JP6133669B2 - コネクタ - Google Patents

Description

この発明は、フレキシブル基板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuit）と接続するコネクタに関し、特に医療機器に用いると好適なコネクタに関するものである。

従来のこの種のコネクタは、例えば生体電極などから得られる生体信号を取込むＦＰＣと、上記生体信号を処理して表示などする医療機器との間に設けられる。このようなコネクタでは、ＦＰＣの端子とコネクタ側の端子とを押圧によりコンタクトさせるように構成したものが多い。

例えば、特許文献１には、カム２１によりコンタクトを得るようにしたものが開示されている。具体的には、次のように構成されている。ＦＰＣ１１をコンタクト１３に圧接させるための操作子１４が嵌合状態にあるときに、操作子１４に備えられているカム２１によって、操作子１４は嵌合方向に閉じる力を受ける。したがって嵌合状態（第２の位置）にあるときには、離脱方向に簡単に移動することがない（特許文献１の段落００２３）。カム２１は横断面が二つの半円形間を二本の直線で結んだ形状である。

操作子１４が開いた第１の位置から第２の位置に移動する過程で、コンタクト１３はカム２１により最大の力を受けた後、その力がわずかに減少させられて（オーバーストロークして）停止する。すなわち、コンタクト１３は操作子１４が第２の位置にあるときに受ける力より大きな力がかかるため、各部をその力に耐えるように堅牢に作る必要がある。

特許3430398号明細書

上記のように、従来のこの種のコネクタでは、押圧力に対し堅固な構造や材料を用いる必要があった。このため、コネクタが大型化したり重量が重くなったりコスト高となるなどの問題があった。また、上記のような特殊な構成によらない場合には、使用中に損壊する虞があり、コンタクト部にダメージが及んだ場合には測定の精度に影響を及ぼし、悪くすると誤った測定結果がもたらされる危険性があった。

本発明はこのような従来のコネクタが有している問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、押圧力に対し堅固な構造や材料を用いることなく、コネクタの大型化や重量が重くなったりコスト高となったりすることのないコネクタを提供することである。また、コネクタの大型化や重量が重くすることなく、使用中に損壊する虞がなく、安定して正確な測定に用いることのできるコネクタを提供することを目的とする。

本発明に係るコネクタは、端子が形成された挿入領域を有するフレキシブル基板が挿入されるコネクタにおいて、前記端子と接触するコネクタ側端子が設けられた平面部を有するベースケースと、軸を支点として回動し、前記軸が貫通する軸孔を有する基部に前記軸を中心として同心円弧を描く同心円カムとこの同心円カムに対し前記軸を中心とする円弧方向において隣接する平坦部とにより構成される作用部と、前記基部に対する端部に形成された操作部と、前記軸方向において前記同心円カムに挟まれた位置に形成されたリブと、を有するレバーと、前記操作部による前記レバーの回動に応じて前記リブが入り込むようになる鉤状部分を有する鉤状片が形成され、前記挿入領域が挿入された状態において前記挿入領域に圧接し、前記挿入領域と前記コクタ側端子とを圧接状態とするための圧接プレートと、を具備し、前記操作部による第１の方向への回動操作に応じて前記同心円カムと前記圧接プレートとが非接触な第１の状態から前記同心円カムが前記圧接プレートを押圧する第２の状態となると共にこの第２の状態では第１の方向への回動中に押圧力が変化せずに前記同心円カムが前記圧接プレートを押圧する一方、前記第１の方向とは逆方向である第２の方向への回動操作に応じて前記同心円カムと前記圧接プレートとが圧接状態である前記第２の状態から非接触状態である前記第１の状態へと移行し、前記第１の状態における第２の方向への回動操作のときに、前記リブが前記鉤状片の前記鉤状部分に入り込んで前記圧接プレートを上昇させる動作を許容する状態となり、更に前記平坦部が前記圧接プレートに当接する状態を呈し、前記作用部の前記同心円カムが前記圧接プレートを押圧する前記第２の状態へと移行した後に、前記レバーが前記ベースケースの凹部の蓋となるまで、前記同心円カムが作用することを特徴とする。

