医疗技术中的板对板连接器
医疗技术领域的关键人脉
在医疗技术领域，配备越来越多智能传感器的联网医疗设备将主导市场。 最严格的法规和最高级别的故障防护，为所采用的产品和组件指明了发展方向。微型化、数据传输速率和电磁辐射，正是板对板连接器必须满足的明确要求。对于硬件开发人员而言，这些标准对设备设计具有决定性的影响。
目前，患者仍需适应医疗体系的既有框架。但很快——德勤的预测指向2025年——医疗服务将彻底转变，以患者为中心，根据患者的所在位置和时间安排来提供服务。向这种“4P医学”（预测性、预防性、个性化、参与性）的转变，得益于众多数字创新技术的推动。
这一范式转变将在医疗设备制造商身上显现。随着产品在医疗物联网（IoMT）中的互联，智能传感器的数量正在增加。在患者护理方面，舒适度得到了提升，例如通过无线连接访问电子病历，以及实时传输和监测生命体征参数。借助数据分析、认知方法和机器人技术，医疗保健领域将涌现出更多潜力领域。
这一范式转变将在医疗设备制造商身上显现。随着产品在医疗物联网（IoMT）中的互联，智能传感器的数量正在增加。在患者护理方面，舒适度得到了提升，例如通过无线连接访问电子病历，以及实时传输和监测生命体征参数。借助数据分析、认知方法和机器人技术，医疗保健领域将涌现出更多潜力领域。
医疗设备中的高速传输与电磁兼容性
医学成像系统（如CT扫描仪、MRI设备和数字X光机）能够实时处理高达20 Gbit/s的图像和患者数据。远程医疗和远程监测应用也是如此。同样，在外科机器人领域，也需要在外科医生控制台与机器人系统之间实时传输图像和控制指令。 高分辨率内窥镜、植入式设备和患者监护系统也是如此，这些领域同样重视电磁兼容性（EMC）设计，以确保抗干扰能力和患者安全。
其他趋势，如多源传感技术的增加以及整体系统日益紧密的联网，要求通过各种接口实现快速、可靠且安全的数据传输——这一事实对医疗技术设备尤为重要。在以高精度和可靠数据为主的应用中，信号完整性起着至关重要的作用。 稳定的电流和准确的数据对于确保设备的功能安全性、可靠性和效率至关重要。高比特率（部分情况下需传输至远距离）在受到噪声、（反）耦合损耗以及失真和串扰等干扰时，可能会严重影响电信号，从而导致故障和设备失效。
其他趋势，如多源传感技术的增加以及整体系统日益紧密的联网，要求通过各种接口实现快速、可靠且安全的数据传输——这一事实对医疗技术设备尤为重要。在以高精度和可靠数据为主的应用中，信号完整性起着至关重要的作用。 稳定的电流和准确的数据对于确保设备的功能安全性、可靠性和效率至关重要。高比特率（部分情况下需传输至远距离）在受到噪声、（反）耦合损耗以及失真和串扰等干扰时，可能会严重影响电信号，从而导致故障和设备失效。
遵守相关行业标准
在欧盟《医疗器械法规》（MDR）或美国食品药品监督管理局（FDA）等监管要求的框架下，必须确保设备获得批准并安全使用。 此外，所有硬件设计师都面临着一个趋势，即必须更高效地利用医疗设备中日益缩小的安装空间，而设备在冲击、振动以及热和化学环境影响方面的承受能力，仍然对所有设备的坚固性提出了要求。
此外，针对医疗技术设备还有三项重点的、特定于应用的行业标准，所有设计都必须予以考虑。首先是 ISO 80369-1，该标准涉及降低医疗设备或配件误接风险的设计方法。 其次是 IEC 60601，该标准规定了基本安全与基本性能的一般要求，包括电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）。 第三，ISO 13485，该标准涉及质量管理体系，负责确保生产过程中所用组件和工艺的可追溯性。
此外，针对医疗技术设备还有三项重点的、特定于应用的行业标准，所有设计都必须予以考虑。首先是 ISO 80369-1，该标准涉及降低医疗设备或配件误接风险的设计方法。 其次是 IEC 60601，该标准规定了基本安全与基本性能的一般要求，包括电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）。 第三，ISO 13485，该标准涉及质量管理体系，负责确保生产过程中所用组件和工艺的可追溯性。
板对板连接器作为信号传输器
