JP5300022B2 - 自己整合ivusカテーテル回転コアコネクタ - Google Patents

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Description

本発明はカテーテルに関し、より具体的には、カテーテル用の自己整合回転コアコネクタに関する。
患者の体内の超音波画像を取得するために、血管内超音波イメージングシステム(IVUS)が使用される。通常、IVUSシステムは、患者の血管系に挿入するようにされた軟性カテーテル本体を有する超音波カテーテルを含む。超音波画像を取得するために、カテーテルは、カテーテル本体の内腔内に受け入れられたイメージングコアを含む。イメージングコアは、可撓性駆動ケーブルの遠位端に接続された超音波振動子を含み、この可撓性駆動ケーブルはカテーテル内腔を通ってカテーテルの近位端へ延びる。カテーテル内腔内で振動子を回転させるとともに長手方向に平行移動させるために駆動ケーブルが使用される。カテーテルは、カテーテルをモータ駆動装置(MDU)に電気的かつ機械的に接続するための電気及び機械コネクタを含む。MDUは、イメージングコアを回転させるためのモータを含み、振動子との間で電気信号をやり取りする。
現在、カテーテルをMDUに接続するために2種類の接続が使用されている。第1の種類は固定コネクタを使用するものであり、この場合、カテーテルハブ内に収容された回転変圧器、スリップリング又は蓄電装置によって、振動子の回転配線が固定配線に変えられる。この方法の不都合な点として、コストの増加、ハブサイズの増大、及び複雑性の増大が挙げられる。回転変圧器又はスリップリングが個々のカテーテル内に取り付けられるため、個々のカテーテル用の変圧器又はスリップリングを購入又は製造する追加コストに加え、組み立てのための追加の人件費もかかる。また、回転変圧器をカテーテルハブ内に収容しなければならず、他の信号が加えられる場合、変圧器、従ってハブのサイズを拡大する必要が生じる可能性がある。回転変圧器を有するカテーテルはより複雑であり、正しく機能するためには、構成部品のはめ合いが精密許容差の範囲内にあることが必要である。これによりコストが増加するとともに不具合の機会が増える。現在の設計においては、この種のカテーテルは最終組み立てまで試験することができず、この時点でカテーテルに問題があると、装置全体を縛り付けることが必要となる。
第2の種類の接続は同軸タイプのコネクタを使用するものであり、この場合、はめ合いの接点に中心ピンとバネ付勢された同心リングとが含まれることにより、カテーテルとMDUとが、これらのコネクタの相対位置に関わらず正しく嵌合するようになる。回転配線を固定配線に変える回転変圧器又はスリップリングはMDUに収容される。この方法の不都合な点として、使用可能な接点数の限界、複雑性の増大、及び機械的結合がずれる可能性が挙げられる。多重接点型同軸コネクタのコストは、回転変圧器のコストに匹敵する場合もある。接点が3以上になると、同軸コネクタはより大型、複雑かつ高価になる。通常、同軸コネクタの接点は、モータ駆動装置からカテーテルの回転部分にトルクを伝えるための機械的結合の機能を果たし、モータ駆動装置の接点が摩耗すると、ずれが生じるおそれがある。
従って、従来技術の不都合を克服する改善された回転式コネクタに対するニーズが存在する。
本発明は、カテーテル、及び手動整合を必要としないはめ合わせコネクタの回転整合が望まれるその他の用途のための自己整合回転コネクタを提供する。
1つの実施形態では、カテーテルシステムが、駆動装置に接続可能なカテーテルを含む。カテーテルは、イメージングコアと、イメージングコアの近位端に結合された回転子と、回転子から近くに延びる少なくとも1つの定位機構とを含む。駆動装置は、少なくとも1つの定位スロットを有するシャフトコネクタを含み、カテーテルの定位機構は、このスロットに挿入されるように構成される。定位機構がシャフトコネクタのスロットに挿入されると、回転子及びイメージングコアがシャフトコネクタとともに回転し、スロットがシャフトコネクタから定位機構へ、従って回転子及びイメージングコアへトルクを伝える。回転子及びシャフトコネクタには電気接点が設けられる。定位機構がシャフトコネクタのスロットに挿入されると、回転子の電気接点が、シャフトコネクタの電気接点に正しく位置合わせされるとともにこれと係合する。さらに、シャフトコネクタは、スロット内へ下方に傾斜する傾斜面を有する。カテーテルの駆動装置への挿入中、定位機構がシャフトコネクタの傾斜面と係合して、シャフトコネクタを自動的に回転させる。シャフトコネクタが回転すると、定位機構が傾斜面を下方に滑ってスロット内に入り込み、この位置において、回転子が回転してシャフトコネクタと正しく位置合わせされる。
