Electrical connector

本発明は電気コネクタに関する。

電気コネクタには様々な形態があり、様々な用途に供される。 例えば、コンピュータは、一般的に、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）コネクタ及びマルチピンコネクタを介して周辺機器（例えば、キーボード、モニタ及びプリンタ）に接続される。 ＲＪ−１１電話プラグタイプのコネクタも、他の実施と同様、コンピュータネットワークにおいて使用される。 例えば、作動中に回転を要する超音波撮像装置のような装置を備えるカテーテルは、機械的にかつ電気的にモータ駆動装置に接続することができる。 回転トランスによって連結されるＲＪ−１１コネクタは、カテーテルにモータ駆動装置を接続するために使用することができる。 通常、電気コネクタは雌部及び雄部を有し、雌部及び雄部は結合してこれらの間に電気接続を形成する。 従来のＵＳＢコネクタは、例えば、回転軸を中心とする３６０度のうちある特定の配向において雄部が雌部に挿入されることを必要とする。

本発明は電気コネクタを提供することを目的とする。

一態様においては、概して、本発明は、電子部品をイメージングカテーテルに電気接続するコネクタを備えた装置を特徴とする。 コネクタは、１つ以上の電気接点を有する雌部及び１つ以上の電気接点を有する雄部を備える。 雌部及び雄部はそれぞれ自己配向形状を有し、該自己配向形状は、回転軸を中心とする３６０度の任意の回転位置において雄部と雌部が結合することを可能にする。 結合されると、雌部の電気接点は雄部の対応する１つ以上の電気接点と結合し、電子部品とイメージングカテーテルの間に１つ以上の電気接続を形成する。

装置の実施には、次の特徴の１つ以上を含むことができる。 電子部品は、イメージングカテーテルに含まれる超音波振動子を駆動するためのモータ駆動装置であってもよい。 雄部の電気接点は、軸方向に並べられた一連のリングとして形成することができ、雌部の電気接点は、雌部の周面の周囲で離間して、かつ軸方向において互いにずらして配置されるフィンガーとして形成することができる。 雄部及び雌部は、各フィンガーがリングの対応する一つと接触するように結合する。 フィンガーはばね力を有し、該ばね力は、雄部及び雌部が結合すると、フィンガーをリングに押し付けるように付勢する。 各フィンガーは、その長さに沿って隆起部を備え、該フィンガーの隆起部は、対応するリングと接触する。 雌部は、無線周波数信号から電気接点を保護するように構成される外シールドを備えることができる。 一実施においては、コネクタは、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）の電気的仕様及びプロトコルに適合させることができる。

別の態様においては、概して、本発明は画像診断システムを特徴とする。
画像診断システムは、イメージングカテーテル、モータ駆動装置及びコネクタを備える。 イメージングカテーテルは、回転子コア、駆動軸及び撮像コアを備え、コネクタによってモータ駆動装置に電気接続されるように構成され、コネクタの雌部または雄部が回転子コア内に配置される。 モータ駆動装置は、コネクタによってイメージングカテーテルに電気接続されるように、かつ、撮像コアに回転運動を付与するように構成され、コネクタの雌部又は雄部がモータ駆動装置の先端に配置される。 コネクタは、モータ駆動装置にイメージングカテーテルを電気接続するように構成される。 コネクタは、１つ以上の電気接点を有する雌部と、１つ以上の電気接点を有する雄部とを備える。 コネクタは回転可能であり、雄部及び雌部は各々対応するロック形状を有し、該ロック形状は、雄部及び雌部が結合されたときに、雄部及び雌部間で回転運動を移動させることを可能にする。 コネクタの雄部及び雌部の一方は、モータ駆動装置の先端に配置され、前記対応する部分は、イメージングカテーテルの回転子コア内に配置される。

システムの実施には、次の特徴の一つ以上を含むことができる。 ロック形状は、雄部及び雌部の一方に設けられる１つ以上のキーと、雄部及び雌部の他方に設けられる対応する１つ以上の溝とを備えることができる。 雄部の電気接点は、軸方向に並べられた一連のリングとして形成することができる。 雌部の電気接点は、雌部の周面の周囲で離間して、かつ軸方向において互いにずらして配置されるフィンガーとして形成することができる。 雄部及び雌部は、各フィンガーがリングの対応する一つと接触するように結合する。 フィンガーはばね力を有することができ、該ばね力は、雄部及び雌部が結合されると、フィンガーをリングに押し付けるように付勢する。 各フィンガーは、その長さに沿って隆起部を備えることができ、該フィンガーの隆起部は、対応するリングと接触することができる。 一実施では、コネクタは、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）の電気的仕様及びプロトコルに適合させることができる。

