Оперативните устройства в медицинския сектор не са предмет само на строг контрол и изисквания. В днешно време изискванията за дизайн стават все по-важни за разработчиците на медицински HMI устройства. Изискванията към дизайна в медицината се основават на възможно най-плоските/тънки HMI устройства.

отслабване

Професионалните HMI системи трябва да бъдат експертно оборудвани по отношение на качеството и технологията, а не само поради законовите изисквания. Оперативните устройства в медицинския сектор са обект на строг контрол и изисквания. От няколко години има и друг аспект, който касае разработчиците на медицински HMI устройства: изискванията на клиента и крайния потребител по отношение на дизайна. Наред с други критерии, устройствата трябва да бъдат снабдени с PCAP, Projected Capacitive Touch. Благодарение на потребителския опит от пазара на крайни потребители, клиентът в индустрията днес знае за осъществимостта и възможностите и следователно изисква работещи устройства, които работят точно като смартфони, компютри и таблети, също и за медицински приложения.

Изискванията към дизайна в медицината се основават на възможно най-плоските/тънки HMI устройства. Нещо повече, взети са предвид и строгите изисквания, приложими към медицинските приложения. Тънкият дизайн на устройството изисква тънки компоненти. Тук обаче контролът е труден. Доставчик като Data Modul помага на своите партньори в разработването и производството на HMI системи, независимо дали монитор или панелен компютър. Компанията е сертифициран партньор за разработка и производство под номер 13485: 2016. Диапазонът на дистрибуция включва и собствени разработки на продукти.

Със серията eMotion Data Modul разработи свое собствено решение за управление и с еднокабелното решение eMotion USB тип C3.1 в алтернативен режим намери начин да проектира дори по-тънки монитори. Възможни са тънки дизайни и с други платки от семейството на eMotion, като ST5.3. Кондензаторите и щепселите са по-плоски тук, интерфейсът на дисплейния порт и DVI и VGA спестяват общата височина.

Ако в приложението е инсталиран панелен компютър, Data Modul предлага свой собствен SBC форм фактор, особено за тънки панелни компютри: eDM-SBC-iMX6-PPC. С размери 130 mm x 80 mm x 13 mm, този формат предлага по-голяма ширина и позволява по-голям обхват за интерфейси. Благодарение на по-плоските щепсели, където свързващият съединител е въведен отстрани, при свързване на интерфейса не се губи конструктивна височина. Дори свързващият жак на мрежовия щепсел RJ45 е разположен по-ниско, за да проектира безжичната карта да бъде възможно най-плоска. TFT-LC дисплеите се виждат в промишлени приложения. Въпреки това определено трябва да стоите далеч от по-тънките потребителски панели. Те обикновено не отговарят на индустриалните изисквания по отношение на продължителността на живота, температурния диапазон, наличността и процесите за управление на промените и EOL.

Фигура 1. Тази схематична структура показва различните компоненти на съвременен сензорен дисплей.

Клиентът в индустрията оценява високата четливост и широкия ъгъл на гледане. За медицинските устройства дисплеите с MVA, множество вертикални подравнявания и IPS, превключване в равнината са най-добрият избор. И двете технологии предлагат висококачествено показване на изображения, висока точност на цветовете и широки ъгли на видимост, както и контраст. Това са предимно широки и свръхширокоформатни дисплеи. За да видите най-фините структури и сиви тонове дори на устройства с по-големи диагонали над 20 ”, използва се саморазработената контролна платка на Data Modul eMotion UHD II. Освен UHD, това предлага и HDR, което позволява 10-битова дълбочина на цветовете. За да разбере дали дисплеят е подходящ за медицинска употреба или не, Data Modul го поставя под стрес тест. Това се случва в собствената климатична камера на компанията. Тук дисплеите са изложени на ниски или високи температури и температурни цикли в зависимост от проекта, приложението и изискванията. Това симулира как панелът ще се държи при продължителна или продължителна работа. Освен това могат да се направят изводи за надеждността и качеството от наличните ефекти на стареене. За това тестовите периоди варират от няколко дни/седмици до няколко години. Това зависи от по-късната употреба.

Фигура 2. eMotion UHD II: усъвършенствана платка за TFT LCD контролер

Първите (капацитивни) сензорни екрани навлязоха на пазара в началото на 90-те години. Оттогава основната структура на сензорните сензори почти не се е променила. Основната структура се формира от нива X и Y, обикновено с проводящ ромбичен модел. И двете нива са изолирани едно от друго. Ако пръст или проводяща среда докоснат пресечната точка на двете нива, капацитетът се променя и съзнанието за докосване се разпознава. HMI системите могат да се управляват на този принцип, дори през стъклен панел. Централен компонент е прозрачният, проводящ материал ITO, индий калаев оксид. Това образува проводящ ромбичен модел. По принцип проводящият материал се нанася върху две различни сензорни основи: стъкло или PET фолио. Основен недостатък, дължащ се на производствената процедура, е пътят на проводника на тези видове сензори и произтичащите от това външни размери.

