비용이 훨씬 더 많이 듭니다. 맞춤형 커넥터를 제조하려면 일반적으로 핀 및/또는 슬롯이 삽입되는 사출 성형된 경질 플라스틱 절연체가 필요합니다. 구성 요소는 견고한 구조와 물리적 강도를 보장하기 위해 단단한 재료로 덮여 있습니다. 2차 오버몰딩 소재는 OEM이 요구하는 색상, 마감 및 외관을 커넥터에 제공합니다. 맞춤형 커넥터는 종종 엔지니어링 및 제작 비용이 더 많이 들지만 투자할 만한 가치가 있을 수 있습니다. 디자인 요소는 더 적은 타협으로 더 잘 해결될 수 있습니다. 고유한 핀 소켓 패턴이나 커넥터 모양을 사용하면 호환되지 않는 커넥터의 삽입을 방지하여 환자의 안전을 보장할 수 있습니다. 또는 커넥터 모양이 디바이스 폼 팩터와 밀접하게 일치하여 휴대성을 최적화해야 할 수도 있습니다. 단일 커넥터 케이블 어셈블리가 여러 유형의 전압과 신호를 전달해야 하는 경우, 표준 커넥터는 이러한 상황에서 표준 요구 사항을 충족하지 못하므로 맞춤형 커넥터의 필요성이 더욱 커질 수 있습니다. 하이브리드 커넥터 솔루션은 가격과 기능 사이의 균형을 제공합니다. 하이브리드 제품은 검증된 기술을 사용하여 표준 커넥터의 기본 구성 요소를 가져와 새로운 유형의 커넥터를 제조하는 데 필요한 추가 비용을 들이지 않고도 기능을 최적화합니다. 하이브리드 커넥터는 구조적으로 견고한 오버몰딩 하우징을 사용하여 그립감을 개선하고, 프리몰딩 섀시 또는 몰딩 링을 사용하여 응력을 완화하거나 IP 보호 수준을 높일 수 있습니다. 하이브리드 커넥터는 비용이 저렴하면서도 완성된 제품의 외형, 느낌, 기능은 맞춤형 커넥터에 필요한 대부분의 성능 이점을 제공합니다. 또한 하이브리드 커넥터를 설계하면 개발 시간이 단축됩니다. 업계의 우수한 커넥터 기술 활용 의료 기술 제조업체는 복잡한 의료 요구 사항을 충족하는 고품질 호환 제품을 의료 제품 라인에 제공하기 위해 업계의 우수한 다양한 기술을 채택해야 합니다.MID(Moulded Interconnect Device)/LDS(Laser Direct Structuring)는 3차원 선택적 추적 기능과 사출 성형 플라스틱을 사용하여 납땜, 플라스틱 용접을 달성할 수 있는 뛰어난 유연성을 제공합니다, MID-LDS 3D 맞춤형 조립 솔루션은 기능, 공간, 무게 및 비용에 중점을 두어 소형 커넥터, 안테나 및 센서의 제조를 간소화합니다. 이러한 어셈블리는 MID 기술과 LDS 안테나 전문 기술을 결합하여 고밀도 이식형 및 웨어러블 환자 모니터를 위한 독립형 소형 성형 장치에서 미세 피치 3D 회로를 구현하며, LDS는 더 적은 수의 부품을 사용하므로 더 크고 덜 최적으로 설계된 처리 장치 또는 어셈블리와 달리 의료용 카테터와 같은 애플리케이션에서 성능을 향상시킬 수 있습니다. 이 기술은 특히 무선 원격 및 센서 기반 환자 모니터링 애플리케이션(예: 원격 기지국 연결 장치를 통해 측정값을 의사 사무실로 전송하는 혈당 측정기)에 적합합니다. 설계 및 제조 공정을 간소화하기 위해 커넥터에 대한 정보에 기반한 의사 결정을 내릴 수 있는 숙련된 의료 부품 공급업체는 설계자가 휴대용 및 웨어러블 의료 기기용 전기, 신호, 기계적 상호 연결 제품에 대한 사양, 위험 평가, 비용 추정, 테스트 검증을 완벽하게 준수할 수 있도록 지침을 제공합니다.

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