別の態様では、概して、本発明はコネクタを有する装置を特徴とする。 コネクタは、１つ以上の電気接点を有する雌部と、１つ以上の電気接点を有する雄部とを備える。 雌部及び雄部は各々自己配向形状を備え、該自己配向形状は、回転軸を中心とする３６０度の任意の回転位置において雄部と雌部が結合することを可能にする。 結合されると、雌部の電気接点が雄部の対応する１つ以上の電気接点と結合し、１つ以上の電気接続を形成する。

装置の実施には、次の特徴の１つ以上を含むことができる。 雄部の電気接点は、軸方向に並べられた一連のリングとして形成することができる。 雌部の電気接点は、雌部の周面の周囲で離間して、かつ軸方向において互いにずらして配置されたフィンガーとして形成することができる。 雄部及び雌部が結合されると、各フィンガーはリングの対応する一つと接触する。 フィンガーはばね力を有することができ、該ばね力は、雄部及び雌部が結合されると、フィンガーをリングに押し付けるように付勢する。 各フィンガーはその長さに沿って隆起部を備えることができ、該フィンガーの隆起部は、対応するリングと接触する。 雌部は、無線周波数信号から電気接点を保護する外シールドを備えることができる。 一実施では、コネクタは、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）の電気的仕様及びプロトコルに適合させることができる。

別の態様では、概して、本発明はコネクタを有する装置を特徴とする。 コネクタは、体腔又は血管に挿入することができる管状器具であるカテーテルにモータ駆動装置を接続するように構成される。 コネクタは、１つ以上の電気接点及びロック形状を有する雌部を備え、該１つ以上の電気接点は、雄部の１つ以上の電気接点と結合するように構成され、該ロック形状は、雄部の対応するロック形状と結合するように構成される。 コネクタはさらに、１つ以上の電気接点及びロック形状を有する雄部を備え、該１つ以上の電気接点は、雌部の１つ以上の電気接点と結合するように構成され、該ロック形状は、雌部の対応するロック形状と結合するように構成される。 コネクタは、雌部及び雄部が結合されると回転運動がモータ駆動装置からカテーテルに移動するように、かつモータ駆動装置及びカテーテル間に電気接続が形成されるように回転される。

装置の実施には、次の特徴の１つ以上を備えることができる。 ロック形状は、雌部及び雄部の一方に１つ以上のキーと、他方に１つ以上の対応する溝とを備えることができる。 カテーテルは、回転子コア、駆動軸及び撮像コアを備えることができる。 コネクタは、回転子コア内に配置することができる。 雄部の電気接点は、軸方向に並べられた一連のリングとして形成することができ、雌部の電気接点は、雌部の周面の周囲で離間して、かつ軸方向において互いにずらして配置されるフィンガーとして形成することができる。 雄部及び雌部が結合されると、各フィンガーは、リングの対応する一つと接触する。 フィンガーはばね力を有することができ、該ばね力は、雄部及び雌部が結合されると、フィンガーをリングに押し付けるように付勢する。 各フィンガーはその長さに沿って隆起部を備えることができ、該フィンガーの隆起部は対応するリングに接触する。 一実施では、コネクタは、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）の電気的仕様及びプロトコルに適合させることができる。 別の実施では、コネクタはマルチピンコネクタであり、雄部は複数のピンを備えることができ、雌部は、該複数のピンを受容するように構成された複数の対応する開口を備えることができる。

本発明に従って実施されるコネクタは、以下の効果の一つ以上を実現できる。 コネクタの雄部及び雌部は任意の配向で結合させることができるため、ユーザによる接続が容易になる。 「配向区域」を必要としないため、そのようなコネクタは、他のタイプのコネクタよりも小型化することができる。 コネクタは、多数の電気接点を収容することができ、他のタイプのコネクタよりもノイズ低減を向上させることができる。 電気接点の構成により、コネクタを回転ハウジング内に配置することができる。 この特徴は、回転トランスを必要としない上述したカテーテルのような用途において理想的である。

