JP5551710B2 - 電子デバイスに関するコネクタ - Google Patents

Description

本発明は、電子デバイスのセンサ及び／又は作動要素に対して電子デバイスの電子回路を結合するコネクタに関し、このコネクタは、上記要素の対応する１つに電子回路を結合するよう構成される接続ポイントを持つ接続表面を有する。

多くの電子デバイスは、それらの周囲と相互作用する多数の検知及び／又は作動要素を有する。斯かるデバイスにおいて、電子回路は、異なる要素に結合される。電子回路又は電子デバイスの検知／作動部分の簡単な交換のため、電子回路を有する第１のユニットと上記要素を有する別々の第２のユニットとの形で、電子デバイスを提供することが好ましい。コネクタは、第１のユニット及び第２のユニットを結合させるために提供されるべきである。電子デバイスが多くの検知／作動要素を有し、コネクタがしばしば抜き差しされる場合、何回かの接続は失敗する場合がある。斯かる接続障害は、例えば、機械的な破損又は汚染された接続ポイントを生じさせる場合がある。特に、例えばＥＥＧ、ＥＣＧ又はＥＭＧデバイスといった医療機能を持つ電子デバイスにおいて、斯かる接続障害は望ましくない、かつ一層有害な結果を持つ場合がある。

例えば、多くの埋め込み型医療デバイスは、様々なセンサ（例えばバイオセンサ又は記録電極）及び／又は作動要素（例えば刺激電極）を含む。センサ及び／又は作動要素は、患者の体に、例えば脳組織に埋め込まれる。センサ要素からの読み出し及び作動要素の起動のため、電子回路が必要とされる。好ましくは、電子機器は、検知又は作動要素の担体から分離される容器に含まれる。電子機器は故障する又は限定された寿命を持つ場合があるので、電子機器とセンサ又は作動要素とを接続する又は切り離すことができるようにすることがしばしば望ましい。この既知の例は、バッテリーと電子機器とを含む埋め込み型パルス生成器（ＩＰＧ）ユニットからなる神経刺激器インプラントであり、生医学的コネクタ及びリードワイヤを介して、脳組織に埋め込まれる作動電極に物理的及び電気的に接続される。

埋め込み型医療デバイスが適切に機能することを保証するため、このコネクタは、例えば交換又は修正目的のため、電子回路を有するユニットに対して確実かつ反復的に接続、脱着及び再接続されるべきである。接続及び再接続は通常、外科的状態の下で発生する。例えば、血液、体液、組織破片又は他の物質が、コネクタ表面を汚染する場合がある。また、綿といった洗浄若しくは乾燥剤、又は歯のセメント、骨セメント、接着剤等といった他の物質がコネクタ表面の汚染をもたらす場合がある。結果として、電子機器とセンサ又は作動要素との間の物理的又は電子的接続の一部が被覆される。これは最終的に（部分的な）デバイス故障をもたらす場合がある。なぜなら、すべてのセンサ又は作動要素が、電子機器ユニットにより処理されることができるというわけではないからである。

本発明の目的は、冒頭にて説明したようなコネクタを提供することであり、このコネクタは、センサ及び／又は作動要素に電子回路を確実かつ反復的に接続することを可能にする。

本発明の第１の側面によれば、この目的は、電子デバイスのセンサ及び／又は作動要素に電子デバイスの電子回路を結合するコネクタを提供することにより実現される。このコネクタは、ｉ個の接続ポイントを持つ少なくとも１つの接続表面を有し、上記ｉ個の接続ポイントは、上記要素のｊ個の対応する要素に電子回路を結合するｊ個のプライマリ接続ポイントと、上記要素のうちの少なくとも１つに上記電子回路を冗長に結合するｋ個の冗長な接続ポイントとを有し、上記要素の少なくとも１つに対する上記プライマリ及び上記冗長な接続ポイントが、上記接続表面にわたり分散される。

こうして、コネクタ及び／又はカウンターコネクタの表面又は接続ポイントの部分的な汚染又は機械的な故障に対して堅牢であるコネクタが提供される。電子回路に接続される必要のあるセンサ又は作動要素の数より大きな数の接続ポイントが接続表面に提供される。例えば、センサ又は作動要素の数よりｎ倍（ｎ＝２、３、４等）多い接続ポイントが提供される。例えば汚染によって、１つの接続ポイントが使用不可能になる場合でも、冗長な接続ポイントのうちの少なくとも１つはまだ使用可能であり、この要素は電子機器にまだ結合されることになる。プライマリ接続ポイント及び冗長な接続ポイントが同一であってもよい点に留意されたい。プライマリ及び冗長なポイントの間の差異は、技術的な目的というよりより記述的な目的である。１つ要素へと誘導する接続の任意の１つが、プライマリ接続と考えられることができる。すると他の全ての接続は、冗長接続と考えられる。

