Come ridurre le interferenze elettromagnetiche (EMI) negli insiemi di cavi medicali

Le sale operatorie, le terapie intensive e le aree diagnostiche negli ospedali sono dotate di apparecchiature di monitoraggio densamente disposte: ventilatori, unità elettrochirurgiche, dispositivi di imaging e dispositivi di comunicazione, tutti produttori di campi elettromagnetici che possono interferire con strumentazioni mediche sensibili. Questa interferenza elettromagnetica può manifestarsi come segnali spurii e artefatti di imaging su cavo Medico assemblaggi che trasportano informazioni critiche, ad esempio gli echi di un’ecografia, un’onda EEG o i livelli di energia per ablazione, fino al caso peggiore di totale disabilitazione dello strumento. Tale interferenza deve essere eliminata.

Comprensione delle fonti di EMI in Medico Ambienti

Prima che possano essere adottate misure correttive, è necessario innanzitutto identificare i segnali interferenti di interesse. Alcune fonti di segnali interferenti nel settore medico.

Unità elettrochirurgiche (ESU): Le ESU generano energia ad alta tensione e ad alta frequenza per tagliare e cauterizzare i tessuti.

Sistemi di risonanza magnetica (MRI): Queste sono forti fonti di campi statici e a radiofrequenza.

Dispositivi wireless: I router WiFi, i dispositivi Bluetooth e i telefoni cellulari emettono interferenze a radiofrequenza.

Motori e pompe: I ventilatori, le pompe per infusione e gli strumenti chirurgici robotici contengono motori che generano interferenze condotte e irradiate.

Alimentatori switching: Questi componenti sono comuni in quasi tutti elettronica Medica .

Gli insiemi di cavi medici sono progettati per non essere influenzati dalle interferenze né per emetterne. I cavi possono agire come antenne trasmittenti per le EMI ad alta frequenza.

Schermatura: la prima linea di difesa

La migliore difesa contro le EMI in un insieme di cavi medici è una schermatura efficace. La schermatura ha lo scopo di attenuare i campi elettromagnetici esterni impedendo loro di raggiungere i conduttori del segnale. Inoltre, contiene all’interno dell’insieme di cavi le emissioni provenienti dai conduttori del cavo.

Diverse costruzioni di schermatura offrono diversi livelli di efficacia schermante:

Schermatura a foglio (nastro in alluminio/poliestere): Con una copertura del 100%, offre un’eccellente protezione contro le interferenze elettromagnetiche (EMI) ad alta frequenza, sebbene fornisca una schermatura EMI inferiore alle basse frequenze. È leggera e molto flessibile, ma rischia di fratturarsi se sottoposta a piegamento continuo.

Schermatura a treccia (filo di rame): Generalmente utilizzata per ottenere una copertura compresa tra il 70% e il 95%. Risulta efficace nel contrastare le interferenze a bassa frequenza. È meccanicamente più resistente del foglio e più resiliente rispetto a quest’ultimo nei confronti di flessioni ripetute. È più pesante e meno flessibile del foglio.

Schermatura combinata (foglio + treccia): Utilizzando una combinazione di schermatura a foglia e a treccia, è possibile ottenere un livello ancora più elevato di efficacia schermante. Potrebbe rappresentare la scelta ideale per gli insiemi di cavi medicali impiegati in ambienti ad alto rischio di interferenze elettromagnetiche (EMI), come le sale operatorie, dove il livello di EMI è massimo. Gli insiemi di cavi medicali Hotten (ad esempio i cavi per sonde ecografiche e i cavi per endoscopi) possono essere progettati con uno schermo ottimale per ogni applicazione.

Costruzione a coppia contorta per segnali differenziali

L'immunità alle interferenze elettromagnetiche (EMI) nei segnali a coppia contorta, come LVDS o alcune interfacce per sensori, è intrinseca. Poiché l’EMI induce rumore identico su entrambi i conduttori quando questi sono contorti insieme, le interferenze in modo comune si annullano al ricevitore differenziale, lasciando solo il segnale utile. I principali parametri progettuali che influenzano le prestazioni EMI della coppia contorta sono:

Lunghezza del passo di torsione: una torsione più stretta riduce le interferenze in modo comune, ma aumenta l’attenuazione del segnale.

Schermatura della coppia: Schermi individuali per ciascuna coppia forniscono un’ulteriore isolazione del segnale.

Geometria costante: Deve essere mantenuta una torsione costante lungo tutta la lunghezza del cavo.

I nostri fasci di cavi LVDS Hotten e i cavi per elettroencefalogramma (EEG) utilizzano una struttura a coppia contorta con un’eccellente capacità di respingere le interferenze negli ambienti medici particolarmente rumorosi dal punto di vista elettrico.

Corretta messa a terra e terminazione della schermatura

L’efficacia della schermatura di un’assemblea di cavi dipende fortemente dal modo in cui la schermatura viene terminata. Collegamenti di messa a terra realizzati in modo scorretto possono generare loop di terra (circuiti indesiderati che trasportano corrente), i quali, in effetti, possono causare l’assorbimento di interferenze elettromagnetiche (EMI) sulle linee di segnale.

Metodi corretti per la terminazione delle schermature:

Fili di drenaggio: Un filo di drenaggio deve essere a contatto con la schermatura lungo l’intera lunghezza del cavo.

terminazione a 360 gradi: La schermatura del cavo deve essere collegata al corpo del connettore su tutto il suo perimetro, anziché mediante un singolo conduttore di derivazione (pigtail), che presenta un’impedenza elevata alle alte frequenze.

Strategia di messa a terra: Nella maggior parte delle applicazioni mediche lo schermo è collegato a massa a un solo estremo, per prevenire loop di massa. Talvolta, se l’interferenza elettromagnetica (EMI) a bassa frequenza costituisce il principale problema, lo schermo può essere collegato a massa a entrambi gli estremi. Gli assemblaggi di cavi medicali personalizzati Hotten progettano sempre una terminazione dello schermo adeguata, abbinata al connettore, per ogni applicazione.

Costruzione e stratificazione del cavo

Le prestazioni dell’assemblaggio di cavi nell’ambiente EMI sono fortemente influenzate dalla stratificazione dei componenti interni. I conduttori di segnale sono separati da altre fonti di rumore mediante barriere.

Analizzando la costruzione:

Separazione tra segnale e alimentazione: assicurarsi che i cavi di alimentazione ad alta corrente non si avvicinino ai delicati cavi di segnale.

Utilizzo di riempitivi e nastri: utilizzati per mantenere la forma del cavo e aggiungere una barriera supplementare contro l’ingresso di interferenze.

Schermo generale sui sottogruppi: l’utilizzo di una treccia esterna e di un foglio metallico garantisce che i cavi di segnale e di alimentazione siano circondati da uno schermo multistrato.

I cablaggi per robotica Hotten e i bisturi chirurgici sono progettati utilizzando un’ottimale stratificazione per prevenire interazioni tra le linee di alimentazione e quelle di segnale.

Conclusione

Il punto di forza di Hotten risiede nel suo eccellente team di ingegneri, dotato di ampia conoscenza delle interferenze elettromagnetiche (EMI), di un processo di sviluppo agile e della precisione intrinseca del proprio processo produttivo, che consente a Hotten di fornire assemblaggi di cavi medici robusti e affidabili per ambienti medici estremi. È disponibile una vasta gamma di assemblaggi di cavi, dai cavi per sonde ecografiche ai cavi per elettrodi EEG, dai cavi per bisturi chirurgici ai cavi per ablazione a radiofrequenza.