随着医疗设备的复杂性和集成密度不断提升，且需要在极小的空间内集成现有及新增功能，作为电路板之间桥梁的板对板连接器所面临的要求便极为严苛。各种不同的使用环境和领域都会使设备承受振动和冲击。 连接器必须确保在微小运动中实现长期的接触可靠性。对于硬件开发人员而言，坚固性、数据传输和电磁兼容（EMC）屏蔽是设备机械设计中的三大基石。
新一代连接器必须最大限度地减少信号传输中的干扰，且插头的触点设计需与之完美匹配。因此，我们的目标始终是规避数据传输中的风险，主要包括因材料和几何形状变化导致的阻抗波动，以及插入损耗和回波损耗造成的衰减，还有串扰。
新一代连接器必须最大限度地减少信号传输中的干扰，且插头的触点设计需与之完美匹配。因此，我们的目标始终是规避数据传输中的风险，主要包括因材料和几何形状变化导致的阻抗波动，以及插入损耗和回波损耗造成的衰减，还有串扰。
信号保护作为基础
就电磁干扰而言，高速信号需要特殊的信号保护。在此情况下，连接器既可能成为干扰源，也可能成为干扰接收端。建议采用屏蔽板进行信号保护，以防止敏感信号受到外部干扰。下图表明，即使是一个微小的电脉冲也可能导致有效信号失真。
接收器在经历0.5 kV的短暂脉冲后便无法准确识别HDMI信号的数字状态，而屏蔽连接器的信号传输即使在4.4 kV下仍能保持稳定。
耦合电感LK通过连接器在源极和汇极两种功能下的电气特性来描述其特性。 这既适用于抗干扰能力，也适用于干扰发射。若已知感应电压（Uind）、发生器电压（UGen）以及发生器常数（kGen），则可通过以下公式确定最大允许耦合电感（LK）：
LK = Uind / (UGen * kGen)（式 1）。
此外，耦合电感还能帮助用户根据电磁兼容性要求选定合适的连接器，从而避免在EMC实验室中进行耗时且成本高昂的试错测试。 以下是一个示例：对于 HDMI 信号，在 4.4 kV 电压下测得该特定情况下的最大耦合电感为 47 pH。如果该值超过此限，则信号将无法无干扰地传输。
耦合电感LK通过连接器在源极和汇极两种功能下的电气特性来描述其特性。 这既适用于抗干扰能力，也适用于干扰发射。若已知感应电压（Uind）、发生器电压（UGen）以及发生器常数（kGen），则可通过以下公式确定最大允许耦合电感（LK）：
LK = Uind / (UGen * kGen)（式 1）。
此外，耦合电感还能帮助用户根据电磁兼容性要求选定合适的连接器，从而避免在EMC实验室中进行耗时且成本高昂的试错测试。 以下是一个示例：对于 HDMI 信号，在 4.4 kV 电压下测得该特定情况下的最大耦合电感为 47 pH。如果该值超过此限，则信号将无法无干扰地传输。
专为高要求的工业应用设计
ept 的 zero8 产品系列专为满足医疗技术领域的高标准要求而设计，凭借其高度的可扩展性，能够理想地适应个性化需求——结构形式、堆叠高度和极数均可根据具体需求进行选择。目前，底座和连接器提供中型（Mid-Profile）及低型（Low-Profile）两种结构形式，未来还将推出高型（High-Profile）和弯角版本。 凭借不同的结构高度，Zero8 连接器可实现 6.00 mm 至 21.00 mm 的 PCB 间距，且极数可在 12 至 80 之间灵活调整。为了实现屏蔽，可选择为插头对的两侧均配备屏蔽保护；当然，所有 Zero8 插头均相互插拔兼容，且可自由组合。
ScaleX 双面连接技术能够抵御工业应用中的恶劣环境，并在受到冲击和振动等机械应力时确保可靠的接触。此外，该技术还能在插接状态下补偿设备端在各个方向上的公差。 通过电磁兼容（EMC）屏蔽，工业环境中的信号得以免受外部干扰，而其材料特性则确保了高达16 Gbit/s的数据传输速率。
了解更多关于Zero8的信息 »
ScaleX 双面连接技术能够抵御工业应用中的恶劣环境，并在受到冲击和振动等机械应力时确保可靠的接触。此外，该技术还能在插接状态下补偿设备端在各个方向上的公差。 通过电磁兼容（EMC）屏蔽，工业环境中的信号得以免受外部干扰，而其材料特性则确保了高达16 Gbit/s的数据传输速率。
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为高速应用选择合适的连接器绝非易事。 正如本文所述，特别是在医疗技术领域，往往同时存在多种要求。板对板连接器必须满足哪些机械或电气特性，以及插头的连接外围结构如何设计——这些都是极其细微的细节问题，在选择过程中，每个引脚的细节都可能起到决定性作用。
