Integració de senyals i potència en dispositius mèdics: estratègies de disseny de cablatge mixt

En desenvolupar els dispositius mèdics moderns, el disseny de cablejat mixt és un repte absolutament crític en el desenvolupament de dispositius mèdics moderns. Hi conviuen línies de potència i senyals d’alta velocitat o molt baixa amplitud dins d’un mateix sistema.

Equips d’alta precisió com els monitors multiparamètrics, els dispositius de diagnòstic per imatge, els robots quirúrgics o els sistemes d’assistència vital requereixen solucions de cablatge compactes, fiables i segures. En tots els casos, cal assegurar la integritat del senyal i el compliment normatiu.

Quan s’aconsegueix integrar la potència i les dades en un únic arnès, descendeixen el volum, el pes i els costos, tot i que en paral·lel augmenta el risc d’interferències electromagnètiques. Per això, a Electrolomas sabem bé que el disseny d’arnesos híbrids, el blindatge adequat i una correcta estratègia de compatibilitat electromagnètica (EMC) són fonamentals des de les primeres fases del disseny.

Disseny de cablejat mixt: els arnesos híbrids

Els arnesos híbrids permeten agrupar en una sola solució d’interconnexió, conductors de potència, senyals digitals d’alta velocitat i senyals analògics sensibles. El disseny ha de partir d’una anàlisi funcional clara de cada línia, considerant el nivell de tensió, el corrent, la freqüència, la sensibilitat al soroll i la criticitat clínica.

Sens dubte, entre els criteris tècnics determinants, destaca la segregació interna. Encara que comparteixin coberta exterior, les línies de potència s’han de separar físicament dels senyals sensibles mitjançant parells trenats, subarnesos interns o separadors dielèctrics. Així, es redueix l’acoblament capacitiu i inductiu.

La selecció de materials també és fonamental. Als entorns mèdics es prioritzen els aïllaments biocompatibles, els quals han de ser resistents a esterilització i reunir bones propietats dielèctrics. A més, dimensionar correctament els conductors evita els sobreescalfaments i les caigudes de tensió que puguin afectar el funcionament del dispositiu.

Un bon disseny de cablatge mixt respon a criteris elèctrics i, també, mecànics: ràdios de curvatura, cicles de flexió, vibracions i facilitat d’acoblament influeixen directament a la fiabilitat a llarg termini.

Mitigació d’interferències i EMC

L’EMC és un aspecte regulador i funcional crític als dispositius mèdics. Una interferència mal controlada pot provocar errors de lectura, falses alarmes o fins i tot errors de seguretat.

Entre les bones pràctiques més eficaces, destaca l’ús de blindatges individuals i col·lectius. Els senyals d’alta velocitat o baixa amplitud han d’anar apantallats, amb terminacions de 360° correctament connectades a massa per evitar bucles de terra.

El rutejat intern de l’arnès també influeix: per reduir l’acoblament no desitjat, cal mantenir distàncies constants, evitar paral·lelismes prolongats entre potència i senyal i creuar línies en angle recte quan sigui possible.

La gestió correcta de masses i referències és un altre punt crític. Dissenyar una arquitectura de terra coherent, evitant retorns compartits entre potència i senyal, millora significativament el comportament EMC del sistema.

Finalment, validar el resultat mitjançant simulacions i assaigs primerencs permet detectar problemes abans de la certificació final, estalviant temps i costos.

En definitiva, un enfocament integral de disseny de cablatge mixt és clau per garantir la seguretat, el rendiment i el compliment normatiu als dispositius mèdics. Tria Electrolomas, contacta com més aviat millor amb aquest proveïdor de referència.