Karcsúsító program orvosi kezelőeszközökhöz

Az orvosi szektorban működő eszközökre nemcsak szigorú ellenőrzések és követelmények vonatkoznak. Manapság a tervezési igények egyre fontosabbak az orvosi HMI-eszközök fejlesztői számára. Az orvosi tervezés igényei a lehető leglaposabb/legvékonyabb HMI egységeken alapulnak.

A professzionális HMI-rendszereket nem csak a törvényi előírások miatt, hanem minőségi és technológiai szempontból is szakértő módon kell felszerelni. Az orvosi szektorban működő eszközökre szigorú ellenőrzések és követelmények vonatkoznak. Néhány éve van egy másik szempont is, amely az orvosi HMI-eszközök fejlesztőit érinti: a megrendelő és a végfelhasználó igényei a dizájnnal szemben. Az egyéb kritériumok mellett az eszközöket PCAP-val, Projected Capacitive Touch-val kell felszerelni. A végső fogyasztói piac felhasználói tapasztalatai miatt az iparági ügyfél ma ismeri a megvalósíthatóságot és a lehetőségeket, ezért olyan okostelefonokhoz, mint az okostelefonokhoz, PC-khez és táblagépekhez hasonlóan működő orvosi eszközöket is igényel.

Az orvosi tervezési igények a lehető leglaposabb/legvékonyabb HMI egységeken alapulnak. Ráadásul az orvosi alkalmazásokra vonatkozó szigorú követelményeket is figyelembe veszik. A vékony készülék kialakításához vékony alkatrészek szükségesek. Az ellenőrzés azonban itt nehéz. Az olyan szolgáltató, mint a Data Modul, segíti partnereit a HMI rendszerek fejlesztésében és gyártásában, legyen szó akár monitorról, akár panel PC-ről. A vállalat tanúsított fejlesztési és gyártási partner az 13485: 2016 szám alatt. A disztribúciós paletta magában foglalja saját termékfejlesztéseiket is.

Az eMotion sorozattal a Data Modul kifejlesztette saját vezérlési megoldását, és az eMotion USB C3.1 típusú egykábeles megoldással alternatív módban megtalálta a módját még vékonyabb monitorok tervezésére. Az eMotion család más tábláival, például az ST5.3-mal vékony kialakítás is lehetséges. A kondenzátorok és a csatlakozók itt laposabbak, a kijelző port interfész, valamint a DVI és VGA megtakarítja a teljes magasságot.

Ha panelpanel van telepítve az alkalmazásba, a Data Modul saját SBC formát kínál, különösen a vékony paneles PC-k számára: az eDM-SBC-iMX6-PPC. A 130 mm x 80 mm x 13 mm méretekkel ez a formátum nagyobb szélességet kínál, és nagyobb teret enged az interfészeknek. A laposabb dugóknak köszönhetően, ahol a párosító csatlakozó az oldalon van elhelyezve, az interfész csatlakoztatásakor nem veszít strukturális magasság. Még az RJ45 hálózati csatlakozó csatlakozóaljzatát is lejjebb helyezzük, hogy a vezeték nélküli kártya a lehető leg laposabb legyen. A TFT-LC kijelzőket ipari alkalmazásokban látják. Azonban mindenképpen távol kell maradnia a karcsúbb fogyasztói panelektől. Általában nem felelnek meg az ipari igényeknek az élettartam, a hőmérsékleti tartomány, a rendelkezésre állás, valamint a változáskezelés és az EOL tekintetében.

1. ábra: Ez a vázlatos felépítés a modern érintőképernyő különböző elemeit mutatja be.

