connecteur carte à carte dans le domaine de la technologie médicale
Les bons contacts dans le secteur de l’technologie médicale
Dans le domaine de la technologie médicale, les appareils MedTech connectés, dotés d’un nombre croissant de capteurs intelligents, domineront le paysage. Des réglementations très strictes et une protection maximale contre les pannes dictent la voie que doivent suivre les produits et composants utilisés. La miniaturisation, le débit de données et le rayonnement électromagnétique sont explicitement les exigences auxquelles sont soumis les connecteur carte à carte. Pour le développeur de matériel, ce sont là des critères qui influencent de manière déterminante la conception des appareils.
Aujourd’hui, ce sont encore les patients qui doivent s’adapter aux structures du système de santé. Demain déjà – et les prévisions de Deloitte portent sur 2025 –, les soins de santé s’adapteront exactement à l’inverse aux patients, à leur lieu de résidence et à leurs contraintes horaires. Le passage à cette « médecine des 4P » (prédictive, préventive, personnalisée, participative) est favorisé par de nombreuses innovations numériques.
Ce changement de paradigme se manifestera chez les fabricants d’appareils médicaux. Le nombre de capteurs intelligents augmente avec la mise en réseau des produits dans l’Internet des objets médicaux (IoMT). Dans les soins aux patients, le confort s’améliore, par exemple grâce à des connexions sans fil vers le dossier médical électronique ainsi qu’à la transmission et à la surveillance des paramètres vitaux en temps réel. L’analyse de données, les méthodes cognitives et la robotique ouvrent de nouveaux champs de possibilités dans le secteur de la santé.
Ce changement de paradigme se manifestera chez les fabricants d’appareils médicaux. Le nombre de capteurs intelligents augmente avec la mise en réseau des produits dans l’Internet des objets médicaux (IoMT). Dans les soins aux patients, le confort s’améliore, par exemple grâce à des connexions sans fil vers le dossier médical électronique ainsi qu’à la transmission et à la surveillance des paramètres vitaux en temps réel. L’analyse de données, les méthodes cognitives et la robotique ouvrent de nouveaux champs de possibilités dans le secteur de la santé.
La haute vitesse et la CEM au cœur des appareils de technologie médicale
Les systèmes d’imagerie médicale tels que les scanners CT, les appareils d’IRM et les appareils de radiographie numérique traitent jusqu’à 20 Gbit/s de données d’images et de données patient en temps réel. Il en va de même pour les applications de télémédecine et de télésurveillance. De même, la robotique chirurgicale exige la transmission en temps réel d’images et de commandes entre la console du chirurgien et le système robotique. L’endoscopie haute résolution, ainsi que les dispositifs implantables et les systèmes de surveillance des patients, constituent d’autres domaines qui reposent sur la transmission de données, mais qui accordent également une grande importance aux aspects de conception liés à la CEM (compatibilité électromagnétique) pour garantir l’immunité et la sécurité des patients.
D’autres tendances, telles que l’essor des capteurs multisources et des systèmes globaux de plus en plus interconnectés, exigent une transmission de données rapide, fiable et sécurisée via différentes interfaces – un aspect particulièrement important pour les appareils de technologie médicale. L’intégrité du signal joue ici un rôle décisif, car ces applications reposent sur des données hautement précises et fiables. Des courants constants et des données précises sont indispensables pour garantir la sécurité de fonctionnement, la fiabilité et l’efficacité des appareils. Des débits binaires élevés, parfois sur de longues distances, peuvent, en cas de perturbations telles que le bruit, les pertes dues à la rétroaction, ainsi que les distorsions et la didiaphonie, altérer les signaux électriques à tel point que des erreurs surviennent et que les appareils tombent en panne.
D’autres tendances, telles que l’essor des capteurs multisources et des systèmes globaux de plus en plus interconnectés, exigent une transmission de données rapide, fiable et sécurisée via différentes interfaces – un aspect particulièrement important pour les appareils de technologie médicale. L’intégrité du signal joue ici un rôle décisif, car ces applications reposent sur des données hautement précises et fiables. Des courants constants et des données précises sont indispensables pour garantir la sécurité de fonctionnement, la fiabilité et l’efficacité des appareils. Des débits binaires élevés, parfois sur de longues distances, peuvent, en cas de perturbations telles que le bruit, les pertes dues à la rétroaction, ainsi que les distorsions et la didiaphonie, altérer les signaux électriques à tel point que des erreurs surviennent et que les appareils tombent en panne.