１つの要素に関するすべての冗長な接続ポイントが、例えば血液の１つのスポットによりすぐに汚染されてしまう可能性を減らすため、この冗長性は好ましくは、接続表面にわたり分散される。例えば、上記要素の１つへの結合に関する上記プライマリ接続ポイントと上記要素の同じ１つへの結合に関する少なくとも１つの冗長な接続ポイントとが、上記要素の別の１つへの結合に関する少なくとも１つの接続ポイントにより物理的に分離される。ある要素への結合に関する冗長な接続ポイントを互いにいくらか距離をおいて提供することにより、例えば汚染が原因による１つの要素へのすべての接続が故障する可能性は、明らかに減らされる。冗長な接続ポイント間の距離が更に増加されるとき、コネクタの信頼性は更に向上される。接続ポイント間の距離は、隣接する接続ポイント間の距離より大きな距離を用いることにより、及び／又は同じ要素に関する２つの接続ポイント間により多くの接続ポイントを置くことにより増加されることができる。

本発明によるコネクタの好ましい実施形態において、要素当たりの冗長な接続ポイントの数は、異なる要素に対して異なる。この実施形態において、デバイスの最も重要な機能の信頼性は、向上されることができる。電子回路の接続又は再接続の間、より重要な要素に対するいくつかの接続が意図されるようには確立されない場合、この失われた接続の作業を引き継ぐのにかなりの冗長な接続が利用可能である。より重要な機能の信頼性を改善することにより、接続問題の悪影響は最小化される。より重要な要素に対して追加的な接続ポイントを割り当てることは、あまり重要でない要素の信頼性を減少させる場合がある。しかしながら、あまり重要でない要素の故障は、それほど問題とはならず、もしこの電子デバイスが医療デバイスであったとしても、患者に対して引き起こされる健康リスクも少ないであろう。

より重要な要素に電子回路を結合するための２つの接続ポイント間の距離が、あまり重要でない要素に電子回路を結合するための２つの接続ポイント間の距離より大きい場合、コネクタを提供することにより、同様の効果が与えられる。この場合も、より重要な機能の信頼性は、あまり重要でない機能の信頼性より増加される。距離は、ミリメータ又はマイクロメートルにおいて、又は同じ要素に関する１つの接続ポイントと別の接続ポイントとの間にある他の接続ポイントの数において測定されることができる。重要性が相対的な用語である点に留意されたい。あるユーザ又は患者にとって重要であることは、別の者にとってはあまり重要でない場合がある。従って、上述の２つの実施形態において、ユーザ／医師／外科医が冗長な接続ポイントを特定の要素に割り当てることができる可能性を提供することが好ましい。

埋め込み型医療デバイスのセンサ及び／又は作動要素は、患者の体の異なる部分でアクティブでありえる。例えば、脳深部刺激デバイスは、脳における複数の位置で複数のグループの刺激電極を用いることができる。好ましくは、患者の体における要素の幾何学的な関係は、接続表面には移されない。隣接する要素に関する接続ポイント及び冗長な接続ポイントは好ましくは、接続表面で分離される。これにより、複数の隣接する接続ポイントの汚染が、患者の体におけるより大きな領域での埋め込み型医療デバイスの故障を直ちに生じさせないことが確実にされる。代わりに、隣接する接続ポイントの汚染は、デバイスの完全なアクティブ領域にわたり広げられるわずかに減らされた機能だけを生じさせることになる。本発明のこれら及び他の側面が、以下に説明される実施形態を参照して明らかとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。

本発明による埋め込み型医療デバイス及びコネクタを概略的に示す図である。 本発明によるコネクタ及びいくつかのセンサ／作動要素を示す図である。 複数の台地を持つコネクタを示す図である。 接続表面上の接続ポイントの代替的な構成を示す図である。

