JP6302930B2 - 磁気コネクタアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、第１の部分と該第１の部分に結合可能な第２の部分とを有する磁気コネクタアセンブリに関し、特に、対象の身体に取り付ける電極を医療装置のコネクタに結合する磁気コネクタアセンブリに関する。

対象の皮膚に取り付けられる生理学的電極は、人間の身体により生成され次に（心拍及び筋活動のような）生理学的機能をモニタするために使用される電気信号を受信でき、及び／又は例えば筋収縮を刺激し又は痛みを鎮めるために電気信号を身体へ分配できる。

例えば、経皮電気神経刺激（transcutaneous electrical nerve stimulation：ＴＥＮＳ）は、電流が２以上の皮膚に取り付けられる電極を介して対象の身体部分に適用される技術である。ＴＥＮＳ治療は、標準的に、対象が彼らの日常活動を続けている間を含む毎日の有意な時間量の間、電流が身体に適用されることを必要とする。無線ＴＥＮＳでは、（電流を生成する）ＴＥＮＳ装置は、対象の皮膚に取り付けられる電極に直接配置される。図１は、ＴＥＮＳ装置１０、２個の電極１２、１４、及び対象１８の背中下部を治療するために用いられているリモートコントロール１６を有する無線ＴＥＮＳシステムを示す。ＴＥＮＳ装置は、動きの妨げを防ぐために及び衣服の下に装着されるとき快適さを保証するために、大きさが非常に制限されることが望ましい。したがって、ＴＥＮＳ装置の構成高さは、非常に重要な因子であり、ＴＥＮＳ装置を電極に結合するために用いられるコネクタの種類により有意に影響を受ける。

さらに、ＴＥＮＳユーザにとって、ＴＥＮＳ装置を電極に容易に結合し及び切断でき、したがって手の届き難い身体位置（例えば、背中）にある電極における装置の配置を実現することは重要な利点である。また、使い易いコネクタは、（例えば、変形性関節症のために）手及び指の使用が抑制される対象にとって必要である。

ＴＥＮＳに用いられる皮膚電極を含む知られている皮膚電極は、標準的に、機械的コネクタを用いて（ＴＥＮＳ装置）のような医療装置に結合される。例えば、標準的な電極は、医療装置コネクタの部分を受けるメスとスナップ式結合で係合するよう構成されるオススナップ構造を有する。したがって、医療装置コネクタに電極を結合する及び切断するために力が必要である。これは、必要な量の力を容易に適用できない人々によるこのようなコネクタの使用を困難にする。また、これは、このような身体部分が押し付けるのに確固たる支持を提供しないので、（胃のような）柔らかい身体部分に位置する電極への結合を非常に困難に又は不可能にする。また、これは、適用される必要のある力が更なる痛み及び辛苦を生じ得るので、（例えば負傷した）痛みのある身体部分に配置される電極への結合を不快なものにする。

医療装置コネクタと電極との結合の上述の困難は、不適正な結合をもたらし、医療装置により実行されている治療又はモニタの効果を低減する。

これらの問題を緩和するために、医療装置を電極に結合するための磁気コネクタの使用が提案されている。ＷＯ２０１１/１５１７４２は、例えば、電極とコネクタとを有する電極アセンブリを記載している。ここで、電極とコネクタとの間の結合は、電極の中の磁石又は磁化材料に磁気的に結合するコネクタアセンブリの中に設けられた磁石を用いて形成される。

ＵＳ４１１２９４１Ａは、電極の長細い直立接触部材と結合する磁石及びホールを有するコネクタを備えるコネクタアセンブリを開示する。ホールに設けられた追加の隙間（clearance）は、コネクタを電極から意図的に切断することを妨げない。

ＫＲ２０１１０１２０４８３は、磁気部分を備える第１の結合体と該第１の磁気部分に結合可能な対応する磁気部分を備える第２の結合体とを有する端子結合モジュールを開示する。結合されるとき、第１及び第２の結合体にある端子部分は、互いに電気的に接触する。

