Progettazione di tastiere per dispositivi medici: perché le cupole metalliche stanno sostituendo gli interruttori a membrana

Entra in qualsiasi ospedale moderno e vedrai un leggero cambiamento nella sensazione al tatto delle apparecchiature mediche. I pulsossimetri portatili, i programmatori delle pompe per infusione-, i glucometri e le unità a ultrasuoni portatili utilizzano sempre più tasti nitidi e a scatto-al posto dei morbidi e pastosi interruttori a membrana che hanno dominato l'HMI medico per decenni.Shanyo, un produttore dicupole a scatto in acciaio inoxEarray di cupoleper gli OEM del settore medicale, ha visto la crescita dei programmi per dispositivi medici-come percentuale della sua produzione negli ultimi tre anni.

Il motivo non è la moda. Si tratta di una convergenza di requisiti: i protocolli di controllo-delle infezioni richiedono superfici lisce e lavabili; i medici necessitano di un feedback tattile inequivocabile quando indossano i guanti; inoltre, i produttori di apparecchiature necessitano di tastiere che resistano a oltre 500.000 azionamenti senza deriva della forza. Gli interruttori a membrana tradizionali faticano a soddisfarli tutti e tre contemporaneamente.Array di interruttori a cupola in metallo, laminato su acircuito stampato flessibileo il circuito in poliestere, lo fanno sempre più spesso.

Il feedback tattile è importante per gli operatori con guanti

In ambito clinico, gli utenti spesso indossano guanti in lattice o nitrile. Un interruttore a membrana con forza di attuazione di 30-50 gf e nessun picco tattile offre la stessa sensazione sia che venga premuto o meno. I medici finiscono per ricorrere a un doppio tocco, il che rallenta i flussi di lavoro e introduce errori. UNcupola a scattocon una forza di 250-350 gf e un rapporto tattile del 50-60% fornisce un chiaro clic fisico nel momento in cui l'interruttore si chiude. L'operatore sa che la chiave è stata registrata senza guardare lo schermo.

Sembra una cosa da poco, ma è importante in situazioni di emergenza. Durante un codice blu, un infermiere che programma una pompa di infusione al tatto non può guardare la tastiera. Lo scatto della cupola fornisce conferma senza verifica visiva. Diversi OEM medicali Shanyo lavorano con cupole specifiche con attuazione da 300 gf e corsa di 0,15 mm proprio perché il clic è udibile e tattile attraverso i guanti.

Pulibilità e controllo delle infezioni

I disinfettanti-di tipo ospedaliero sono aggressivi. Gli interruttori a membrana si basano su contatti in argento-carbonio stampati su poliestere, con un rivestimento superiore in poliestere incollato tramite adesivo. La pulizia ripetuta con composti di ammonio quaternario, soluzioni di candeggina o alcol può delaminare la pellicola, rompere l'inchiostro o penetrare attraverso le guarnizioni dei bordi. Una volta che l'umidità penetra sotto il rivestimento, l'interruttore non funziona.

Gli array a cupola metallica adottano un approccio diverso. Le cupole si trovano in uno strato distanziatore in PET, coperto da un sottile strato di poliestere o poliimmide che è laminato a caldo- anziché incollato-con adesivo. Non ci sono prese d'aria, contatti esposti e cuscinetti in carbonio stampato soggetti a usura. La superficie può essere pulita con disinfettanti ospedalieri-ogni volta che si utilizza il dispositivo. Per ulteriori informazioni su come vengono creati questi array, vederematrici di cupole di pulsanti medici.

Gli array di grado medicale Shanyo-sono testati rispetto ai comuni disinfettanti tra cui CaviCide, candeggina (diluizione al 10%) e alcol isopropilico al 70%, senza delaminazione o variazione della forza dopo 10.000 cicli di pulizia.

Ciclo di vita: membrana vs cupola

Sulla carta, un interruttore a membrana standard è valutato per 1-5 milioni di azionamenti, ma in pratica il contatto in carbonio si usura e la resistenza del contatto aumenta dopo 500.000 cicli. La stampa si usura, la forza di attuazione si attenua e il rivestimento si riga. UNCupola a scatto in acciaio inossidabile SUS301è valutato per 1 milione di attivazioni a temperatura ambiente con un decadimento della forza inferiore al 20%. Per i dispositivi medici utilizzati intensamente nelle cliniche, la tastiera a cupola- dura più dell'equivalente a membrana di un fattore da due a tre.