Az ipari vásárló értéket tulajdonít a magas olvashatóságnak és a széles látószögnek. Orvostechnikai eszközök esetében az MVA-val, többszörös függőleges igazítással és IPS-sel, síkbeli kapcsolással ellátott kijelzők a legjobb választás. Mindkét technológia kiváló minőségű képmegjelenítést, nagy színpontosságot és széles látószöget, valamint kontrasztot kínál. Ezek elsősorban széles és ultraszéles formátumú kijelzők. A legfinomabb struktúrák és szürke tónusok megtekintéséhez még a 20 hüvelyknél nagyobb átlójú eszközökön is a Data Modul saját fejlesztésű vezérlőpanelje, az eMotion UHD II. Az UHD mellett ez HDR-t is kínál, amely 10 bites színmélységet tesz lehetővé. Annak kiderítésére, hogy a kijelző alkalmas-e orvosi felhasználásra, vagy sem, a Data Modul stresszteszt alá helyezi. Ez a vállalat saját klímakamrájában történik. Itt a kijelzőket alacsony vagy magas hőmérsékletnek és hőmérsékleti ciklusoknak teszik ki, a projekttől, az alkalmazástól és a követelményektől függően. Ez szimulálja a panel viselkedését folyamatos vagy hosszú távú működés során. Ezenkívül következtetéseket lehet levonni a megbízhatóságról és a minőségről az előforduló öregedési hatások alapján. Ehhez a tesztidőszakok néhány naptól/héttől több évig terjednek. Ez a későbbi felhasználástól függ.

2. ábra: eMotion UHD II: fejlett TFT LCD vezérlő kártya

Az első (kapacitív) érintőképernyők az 1990-es évek elején léptek a piacra. Azóta az érintésérzékelők alapvető szerkezete alig változott. Az alapszerkezetet X és Y szintek alkotják, általában vezetőképes rombikus mintázattal. Mindkét szint el van szigetelve egymástól. Ha egy ujj vagy egy vezető közeg mindkét szint keresztezési pontját érinti, akkor megváltozik a kapacitás és felismerhető egy érintési esemény. A HMI-rendszerek ezen az alapon működtethetők, akár üvegpanelen keresztül is. Központi elem az átlátszó, vezető anyagú ITO, az indium-ón-oxid. Ez vezetõképes rombikus mintát képez. A vezető anyagot általában két különböző szenzor hordozóra viszik fel: üvegre vagy PET fóliára. A gyártási eljárás egyik fő hátránya az ilyen típusú érzékelők vezetőpályája és az ebből adódó külső méretek.

Az összes elektródát egy vezetőpálya köti össze, amely az érzékelő szélén a Flextailhez vezet. 100/100 µm-es vonal/térréssel, két vezetőút és maga a vezetőút közötti távolsággal a szerkezet széles. Ez különösen nyilvánvaló a 12,1 ”-nél nagyobb átlónál, mivel ezeknek az érzékelőknek a felbontása lényegesen nagyobb. Az üveg/üveg érzékelőt alig használják a jelenlegi alkalmazásokban a külső méretek és a robusztus általános szerkezet miatt. Az ITO filmérzékelők (film/film) vékonyabbak. 0,5 és legfeljebb 0,7 mm közötti érzékelőszerkezettel ezt mobileszközökön is lehet használni. Az ITO filmek nagyon jól feldolgozhatók és a lehető legkonvencionálisabb formák lehetségesek. A PET-film ellenére -20 és 60 ° C vagy 70 ° C közötti hőmérséklet lehetséges. Lézer és maratási eljárások kombinációjával 50/50 µm-es vonal/tér rés érhető el.

3. ábra: SBC-iMX6-PPC: vékony egytáblás számítógép NXP i.MX6 Cortex A9 SoC-vel

A Data Modul tovább fejlesztette az ITO érzékelőket: SITO, Single-side ITO, amelyek 7 és 21,5 "közötti átlóra alkalmazhatók. A film/film érzékelőkkel ellentétben az ITO elektródákat mind az X, mind az Y irányban csak egy üvegszubsztrátum egyik oldalán alkalmazzák. A különlegesség az, hogy ezeken a kereszteződéseken fém hidak (fém jumperek) vannak elhelyezve, hogy megakadályozzák az egyrétegű érintkezési szerkezet által okozott elkerüléseket. Ez azt jelenti, hogy egy vékonyabb él lehetséges, és az érzékelő kialakítása egyedileg adaptálható. Az érzékelők külső méretei itt nem nagyobbak, mint a TFT kijelző mérete, vagyis az érzékelők szinte minden meglévő ügyféltervhez illeszkednek. A hőmérséklet-tartomány a SITO érzékelők esetében is szélesebb.