以下の図及び詳細な説明を検証することにより、当業者には本発明の他のシステム、方法、特徴及び利点が明らかになるであろう。このような追加のシステム、方法、特徴及び利点は全て本明細書内に含まれ、本発明の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲により保護されることを意図している。
本発明の上述の及びその他の利点及び目的に対してどのように異を唱えるかについてより理解するために、添付の図面に示す本発明の特定の実施形態を参照することにより、上記簡潔に説明した本発明のより具体的な説明を提供する。図の構成部品は必ずしも縮尺どおりではなく、本発明の原理を示すにあたって強調したものであることに留意されたい。さらに、図中、異なる図全体を通じて、同じ参照符号は一致する部品を示す。しかしながら、同じ部品が必ずしも同じ参照符号であるというわけではない。さらに、全ての図は概念を伝えることを意図したものであり、相対的なサイズ、形状及びその他の詳細な特性をそのままに又は正確に示さずに、概略的に示している場合もある。
本発明の実施形態によるカテーテルシステムの斜視図である。 本発明の実施形態によるカテーテルの近位端の背面図である。 本発明の実施形態によるカテーテルの近位端の側断面図である。 本発明の実施形態による2スロット式シャフトコネクタの斜視図である。 本発明の実施形態による2スロット式シャフトコネクタの平面図である。 本発明の実施形態による2スロット式シャフトコネクタの側面図である。 本発明の実施形態による2スロット式シャフトコネクタの正面図である。 本発明の実施形態によるカテーテルの近位端とモータ駆動装置との断面図である。 本発明の実施形態によるモータ駆動装置に接続されたカテーテルの断面図である。 本発明の実施形態による1スロット式シャフトコネクタの斜視図である。 本発明の実施形態による1スロット式シャフトコネクタの平面図である。 本発明の実施形態による1スロット式シャフトコネクタの側面図である。 本発明の実施形態による1スロット式シャフトコネクタの正面図である。 本発明の実施形態による4スロット式シャフトコネクタの斜視図である。 本発明の実施形態による4スロット式シャフトコネクタの平面図である。 本発明の実施形態による4スロット式シャフトコネクタの側面図である。 本発明の実施形態による4スロット式シャフトコネクタの正面図である。
図1は、本発明の実施形態による例示的なカテーテル超音波イメージングシステム10を示す図である。イメージングシステム10は、患者の血管系に挿入するようにされたカテーテル15を含む。カテーテル15は、可撓性の細長いカテーテル本体20と、このカテーテル本体20の内腔内にイメージングコア(図示せず)とを含む。イメージングコアは、駆動ケーブルの遠位端に接続された、例えば圧電結晶(PZT)などの超音波振動子を含み、この駆動ケーブルはカテーテル本体20を通って延びる。駆動ケーブルは、カテーテル15内で振動子を回転させるとともに長手方向に平行移動させるために使用される。カテーテル15の近位端は、モータ駆動装置(MDU)25に着脱可能に接続され、MDUはイメージングコアを回転させるためのモータを収容する。