本発明に係るコネクタは、前記操作部が前記圧接プレートを押圧する側の終端まで前記レバーを回動したときに、前記第２の状態を継続した状態において、前記レバーをロックするロック手段が設けられていることを特徴とする。

本発明に係るコネクタは、端子が形成された挿入領域を有するフレキシブル基板が挿入されるコネクタにおいて、前記端子と接触するコネクタ側端子と、前記挿入領域が挿入された状態において前記挿入領域に圧接し、前記挿入領域と前記コネクタ側端子とを圧接状態とするための圧接プレートと、操作部と作用部とを有し、軸を支点として回動して、前記作用部と前記圧接プレートとが非接触な状態と、前記作用部が前記圧接プレートを押圧する状態とを実現させるレバーとを具備し、前記作用部が前記圧接プレートを所定ストローク押圧した後における前記作用部の回動範囲において、前記作用部が前記圧接プレートを押圧する部位から前記軸までの距離が一定となっているので、圧接プレートがレバーによってオーバーストロークとなるようには押圧されることがない。

このため、所要の位置に圧接プレートを位置付けた状態において、圧接プレートによってフレキシブル基板の挿入領域を所要の圧力にて押圧して保持することができる。これにより、フレキシブル基板の端子とコネクタ側端子との接触を安定に保つことができる。そして、圧接プレートとレバーを含む、作用部の力が及ぶすべての部位に過負荷が加わることがなく、部品の損壊の虞を少なくすることができる。従って、安定して正確な測定に用いることができる。

本発明の実施形態に係るコネクタを含んで構成したアダプタの平面図。 本発明の実施形態に係るコネクタが使用されるシステムの斜視図。 本発明の実施形態に係るコネクタの組立斜視図。 図１のＡ−Ａ断面図であり、レバーによるロック状態とロック解除状態を示す図。 図１のＡ−Ａ断面図であり、レバーによるロック解除状態において開口部が開口していない状態を示す図。 図１のＡ−Ａ断面図であり、レバーによるロック解除状態において開口部が最大に開口した状態を示す図。 図６の要部拡大図。 本発明の実施形態に係るコネクタを構成するレバーの要部を拡大した側面図。 本発明の実施形態に係るコネクタによってフレキシブル基板の挿入領域が押圧された状態を示す断面図。 図９の要部拡大図。 本発明の実施形態に係るコネクタに、フレキシブル基板の挿入領域が挿入された状態を示す斜視図。 本発明の実施形態に係るコネクタによってフレキシブル基板の挿入領域が押圧された後の、挿入領域における変形を示す斜視図。 本発明の実施形態に係るコネクタによってフレキシブル基板の挿入領域が押圧された後の、挿入領域における変形部位を示す断面図。

以下添付図面を参照して本発明の実施形態に係るコネクタを説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。本発明の実施形態に係るコネクタは、図１に示されるような一体型電極アダプタ１のＦＰＣ用のコネクタ１Ａとして実現することができる。一体型電極アダプタ１には、コネクタ１Ａに対する他端側に電子機器接続用のコネクタ１Ｂが設けられている。

図２に示されるように、電子機器接続用のコネクタ１Ｂは、例えば医療機器であるホルタ心電計２の図示しない接続用開口に臨んで設けられているコネクタと接続される。また、コネクタ１Ａは、端子３ａが形成された挿入領域４を有するフレキシブル基板３が挿入されるコネクタとして用いることができる。フレキシブル基板３は使い捨ての心電電極として構成されており、図示しない他端側に複数の電極が配置され、それぞれの電極は端子３ａのいずれかと接続されている。