ＵＳ２０１１/１７１８３７は、それぞれ第１及び第２のケーブルの周りに配置される複数の磁気要素を備えるコネクタシステムを示す。さらに、少なくとも１つの誘導要素は、ケーブルを正しい方向に置くよう構成されても良い。

本発明は、請求項１に記載の第１のコネクタ部、及び請求項７乃至９に記載の第２のコネクタ部を提供する。好適な実施形態は、従属請求項に開示される。

本発明の第１の態様によると、磁気コネクタアセンブリであって、第１の結合表面を定める第１のコネクタ部と第２の結合表面を定める第２のコネクタ部とを有し、前記第２のコネクタ部は前記第１のコネクタ部に結合可能であり、前記第１のコネクタ部及び前記第２のコネクタ部は、結合されると、前記第１の結合表面が前記第２の結合表面に重なり合う結合領域を定め、電気信号が前記結合領域内の前記第１の結合表面の少なくとも一部と前記第２の結合表面の少なくとも一部との間で伝わり、前記第１のコネクタ部及び前記第２のコネクタ部のうちの少なくとも一方は磁石を有し、前記第１のコネクタ部及び前記第２のコネクタ部のうちの少なくとも他方は磁化材料を有し、前記第１のコネクタ部及び前記第２のコネクタ部が結合されると、前記第１及び第２の結合表面は磁力により互いに引きつけられ、前記第１及び第２のコネクタ部は、前記第１及び第２の結合表面の間の磁力が前記結合領域の第１の部分において前記結合領域の第２の部分におけるよりも実質的に弱くなるように、構成される。

例えばＴＥＮＳシステム内の磁気コネクタアセンブリの第１及び第２のコネクタ部の間の良好な電気接触を維持するために十分強い結合を提供するために、及び突発的な切断が容易に生じないようにするために、第１及び第２のコネクタ部の間の全磁力は可能な限り強力であることが望ましい。しかしながら、これは、ユーザが所望のときに第１及び第２のコネクタ部を容易に切断できる必要性とバランスを取らなければならない。請求される本発明の実施形態は、有利なことに、第１及び第２のコネクタ部の間の全磁力が特に強力である磁気コネクタアセンブリを可能にする。なぜなら、第１及び第２のコネクタ部がこの磁力の局所的弱化を提供するからである。この局所的弱化は、例えば特定の場所及び／又は特定の方向に切断力が加えられると、経験されるので、コネクタアセンブリの突発的な切断に対する抵抗力は、有意に影響を受けない。切断を適用すべき最適な方法を知っているユーザが第１及び第２のコネクタ部を分離できる緩和は、しかしながら、有意に向上される。したがって、より強力な磁石が磁気コネクタアセンブリにより用いられ、電気接触を向上し、突発的な切断のリスクを低減する。

前記第１のコネクタ部及び前記第２のコネクタ部は、結合されると、前記磁石と前記磁化材料との間の分離が、前記第１の結合領域の前記第１の部分に対応する第１の点において、前記結合領域の前記第２の部分に対応する第２の点におけるよりも大きくなるように、配置されても良い。前記磁気コネクタアセンブリは、前記結合領域の前記第１の部分における前記第１及び第２の結合表面の間の磁力と、前記結合領域の前記第２の部分における前記第１及び第２の結合表面の間の磁力と、の間の差は少なくとも２ニュートンであるように配置されても良い。

前記第１及び第２の結合表面のうちの一方は、前記第１及び第２の結合表面の間の相対的な回転を許容しながら、前記第１及び第２の結合表面の間の相対的な横方向の動きを実質的に防ぐように、前記第１及び第２の結合表面のうちの他方にある対応する凹部と係合するよう構成される突起を有しても良い。