図2Bを参照すると、カテーテル15が、カテーテル15をMDU25に機械的かつ電気的に接続するためのカテーテルハブ30を近位端に含む。カテーテルハブ30は、非回転式ハウジング35と、この非回転式ハウジング35内に収容された回転子すなわち回転素子40とを含む。回転子40は、非回転式ハウジング35内で回転する。カテーテル15は、回転子40から延びるスプラインの形の定位機構45を含む。カテーテル15はまた、回転子40上に、カテーテル15をMDU25に電気結合するための電気接点50も含む。この実施形態では、接点50は、回転子40から延びるコネクタピンの形をしている。カテーテル15は、回転子40を駆動ケーブル55の近位端に接続するスタンプシャフト60と、シャフト60の周囲にシールとをさらに含む。コネクタピン50は、シャフト60と駆動ケーブル55とを通って走る配線すなわち同軸ケーブル(図示せず)を介してイメージングコアの振動子に電気結合される。コネクタピン50は、以下でさらに詳細に説明するように、ピンコネクタ50をMDU25内のソケットなどの雌コネクタに挿入することにより、カテーテル15とMDU25との間に電気的インターフェイスを提供する。図2Aに示すように、回転子40の対向する両側面から定位スプライン45が延びる。個々のスプライン45は、各々がスプライン45の幅に沿って集束する鋭い先端を有する。
図3A〜図3Dは、本発明の実施形態によるMDU25のシャフトコネクタ65を示す図である。シャフトコネクタ65の近位端はMDU25のモータ(図示せず)に接続され、このモータがシャフトコネクタ65を回転させる。シャフト65は、対向する両側面に2つの外側定位スロット67を含む。カテーテル15の定位スプライン45は、シャフトコネクタ65の定位スロット67内に嵌合するように構成される。シャフトコネクタ65は、定位スロット67内へ下方に傾斜する外側斜面70をさらに含む。図3Cに示すように、個々の定位スロット67は、スロット67の対向する両側面からスロット67内へ傾斜する2つの斜面70を有する。図3Bは、シャフトコネクタ65の平面図を示しており、図中、スロットの斜面70は、スロット67の間で集束する鋭い先端75で交わる。シャフトコネクタ65内には、MDU25のソケットなどの雌コネクタが収容され、シャフトコネクタ65の開口部80を通じてこの雌コネクタにアクセスすることができる。雌コネクタは、カテーテル15のスプライン45がシャフトコネクタ65のスロット67内に挿入されると、カテーテル15のコネクタピン50に正しく位置合わせされるように構成される。
次に図4を参照しながら、カテーテルハブ30のMDU25への挿入について説明する。図4に示すように、内部にカテーテルハブ30を受け入れるように構成されたMDUのポート85内にシャフトコネクタ65が位置する。カテーテルハブ30は、ハブ30の非回転式ハウジング35がポート85にしっかりと収まるようにMDU25のポート85に挿入される。非回転式ハウジング35は、MDU25のポート85内の適所に固定される。カテーテルハブ30がポート85に挿入されると、スプライン45の先端がシャフトコネクタ65の斜面70に到達する。ハブ30がポート85に挿入され続けると、スプライン45とシャフトコネクタ65の斜面70との間の係合が、スプライン45がもたらす長手方向の挿入力をシャフトコネクタ65の回転を引き起こす回転力に変換する。長手方向の挿入力は、シャフトコネクタ65の回転軸に実質的に平行な方向に加えられる。シャフトコネクタ65が回転すると、スプライン45の先端がシャフトコネクタ65の斜面70を下方に滑ってシャフトコネクタ65のスロット67の中に入り込み、この位置において、コネクタピン50がシャフト65のコネクタと正しく位置合わせされる。ハブ30がポート85に挿入され続けると、スプライン45が長手方向に滑ってそれぞれのスロット67内に入り込み、ハブ30のコネクタピン50が、シャフト開口部80を通じてシャフト65のコネクタに挿入される。スプライン45、スロット67、及び斜面70は、個々のスプライン45の幅全体がそれぞれのスロット67に入り込むまで、ハブのコネクタピン50がMDUのコネクタを係合し始めないように構成されることが好ましい。これにより、ハブのコネクタピン50がMDUのコネクタに、互いに係合し合う前に正しく位置合わせされることが確実になる。