Всички електроди са свързани чрез проводник, който води до Flextail на ръба на сензора. С празнина между линия и пространство от 100/100 µm, разстоянието между два проводникови пътя и самия път на проводника, структурата е широка. Това е особено очевидно при диагонали, по-големи от 12,1 ”, тъй като разделителната способност на тези сензори е значително по-висока. Стъклото/стъкленият сензор почти не се използва в настоящите приложения поради външните размери и здравата цялостна структура. Сензорите за филми ITO (филм/филм) са по-тънки. Със сензорна структура от 0,5 до максимум 0,7 mm е възможно да се използва това в мобилни устройства. ITO филмите могат да бъдат обработени много добре и възможно най-нестандартните форми. Въпреки PET фолиото са възможни температури от -20 до 60 ° C или 70 ° C. С комбинация от лазер и процеси на офорт може да се постигне празнина между линия и пространство от 50/50 µm.

Фигура 3. SBC-iMX6-PPC: тънък едноплатен компютър с NXP i.MX6 Cortex A9 SoC

Data Modul разработи допълнително ITO сензорите: SITO, Едностранна ITO, които могат да бъдат приложени към диагонали от 7 до 21,5 ". За разлика от филма/филмовите сензори, двата ITO електроди в посока X и Y се прилагат само от едната страна на стъклена основа. Специалната особеност е, че на тези кръстовища се поставят метални мостове (метални джъмпери), за да се предотвратят байпаси, причинени от еднослойната сензорна структура. Това означава, че е възможен по-тънък ръб и дизайнът на сензора може да се адаптира индивидуално. Външните размери на сензорите тук не са по-големи от тези на TFT дисплея, което означава, че сензорите се вписват в почти всеки съществуващ дизайн на клиента. Температурният диапазон също е по-широк за сензорите SITO.

PCAP без стъклена повърхност не е възможно, гъвкавият филм сам по себе си не би бил издръжлив. Трябва да се приложи по-тънък и здрав носител (стъкло/филм/филм). Стъклото има чисто защитна функция: предотвратява огъването на сензора и чувствителните проводникови пътища от разрушаване. Носещото стъкло и покривното стъкло се предлагат в различни дебелини, отпечатъци и/или форми. При PCAP операционната повърхност остава стъклена, а в медицинската среда се използват специални антибактериални повърхности и стъкла. Благодарение на антибактериалното стъкло и антимикробния ефект на сребърните йони в стъклото, 99 процента от наличните бактерии вече се справят.

Data Modul разработи специална патентована нано-свободна прозрачна стъклена повърхност. Допълнително покритие става ненужно. Антибактериалният ефект остава и след почистване с агресивни продукти. Други директно антибактериални стъкла са лакирано стъкло, огледало и ламинирано стъкло, със и без звукоизолираща функция. По-специално пролуката в корпуса на устройството трябва да бъде тясна или широка, за да може да се почиства лесно. Често обаче се желае затворена повърхност на устройството. Data Modul може да запълни празнината с процеса на запълване на празнините или също така чрез пресоване. Това изисква участващите инженери да са запознати с различни материали и съответните производствени процедури.

За дизайна и функционалността на конструкцията на корпуса са важни материалът, размерите и производствените възможности и осъществимостта. Особено трябва да се вземат предвид високоговорители, камери, светлинни проводници, които са интегрирани директно в корпуса, полупрозрачни повърхности и специфична грапавост на повърхността на предната рамка. Data Modul осигурява собствен конструктивен екип за концепцията на корпуса и интегрира необходимите компоненти по такъв начин, че корпусът да може да бъде възможно най-тънък.

Фигура 4. Стрес тест в климатичната камера Data Modul

Всички изисквания за ЕМС също са взети под внимание. Процесорните платки, сензорните контролери и сензорите са интегрирани в металното шаси и благодарение на пасивното превключване на филтъра не са чувствителни към смущаващи сигнали. Изискванията към електромагнитната съвместимост на медицинските изделия, особено на тези за интензивна медицина, са много високи. Вътрешното шаси, изработено от алуминий, подобрява емисионното и имисионното поведение. Дори сензорният контролер може да бъде интегриран. Обратна обвивка може да бъде направена от компактна пластмасова инжекционна пластмаса ABS пластмаса, чието уплътняване често трябва да съответства на тип защита IP54. Интегрирането на полето за свързване, позицията и вида на щепселите също намалява конструктивната височина. В собствените EMC камери на компанията устройствата са предварително квалифицирани в съответствие с медицински стандарт 60601-1.

Преди началото на всяко серийно производство, подробни квалификации и тестове гарантират, че качеството на продукцията ще премине. Това включва няколко фази, които започват с функционални проекти и прототипи. Изграждат се прототипи, които се произвеждат в почти серийни процеси, както и първи проби в малки количества. Желаните функции могат да бъдат демонстрирани и пробите на продукта показват тънък дизайн.

Освен това функционалността на панела и докосването може да бъде тествана. Частите, произведени в процеса на бързо прототипиране, дават важна информация за функцията и точността на напасване преди серийното производство. Успехът, който дадено устройство ще има на пазара, най-накрая зависи от крайния потребител. С представянето на проби/прототипи може да се подчертае синергията на дизайна и функцията на модерното, тънко медицинско изделие.