本発明は、さらに、第２の態様によると、第１のコネクタ部であって、第２のコネクタ部に結合可能であり、電気信号が前記第１及び第２のコネクタ部の間で伝わり、第１のコネクタ部は、第１の結合表面であって、第２のコネクタ部にある対応する第２の結合表面と係合可能に配置され、電気信号が前記第１の結合表面と前記第２の結合表面との間で伝わる、第１の結合表面と、磁化材料を有するターゲットと、を有し、前記第１のコネクタ部は、実質的に均一の磁界に晒されると、結合表面の第１の区域にかかる磁力が結合表面の第２の区域にかかる磁力より実質的に弱くなるように構成される、ことを特徴とする、第１のコネクタ部を提供する。

結合表面の第１の区域は、結合表面の端に隣接して位置付けられても良い。第１のコネクタ部は、ターゲットの表面が結合表面の少なくとも一部を形成するように配置されても良い。前記第１のコネクタ部は、前記ターゲットは、非磁化材料を更に有し、前記第１の結合表面の前記第１の区域は非磁化材料を有する前記ターゲットの部分に対応し、前記結合表面の前記第２の区域は、磁化材料を有する前記ターゲットの部分に対応する、ように配置されても良い。

前記ターゲットの磁化材料を有する部分の形状は、前記第１の結合表面の中心に関して非対称であっても良く、前記第１のコネクタ部の前記第１の結合表面の第１の半分の真下の体積に含まれる磁化材料の量が、前記第１のコネクタ部の前記第１の結合表面の第２の半分の真下の体積に含まれる磁化材料の量より大きく、前記第１の結合表面の前記第１の区域は、前記第２の半分に含まれる。前記ターゲットの磁化材料を有する部分は、前記結合表面に垂直な方向に不均一な厚さを有しても良く、前記第１のコネクタ部の前記第１の結合表面の第１の半分の真下の体積に含まれる磁化材料の量が、前記第１のコネクタ部の前記第１の結合表面の第２の半分の真下の体積に含まれる磁化材料の量より大きく、前記第１の結合表面の前記第１の区域は、前記第２の半分に含まれる。

前記第１のコネクタ部は、対象の身体組織に取り付けられるよう構成される付着表面を有する可撓性材料層であって、電気信号が前記付着表面と前記身体組織との間で伝わる、可撓性材料層、を更に有しても良く、前記付着表面の少なくとも一部は、前記第１の結合表面に電気的に結合され、前記可撓性材料層及び前記ターゲットは、ピンによりサンドイッチ配置で一緒に締め付けられる。

本発明は、さらに、第３の態様によると、第２のコネクタ部であって、第１のコネクタ部に結合可能であり、電気信号が前記第１及び第２のコネクタ部の間で伝わり、第２のコネクタ部は、第２の結合表面であって、第１のコネクタ部にある対応する第１の結合表面と係合可能に配置され、電気信号が前記第２の結合表面と前記第１の結合表面との間で伝わる、第２の結合表面と、磁気材料を有する磁石と、を有し、前記第２のコネクタ部は、前記第２の結合表面の第１の区域における磁界強度が前記第２の結合表面の第２の区域における磁界強度より実質的に弱くなるように構成される、ことを特徴とする、第２のコネクタ部を提供する。

前記磁石の形状及び／又は位置は、前記第２の結合表面の中心に関して非対称であっても良く、前記第２のコネクタ部の前記第２の結合表面の第１の半分の真下の体積に含まれる磁気材料の量が、前記第２のコネクタ部の前記第２の結合表面の第２の半分の真下の体積に含まれる磁気材料の量より大きく、前記第２の結合表面の前記第１の区域は、前記第２の半分に含まれる。前記第２の部分は、前記第２の結合表面の前記第２の区域に対応する前記磁石の第１の部分は、前記磁気材料を有し、前記第２の結合表面の前記第１の区域に対応する前記磁石の第２の部分は、さらなる異なる磁気材料を有し、前記磁気材料により生成される磁界は、前記さらなる異なる磁気材料により生成される磁界より強いように、配置されても良い。