以下の説明においては、図３を中心にして行い、その他の図を参照するときは付記する。図３に示されるように、コネクタ１Ａは、ベースケース１０、パッキン２０、軸２８、軸２９、圧接プレート３０、レバー４０を主な構成要素として具備する。ベースケース１０は、概ね四角錐台の形状を有しており、各辺や角部が面取りされて丸みを帯びた形状を有する。四角錐台の頭頂に相当する部位が一体型電極アダプタ１の中央部側に位置する基部とされ、四角錐台の下底面に相当する部位がコネクタ１Ａの先端側とされている。

ベースケース１０は、上記先端側から基部へ向かって繰り抜かれた如く、有底の凹部が形成されている。この凹部の底面１１に近接した平面部には、図２に示す端子３ａが形成された挿入領域４を有するフレキシブル基板３が挿入される。ベースケース１０の底面１１には、端子３ａと接触するコネクタ側端子１２が突出されて埋設されている。端子３ａとコネクタ側端子１２の数は、同数である。コネクタ側端子１２はピン端子として形成されており、コネクタ側端子１２が埋設されているベースケース１０の底面１１の下方には、コネクタ側端子１２を上方に押圧するコイルバネが埋設されている。このため、フレキシブル基板３の端子３ａとコネクタ側端子１２とが当接した状態で、圧接プレート３０によりフレキシブル基板３を押圧し、端子３ａとコネクタ側端子１２との電気的接続状態を確実に実現できる。

コネクタ側端子１２の上面側には、可撓性のある絶縁性樹脂により構成されるパッキン２０が介装される。パッキン２０は、コネクタ側端子１２に対応して孔が穿孔され、各孔の周囲を囲繞する壁２１が形成されたものである。パッキン２０の介装により各孔から突出した各コネクタ側端子１２は、壁２１により囲繞され、上方からは圧接プレート３０により蓋をされた状態となる。このため、使用の際に汗などの水分の侵入を防ぐことができ、さらに各コネクタ側端子１２間の絶縁が保たれ、適切な測定を行うことが可能である。

ベースケース１０における先端部近傍の底面部１３において、幅方向の一端部にボス１４が突出して形成されている。一方、フレキシブル基板３の挿入領域４には、上記ボス１４に対応して切欠５が形成されている。ボス１４と切欠５とは、フレキシブル基板３が挿入されたとき、切欠５に上記ボス１４が挿入されて、フレキシブル基板３の引き抜き方向の力に対抗するような構成とされている。これにより、フレキシブル基板３を位置決めして、固定することができる。なお、ボス１４と切欠５は、フレキシブル基板３が固定されたとき、フレキシブル基板３の引き抜き方向の力に対抗する形状であればよく、たとえば切欠５は孔も含む。

上記底面部１３において、ボス１４よりも奥側の幅方向の両端部には、突出片１５が突出して設けられている。突出片１５の位置は、フレキシブル基板３が挿入されたとき、フレキシブル基板３の導電部でない位置に対向するように設定される。この突出片１５は、例えば金属により構成され、先端が尖っていることが望ましい。

圧接プレート３０は、平板形状であり、先端側に立ち上がった正面板部３１を備える。図９、図１０に示されるように、圧接プレート３０の底面側は平坦であり、ボス１４に対応する位置に凹部３２が形成されている。圧接プレート３０には、上記突出片１５と対向する面の対応位置に凹部３８が形成されている。図３、図９に示されるように、圧接プレート３０の表面部のほぼ中央には、上方へ突出した鉤状の鉤状片３４が設けられている。

また、図３に示されるように、圧接プレート３０の正面板部３１に対向する辺における両端部には、軸２８が遊嵌する軸孔を有する軸掴部３３が設けられている。一方、ベースケース１０の凹部における奥側の矩形状とされた空室の入口壁部には、一対の軸受孔１６、１６が形成されている。上記の圧接プレート３０に軸掴部３３に軸２８が挿入され、軸２８が軸受孔１６に嵌合されてＥリング２８ａにより抜け止めされる。これにより、圧接プレート３０は軸２８を支点として回動可能にベースケース１０に取り付けられる。