Üvegfelület nélküli PCAP nem lehetséges, a rugalmas film önmagában nem lenne tartós. Vékonyabb, robusztus hordozót kell felhordani (üveg/film/film). Az üveg tisztán védelmi funkcióval rendelkezik: megakadályozza az érzékelő hajlítását és az érzékeny vezetőutak megsemmisülését. A hordozóüveg és a fedőüveg különböző vastagságban, lenyomatban és/vagy formában kapható. A PCAP esetében az operációs felület üveg marad, és az orvosi környezetben speciális antibakteriális felületeket és szemüvegeket használnak. Az üvegben található ezüstionok antibakteriális üvegének és antimikrobiális hatásának köszönhetően a jelenlegi baktériumok 99 százalékával már foglalkoznak.

A Data Modul egy speciális, szabadalmaztatott nano nélküli átlátszó üvegfelületet fejlesztett ki. Egy további bevonat szükségtelenné válik. Az antibakteriális hatás az agresszív termékekkel történő tisztítás után is megmarad. A közvetlen antibakteriális üveg további lehetőségei a lakkozott üveg, a tükör és a laminált biztonsági üveg, hangszigetelő funkcióval és anélkül. Különösen a készülék házának résének keskenynek vagy szélesnek kell lennie, hogy könnyen tisztítható legyen. Gyakran azonban zárt eszközfelületre van szükség. A Data Modul hiánypótló eljárással vagy préseléssel töltheti ki a hiányt. Ez megköveteli, hogy az érintett mérnökök ismerjék a különféle anyagokat és a megfelelő gyártási eljárásokat.

A burkolat kialakításának és funkcionalitásának szempontjából fontos az anyag, a méretek, a gyártási lehetőségek és a megvalósíthatóság. Különösen figyelembe kell venni a házba közvetlenül beépített hangszórókat, kamerákat, fényvezetőket, félig átlátszó felületeket és az elülső keret sajátos felületi érdességét. A Data Modul saját gyártási csapatot biztosít a burkolat koncepcióhoz, és integrálja a szükséges alkatrészeket oly módon, hogy a burkolat a lehető legvékonyabb maradjon.

4. ábra Stressz teszt a Data Modul klímakamrában

Az összes EMC-követelményt is figyelembe veszik. A CPU táblák, az érintésvezérlők és az érzékelők a fém házba vannak integrálva, és a passzív szűrőkapcsolásnak köszönhetően nem érzékenyek a zavaró jelekre. Az orvostechnikai eszközök elektromágneses összeférhetőségével szemben támasztott követelmények, különösen az intenzív terápiás orvoslással szemben, nagyon magasak. Az alumíniumból készült belső ház javítja az emissziót és az immissziót. Még az érintésvezérlő is integrálható. Hátlap készülhet kompakt műanyag fröccsöntő ABS műanyagból, amelynek tömítésének gyakran meg kell felelnie az IP54 védettségnek. A csatlakozási mező, a csatlakozók és a dugók típusának integrálása szintén csökkenti a szerkezeti magasságot. A vállalat saját EMC kamráiban az eszközök előminősítése a 60601-1 orvosi szabványnak megfelelően történik.

Minden sorozatgyártás megkezdése előtt részletes képesítések és tesztek biztosítják a gyártás minőségének elmúlását. Ez több fázist foglal magában, amelyek funkcionális kialakítással és prototípusokkal kezdődnek. Épülnek a prototípusok, amelyeket közel soros eljárásokkal állítanak elő, valamint az első mintákat kis mennyiségben. A kívánt funkciókat be lehet mutatni, és a termékminták vékony kialakítást mutatnak.

Ezenkívül a panel és az érintés funkciói tesztelhetők. A gyors prototípus-készítés során gyártott alkatrészek fontos információkat adnak a funkcióról és az illesztés pontosságáról a sorozatgyártás előtt. Egy eszköz piaci sikere végül a végfelhasználótól függ. A minták/prototípusok bemutatásával a modern, vékony orvosi eszköz kialakításának és működésének szinergiája kiemelhető.