第２のコネクタ部は、磁石筐体であって、前記磁石を少なくとも部分的に囲み、前記第２の結合表面の少なくとも一部を形成する、磁石筐体を更に有しても良い。前記磁石筐体は、磁気透過材料を部分的に有しても良く、磁化材料を部分的に有しても良く、前記磁石筐体の磁化材料を有する部分は、前記第２の結合表面の前記第１の区域を形成し、前記磁石筐体の磁気透過材料を有する部分は、前記第２の結合表面の前記第２の区域を形成する。磁石筐体は、前記磁石と前記第２の結合表面との間の分離が、前記第２の結合表面の前記第１の区域に対応する第１の点において、前記第２の結合表面の前記第２の区域に対応する第２の点におけるより大きくなるように、形状を定められても良い。

磁気材料はネオジムを有しても良い。

本発明は、第４の態様によると、経皮電気神経刺激装置（２０）であって、上述の磁気コネクタアセンブリ、及び／又は上述の第１のコネクタ部、及び／又は上述の第２のコネクタ部、を有する経皮電気神経刺激装置を更に提供する。

本発明の良好な理解のために、及び本発明がどのように実行に移されるかをより明確に示すために、単なる例として、以下の添付の図面を参照する。
使用中の従来のＴＥＮＳシステムを示す。 一実施形態による、ＴＥＮＳ装置及びＴＥＮＳ装置と共に使用するための電極を示す。 一実施形態による、第２のコネクタ部を含む医療装置の断面図である。 一実施形態による、第２のコネクタ部の分解断面図である。 第１の代替の実施形態による、第２のコネクタ部を示す。 第２の代替の実施形態による、第２のコネクタ部を示す。 一実施形態による第１のコネクタ部に結合される、一実施形態による第２のコネクタ部の断面図を示す。 一実施形態による、第１のコネクタ部を有する電極の分解断面図を示す。 代替の実施形態による、第１のコネクタ部の３個の例示的ターゲットを示す。 更なる代替の実施形態による、第１のコネクタ部を示す。

図２は、対象（患者）の身体部分に電気信号を印加するシステム２０を示す。システム２０は、電気信号を生成する医療装置２２と、医療装置２２により生成される電気信号を受信しそれらを対象の身体組織に送信する対象の皮膚に取り付けるための第１及び第２の電極２４、２６と、を有する。システム２０は、本発明の実施形態による第１及び第２の磁気コネクタアセンブリを有する。各磁気コネクタアセンブリは、第１のコネクタ部２８と、第１のコネクタ部に結合可能な第２のコネクタ部３０と、を有し、電気信号が第１及び第２のコネクタ部２８、３０の間を伝わるようにする。第１のコネクタ部の各々は第１の結合面を有し、第２のコネクタ部の各々は第２の結合面を有する。第１及び第２のコネクタ部が結合されるとき、第１及び第２の結合面は部分的に又は完全に重なり合う。重なり合いのこの領域は、以後、結合領域と表される。図２に示すシステムは、無線ＴＥＮＳシステムであり、ＴＥＮＳ装置と、第１及び第２の皮膚取り付け可能電極と、を有する。しかしながら、本発明の磁気コネクタアセンブリはいかなる医療装置−電極システムと共に、実際に、第１のコンポーネントが第２のコンポーネントに機械的に及び電気的に結合される必要のあるいかなるシステムと共に、及びいかなる数の電極と共に、用いることができることが理解されるべきである。