本発明の一以上の実施形態の詳細について、添付の図面及び記述により説明する。 本発明の他の特徴、目的、効果については、明細書の記載、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。

各図面において、類似する符号は類似する要素を示す。
図１は雄部１１０及びこれに合致する雌部１２０を備える配向自由なコネクタ１００を示す。 雄部１１０は、一組の電気接点１３０を備える。 雌部１２０は、対応する一組の電気接点１４０を備える。 コネクタの雌部が雄部と結合すると、電気接続が雄部の各電気接点と雌部の対応する電気接点との間に確立される。

電気接点１３０、１４０は任意の導電性材料、例えば金で形成することができる。 あるいは、電気接点は、導電性材料で被覆された非導電材料で形成してもよい。 電気接点１３０、１４０は、回転軸を中心する３６０度の任意の回転位置において雄部及び雌部１１０，１２０が結合することを可能にする自己配向形状を有する一方で、対応する電気接点間の十分な接触を提供し、接続されるように意図されている電気接点間の接触を回避する。 一般に、電気接点１３０及び１４０の接続において１対１の関係を有していてもよい。

図１に示される実施形態では、雄部１１０の電気接点１３０は、軸方向に並べられた一連のリングとして形成される。 接触リングは、絶縁層１５０によって支持される。 絶縁層１５０は、任意の非導電材料、例えば誘電体、例えばプラスチックで形成することができる。 各電気接点１３０は、誘電体１５０の（例えば誘電体１５０に形成された溝内の）ワイヤ又は微量鉛に接続することができる。 ワイヤ又は鉛は、雄部の電気接点１３０（すなわちリング）とコネクタに取り付けられた電子部品（例えば、電源やモータ駆動装置）との間の電気接続を提供する。 誘電体１５０はまた、ＲＦ（無線周波数）信号からリングを保護できる外シールドの支持も行う。

雌部１２０の電気接点１４０は、雌部１２０の内側領域の周面の周囲において離間して、かつ軸方向において互いにずらして配置される一連のフィンガーとして形成される。 各フィンガーは、その長さに沿って隆起部１６０を備える。 隆起部は、コネクタの雄部及び雌部が結合するときに、フィンガーの隆起部１６０が雄部１１０のリングと接触するように配置される。 雌部１２０の長手方向の軸線に沿った隆起部分の位置は、フィンガーによって異なる。 これは、雌部１２０の各フィンガーが雄部１１０の異なるリングに接触することを可能にする。

フィンガーは、ある程度の可撓性及び弾性を有することができる。 コネクタの雄部１１０が雌部１２０に挿入されると、雌部１２０のフィンガーが屈曲して、雄部１１０がフィンガー上を通過できるようになる。 同時に、雄部１１０と雌部１２０が係合すると、フィンガーの弾性又はばね力が、フィンガーを雄部１１０のリングと接触させるように付勢する。

図１に示される実施形態においては、コネクタ１００の各部分は、４つの電気接点からなる一組の電気接点を備える。 別の実施形態では、電気接点の個数は他の個数、例えば１つ以上とすることができる。 雌部１２０の接点の数及び接点の間隔は、雄部１１０の接点の数及び接点の間隔に対応する。

一部の用途においては、作動時に回転する２つの部品間における接続が必要とされる。 １つの解決方法は、非回転電気コネクタ（例えば、ＲＪ−１１コネクタ）を別個の回転トランスと共に使用して、２つの部品を接続することである。 但し、この方法では別個の回転トランスの使用が必要であるため、電気コネクタの寸法が大きくなり、費用も高くなる。

本明細書に記載されるコネクタは、別個の回転トランスを必要とすることなく、回転することができる。 回転コネクタは、雄部及び雌部間の回転の移動を可能にするポジティブロック形状を備えることができる。 例えば、図２に示すように、ロック形状は、雌部１２０の対応する一組の溝２２０に嵌入可能な雄部１１０の一組のキー２１０を備えることができる。 図面には２つのキー及び溝が示されているが、より多数の又はより少数のキー及び溝を用いることができる。 コネクタ１００がキーを有する形状を備えている実施形態においては、ハウジング２００は自由に配向できない。 例えば、図２に示される実施形態においては、キー及び溝が整合できるのは、回転軸を中心とする３６０度のうち２つの回転位置のみである。

