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Smiths Connectors Hyperboloide Kontakte – halten Schocktests stand

| Redakteur: Kathrin Schäfer

Steckverbinder, die in der Medizintechnik eingesetzt werden, müssen Flüssigkeiten und Chemikalien standhalten. Zwingend ist auch, dass sie nach einer hohen Anzahl von Steckzyklen elektrisch und mechanisch einwandfrei funktionieren. Doch das ist noch nicht alles.

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Beryllium-Kupferfederdrähte legen sich umlaufend spiralförmig am gesteckten Kontaktstift an. Der Schlüssel für ihre hohe Zuverlässigkeit liegt in der hohen Anzahl an Kontaktlinien zum Kontaktstift.
Beryllium-Kupferfederdrähte legen sich umlaufend spiralförmig am gesteckten Kontaktstift an. Der Schlüssel für ihre hohe Zuverlässigkeit liegt in der hohen Anzahl an Kontaktlinien zum Kontaktstift.
(Bild: Smiths Connectors)

Sie müssen außerdem EMI/RFI-Schirmung sowie Schock- und Vibrationsfestigkeit bieten. Bei Ausrüstungen für Operationssäle können nur inerte Materialien verwendet werden, die Sterilisationsmethoden wie der Autoklavierung, ETO (Ethylenoxid) und Gammastrahlung widerstehen.

Zuverlässig und langlebig: Hyperboloid-Kontakte

Steckverbinder mit hyperboloiden Kontakten sind zuverlässig auch bei hohen Steckzyklen – und damit ideal für medizinische Anwendungen. Ihre Kontaktbuchse besteht aus mehreren Beryllium-Kupferfederdrähten. Die Drähte legen sich umlaufend spiralförmig am gesteckten Kontaktstift an. Der Schlüssel für ihre hohe Zuverlässigkeit liegt in der hohen Anzahl an Kontaktlinien zum Kontaktstift: In Krankenhäusern und Ambulanzen, wo Flüssigkeiten oder Chemikalien in den Steckverbinder eindringen können und eine starke mechanische Beanspruchung vorliegt, ermöglicht diese Kontakttechnologie deshalb die Beibehaltung der Signalintegrität.

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Zum Grundprinzip der hyperboloiden Kontakttechnologie gehört auch das sanfte und leichte Berühren der Drähte beim Einführen des Kontaktstifts in die Kontaktbuchse. Es erzeugt nur einen geringen Abrieb auf den Kontaktoberflächen. Folglich verlieren hyperboloide Kontakte auch über einen langen Zeitraum und bei einer Vielzahl von Steckzyklen keinerlei funktionale oder elektrische Leistung. Dies wiederum reduziert Kosten, die durch Stillstandzeiten oder Reparaturen verursacht werden können. Zusätzlich bewirkt das sanfte Berühren der Drähte durch den Pin eine Selbstreinigung der Kontakte, sobald sie gesteckt oder getrennt werden.

Im medizinischen Umfeld muss der Kontaktwiderstand konstant sein und darf unter Stresssituationen nicht variieren. Das gilt sowohl bei Vibrationen als auch äußeren Einflüssen. Eine Verbindung, die auf Grund eines unzuverlässigen Steckverbinders einem schwankenden Kontaktwiderstand ausgesetzt ist, könnte zu fehlerhaften Messwerten führen oder bei hochentwickelten medizinischen Geräten wie Defibrillatoren lebensbedrohlich werden.

Konstanter Kontaktwiderstand in Stresssituationen

Die zahlreichen Kontaktlinien in der hyperboloiden Kontaktbuchse erzeugen eine wesentlich größere Kontaktierungsfläche als herkömmliche Kontakttechnologien vergleichbarer Größe. Dies hat zur Folge, dass sich der Kontaktwiderstand gegenüber konventionellen Kontakten in etwa halbiert. Wertvoll ist dies bei der Übertragung empfindlicher Signale bei Sensoren und Wandlern. Reduziert wird auch die Wärmeerzeugung des Steckverbinders.

Der Kontaktwiderstand ist typischerweise abhängig von der Größe des Kontakts und verringert sich auf Grund der zur Verfügung stehenden Kontakt-oberfläche für den Strompfad mit zunehmender Kontaktgröße. Somit besteht ein Konflikt zwischen Kontaktwiderstand und der Miniaturisierung von Steckverbindern – ein Problem, das mit dem geringen Kontaktwiderstand der hyperboloiden Kontakttechnologie verringert wird. So hat eine typische hyperboloide Kontaktbuchse mit einem Durchmesser von 0,4 mm einen Kontaktwiderstand von weniger als 8,0 Milliohm. Dieser verringert sich auf 0,8 Milliohm bei einem Kontakt mit 2,5 mm Durchmesser. Für Hochstromanwendungen, bei denen man noch größere Kontakte verwendet, sind 0,08 Milliohm möglich.

Weil die Hyperboloid-Kontakttechnologie die Signalintegrität selbst unter extremen Schock- und Vibrationspegeln beibehält, ist sie in der Medizintechnik sehr populär. Bei Schock- und Vibrationstests konnten bei einer Auflösung von <5 ns keine Unterbrechungen festgestellt werden.

Die Initialkosten amortisieren sich

Berücksichtigt man also die Zuverlässigkeit der Technologie, sind die Gesamtkosten über die Lebenszeit der Geräte unter Umständen geringer als bei herkömmlichen Steckverbindern. Dies wird umso virulenter, bedenkt man die Folgen, wenn relativ kostengünstige Komponenten wie Steckverbinder Fehler und Ausfälle bei einem teuren Medizingerät verursachen würden. Da sich heute auch Miniatursteckverbinder basierend auf dieser Technologie herstellen lassen, werden hyperboloide Kontakte zunehmend in medizinischen Anwendungen eingesetzt.

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