各磁気コネクタアセンブリは、例えば磁界が第１の部分における方が弱いために、第２の結合面と第１の結合面との間の磁力が、結合領域の第２の部分におけるより、結合領域の第１の部分における方が弱くなるように構成される。磁界に局所的弱化を導入することにより、その場所における結合力は低くなり、切断を実現する。望ましくは、磁力が弱い結合領域の第１の部分は、結合領域の端に位置する。これは、第１及び第２のコネクタ部２８、３０を切断するために必要な力が、両方の位置と共に及び力が加えられる方向と共に変化することを意味する。

望ましくは、結合領域の第１の部分における磁力と結合領域の第２の部分における磁力との間の差は、１乃至１０Ｎの範囲である。望ましくは、結合領域の第１の部分における磁力と結合領域の第２の部分における磁力との間の差は、少なくとも２Ｎである。

有利なことに、これは、第１及び第２のコネクタ部２８、３０は、他の場所に力を加えることによるよりも（例えば、第１及び／又は第２のコネクタ部の中心に垂直力を加える、又は結合領域の第２の区域に対応する第１及び／又は第２のコネクタ部の端へ向かういかなる方向の力を加える）、結合領域の第１の区域にある又はその近くの第１及び第２のコネクタ部２８、３０の一方又は両方の端に分離力を加えることにより、より容易に切断できることを意味する。第１及び第２のコネクタ部２８、３０を切断しようと望むユーザは、（例えば、結合領域の第１の区域に対応する位置において装置筐体に設けられるタブ又は他の触覚及び／又は視覚指示器により）分離力を最も効果的に加えるべき場所が分かるので、このような分離が比較的容易であることが分かるだろう。しかしながら、（例えば、対象が家具に軽く触れることにより医療装置を打つ場合）第１及び／又は第２のコネクタ部２８、３０に意図せず加えられる力は、結合領域の第１の部分の中の弱い磁力を利用するために必要な方法で正確な場所に与えられる可能性が低い。

コネクタ部の間の磁力に局所的弱化を設けることの更なる利点は、電極の付着具に送られる引っ張り力の量がこの用途で共通に使用される多くの従来のコネクタアセンブリを切断するために必要な引っ張り力と比べて低減されるので、指及び／又は手の使用が制限されている対象によるコネクタアセンブリの使用をより容易にすること、対象にとっていかなる有意な程度の力を与えることが困難であり得る身体部分に届くことが困難な位置に置かれたときコネクタの使用をより容易にすること、コネクタアセンブリが皮膚に取り付けられる電極と共に使用されるとき対象にとって切断経験を不快さの少ないものにすること、を含む。

第１及び第２のコネクタ部２８、３０の間の磁力におけるこのような局所的弱化が達成できる方法の例を以下に記載する。

一例では、医療装置２２はリード３４により結合される第１及び第２の要素３２を有する。各要素３２は、個々の電極２４、２６に結合されるよう配置され、したがって、各要素３２は第２のコネクタ部３０を有する。図３の実施形態から分かるように、各要素３２は筐体３４を有する。望ましくは、この筐体は、プラスチック材料のような安価な軽量な不活性物質で形成される。筐体３４には、バッテリを有し電流を生成する電子コンポーネント３６のパッケージと、リモートコントロールから制御信号を受信する受信機と、が含まれる。電子コンポーネント３６の下には、第２のコネクタ部３０が置かれる。第２のコネクタ部３０は、リード、半田コネクタ又は当業者に知られている電子結合を作るいかなる他の適切な方法により、電子コンポーネント３６に電気的に結合され、電子コンポーネント３６により生成される電子信号が第２のコネクタ部３０へ送信されるようにする。要素３２の下面に、筐体３４は、第２のコネクタ部３０を収容するために大きさの決められたホールを有し、第２のコネクタ部３０の下面３８が要素３２の下面の部分を形成するようにする。第２のコネクタ部３０の下面３８は、第２のコネクタ部２８との電気結合を形成するよう配置され、したがって、以後第２のコネクタ面と表される。