図１は、本発明による埋め込み型医療デバイス及びコネクタ１０を概略的に示す。この詳細な記載に示される例は主に、埋め込み型医療デバイスを示す。しかしながら、示される実施形態は例としてのみ提供されるものであり、説明される特徴は、電子回路に複数の要素を確実に結合させるためコネクタを用いて、他のタイプの電子デバイスにも適用可能である点に留意されたい。電子デバイスは、例えば神経刺激器インプラント、心臓刺激器又はＥＣＧ、ＥＭＧ若しくはＥＥＧ監視デバイスとすることができる。埋め込み型医療デバイスにおいて、センサ及び作動要素１２は共に、局所的に監視された物理的な値に基づき物理的な活動を選択的に刺激することができる医療デバイスを提供するために用いられることができる。医療デバイスは、操作ユニット１７及びサポートユニット１６を有する。操作ユニット１７は、複数のセンサ又は作動要素１２を有する。この例において、要素１２は、アレイ状の態様で近くに一緒に構成される。代替的に、埋め込み型デバイスの機能に基づき、要素１２は、患者の体のより大きな領域にわたり広げられることができる（部分的に）分離した要素１２とすることができる。サポートユニット１６は、医療デバイスを作動させる電子回路１１を有する。電子回路１１は、監視要素１２からの信号を受信及び処理することができ、並びに／又は、例えば選択された神経細胞又は筋線維を刺激するため、作動要素１２に対するパルスを生成することができる。電子回路１１は更に、例えばパーソナル、操作又は監視パラメータを格納するいくつかのメモリを有することができる。監視されたパラメータは、デバイスの機能を制御するために用いられることができるか、又はオプションのデータ転送ユニット（図示省略）を用いて、外部受信機に送信されることができる。例えば、操作指示を受信するデータ受信器（図示省略）が含まれることができる。電子回路１１に電力供給するバッテリー１５が提供されることができる。

好ましくは、サポートユニット１６は、患者の皮膚のちょうど下に埋め込まれる。医療デバイスが埋め込まれるとき、操作ユニット１７のコネクタ１０は、サポートユニット１６のカウンターコネクタ１４と係合される。コネクタ１０は、カウンターコネクタ１４上の対応する接続ポイントに接続するための多数の接続ポイント１３を有する。接続は、カウンターコネクタ１４の穴へコネクタ１０のピン１３をスライドさせることにより、導電性領域を互いに押しつけることにより、又は電子コネクタに関して使用される他の任意の従来の態様で、確立されることができる。センサ及び／又は作動要素１２が、体内の深部で動作可能であるので、束状のワイヤ１８は、コネクタ１０における接続ポイント１３をセンサ及び／又は作動要素１２に結合する。要素１２の少なくとも一部がコネクタ１０上の複数の接続ポイント１３に結合されるという態様で、ワイヤ１８は構成及び接続される。冗長な接続を提供することにより、サポートユニット１６と操作ユニット１７との間の接続の信頼性は増加される。これは、図２を参照して後で詳しく述べられる。

図２は、コネクタ１０を持つ操作ユニット１７とセンサ及び／又は監視要素１２とのセットを示す。図１と同様で、要素１２はアレイ状の態様で構成される。３つの隣接する要素ａ、ｂ及びｃが明確に特定される。要素１２から生じるワイヤ１８は、束ねられ、コネクタ１０に導かれる。コネクタ１０において、ワイヤ１８は、接続表面２１での接続ポイント１３に結合される。コネクタ１０は、要素１２より多くの接続ポイント１３を有する。各アクティブ要素１２は、接続ポイント１３の少なくとも１つに接続されるべきである。接続ポイント１３及びカウンターコネクタ１４を介して、要素１２は、電子回路１１に結合される。電子回路１１は、作動要素１２に対するパルスを提供することができ、監視要素１２から信号を受信することができる。適切に構成された電子回路１１は、検知だけだけでなく起動のため、１つの要素１２を用いることを可能にすることができる。

各要素１２が１つの接続ポイント１３に接続されるとき、残りの接続ポイント１３は冗長である。本発明によれば、これらの冗長な接続ポイント１３は、要素１２に対する追加的な／バックアップ接続を作るために用いられる。こうして、コネクタ１０及び／又はカウンターコネクタ１４の表面２１の部分的な汚染に対して堅牢である生医学的コネクタ１０が提供される。１つの接続が故障する場合でも、電子回路１１に要素１２を結合するためのバックアップ接続が、接続表面２１上の他のどこかで利用可能でありえる。電子回路１１に接続される必要のあるセンサ又は作動要素１２の数より大きな数の接続ポイント１３が提供される。例えば、センサ又は作動要素１２の数よりｎ倍（ｎ＝２、３、４等）大きな数の接続ポイント１３が提供される。