図5は、MDU25内に完全に挿入されたカテーテルハブ30を示す図である。図5に示すように、MDUは、雌コネクタ95と、シャフトコネクタ65をMDU25のモータ(図示せず)に接続するためのドライブシャフトと、シャフトの回転配線をMDU25の固定配線に電気結合させるための回転変圧器97とを含む。スリップリング及びコンデンサを含む他の手段を使用して、シャフトの回転配線をMDU25の固定配線に結合させることもできる。MDU25の雌コネクタに挿入されたハブのコネクタピン50は、カテーテル15のイメージングコアとMDU25の電子機器との間に電気結合を提供する。他の種類のコネクタを使用してカテーテルハブ30をMDU25に電気結合させることもできる。例えば、MDU内にコネクタピンを配置し、カテーテルハブ内に雌コネクタを配置することもできる。さらに、ピンではないコネクタを使用することもできる。スロット67に挿入されたスプライン45は、MDUのシャフトコネクタ65とイメージングコアの駆動ケーブル55との間に機械的結合を提供する。シャフトコネクタ65がMDUのモータにより回転されると、シャフトコネクタ65のスロット67がスプライン45にトルクを伝え、さらにこのスプラインがイメージングコアの駆動ケーブル55にトルクを伝える。このようにして、スロット67のスプライン45がイメージングコアに回転駆動力を与えることにより、コネクタピン50にかかる機械的応力を低減させる。
図2Aを参照すると、ハブ30内の回転子40が二重対のコネクタピン50を含み、個々の二重対のコネクタピン50はともに短絡している。例えば、コネクタピン50b及び50dが双方とも振動子の陰極に接続し、コネクタピン50a及び50cが双方とも振動子の陽極に接続する。こうする理由は、カテーテル15がMDU25に接続される際に、回転子40のシャフトコネクタ65への回転整合が、どのスプライン45がどのスロット67に入るかによって2通り考えられるからである。これら2つの考えられる回転整合は、180度離れて定位する。二重のコネクタピン50は、両方の考えられる回転整合の場合にコネクタピン50のパターンが同じになるように回転子上に位置決めされる。二重対のコネクタピン50を回転子40の回転軸に関して180度離して定位させることによりこれを行う。図2Aにおいて、例えば陽極コネクタピンが50a及び50cで、陰極コネクタピンが50b及び50cであるパターンは、回転子40が180度回転した場合も同じである。MDUのシャフトコネクタ65は、対応する二重のソケット(図示せず)を有する。このようにして、両方の考えられる回転整合に対して正しい電気結合が行われる。
カテーテルハブ及びシャフトは、スプライン及びスロットをそれぞれいくつでも有することができる。例えば、図6A〜図6Dは、シャフト165が単一のスロット167を有する実施形態を示す図である。この実施形態では、カテーテルハブは、対応する単一のスプライン(図示せず)を含み、スプラインを単一にした図2A及び図2Bに示すハブと同様のものであってもよい。この実施形態では、シャフト165は、スロット167内へ下方に螺旋状の外側螺旋面170を含む。この実施形態では、考えられる回転整合は1つしか存在しないので、二重のコネクタピンは必要ない。
図7A〜図7Dは、シャフト265が90度の間隔をあけた4つのスロット267を有する別の実施形態を示す。この実施形態では、ハブは、4つの対応するスプラインを含み、90度の間隔をあけてスプラインを4つにした図2A及び図2Bに示すハブと同様のものであってもよい。個々の定位スロット267は、スロット267の対向する両側面からスロット267内へ傾斜する2つの斜面270を有する。スロット267の斜面270は、隣接するスロット267の間で集束する鋭い先端275で交わる。この実施形態では、この実施形態の回転子とシャフトとの間の考えられる回転整合は4つあるので、ハブは90度ごとに二重のコネクタピンを有することが好ましい。
本発明の様々な実施形態による自己整合コネクタは、いくつかの利点を提供する。1つの利点は、イメージングコアに対する回転駆動力を、カテーテルとシャフトコネクタとの電気接点ではなく、(単複の)スロット内の(単複の)スプラインによって与えることにより、接点にかかる機械的応力が低減することである。さらに、回転変圧器又はその他の結合装置がMDUに収容され、カテーテルには収容されない。従って、個々のカテーテルに別個の回転変圧器又はその他の結合装置を設ける必要がなくなることにより、カテーテルのユニット毎のコストが低減する。カテーテルが使い捨ての場合、これにより使い捨て製品のコストが低減する。さらに、2つの主な部分組立体、すなわちイメージングコア及びカテーテル本体/ハブの形でカテーテルを組み立てることができる。最終的な組み立て前にこれらの部分組立体の各々を別々に試験することにより、組立体全体を廃棄することなく欠陥のある部分組立体を処分できるようになる。最終的な組み立て及び試験後、主な部分組立体の一方に欠陥があれば、カテーテルを分解し、欠陥部品を廃棄し、欠陥のある部分組立体に取って代わる交換部品で再びカテーテルを組み立てることができる。