図３から分かるように、第２のコネクタ部３０は、要素３２の高さに有意に貢献するので、第２のコネクタ部３０はできるだけ薄いことが望ましい。

図４は、本発明の一実施形態による、例示的な第２のコネクタ部３０の内部構造を示す。第２のコネクタ部３０の中心には磁石４０がある。望ましくは、磁石４０はリング型である。望ましくは、磁石４０は希土類磁石、例えばネオジム磁石である。所与の大きさのネオジム磁石は、同じ大きさの他の磁石と比べて特に強力な磁界を提供するので、磁石４０を非常に小さくできることが理解されるだろう。例示的な一実施形態によると、磁石の直径は１７ｍｍより小さく、磁石の厚みは３ｍｍより小さい。別の例によると、磁石の直径は１０ｍｍより小さく、磁石の厚みは１．５ｍｍより小さい。他の直径及び厚み、及び他の磁気材料又は他の形状の磁石は、本発明の範囲から逸脱することなく用いられても良い。望ましくは、磁石は、第２のコネクタ部の平面に垂直な方向に加えられるとき、第１のコネクタ部を第２のコネクタ部から切断するために必要な力が少なくとも１５Ｎになるように、十分強力な磁界を生成すべきである。磁石は、ニッケルのような導電材料の層で覆われても良い。

幾つかの実施形態では、磁石は２以上の異なる磁性材料を有しても良い。２以上の異なる磁性材料は、異なる強さの磁界を生成しても良い。このような実施形態では、第１の弱い磁気材料を有する磁石部分は、第２の結合表面の第１の区域の直ぐ上に置かれても良く、第２の強い磁気材料を有する磁石部分は、第２の結合表面の第２の区域の直ぐ上に置かれても良く、第１の区域における磁界強度が第２の区域における磁界強度より弱くなるようにする。他の代替の実施形態では、磁石４０は複数の磁石を有しても良い。複数の磁石の各々は、等しい強さであっても良い。複数の磁石の各々は、等しい大きさであっても良い。代替で、複数の磁石のうちの幾つかは、複数の磁石のうちの他のものより強くても良い。このような実施形態では、相対的に弱い磁石は、第２の結合表面の第１の区域の直ぐ上に置かれても良く、相対的に強い磁石は、第２の結合表面の第２の区域の直ぐ上に置かれても良く、第１の区域における磁界強度が第２の区域における磁界強度より弱くなるようにする。

図４に示す実施形態では、リング型磁石４０は、カバー４２と筐体４４との間に入れられ、第２のコネクタ部３０及び／又は医療装置２２の構成及び／又は使用中に磁石を損傷から守るよう機能する。カバー４２は、磁石の上面及び外側壁を覆う。カバー４２は、磁化材料、例えば強磁性材料から形成されても良い。代替で、カバー４２は、プラスチック材料のような電気的に絶縁した材料を有しても良い。代替で、カバー４２は、非磁性材料及び電気的絶縁材料の両方を有しても良い。カバー４２が磁性材料を含む場合、結果として磁石の上及び側面を磁性材料の中に入れることは、磁化材料が他の方向の磁界を吸収するので、磁石により生成される磁界を第２の結合表面へ向けて集中させる効果を有する。このようなカプセル化は、より大きな磁力を所与の大きさの磁石により生成させる（したがって、より小さな磁石を使用可能にする）。さらに、磁化材料を含むカバー４２による磁石４０の上面及び側面のカプセル化は、電子コンポーネント３６を磁石により生成される漂遊磁界放射から保護する（つまり、カバー４２は磁気シールドとして動作する）。カバーが電気的絶縁材料を有する場合、電気結合はカバーの中に設けられ、電気信号を電気コンポーネント３６から結合表面３８に伝える。

