병원의 수술실, 중환자실 및 진단 구역에는 모니터링 장비—환기기, 전기외과 장치, 영상 장치 및 통신 장치—가 밀집해 있으며, 이 모든 장치가 민감한 의료 기기의 작동을 방해할 수 있는 전자기장을 발생시킨다. 이러한 전자기 간섭은 잡음 신호나 영상 왜곡으로 나타날 수 있다. 의료 케이블 초음파 검사에서 얻은 에코 신호, 뇌파 파형, 또는 절제 에너지 수준과 같이 중요한 정보를 전달하는 어셈블리에서 발생할 경우, 최악의 경우 기기를 완전히 비활성화시킬 수도 있다. 따라서 이러한 간섭은 반드시 제거되어야 한다.
어떠한 대책도 시행하기에 앞서, 우선 주의가 필요한 간섭 신호를 식별해야 한다. 의료 분야에서 간섭 신호를 유발하는 일부 원천은 다음과 같다.
전기수술기기(ESU): ESU는 조직을 절개하고 지혈하기 위해 고전압·고주파 에너지를 생성한다.
자기공명영상(MRI) 시스템: 이들은 정전기장 및 무선 주파수 장의 강력한 발생원입니다.
무선 기기: WiFi 라우터, 블루투스 기기 및 휴대전화는 무선 주파수 간섭을 발생시킵니다.
모터 및 펌프: 환기기, 주입 펌프 및 로봇 수술 기기는 전도성 및 방사성 간섭을 유발하는 모터를 포함합니다.
스위칭 전원 공급 장치: 이러한 부품은 거의 모든 의료 전자기기 .
의료 케이블 어셈블리는 간섭에 영향을 받지 않도록 설계되었으며, 간섭을 방출하지 않도록 설계되었습니다. 케이블은 고주파 EMI에 대해 송신 안테나 역할을 할 수 있습니다.
의료 케이블 어셈블리에서 EMI에 대한 최선의 방어책은 효과적인 차폐입니다. 차폐는 외부 전자기장을 신호 도체에 도달하지 못하도록 감쇠시키는 역할을 합니다. 또한 케이블 도체에서 발생하는 방출을 케이블 어셈블리 내부로 제한합니다.
다양한 차폐 구조는 서로 다른 수준의 차폐 효과를 제공합니다:
포일 차폐(알루미늄/폴리에스터 테이프): 100% 커버리지를 제공하여 고주파 대역에서 우수한 EMI 차폐 성능을 발휘하지만, 저주파 대역에서는 상대적으로 낮은 EMI 차폐 성능을 보입니다. 이 방식은 경량이며 매우 유연하지만, 지속적인 굴곡 시 균열이 발생할 가능성이 높습니다.
브레이드 차폐(구리 와이어): 일반적으로 70~95%의 커버리지를 제공합니다. 저주파 간섭을 억제하는 데 효과적이며, 포일보다 기계적 강도가 높고 반복적인 굴곡에도 더 견고합니다. 그러나 포일보다 무겁고 유연성이 낮습니다.
복합 차폐(포일 + 브레이드): 포일 및 브레이드 차폐를 조합하여 더욱 높은 수준의 차폐 효율을 달성할 수 있습니다. 이는 특히 수술실과 같이 전자기 간섭(EMI)이 가장 심각한 위험 환경에서 사용되는 의료용 케이블 어셈블리에 이상적인 선택이 될 수 있습니다. 호튼(Hotten)사의 의료용 케이블 어셈블리(예: 초음파 프로브 케이블 및 내시경 케이블)는 각 응용 분야에 맞춰 최적의 차폐 구조를 설계할 수 있습니다.
LVDS 또는 특정 센서 인터페이스와 같은 트위스티드 페어 신호의 EMI 내성은 본질적으로 갖추어져 있습니다. 두 개의 도선을 꼬아 구성하면 EMI가 두 도선에 동일한 잡음을 유도하므로, 공통모드(common-mode) EMI는 차분 수신기에서 상쇄되어 신호만 남게 됩니다. 트위스티드 페어의 EMI 성능에 영향을 주는 주요 설계 파라미터는 다음과 같습니다.
트위스트 레이 길이: 더 조밀한 꼬임은 공통모드 간섭을 줄이지만 신호 감쇠를 증가시킵니다.
페어 차폐: 각 페어에 개별 차폐를 적용하면 추가적인 신호 격리를 제공합니다.
일관된 기하학적 구조: 케이블 전체 길이에 걸쳐 일관된 꼬임을 유지해야 합니다.
당사의 Hotten LVDS 와이어 하네스 및 EEG 리드 와이어는 전기적으로 잡음이 많은 의료 환경에서 뛰어난 간섭 억제 성능을 위해 트위스티드 페어 구조를 채택합니다.
케이블 어셈블리 차폐선의 효과성은 차폐선을 어떻게 종단하느냐에 크게 좌우됩니다. 부실하게 제작된 접지 연결은 그라운드 루프(불필요한 전류 흐름 회로)를 유발할 수 있으며, 이는 오히려 신호 선에서 EMI를 유입시킬 수 있습니다.
차폐선을 올바르게 종단하는 방법은 다음과 같습니다:
드레인 와이어: 드레인 와이어 하나가 케이블 전체 길이에 걸쳐 차폐선과 접촉해야 합니다.
360도 종단: 케이블의 차폐선은 단일 피그테일(고주파 대역에서 고임피던스를 갖는 구조)이 아닌, 커넥터 쉘 전체 둘레에 균일하게 연결되어야 합니다.
접지 전략: 대부분의 의료용 응용 분야에서 실드는 그라운드 루프를 방지하기 위해 단일 측면에서만 접지된다. 때때로 저주파 전자기 간섭(EMI)이 주요 우려 사항인 경우, 양쪽 끝을 모두 접지할 수도 있다. 호튼(Hotten)의 맞춤형 의료 케이블 어셈블리는 모든 응용 분야에 대해 적절한 실드 종단 방식과 커넥터를 항상 설계한다.
케이블 어셈블리의 전자기 간섭(EMI) 환경 내 성능은 내부 구성 요소의 층 구조에 크게 영향을 받는다. 신호 도체는 다른 잡음 원으로부터 장벽을 통해 격리된다.
구조를 살펴보면:
신호와 전원 분리: 고전류 전원선이 민감한 신호선 근처에 오지 않도록 한다.
필러 및 테이프 사용: 케이블의 형태를 유지하고 간섭 유입에 대한 추가 장벽을 제공하는 데 사용된다.
서브어셈블리 전체에 대한 실드: 외부 브레이드 및 포일을 사용하면 신호선과 전원선이 다층 실드로 둘러싸이게 된다.
호튼 로봇공학용 와이어 하네스 및 수술용 메스는 전력선과 신호선 간의 간섭을 방지하기 위해 최적의 레이어링 방식으로 설계되었습니다.
호튼의 강점은 EMI에 대한 폭넓은 지식을 갖춘 탁월한 엔지니어 팀, 민첩한 개발 프로세스, 그리고 정밀한 제조 공정에 있습니다. 이를 통해 호튼은 극한의 의료 환경에서도 견고하고 신뢰성 높은 의료 케이블 어셈블리를 제공할 수 있습니다. 초음파 프로브 케이블부터 뇌파(EEG) 리드 와이어, 수술용 메스 케이블, RF 절제 케이블에 이르기까지 다양한 종류의 케이블 어셈블리가 제공됩니다.
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