１つの要素１２に関するすべての冗長な接続ポイント１３が、例えば血液の１つのスポットによりすぐに汚染されてしまう可能性を減らすため、この冗長性は好ましくは、接続表面２１にわたり分散される。冗長性を分散させる例示的な態様が、図２に示される。要素ａ、ｂ及びｃはすべて、電子回路１１に対する結合のための４つの異なる接続ポイント１３を持つ。４つの接続ポイント１３のそれぞれは、接続表面２１の別の象限に存在する。４つの接続ポイント１２のどの１つが「ノーマル」接続ポイント１３と考えられ、どの１つが冗長な接続ポイント１３と考えられるかは重要でない点に留意されたい。

電子回路１１は、要素１２に対する４つ全ての接続を用いることを決めることができるか、又は、例えば、同じ要素１２に対する他の接続ポイント１３へのスイッチを閉じることにより利用可能な接続ポイント１３の１つだけを用いるよう構成されることができる。電子回路１１は、電子回路１１から接続ポイント１３を通り要素１２の１つまでのインピーダンスを監視することにより、単一の接続ポイント１３の完全性をチェックすることができる。接続ポイント１３が故障するとき、電子回路１１はもうそれを用いないことを決めることができる。

１つの要素１２に対するすべての接続ポイント１３は好ましくは、互いに遠く離れて配置される。２つの接続ポイント１３間の距離が大きくなるほど、汚染が原因で他の１つが故障するときでも１つの接続ポイント１３がまだ適切に機能するという可能性が大きくなる。好ましくは、ほとんどの要素に関して、接続表面２１の幅の少なくとも１／４の最小距離で異なる接続ポイント１３が利用可能であるという態様で、接続表面２１は設計される。要素１２への結合に関する冗長な接続ポイント１３を互いから斯かる距離で提供することにより、例えば汚染が原因による接続障害の可能性は、明らかに減らされる。冗長な接続ポイント１３間の距離が更に増加されるとき、例えば接続表面２１の幅の１／３又は半分まで増加されるとき、コネクタ１０の信頼性は更に改善される。

本発明によるコネクタ１０の好ましい実施形態において、要素１２は、より重要な要素１２とあまり重要でない要素１２とを有し、要素１２当たりの冗長な接続ポイント１３の数は、あまり重要でない要素１２よりも、より重要な要素１２に対して大きい。この実施形態において、医療デバイスの最も重要な機能は、最も信頼性が高い。電子回路１１の接続又は再接続の間、より重要な要素１２に対するいくつかの接続が意図されるようには確立されない場合、この失われた接続の作業を引き継ぐのにかなりの冗長な接続が利用可能である。より重要な機能の信頼性を改善することにより、患者の健康に対する接続問題の悪影響は最小化される。より重要な要素１２に対して追加的な接続ポイント１３を割り当てることは、あまり重要でない要素の信頼性を減少させる場合がある。しかし、あまり重要でない要素１２の故障は、それほど問題とはならず、患者に対して引き起こされる健康リスクも少ないであろう。

より重要な要素１２に電子回路を結合するための２つの接続ポイント１３間の距離が、あまり重要でない要素に電子回路を結合するための２つの接続ポイント１３間の距離より大きい場合、コネクタ１０を提供することにより、同様の効果が与えられる。この場合も、より重要な機能の信頼性は、あまり重要でない機能の信頼性より増加される。重要性が相対的な用語である点に留意されたい。ある患者にとって重要であることは、別の患者にとってはあまり重要でない場合がある。従って、ユーザ／医師／外科医が冗長な接続ポイントを特定の要素に割り当てることができる可能性を提供することが好ましい。

埋め込み型医療デバイス１０のセンサ及び／又は作動要素１２は、患者の体の異なる部分でアクティブでありえる。例えば、脳深部刺激デバイスは、脳における複数の位置で複数のグループの刺激電極１２を用いることができる。好ましくは、患者の体における要素１２の幾何学的な関係は、接続表面には移されない。隣接する要素１２に関する接続ポイント１３及び冗長な接続ポイント１３は好ましくは、接続表面で分離される。これにより、複数の隣接する接続ポイント１３の汚染が、患者の体におけるより大きな領域での埋め込み型医療デバイスの故障を直ちに生じさせないことが確実にされる。代わりに、隣接する接続ポイント１３の汚染は、デバイスの完全なアクティブ領域にわたり広げられるわずかに減らされた機能だけを生じさせることになる。