別の実施形態では、コネクタ１００は、パネル、例えばコンピュータの前部又は後部のパネルに取付けるように構成される。 すなわち、雌部１２０はパネル内に取り付けられ、雄部１１０は周辺機器、例えばキーボードに取り付けられる電気ケーブルの先端に取り付けることができる。 別の実施形態では、コネクタ１００は、電気接点の周りで緊密な液体シールを提供するように構成することができる。 例えば、雄部１１０は、雄部１１０先端に設けられる溝内に保持されるＯリングを備えることができる。 雄部１１０が雌部１２０に挿入されると、Ｏリングは緊密な液体シールを形成する。

ＵＳＢコネクタとは、一般に、ユニバーサルスタンダードバス（ＵＳＢ）仕様を指す。 ＵＳＢ仕様には、機械的仕様、電気的仕様、及びＵＳＢプロトコルが含まれる。 ＵＳＢ仕様は、基準を設定して、様々なＵＳＢデバイス及びホストデバイス間の一貫性及び接続性を保証する。 一実施においては、本明細書に記載されるコネクタ１００は、コネクタ自体の物理的構成以外のＵＳＢ仕様に適合するように構成することができる。 すなわち、コネクタ１００は、２０００年４月２７日付けＵＳＢ仕様改訂版２．０に記載される電気的使用及びＵＳＢプロトコルに適合することができる。 同改訂版の全内容、又はＵＳＢ仕様の他の版の全内容は、参照により本明細書に援用される。 コネクタ１００は、標準的なＵＳＢコネクタとは異なる物理的構成を有し、標準的なＵＳＢコネクタの雄部又は雌部と結合するようには構成されない。 配向自由なコネクタ、又は回転可能なコネクタが所望される特定の用途においては、標準的なＵＳＢコネクタを、電気的には適合するが、物理的には図１について上述したように構成されるＵＳＢ仕様に適合するコネクタに置き換えることができるであろう。

上述した特徴の１つ以上を、コネクタの他の構成と共に使用することもできる。 例えば、図３は、回転可能なマルチピンコネクタ３００を示す。 マルチピンコネクタは、それぞれがハウジング３３０に収容された雄コネクタ３１０及び雌コネクタ３２０を備える。 ハウジング３３０は、雄コネクタ及び雌コネクタ３１０，３２０間の回転運動の移動を可能にするポジティブロック形状を有し得る。 図示される実施では、ポジティブロック形状は、対応する一組の溝３５０内に摺動可能な一組のキー３４０である。

上述したコネクタは、様々な状況で使用することができる。 一例としての医用画像診断システム４００が、図４に示される。 本明細書に記載されるコネクタの１つとして構成されるコネクタ４１５は、画像診断システム４００において、モータ駆動装置４１０を医用イメージングカテーテル４２０に連結するために使用できる。 モータ駆動装置４１０は、医用イメージングカテーテル４２０に対して、力、データ転送能、及び／又は機械的駆動を提供できる。

医用イメージングカテーテル４２０は、様々な医療処置で使用することができる。 そのような処置の一つが、ＩＶＵＳ（血管内超音波）画像診断である。 ＩＶＵＳは、血管にイメージングカテーテルを挿入することによって、血管内部の画像を生成する医用画像技術である。 カテーテル先端に取付けられる超音波振動子は、回転して超音波パルスを送出し、送出されたパルスのエコーを様々な角度位置で受信することによって、血管断面を調べる。 画像処理プロセッサは、各角度位置に対応する径方向線を描画する。 画像処理プロセッサは、その角度位置で受信されたエコーに基づいて、前記線の画素に輝度値を割り当てる。 このような径方向線を多数描画することにより、ＩＶＵＳ画像が得られる。

図５Ａは、ＩＶＵＳ画像診断を行うための医用イメージングカテーテル４２０の一実施形態を示す。 この実施形態では、カテーテルは、第１サブアセンブリ５１０及び第２サブアセンブリ５５０を含んでいる。 第１サブアセンブリは、回転子コア５２０、駆動軸５３０、及び撮像コア５４０を備える。 撮像コア５４０の先端には、撮像コア５４０の動きを追跡するために、超音波振動子５４２及びＭＰＳ（医用位置センサ）コイル５４４が設けられる。 回転子コア５２０内には、図６Ａ及び６Ｂについて後述する電気コネクタ６００が配置される。

