Anwendungsspezifische Steckverbinderlösung für Beatmungsgerät

2015 war Hamilton Medical für die Neuentwicklung des Beatmungsgeräts Hamilton-C6 auf der Suche nach einer robusten und kostenoptimierten Lösung für die Verbindung zweier Geräteteile – genauer, für die Verbindung der Ventilation Unit mit dem Interaction Panel. Das Unternehmen, mit Sitz in Bonaduz (Schweiz) arbeitet seit 1983 an der Entwicklung intelligenter Beatmungsgeräte.

Die Verbindung sollte sowohl die Speisung des Interaction Panels sicherstellen (Leistungsaufnahme ca. 55 W), als auch die Datenverbindung beinhalten (Ethernet mit 100 MBit/s). Um die Wahl verschiedener Kabellängen bis zu 10 Meter gewährleisten zu können, sollte die Lösung außen am Gerät beidseitig steckbar sein.

Geräteintern lag die Herausforderung darin, zwischen den Gerätedosen, welche mechanisch am Gehäuse befestigt sein sollten, und der Leiterplatte eine Verbindung zu entwickeln, die die hohen Ströme der Speisung übertragen kann und auch gute Signalübertragungseigenschaften für das Ethernet-Signal aufweist. Zusätzlich sollten alle außenliegenden Komponenten gegen die im klinischen Umfeld üblichen Reinigungsmittel beständig und alle Steckverbinder im ungesteckten Zustand zwischen Kontaktbereich und innenliegendem Anschlussbereich entsprechend dicht sein.

Hohe Flexibilität bei der Konfiguration der Y-Circ-P-Steckverbinder-Komponenten

Hamilton Medical hatte bei Yamaichi Electronics einen Standard-Steckverbinder angefragt – aufgrund der Anforderungen aber gleich eine anwendungsspezifische Lösung empfohlen bekommen. Neben einem hybriden Polbild, einem rückwärtigen Verguss im Anschlussbereich und umspritztem Knickschutz am Kabel erstellte Yamaichi einen anwendungsspezifischen Gehäusekörper der Gerätedose. Dazu kam die Kompetenz, für die Geräte-internen Verbindungen (Gerätedose bis Leiterplatte) eine anwendungsspezifische Starrflex-Leiterplatte für Speisung und High-Speed Daten zu entwickeln und zu liefern.

Außerdem übernahm Yamaichi die Verantwortung für die Einhaltung der Spezifikationen der kompletten Verbindungslösung ab der Leiterplatte in der Ventilation Unit bis zur Leiterplatte im Interaction Panel. Das Unternehmen definierte die erforderlichen Prüfungen, erstellte die notwendigen Testadapter und prüfte die Verbindung – sowohl auf Signalintegrität der Ethernet-Verbindung, als auch auf Spannungsabfall und Erwärmung bei Volllast bei der Speisungsverbindung.

Neben dem Anpassen und Optimieren des Polbildes, der Gehäuse-Geometrien und der Dichtigkeitsanforderung durch die Produktdesigner, war das hauseigene Elektroniklabor in München mit der Simulation und Qualifikation des Hybridpolbildes (Signalanforderungen in Kombination mit der Versorgung) gefordert. Zur einwandfreien Übertragung und sicheren Verkabelung innerhalb der beiden Geräteteile mittels Starrflex-Leiterplatte folgte die Unterstützung und das Design durch die PCB-Designer.

Einsatz der Steckverbinderlösung für das Beatmungsgerät in der Praxis

Die Anwender des Beatmungsgeräts haben dank dieser Lösung die Möglichkeit erhalten, Ventilation Unit und Interaction Panel unabhängig voneinander zu platzieren – je nach den individuellen Bedürfnissen. Die Lösung ist außerdem robust und hält den Belastungen in der Praxis stand. Es gab bisher keine Gründe zu Reklamationen.

Mit dem Beatmungsgerät Hamilton-C6 konnte Hamilton Medical eine neue Generation von Beatmungsgeräten entwickeln, die mehr Flexibilität und Arbeitssicherheit gewährleisten. Durch die Bündelung der unterschiedlichen Projekt-Aspekte bei einem Partner – Steckverbinder, Kabel, Gerätedose, Leiterplatte und die Testung der Komponenten – wurde der  Abstimmungsaufwand gering gehalten. (neu)