Respect des normes industrielles applicables
Dans le cadre des exigences réglementaires telles que le règlement sur les dispositifs médicaux (MDR) dans l’Union européenne ou les réglementations de la Food and Drug Administration (FDA) aux États-Unis, il s’agit de garantir l’homologation et l’utilisation sûre des appareils. De plus, tous les concepteurs de matériel sont confrontés à la nécessité d’exploiter encore plus efficacement un espace d’installation de plus en plus restreint dans les dispositifs médicaux, alors que les contraintes auxquelles sont soumis les appareils (chocs, vibrations et oscillations, ainsi que les influences thermiques et chimiques de l’environnement) continuent d’exiger une grande robustesse de la part de tous les dispositifs.
Il existe par ailleurs trois normes industrielles ciblées et spécifiques aux applications pour les dispositifs médicaux, dont il convient de tenir compte dans toutes les conceptions. Premièrement, la norme ISO 80369-1, qui traite de la méthodologie de conception visant à réduire le risque de mauvais raccordement des dispositifs médicaux ou de leurs accessoires. Deuxièmement, la norme CEI 60601, qui décrit les exigences générales en matière de sécurité fondamentale et de caractéristiques de performance essentielles, y compris les perturbations électromagnétiques (EMI) et la compatibilité électromagnétique (CEM). Et troisièmement, la norme ISO 13485, qui porte sur les systèmes qualité chargés d’assurer la traçabilité des composants et des procédés utilisés dans le processus de production.
Il existe par ailleurs trois normes industrielles ciblées et spécifiques aux applications pour les dispositifs médicaux, dont il convient de tenir compte dans toutes les conceptions. Premièrement, la norme ISO 80369-1, qui traite de la méthodologie de conception visant à réduire le risque de mauvais raccordement des dispositifs médicaux ou de leurs accessoires. Deuxièmement, la norme CEI 60601, qui décrit les exigences générales en matière de sécurité fondamentale et de caractéristiques de performance essentielles, y compris les perturbations électromagnétiques (EMI) et la compatibilité électromagnétique (CEM). Et troisièmement, la norme ISO 13485, qui porte sur les systèmes qualité chargés d’assurer la traçabilité des composants et des procédés utilisés dans le processus de production.
connecteur carte à carte (Board-to-Board) servant de transmetteurs de signaux
Alors que la complexité et la densité d’intégration des appareils médicaux ne cessent d’augmenter et qu’il faut intégrer des fonctionnalités existantes et nouvelles dans un espace très restreint, les exigences imposées aux connecteurs « connecteur carte à carte », qui font le pont entre les circuits imprimés, sont extrêmement élevées. Les lieux et domaines d’utilisation les plus divers soumettent les appareils à des vibrations et des secousses. Les connecteurs doivent garantir une fiabilité de contact à long terme en cas de micro-mouvements. La robustesse, la transmission de données et le CEM (blindage) constituent pour le développeur de matériel les trois piliers fondamentaux de la conception mécanique des appareils.
Les connecteur de dernière génération doivent minimiser les perturbations dans la transmission du signal, et la conception des contacts des connecteurs doit être parfaitement adaptée à cet objectif. L’objectif est donc toujours d’éviter les risques liés à la transmission de données, parmi lesquels figurent principalement les variations d’impédance dues à des modifications des matériaux et de la géométrie, ainsi que l’atténuation due aux pertes d’insertion et aux pertes de retour, sans oublier la diaphonie.
Les connecteur de dernière génération doivent minimiser les perturbations dans la transmission du signal, et la conception des contacts des connecteurs doit être parfaitement adaptée à cet objectif. L’objectif est donc toujours d’éviter les risques liés à la transmission de données, parmi lesquels figurent principalement les variations d’impédance dues à des modifications des matériaux et de la géométrie, ainsi que l’atténuation due aux pertes d’insertion et aux pertes de retour, sans oublier la diaphonie.
La protection des signaux comme fondement
En ce qui concerne les interférences électromagnétiques, les signaux à haute vitesse nécessitent une protection particulière. Un connecteur peut alors agir à la fois comme source de perturbation et comme puits de perturbation. Il est ici recommandé d’assurer la protection du signal à l’aide d’une plaque de blindage afin de protéger les signaux sensibles contre les influences externes. L’image ci-dessous montre qu’une simple petite impulsion électrique suffit à fausser le signal utile.
Le récepteur ne peut plus interpréter sans ambiguïté les états numériques du signal HDMI dès qu’il subit une brève impulsion de 0,5 kV, alors que la transmission du signal par le connecteur blindé reste stable même à 4,4 kV.