レバー４０は、基部４１から操作部である先端部４２へ向かって逆Ｕ字形状を描くような縁部を備えており、基部４１から先端部４２へ向かう中央付近が低く、この中央付近から基部４１と先端部４２へ向かって上方へ傾斜し、全体的に反り返った形状を有している。

レバー４０の基部４１には、軸２９が貫通される貫通孔４３が設けられている。また、図４に示されるように、レバー４０の基部４１における底部の中央部には、圧接プレート３０の鉤状片３４と連結するリブ４４が貫通孔４３に平行する方向に延びて形成されている。このリブ４４は、後に説明するレバー４０の開閉に応じて、鉤状片３４の折れ曲がった鉤部部分に接触したり非接触となったりする。

更に、レバー４０の基部４１における底部には、圧接プレート３０に対する押圧の作用を生じさせる作用部として、ここでは貫通孔４３（軸２９）を中心とする同心円カム４５が、リブ４４を挟むように貫通孔４３に平行する方向に延びて形成されている。また、レバー４０を図６に示される位置から図４に示される位置に回動する場合において、図８に示すように、レバー４０における同心円カム４５の手前に位置する平坦部４７が同心円カム４５の押圧に先行して、圧接プレート３０に対する押圧を開始する作用部となっている。なお、同心円カム４５のカム面と貫通孔４３（軸２９）との距離は一定である。

一方、図３に示されるように、ベースケース１０の凹部における先端側の壁部の上部には、一対の軸受孔１７、１７が形成されている。上記のレバー４０の貫通孔４３に軸２９が挿入され、軸２９が軸受孔１７に嵌合されてＥリング２９ａにより抜け止めされる。これにより、レバー４０は軸２９を支点として回動可能にベースケース１０に取り付けられる。

また、レバー４０の底面には、下方へ突出した鉤状のロック用鉤片４６が設けられている（図４、図５参照）。このロック用鉤片４６は、ベースケース１０に取り付けられた状態のレバー４０を回動してベースケース１０の凹部の蓋となるように押圧すると、ロック用鉤片４６における先端の鉤部が軸２８に係合する。これによりレバー４０をロック状態とすることができる。また、操作部である先端部４２を起こすように上方に持ち上げてレバー４０を回動すると、ロック用鉤片４６と軸２８の係合状態を解除し、ロック状態から抜け出すことができる。ロック用鉤片４６と軸２８とはロック手段を構成する。

以上のように構成されたコネクタは、以下のようにして使用することができる。図４〜図７を参照して説明する。上記の通り、操作部である先端部４２を起こすように上方に持ち上げてレバー４０を回動（第２の方向への回動）すると、図４〜図５に示すように、リブ４４が鉤状片３４に非接触の状態から、リブ４４が鉤状片３４の鉤部部分に入り込んで接触する状態となり、軸２９を中心として回動する。これによって、圧接プレート３０が軸２８を中心に回動させられて、圧接プレート３０の正面板部３１が上昇する。レバー４０をロック状態から引き上げて回動を続けると、圧接プレート３０の正面板部３１の内側にレバー４０における基部４１の一部が当接して回動が制止される（図６〜図８参照）。

この回動が制止された位置において、開口部５１の開口が最大となる。開口部５１は、圧接プレート３０とベースケース１０の先端部により構成される部分である。このようにリブ４４と鉤状片３４とは、レバー４０を第２の方向へ回動させるとき開口部５１を開く開口調整手段として機能する。この開口部５１からフレキシブル基板３の挿入領域４が挿入される。図６、図７のそれぞれにおいて、上下に２枚示したフレキシブル基板３、３の間でフレキシブル基板３が挿入可能である。