筐体４４は、磁石４０の内壁及び底面を覆い、側壁の周りの外側壁の少なくとも一部の上方に延在する。したがって、磁石４０は、筐体４４及びカバー４２により完全にカプセル化される。複数のタブ４６（例えば、３個、そのうち２個のみが図４で見える）は、要素３２の中に置かれる第２の結合部分３０を固定する手段を提供する。筐体４４の底面は、結合表面３８を形成する。結合表面３８により、第１の結合部分２８との電気結合が形成される。

磁石４０（及び筐体４４）は本実施形態によるとリング型なので、第２の結合表面３８内に凹部が効果的に作られる。この凹部は、第１のコネクタ部の結合表面に設けられる対応する突起又はスタッドを受けても良い。スタッドと凹部との間の連携は、第１及び第２の結合表面の間の横方向の動きを防ぐ。望ましくは、スタッド及び凹部は、第２のコネクタ部が第１のコネクタ部に結合されるとき、スタッドと凹部との間の相対的回転を許容するよう構成される。望ましくは、スタッド及び凹部は円筒形である。望ましくは、突起及び凹部は、それらの個々の結合表面の実質的中心に設けられる。第１のコネクタ部と第２のコネクタ部が結合されるときそれらの間の相対的回転を許容することは、対象の動きの自由がＴＥＮＳ装置を装着するときに制限されないことを保証するのを助ける。これは、皮膚に取り付けられる電極が理学療法中の筋刺激のために使用されるときを含む他の状況でも有利である。

スタッドと凹部との間の連携は、第１及び第２のコネクタ部のより簡単な配置及び結合を実現するのにも有利である。

筐体４４は、非磁化材料を有することが望ましい。筐体４４は、（例えば、ステンレススチール又はアルミニウムのような）非磁化金属を有しても良い。筐体４４は、磁化材料の一部を有しても良い。代替で、筐体４４は、プラスチック材料又は非磁化金属のような電気的及び磁気的に透過な材料（つまり、磁界に影響を与えない材料）から形成されても良い。筐体４４は、部分的に電気的絶縁材料を、及び部分的に導電材料を有しても良い。筐体４４全体が電気的絶縁材料を有する場合、上述のように、電気結合は、電気信号を第２の結合表面３８に伝えるために設けられる。筐体４４の底部が強磁性材料のような磁化材料を有する場合、結合表面３８における磁界強度は、筐体４４の底部が磁気透過材料を有する場合又は筐体４４が存在しない場合よりも、小さい。磁界強度は磁石の表面からの距離と共に減少するので、筐体４４の底部の厚さは、結合表面３８における磁界強度に影響を与えるだろう。

本発明の実施形態による幾つかの第２の結合部分では、結合表面の第１の区域における磁界強度は、結合表面の第２の区域における磁界強度より弱い。図４に示す特定の例では、これは、２つの異なる材料から形成されている筐体４４の底部により達成される。第１の筐体部分４６は、磁界を「吸収して」磁界強度の局所的弱化を作る磁化材料から形成される。第２の筐体部分４８は、磁気透過材料から形成される。幾つかの実施形態では、第２の筐体部分４８は、実質的に空隙を有する。幾つかの実施形態では、第２の筐体部分４８は、プラスチック材料を有する。代替の実施形態では、第２の筐体部分４８は、（例えば、ステンレススチール又はアルミニウムのような）非磁化金属を有する。第１又は第２の筐体部分４６、４８のいずれも導電材料を有しない場合、電気結合は、筐体４４全体に電気信号を伝えるために設けられる。

このような実施形態では、磁化材料は磁界を吸収する効果を有するので、第１の筐体部分４６により形成される結合表面の区域に渡る磁界強度は、第２の筐体部分４８により形成される結合表面の区域に渡る磁界強度よりも有意に弱い（この区域は、磁界を吸収しない磁気透過材料を有するので）。望ましくは、第２の筐体部分４８の区域は、第１の筐体部分４６の区域より大きい。