L’inductance mutuelle LK caractérise le connecteur par ses propriétés électriques dans ses deux fonctions : source et puits. Cela s’applique aussi bien à l’immunité qu’à l’émission électromagnétique. Si la tension induite (Uind), la tension du générateur (UGen) ainsi que la constante du générateur (kGen) sont connues, l’inductance mutuelle maximale admissible (LK) peut être déterminée à l’aide de cette équation :
LK = Uind / (UGen * kGen) (équation 1)
L’inductance mutuelle aide également l’utilisateur à définir le connecteur adapté en termes de compatibilité électromagnétique et à éviter les essais par tâtonnements, coûteux et chronophages, en CEM-Labor. Voici un exemple : pour un signal HDMI, une inductance mutuelle maximale spécifique au cas de figure de 47 pH a été déterminée à une tension de 4,4 kV. Si la valeur est supérieure à celle-ci, le signal n’est donc plus transmis sans interférences.
L’inductance mutuelle LK caractérise le connecteur par ses propriétés électriques dans ses deux fonctions : source et puits. Cela s’applique aussi bien à l’immunité qu’à l’émission électromagnétique. Si la tension induite (Uind), la tension du générateur (UGen) ainsi que la constante du générateur (kGen) sont connues, l’inductance mutuelle maximale admissible (LK) peut être déterminée à l’aide de cette équation :
LK = Uind / (UGen * kGen) (équation 1)
L’inductance mutuelle aide également l’utilisateur à définir le connecteur adapté en termes de compatibilité électromagnétique et à éviter les essais par tâtonnements, coûteux et chronophages, en CEM-Labor. Voici un exemple : pour un signal HDMI, une inductance mutuelle maximale spécifique au cas de figure de 47 pH a été déterminée à une tension de 4,4 kV. Si la valeur est supérieure à celle-ci, le signal n’est donc plus transmis sans interférences.
Spécialement conçu pour les applications industrielles exigeantes
La gamme de produits Zero8 d’ept a été conçue pour répondre à ces exigences élevées dans le domaine de la technologie médicale et, grâce à sa grande évolutivité, s’adapte parfaitement aux besoins individuels : les types de construction, la hauteur d'empilement et le nombre de pôles peuvent être choisis individuellement. Les socles et les connecteur sont actuellement disponibles dans les type « mid-profile » et « low-profile » et seront également proposés à l’avenir en version « high-profile » et coudée. Grâce aux différentes hauteurs de construction, les connecteurs Zero8 permettent de réaliser des distances entre cartes allant de 6,00 mm à 21,00 mm, le nombre de pôles pouvant varier entre 12 et 80. À des fins de blindage, il est possible d’opter pour une protection des deux côtés de la paire de connecteurs ; bien entendu, tous les connecteurs Zero8 sont compatibles entre eux et peuvent être combinés librement.
La technologie de connexion double face ScaleX résiste aux conditions difficiles des applications industrielles et garantit une connexion fiable en cas de contraintes mécaniques telles que les chocs et les vibrations. De plus, elle compense les tolérances des appareils dans toutes les directions une fois les connecteurs enfichés. Grâce au CEM, les signaux sont protégés des influences extérieures dans un environnement industriel et les caractéristiques matérielles garantissent un débit de données allant jusqu’à 16 Gbit/s.
Plus d’informations sur le Zero8 »
La technologie de connexion double face ScaleX résiste aux conditions difficiles des applications industrielles et garantit une connexion fiable en cas de contraintes mécaniques telles que les chocs et les vibrations. De plus, elle compense les tolérances des appareils dans toutes les directions une fois les connecteurs enfichés. Grâce au CEM, les signaux sont protégés des influences extérieures dans un environnement industriel et les caractéristiques matérielles garantissent un débit de données allant jusqu’à 16 Gbit/s.
Plus d’informations sur le Zero8 »
Il ne faut pas sous-estimer l’importance de choisir le bon connecteur pour une application à haute vitesse. Comme décrit ici, de nombreuses exigences coexistent, en particulier dans le domaine de la technologie médicale. Quelles propriétés mécaniques ou électriques les connecteur carte à carte doivent-ils respecter, ou comment se présente la périphérie de connexion du connecteur ? Ce sont là des questions de détail délicates qui peuvent s’avérer décisives pour le choix, de broche à broche.
Ça vous intéresse ?
Alors choisissez dès maintenant votre connecteur de fabrication européenne :
liste de produits
Vous avez des questions ?
N’hésitez pas à nous contacter !
Demande via le formulaire
+49 (0) 8861 2501 0
sales@ept.de
N’hésitez pas à nous contacter !
Demande via le formulaire
+49 (0) 8861 2501 0
sales@ept.de