図６Ａ及び６Ｂに示されるように、電気コネクタ６００は、第１サブアセンブリ５１０の基端に配置される。 図示される実施形態においては、電気コネクタ６００は、図３について説明したマルチピンコネクタ３００に類似するマルチピンコネクタである。 別の実施形態では、図１について説明したコネクタ１００を、第１サブアセンブリ５１０の基端に設けてもよい。 電気コネクタ６００は、カテーテルを別の電子部品、例えば動力、データ転送能及び機械的駆動をカテーテルに提供するモータ駆動装置に接続することを可能にする。

電気コネクタ６００は、任意の手段により、回転子コア５２０内部に固定することができる。 図６には、コネクタ６００に対して回転可能に固定された一対のボルト６１０を示す。 これらボルトは、結合するコネクタと共に使用するときに、位置合わせ機能を発揮する。 ボルトはまた、回転運動の移動を可能にするポジティブロック機構としても機能することができる。 あるいは、回転子コア５３０は、別個のポジティブロック機構を備えることができる。

コネクタ６００は、マルチピンコネクタ又は上述した軸方向リング構成を含むコネクタとすることができる。 マルチピンコネクタが使用される場合、マルチピンコネクタの雄部は、特定の回転位置においてのみ雌部に挿入することができる。 従って、マルチピンコネクタは通常、雄部が挿入前に雄部と雌部を整合させることができる配向区域を備える。 これに対して、図１に示される配向自由なコネクタ１００は、雄部を任意の回転位置において雌部に挿入することができるため、配向区域を必要としない。 したがって、配向自由なコネクタ１００は、通常はマルチピンコネクタよりも小型であり、マルチピンコネクタよりも多数の電気接点を収容できる。 コネクタ１００は通常、マルチピンコネクタに比較して、より良好な遮蔽性を有し、よりノイズを低減する。

図５Ａに戻ると、カテーテルの第２サブアセンブリ５５０は、基端側ハウジング５６０、テレスコピック部５７０、及びシース５８０を備える。 使用にあたってカテーテルを配置するために、シース５８０が患者の血管に挿入される。 第１サブアセンブリ５１０は、回転子コア５２０及び電気コネクタ６００が基端側ハウジング５６０内部に配置され、かつ、撮像コア５４０、振動子５４２及びＭＰＳコイル５４４がシース５８０内部に配置されるように、第２サブアセンブリ５５０内に挿入される。 図５Ｂは、撮像コア５４０、振動子５４２、及びＭＰＳコイル５４４が内部に配置されたシース５８０を示す。

カテーテル使用時に、回転子コア５２０は駆動軸５３０を回転させ、駆動軸５３０は撮像コア５４０を回転させる。 回転子コア５２０内部の電気コネクタ６００は回転するが、モータ駆動装置に取り付けられた対応する電気コネクタとの電気接続を維持する。

シース内部の撮像コア５４０の位置を移動させるために、テレスコピック部５７０を伸縮させることができる。 これは、シース５８０が固定された状態を保ちながらも、撮像コア５４０が血管に沿って異なる位置で画像を撮影することを可能にする。

医療機器について上述したコネクタ１００の実施は、例示的なものである。 上述したように、医療機器分野、及び医療機器以外の分野の両方において、他の実施が可能である。 さらに、他の形態のカテーテルにおいて、コネクタ１００を実施できる。 上述したカテーテルは、単に例示的なものである。 例えば、上述したコネクタ１００又はマルチピンコネクタ３００を使用して、回転式アブレーション器具を有するカテーテルをモータ駆動装置に電気接続することができる。

本発明の多数の実施形態について説明してきたが、本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、様々な改変を加えることが可能である。 したがって、他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に包含されるものである。

配向自由なコネクタの一部を切り欠いた図。

回転可能なコネクタの雄部及び雌部の断面図。

回転可能なマルチピンコネクタを示す図。

医用画像診断システムの概略図。

医用イメージングカテーテルを示す図。

医用イメージングカテーテルを示す図。

医用イメージングカテーテルのコネクタを示す図。

医用イメージングカテーテルのコネクタを示す図。