手動整合を必要としないはめ合わせコネクタの回転整合が望まれる用途に自己整合コネクタを使用することができる。自己整合コネクタは、1又はそれ以上の部品が独立して回転し、整合機構が任意に定位し、部品が手動整合を必要とせずに容易に係合するという要件が存在する場合に有用である。
上述の明細書では、本発明の特定の実施形態を参照しながら本発明について説明した。しかしながら、本発明の広範な技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく、本発明に様々な修正及び変更を行うことができることは明らかである。例えば、本明細書で説明した処理行為の特定の順序及び組み合せは例示的なものにすぎず、異なる又は追加の処理行為、或いは異なる組み合せ又は順序の処理行為を使用して本発明を実施できることを理解されたい。さらなる実施例として、1つの実施形態の個々の特徴を、他の実施形態に示す他の特徴と混ぜ、適合させることができる。上記に加え、及び明らかなことではあるが、要望通りに特徴を追加し、或いは減じることができる。従って、添付の特許請求の範囲及びその同等物に照らした場合を除き、本発明を限定すべきではない。
65 シャフトコネクタ
67 スロット
70 斜面
75 先端
80 開口部

Claims (24)

  1. カテーテルシステムであって、
    カテーテルと、駆動装置と、を備え、
    前記カテーテルは、内腔を有するカテーテル本体と、前記カテーテル本体の前記内腔内に受け入れられるコアと、前記コアの近位端に結合された回転子と、前記回転子の近位端に結合されたカテーテルハブと、を備え、
    前記カテーテルハブは、非回転式ハウジングと、前記非回転式ハウジング内に位置し且つ前記回転子の両側で近位方向に延びる複数の定位スプラインと、を備え、各定位スプラインは、その両側に長手方向に真っ直ぐな側面を有し、
    前記駆動装置は、回転可能なシャフトコネクタを備え、前記シャフトコネクタは、回転軸と、両側に配置され且つ前記複数の定位スプラインと嵌合するように構成された複数の定位スロットと、前記複数の定位スロットの間に配置され且つ前記複数の定位スロットのうちの少なくとも1つに傾斜する少なくとも1つの傾斜面と、を有し、
    前記複数の定位スロットは、前記シャフトコネクタの回転軸と平行に長手方向に延び且つ長手方向に真っ直ぐな互いに対向する側壁を有し、
    前記複数の定位スプラインと前記複数の定位スロットとが互いに嵌合した場合、前記回転子と前記コアとが前記シャフトコネクタとともに回転する、ことを特徴とするカテーテルシステム。
  2. 前記傾斜面は、前記シャフトコネクタの回転軸に実質的に平行な方向の力が前記傾斜面に加わると、前記シャフトコネクタを回転させるように構成される、ことを特徴とする請求項1に記載のカテーテルシステム。
  3. 前記傾斜面は、前記シャフトコネクタの周囲に沿って螺旋状になる、ことを特徴とする請求項2に記載のカテーテルシステム。
  4. 前記複数の定位スプラインは、その幅に沿って集束した先端を有する、ことを特徴とする請求項1に記載のカテーテルシステム。
  5. 前記シャフトコネクタは、個々の定位スロットの対向する側壁内に傾斜する2つの傾斜面を有する、ことを特徴とする請求項に記載のカテーテルシステム。
  6. 前記回転子上に二重接点の対をさらに備え、個々の二重接点の対がともに短絡される、ことを特徴とする請求項に記載のカテーテルシステム。
  7. 個々の二重接点の対の形の前記接点は、前記回転子の回転軸に対して180度離れて定位する、ことを特徴とする請求項に記載のカテーテルシステム。
  8. 前記駆動装置内に収容されるとともにシャフトコネクタに結合された、該シャフトコネクタを回転させるためのモータをさらに含む、ことを特徴とする請求項1に記載のカテーテルシステム。
