手術室(OR)、集中治療室(ICU)、診断エリアなど、病院内の監視機器が密集する場所では、人工呼吸器、高周波外科装置、画像診断装置、通信機器などが多数稼働しており、これらすべてが電磁界(EMフィールド)を発生させ、感度の高い医療機器に干渉を引き起こす可能性があります。このような電磁干渉(EMI)は、不審なノイズ信号や画像アーティファクトとして現れることがあります。 医療用ケーブル 超音波検査におけるエコー信号、脳波(EEG)波形、アブレーションエネルギー値といった、生命維持や診断に不可欠な情報を伝送するケーブルアセンブリにおいては、最悪の場合、機器そのものの完全停止を招くおそれがあります。こうした干渉は確実に排除しなければなりません。

対策を講じる前に、まず問題となる干渉信号を特定する必要があります。医療分野における干渉信号の主な発生源の例を以下に示します。
電気メス装置(ESU): ESUは、組織を切開・凝固するために高電圧・高周波エネルギーを生成します。
磁気共鳴画像装置(MRI)システム: これらは静電界および高周波電磁界の強い発生源です。
無線機器: Wi-Fiルーター、Bluetooth機器、携帯電話は高周波干渉を発生させます。
モーターおよびポンプ: 換気装置、輸液ポンプ、ロボット手術器具には、伝導性および放射性干渉を発生させるモーターが内蔵されています。
スイッチング電源: これらの部品は、ほぼすべての 医療電子機器 .
医療用ケーブルアセンブリは、干渉の影響を受けず、また干渉を発生させないよう設計されています。ケーブルは高周波EMIに対して送信アンテナとして機能する可能性があります。
医療用ケーブルアセンブリにおけるEMI対策として最も効果的なのは、適切なシールドです。シールドは、外部の電磁界が信号導体に到達するのを減衰させる役割を果たします。また、ケーブル導体から発生する電磁放射を、ケーブルアセンブリ内部に閉じ込める効果もあります。
異なるシールド構造は、異なるレベルの遮蔽効果を提供します:
フォイルシールド(アルミニウム/ポリエステルテープ): 100%の被覆率で、高周波帯域におけるEMI(電磁干渉)に対して優れた保護性能を発揮しますが、低周波帯域ではEMI遮蔽性能がやや劣ります。このタイプは軽量で非常に柔軟ですが、連続的な曲げにさらされると亀裂が生じやすくなります。
ブレードシールド(銅線): 一般的に70~95%の被覆率を提供します。低周波干渉への対策に有効です。フォイルと比較して機械的強度が高く、繰り返しの屈曲にもより耐性があります。ただし、フォイルよりも重量があり、柔軟性は劣ります。
複合シールド(フォイル+ブレード): フォイルとブレードによるシールドを組み合わせることで、さらに高いレベルのシールド効果が得られます。これは、高レベルのEMI(電磁干渉)が発生する危険な環境(例:最高レベルのEMIが存在する手術室など)で使用される医療用ケーブルアセンブリに最適な選択肢です。ホッテン社の医療用ケーブルアセンブリ(例:超音波プローブケーブル、内視鏡ケーブル)は、各用途に最適なシールドを設計可能です。
LVDSや特定のセンサインタフェースなどのツイストペア信号におけるEMI耐性は、本質的に備わっています。2本の導線をツイストすることで、EMIが両導線に同一のノイズを誘起し、差動受信器において共模EMIがキャンセルされるため、信号のみが残ります。ツイストペアのEMI性能に影響を与える主な設計パラメータは以下のとおりです。
ツイストピッチ(ツイスト間隔): よりきついツイストは共模干渉を低減しますが、信号の減衰を増加させます。
ペアシールド: 各ペアに対して個別のシールドを施すことで、信号の分離性能をさらに向上させます。
一貫した幾何形状: ケーブル全長にわたって一貫したより合わせを維持する必要があります。
当社のホッテンLVDSワイヤハーネスおよびEEGリードワイヤは、電気的にノイズの多い医療環境において優れた干渉除去性能を実現するため、ツイストペア構造を採用しています。
ケーブルアセンブリのシールドの効果は、シールドの終端方法に大きく依存します。不適切な接地接続はグランドループ(不要な電流経路)を生じさせ、結果として信号線にEMIが誘導される原因となることがあります。
シールド終端の正しい方法は以下のとおりです:
ドレインワイヤ: ドレインワイヤは、ケーブル全長にわたりシールドと接触している必要があります。
360度終端: ケーブルのシールドは、高周波域でインピーダンスが高くなる単一のピッグテールではなく、コネクタのシェル全体(360度)に接続する必要があります。
接地戦略: ほとんどの医療用途では、グラウンドループを防止するためにシールドを単一端子で接地します。ただし、低周波帯域のEMIが主な懸念事項である場合には、両端子で接地することもあります。ホッテン社のカスタム医療用ケーブルアセンブリは、あらゆる用途に対して適切なシールド終端およびコネクタを設計しています。
EMI環境におけるケーブルアセンブリの性能は、内部部品の層構成に大きく影響されます。信号導体は、他のノイズ源からバリアーによって隔離されます。
構造を確認すると:
信号線と電源線の分離: 高電流電源ラインが、繊細な信号ラインに近づかないようにします。
フィラーおよびテープの使用: ケーブルの形状を維持し、干渉の侵入に対する追加のバリアーを提供するために使用されます。
サブアセンブリ全体へのシールド: 外側に編組シールドおよびアルミ箔を用いることで、信号線および電源線が多層シールドで囲まれることを保証します。
ホッテン社のロボティクス用ワイヤーハーネスおよび外科用メスは、電源ラインと信号ライン間の干渉を防止するため、最適なレイヤリング構造で設計されています。
ホッテン社の強みは、EMI(電磁妨害)に関する豊富な知識を持つ優れたエンジニアチーム、アジャイル開発プロセス、および高精度な製造技術にあります。これにより、ホッテン社は極限の医療環境においても堅牢で信頼性の高い医療用ケーブルアセンブリを提供できます。超音波プローブ用ケーブル、脳波(EEG)用リードワイヤー、外科用メス用ケーブル、RFアブレーション用ケーブルなど、多様なケーブルアセンブリを取り揃えています。
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