挿入領域４に形成された切欠５に上記ボス１４が挿入されることにより、フレキシブル基板３の位置決めがなされる。この状態においてレバー４０をロックする方向へ回動（第１の方向への回動）すると、図４、図５に示されるように、同心円カム４５が圧接プレート３０を上方から下方へ押圧し、開口部５１の開口が狭められる。

即ち、レバー４０をロックする方向（第１の方向）へ回動してゆくと、レバー４０における同心円カム４５の手前に位置する平坦部４７が圧接プレート３０に対する押圧を開始することにより開口部５１の開口が狭められる。このとき、開口調整手段としてのリブ４４及び鉤状片３４は、どこにも作用を及ぼさない。更なるレバー４０の回動によって、図８に示す平坦部４７と同心円カム４５との境界である角部４８が圧接プレート３０を押圧する。ここから続けられるレバー４０の回動によっては、同心円カム４５による圧接プレート３０に対する押圧が開始される。この同心円カム４５による圧接プレート３０に対する押圧のときには、軸２９から同心円カム４５の全ての部位までの距離が一定である。

以上の通り、圧接プレート３０に対する押圧力が最大となった後には、別言すると、圧接プレート３０を所定ストローク押圧した後には、レバー４０の同心円カム４５によって、押圧力が変化しない。従って、圧接プレート３０がレバー４０によってオーバーストロークとなるようには押圧されることがない。このため、所要の位置に圧接プレート３０を位置付けた状態において、圧接プレート３０とベースケース１０によってフレキシブル基板３の挿入領域４を所要の圧力にて押圧して保持することができる。これにより、フレキシブル基板３の端子３ａとコネクタ側端子１２との接触を安定に保つことができる。そして、圧接プレート３０、レバー４０及びベースケース１０などの、作用部の力が及ぶすべての部位に過負荷が加わることがなく、部品の損壊の虞を少なくすることができる。従って、安定して正確な測定に用いることができる。

更に、レバー４０を回動してレバー４０がベースケース１０の凹部の蓋となるように押圧すると、ロック用鉤片４６における先端の鉤部が軸２８に係合し、レバー４０をロック状態とすることができる。このときにも、同心円カム４５による圧接プレート３０に対する押圧状態となっており、押圧力は変化しない（図４）。上記のように、リブ４４、鉤状片３４及び同心円カム４５は、圧接プレート３０とレバー４０との間を連絡し、上記レバー４０による回動操作に応じて上記開口部５１側の端部である正面板部３１を上下に移動させる。

このように開口調整手段が備えられていることにより、開口部５１を大きく開口させて開口部５１からフレキシブル基板３の挿入領域４を挿入させることができ、フレキシブル基板３を容易に挿入でき、作業効率を向上させることができる。また、フレキシブル基板３を挿入した後には、レバー４０をロック状態とする方向へ回動することにより、容易に圧接プレート３０とベースケース１０によってフレキシブル基板３の挿入領域４を所要の圧力にて押圧して保持することができ、フレキシブル基板３の端子３ａとコネクタ側端子１２との接触を安定に保つことができる。

次に図９〜図１３を参照して説明する。また、上記において、開口部５１からフレキシブル基板３の挿入領域４を挿入させ、レバー４０をロック状態となる方向へ回動した場合には、圧接プレート３０によってフレキシブル基板３の挿入領域４がベースケース１０側へ押圧される。このとき、ベースケース１０の底面部１３には、突出片１５が突出して設けられているので、突出片１５に圧接した位置においてフレキシブル基板３の挿入領域４の導電部以外の位置に突出片１５が食い込み、圧接プレート３０の凹部３８の内側へ入り込んだ部分においてフレキシブル基板３の挿入領域４が凸形状に変形（塑性変形）する。