C'è anche la questione della resistenza di contatto. Un nuovo interruttore a membrana inizia a 100-300 ohm e si sposta verso l'alto man mano che il carbonio si consuma. Una cupola in metallo placcato oro- inizia a sotto i 10 ohm e rimane lì per tutta la vita del dispositivo. Per le applicazioni mediche a basso-segnale come i sensori della frequenza cardiaca o i misuratori di glucosio, la resistenza di contatto stabile riduce il rumore del segnale e la deriva della calibrazione.

Costo: la parte sorprendente

I progettisti spesso presumono che gli interruttori a membrana siano più economici. Per volumi inferiori a 5.000 unità, un interruttore a membrana con rivestimenti stampati e poliestere fustellato- può effettivamente essere meno costoso. Ma sopra le 10.000 unità i conti cambiano. UNschiera di cupolesu un FPC, abbinato a acustodia per tastiera in siliconeper sigillare, montabile in un unico passaggio. L'interruttore a membrana richiede strati di rivestimento, distanziatore, circuito e adesivo separati, aggiungendo costi di assemblaggio e punti di guasto.

I programmi medici Shanyo in genere vedono una riduzione del costo totale delle tastiere del 15-25% quando si passa dalla membrana all'array a cupola-su-progettazioni FPC, dopo aver tenuto conto dei costi di manodopera di assemblaggio e di garanzia per guasti sul campo.

Considerazioni sulla progettazione delle cupole mediche

Non tutte le cupole a scatto sono adatte all'uso medico. Il team di ingegneri Shanyo consiglia quanto segue quando si specificano le cupole per un dispositivo medico: acciaio inossidabile SUS301-H per resistenza alla corrosione; Forza di 250-350 gf per il funzionamento con guanti o 160-250 gf per dispositivi portatili senza guanti; placcatura in oro sul lato contatti per una bassa resistenza inferiore a 10 ohm; distanziatore in poliimmide per sterilizzazione ad alta temperatura o distanziatore in PET per dispositivi lavabili; e adesivo 3M 467MP per incollaggi permanenti. Gli array devono essere assemblati in una camera bianca di Classe 100.000 per evitare la contaminazione da particolato.

Per le applicazioni che necessitano di una tastiera sigillata e impermeabile, Shanyo combina gli array a cupola contastiere in siliconesovrastampato sull'FPC, ottenendo una tenuta IP67 senza uno strato di membrana separato.

Percorso normativo

I dispositivi medici necessitano di una tracciabilità documentata dei componenti. Shanyo fornisce registri dei lotti-, certificati dei materiali per bobine SUS301 e documentazione in stile PPAP-per gli OEM del settore medico. Lo stabilimento aziendale di Qingdao esegue processi ISO 9001 e la sua linea di camere bianche viene controllata ogni anno. Per i dispositivi medici di Classe II, questa documentazione abbrevia la fase di qualificazione del fornitore-che spesso ritarda i progetti.

La linea di fondo

Per i progettisti di dispositivi medici che devono scegliere tra un interruttore a membrana e una serie di cupole metalliche, la decisione si riduce a tre domande: i medici hanno bisogno di feedback tattile attraverso i guanti? Il dispositivo verrà pulito quotidianamente con disinfettanti aggressivi? Quanto tempo deve durare la tastiera? Se la risposta a una di queste è sì, amatrice a cupola a scattosu FPC è probabilmente la scelta ingegneristica migliore. Contatta Shanyo tramite ilpagina di richiestaper richiedere campioni o discutere un programma per tastiere mediche.

I nostri interruttori a cupola metallici di precisione e gli array a cupola tattile vengono esportati in decine di paesi in tutto il mondo per applicazioni di elettronica di consumo, automobili e dispositivi medici. Per proteggere questi componenti ultra-delicati da danni statici, contaminazione da polvere ed estrusione durante le spedizioni a lunga-distanza, adottiamo rigorosi standard di imballaggio per l'esportazione multi-strato. Tutte le piccole unità dome sono imballate singolarmente con buste schermanti anti-statiche, mentre i lotti SMT di massa adottano imballaggi professionali in nastro-e-in bobina. I cartoni rinforzati con riempimento antiurto evitano efficacemente l'estrusione e la collisione durante il trasporto del container. Industriale standardizzato e sistematicoconfezionei flussi di lavoro garantiscono che ogni lotto di componenti elettronici di precisione arrivi intatto ai clienti di tutto il mondo. Ottimizzatoconfigurazioni delle attrezzature per l'imballaggioaiutare le fabbriche a semplificare le operazioni di imballaggio per l'esportazione di componenti elettronici-in grandi volumi.

Informazioni su Shanyo: Shanyo Precision Electronic Technology Co., Ltd. producecupole metalliche, array di cupole,Tastiere FPC, tastiere in siliconee interruttori a membrana per clienti del settore medico, automobilistico e industriale. Visitawww.yo-shan.com.