医療用コネクターは、接続される機器による保持方法によって2つのグループに大別されます。ロック式（ラッチ式とも呼ばれる）と非ロック式です。それぞれに長所と短所があり、設計や製造上の課題もあります。

初期の医療用ケーブルアセンブリーには、軍事用や産業用アプリケーションから採用されたコネクターが使用されていました。これらの「MS」（mil-spec）メタルコネクターには、ローレットネジ付きカプラーが付いていました。一度リセプタクルにねじ込んでしまえば、このコネクターが不用意に緩むことはありません。このタイプの接続は、ケーブルが不用意に切断されないという要件は満たしていますが、臨床ユーザーにとっては、接続や切断が難しく、医療用アプリケーションでしばしば望まれる安全切断機能もありません。

医療機器に使用されるロック式コネクターの例として、レジスタードジャック、または、より一般的に「RJ」コネクターと呼ばれるものがあります。同軸プラグの中には最大1,000回の嵌合サイクルに耐えるものもありますが、ラッチは通常露出しており、簡単に破損します。一度ラッチが壊れると、プラグはリセプタクルに保持されなくなり、ケーブル交換が必要になります。

同軸コネクターの寿命を向上させる1つのソリューションは、本体をオーバーモールドし、フレキシブルフードを含めることです。フードは、ラッチを押し下げられるようにする必要がありますが、ラッチが上に曲がって折れるのを防ぐ必要もあります。

医療用ケーブルアセンブリー、特に患者と固定装置の間を接続するケーブルアセンブリーは、意図しない切断を避けるためにロックすることが望ましいことがよくあります。場合によっては、ケーブルが動くベッドに巻き込まれたときなど、ケーブルに軸方向の力がかかったときにコネクターが安全に外れることも同様に望まれます。

この設計では、ロックされたコネクターに対して、プラグが外れる最小限の保持力を確立する必要があります。ロック機構を綿密に設計することで、規定の軸力が加わるまで、コネクターは接続された状態で確実に保持されます。それ以上の負荷がかかると、患者、装置、またはケーブルアセンブリーに害を与えることなくコネクターが外れます。

医療用ケーブルは、プラグとリセプタクルが確実に接続されている必要があります。接続にゆるみがあると、断続的な接触が生じ、不要なノイズやシグナル品質の低下を招き、診断や治療が不可能ではないにせよ、困難になる可能性があります。

プラグがリセプタクルにいかにしっかり保持されるかは保持力と呼ばれ、制御可能な特性です。プラグとリセプタクルの物理的設計と同様に、ピンとソケットの選択は、挿入と保持力の両方を制御することができます。コネクターの嵌合と嵌合解除の回数が多いと予想される場合、一般に、摩耗しやすいプラスチック部品ではなく、金属ピンとソケットの摩擦によって保持力を得ることが望ましいです。

プラグとリセプタクルのコネクターペアの保持力は、各ピンとソケットの保持力、およびプラグとリセプタクルの間の摩擦の合計で構成されます。コンタクトの少ないコネクターペアでは、インシュレーターとリセプタクルの壁との間の摩擦が、意図的であるか否かにかかわらず、保持力の総和を決定する最大の要因になります。接点数の多いユニットでは、インシュレーターとリセプタクルの壁の間に摩擦がほとんど、あるいは全く必要ない場合があります。

さらに考慮すべき要因として、数個以上のコンタクトを持つコネクターでは、総保持力は各ピンとソケットの保持力の合計よりも大きくなります。この特性は、2001年12月発行の『Connector Specifier』誌掲載のロバート・S・ムロツコフスキー科学博士による論文「The Mating Game」に詳しく述べられています。記事の中でムロツコフスキー博士は、「嵌合力は、耐性とハウジングの相互作用効果により、（すべてのコンタクトが同時に交配する場合）常にその値よりも大きくなる」と述べています。

ピンとソケット間やコネクターハウジングの摩擦による保持力では不十分である場合、保持力を効果的に高める方法として、ケーブルにかかる軸力が、コネクターの取り外し軸に直接かからないようにコネクターを設計する方法があります。

非ロッキングコネクターの場合、プロジェクトの初期に確立された仕様の1つは、プラグとリセプタクルの保持力です。保持力と必要な嵌合および嵌合解除の回数は、接点の選択と部品の設計で考慮される要素です。

嵌合力と保持力が確立され、文書化されると、金型は「ツールセーフ」な方法で設計されます。ツールは、所望のレベル以下の保持力を持つプラスチック部品を製造するために設計されています。ツールから金属を取り除くことで、コネクターが大きくなり、保持力が増します。この方法では、保持力を「ダイヤルイン」できます。金型トライアルパーツを設計チームと共有することで、生産パーツを製造する前に、挿入力と保持力を評価し、調整できます。

生産部品が製造されると、検証試験により、コネクター保持力を含むすべての仕様が満たされていることが確認されます。非ロッキングコネクターの場合、設計検証試験には通常、嵌合および非嵌合サイクル試験中にあらかじめ設定された間隔で保持力を測定することが含まれます。これにより、コネクターの設計寿命にわたって保持力が維持されることが確認されます。

医療用ケーブルアセンブリーにロック式コネクターと非ロック式コネクターのどちらを使用するかは、プロジェクトの初期段階で決定すべきことであり、ユーザーとケーブルの使用方法を考慮する必要があります。

Affinityのエンジニアリングチームは、ロック式、非ロック式の医療用コネクターと関連ケーブルアセンブリーの設計に数十年の経験を有しています。ケーブルやコネクターのプロジェクトは、ぜひ当社にお任せください。

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