  9. 前記回転子上に第1の電気接点の組と、前記シャフトコネクタ上に第2の電気接点の組とをさらに備え、前記第1の接点の組は、前記複数の定位スプラインが前記シャフトコネクタの複数の定位スロットに挿入された場合、前記第2の接点の組と係合するように構成される、ことを特徴とする請求項1に記載のカテーテルシステム。
  10. 前記第1の接点の組はコネクタピンを含み、前記第2の接点の組はソケットを含む、ことを特徴とする請求項に記載のカテーテルシステム。
  11. 前記ソケットは、前記シャフトコネクタ内に収容されるとともに該シャフトコネクタの開口部を通じてアクセス可能である、ことを特徴とする請求項10に記載のカテーテルシステム。
  12. 前記コアは、前記回転子に接続された駆動ケーブルと、該コアの遠位端に接続された超音波振動子とを含む、ことを特徴とする請求項1に記載のカテーテルシステム。
  13. 前記回転子と前記コアの近位端との間に結合されたスタンプシャフトをさらに備え、該スタンプシャフトは前記コアの近位端の周囲にスタンプされる、ことを特徴とする請求項1に記載のカテーテルシステム。
  14. 前記回転子は、前記カテーテルハブの非回転式ハウジング内に回転可能に収容され、前記駆動装置は、前記カテーテルハブの非回転式ハウジングを受け入れるように構成されたポートを内部に有する、ことを特徴とする請求項1に記載のカテーテルシステム。
  15. 前記カテーテルハブの非回転式ハウジングを前記駆動装置に固定するための固定機構をさらに含む、ことを特徴とする請求項14に記載のカテーテルシステム。
  16. 前記駆動装置内に収容されるとともに前記シャフトコネクタに結合された電気結合装置をさらに含む、ことを特徴とする請求項1に記載のカテーテルシステム。
  17. 前記結合装置は回転変圧器を備える、ことを特徴とする請求項16に記載のカテーテルシステム。
  18. 駆動装置とカテーテルとを含むシステムにおいて、
    前記駆動装置は、互いに反対側に配置された複数の定位スロットを含む回転可能なシャフトコネクタを有し、
    前記カテーテルは、内腔を有するカテーテル本体と、前記カテーテル本体の前記内腔内に受け入れられるコアと、前記コアの近位端に結合された回転子と、
    前記回転子から近位方向に延び且つ互いに反対側に配置された複数の定位スプラインと、を備え、
    前記複数の定位スプラインは、前記複数の定位スロットと嵌合するように構成され、
    前記回転子及び前記コアは、前記複数の定位スプラインが前記複数の定位スロットと嵌合した場合、前記シャフトコネクタとともに回転するようにされ、
    前記複数の定位スロットは、対向する側壁を有し、前記側壁は、前記シャフトコネクタの回転軸と平行に長手方向に延び且つ長手方向に真っ直ぐであり、前記複数の定位スプラインは、前記複数の定位スロットの側壁に対して相補的であり且つ長手方向に真っ直ぐな両側面を有する、ことを特徴とするカテーテル。
  19. 前記複数の定位スプラインの少なくとも1つ、その幅に沿って集束した先端を含む、ことを特徴とする請求項18に記載のカテーテル。
  20. 前記複数の定位スプラインは、傾斜面に沿って滑るようにされた、ことを特徴とする請求項18に記載のカテーテル。
  21. 前記回転子上に二重接点の対をさらに備え、個々の二重接点の対はともに短絡される、ことを特徴とする請求項18に記載のカテーテル。
  22. 個々の二重接点の対の形の前記接点は、前記回転子の回転軸に対して180度離れて定位する、ことを特徴とする請求項18に記載のカテーテル。
  23. 前記コアは、前記回転子に接続された駆動ケーブルと、前記コアの遠位端に接続された超音波振動子とを備える、ことを特徴とする請求項18に記載のカテーテル。
  24. 前記回転子と前記コアの近位端との間に結合されたスタンプシャフトをさらに備え、該スタンプシャフトは前記コアの近位端の周囲にスタンプされる、ことを特徴とする請求項18に記載のカテーテル。
JP2009545643A 2007-01-09 2008-01-08 自己整合ivusカテーテル回転コアコネクタ Expired - Fee Related JP5300022B2 (ja)

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