図３は、複数の台地３１を備えるコネクタ３０を示す。このコネクタ３０は、接続表面２１を備える３つの積み重ねられた台地３１を有する。各接続表面２１に、いくつかの接続ポイント１３が提供される。３つの接続表面２１がいくらか分離され、表面２１の１つの汚染が他の表面に対して直ちに拡散されないことは、このコネクタ３０の利点である。好ましくは、埋め込み型医療デバイスのセンサ又は作動要素１２は、異なる台地３１の接続ポイント１３に結合される。

図４は、接続表面２１上の接続ポイント１３の代替的な構成を示す。ここで、接続ポイント１３は、円形表面２１の周縁に配置される。１つ要素１２に関する冗長な接続ポイント１３を互いに反対の位置に（矢印を参照）配置することにより、１つ要素１２に関する異なる接続ポイント１３間の距離が最適化される。

上述された実施形態は本発明を限定するものではなく、当業者であれば、添付された請求項の範囲から逸脱することなく、多くの代替的な実施形態をデザインすることができることになることに留意されたい。請求項において、括弧内に配置されるいかなる参照符号も請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。動詞「有する」及びその共役の使用は、請求項において述べられる要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。ある要素に先行する「ａ」又は「ａｎ」という語は、斯かる要素が複数存在することを除外するものではない。本発明は、複数の個別の要素を有するハードウェアを用いて、及び適切にプログラムされたコンピュータを用いて実現されることができる。複数の手段を列挙するデバイスクレームにおいて、複数のこれらの手段がハードウェアの１つの同じアイテムにより実現されることができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。

Claims (11)

1. 電子デバイスであって、
   電子回路と、
   センサ及び／又は作動要素と、
   前記センサ及び／又は作動要素に前記電子回路を結合するコネクタとを有し、
   前記コネクタが、ｉ個の接続ポイントを持つ少なくとも１つの接続表面を含み、
   前記ｉ個の接続ポイントは、
   前記要素のｊ個の対応する要素に前記電子回路を結合するｊ個のプライマリ接続ポイントと、
   前記要素のうちの少なくとも１つに前記電子回路を冗長に結合するｋ個の冗長な接続ポイントとを含み、
   前記要素の少なくとも１つに対する前記プライマリ及び前記冗長な接続ポイントが、前記接続表面にわたり分散される、電子デバイス。
2. 前記要素の１つへの結合に関する前記プライマリ接続ポイントと前記要素の同じ１つへの結合に関する少なくとも１つの冗長な接続ポイントとが、前記要素の別の１つへの結合に関する少なくとも１つの接続ポイントにより物理的に分離される、請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記要素の１つへの結合に関する前記プライマリ接続ポイントと前記要素の同じ１つへの結合に関する少なくとも１つの冗長な接続ポイントとが、前記要素の別の１つへの結合に関する少なくとも２つの接続ポイントにより物理的に分離される、請求項２に記載の電子デバイス。
4. 要素当たりの冗長な接続ポイントの数が、異なる要素に対して異なる、請求項１に記載の電子デバイス。
5. 前記要素が、より重要な要素とあまり重要でない要素とを有し、要素当たりの冗長な接続ポイントの数が、前記あまり重要でない要素に対してよりも前記より重要な要素に対して大きい、請求項４に記載の電子デバイス。
6. 前記要素が、より重要な要素とあまり重要でない要素とを有し、前記より重要な要素に前記電子回路を結合する２つの接続ポイント間の距離は、前記あまり重要でない要素に前記電子回路を結合する２つの接続ポイント間の距離より大きい、請求項１に記載の電子デバイス。
7. 前記コネクタが、少なくとも１つの追加的な接続表面を有し、前記要素の１つへの結合に関する前記プライマリ接続ポイントが、前記接続表面に提供され、前記要素の同じ１つへの結合に関する少なくとも１つの冗長な接続ポイントは、前記追加的な接続表面に提供される、請求項１に記載の電子デバイス。
8. 前記接続ポイントが、前記コネクタの接続表面の周縁に提供される、請求項１に記載の電子デバイス。
9. 前記要素の１つへの結合に関する前記プライマリ接続ポイントと前記要素の同じ１つへの結合に関する少なくとも１つの冗長な接続ポイントとが、前記接続表面の前記周縁に対向する位置で提供される、請求項８に記載の電子デバイス。
10. 前記コネクタが、埋め込み型医療デバイスの前記電子回路を前記埋め込み型医療デバイスの埋め込み型センサ及び／又は作動要素に結合するよう構成される、請求項１に記載の電子デバイス。
11. 隣接して埋め込まれる２つの要素に前記電子回路を結合する前記接続ポイントが、前記接続表面上で隣接して提供されるものではない、請求項１０に記載の電子デバイス。

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