上記のように挿入領域４は、突出片１５が食い込み塑性変形が生じた状態となってレバー４０がロック状態とされる。このため、フレキシブル基板３の挿入領域４がベースケース１０と圧接プレート３０との間でガタがない状態でしっかりと固定され、フレキシブル基板３の端子３ａとコネクタ側端子１２との接触を安定に保つことができる。このとき、フレキシブル基板３の挿入領域４に形成された切欠５にベースケース１０の底面部１３から突出しているボス１４が挿入された状態であり、この構成によってフレキシブル基板３の引き抜き強度が確保される。従って、体動などによりフレキシブル基板３が振動したり引っ張られたりしても、フレキシブル基板３の端子３ａとコネクタ側端子１２との接触状態に影響を及ぼすことがほとんどなく、ノイズ抑制効果を高めることができる。

以上のようにしてフレキシブル基板３の端子３ａとコネクタ側端子１２との接触を安定に保った状態で使用した後には、フレキシブル基板３の挿入領域４において凸形状に変形した変形痕跡６が残る。このため、フレキシブル基板３が使用済みであるか未使用であるかを変形痕跡６の有無によって判定することができる。従って、次の効果も奏する。変形痕跡６の有無判定によってフレキシブル基板３について確実な衛生管理を行うことができる。また、変形痕跡６の位置が、フレキシブル基板３における挿入領域４の所定位置からズレた位置にある場合には、このときの測定が不適切であった可能性があると判定することができ、変形痕跡６の位置に基づき測定の適否を判定することが可能である。

１Ａ コネクタ
１Ｂ コネクタ
２ ホルタ心電計
３ フレキシブル基板
３ａ 端子
４ 挿入領域
５ 切欠
６ 変形痕跡
１０ ベースケース
１１ 底面
１２ コネクタ側端子
１４ ボス
１５ 突出片
２０ パッキン
３０ 圧接プレート
４０ レバー
４４ リブ
４５ 同心円カム
４６ ロック用鉤片
５１ 開口部

Claims (2)

1. 端子が形成された挿入領域を有するフレキシブル基板が挿入されるコネクタにおいて、
   前記端子と接触するコネクタ側端子が設けられた平面部を有するベースケースと、
   軸を支点として回動し、前記軸が貫通する軸孔を有する基部に前記軸を中心として同心円弧を描く同心円カムとこの同心円カムに対し前記軸を中心とする円弧方向において隣接する平坦部とにより構成される作用部と、前記基部に対する端部に形成された操作部と、前記軸方向において前記同心円カムに挟まれた位置に形成されたリブと、を有するレバーと、
   前記操作部による前記レバーの回動に応じて前記リブが入り込むようになる鉤状部分を有する鉤状片が形成され、前記挿入領域が挿入された状態において前記挿入領域に圧接し、前記挿入領域と前記コクタ側端子とを圧接状態とするための圧接プレートと、
   を具備し、
   前記操作部による第１の方向への回動操作に応じて前記同心円カムと前記圧接プレートとが非接触な第１の状態から前記同心円カムが前記圧接プレートを押圧する第２の状態となると共にこの第２の状態では第１の方向への回動中に押圧力が変化せずに前記同心円カムが前記圧接プレートを押圧する一方、前記第１の方向とは逆方向である第２の方向への回動操作に応じて前記同心円カムと前記圧接プレートとが圧接状態である前記第２の状態から非接触状態である前記第１の状態へと移行し、前記第１の状態における第２の方向への回動操作のときに、前記リブが前記鉤状片の前記鉤状部分に入り込んで前記圧接プレートを上昇させる動作を許容する状態となり、更に前記平坦部が前記圧接プレートに当接する状態を呈し、
   前記作用部の前記同心円カムが前記圧接プレートを押圧する前記第２の状態へと移行した後に、前記レバーが前記ベースケースの凹部の蓋となるまで、前記同心円カムが作用することを特徴とするコネクタ。
2. 前記操作部が前記圧接プレートを押圧する側の終端まで前記レバーを回動したときに、前記第２の状態を継続した状態において、前記レバーをロックするロック手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
   

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