（図示しない）代替の実施形態では、同様の効果は、いかなる材料も存在しない切除領域を除き、筐体４４の底部全体を磁界を吸収する磁化材料から形成することにより達成される。切除領域は、図４の実施形態の第２の筐体部分４８に対応しても良い。このような代替の実施形態では、第２の結合表面３８は、いかなる筐体材料も存在しない切除領域内の磁石４０の底面により形成される。

図５は、本発明の更なる代替の実施形態による第２のコネクタ部５０を示す。第２のコネクタ部５０は、第１のコネクタ部の結合表面５２に結合されて示される。図４に示す実施形態と同様に、第２のコネクタ部５０は筐体５４に入れられる磁石５６を有し、結合表面５２との電気結合を形成するために筐体５４の底部が第２の結合表面５８を形成するようにする。筐体５４は、プラスチック材料のような磁気的に透過な電気的絶縁材料から形成される。筐体５４は、第２のコネクタ部５０が第２の結合表面５２に結合される、医療装置からの電気信号を伝える導電手段（図示しない）を有する。代替で、筐体５４は、非磁化金属から形成されても良い。この場合、別個の導電手段は必要ない。筐体５４は、例えば、磁石５６が第２の結合表面５８に対して斜めに配置されるように、不均一な厚さである壁を有することにより構成される。したがって、磁石５６の遠方左側（図５で見えるように）は結合表面５８に非常に近く、一方で、磁石５６の遠方右側は結合表面５８から相対的にもっと離れている。これは、結合表面５８の左側における磁界強度は、結合表面５８の遠方右側における磁界強度よりも有意に強いことを意味する。したがって、第１及び第２のコネクタ部は、第１及び第２の結合表面の間の磁力が、結合領域の第１の部分において、結合領域の第２の部分におけるよりも実質的に弱くなるように、構成される。

図６は、本発明の更なる代替の実施形態による第２の結合部分６０を示す。第２の結合部分６０は、第１の結合部分の結合表面６２に結合されて示される。第２の結合部分６０は磁石６６を有する。第２の結合部分６０は磁石６６の周りに筐体を有しないので、磁石６６の底面は、結合表面６２との電気結合を形成する第２の結合表面６８を形成する。電気信号は、磁石６６を通じて直接送信されても良い。代替で、磁石６６は、電気信号が伝わる導電性被覆を設けられても良い。（図６に見られるように）磁石６６の右側が磁石６６の左側よりも厚くなるように、磁石６６の厚さは不均一である。これは、結合表面６８の右側における磁界強度は、結合表面６８の左側における磁界強度よりも強いことを意味する。一例によると、磁石６６の厚い部分は、磁石６６の少なくとも半分を有する。別の例によると、磁石６６の厚い部分は、磁石６６の少なくとも２分の３を有する。留意すべきことに、厚い部分の薄い部分に対する他の比率も本発明の範囲内に含まれる。望ましくは、磁石６６の厚い部分の厚さは、３ｍｍより大きくない。したがって、図６の配置は、第１及び第２の結合表面の間の磁力が、結合領域の第１の部分において、結合領域の第２の部分におけるよりも実質的に弱くなるように、構成される第１及び第２のコネクタ部も設ける。

第２のコネクタ部の第２の結合表面が第２の結合表面に垂直に延在する突起を有する（図示しない）更なる代替の実施形態が可能である。理解されるべきことに、このような第２のコネクタ部が、実質的に平坦な第１の結合表面を有する第１のコネクタ部と共に用いられるとき、突起は、２つのコネクタ部が結合されるとき、突起の周囲の区域において第２の結合表面と第１の結合表面との間の間隙を作る効果を有する。この間隙の効果は、第２のコネクタ部にある磁石と磁石により生成される磁界が作用する第１のコネクタ部にある磁化ターゲットとの間の分離が、結合領域内の他の場所よりも突起の周囲の区域において大きくなることである。磁界強度は距離と共に減少するので、第１及び第２のコネクタ部の間の磁力は、結果として、突起の周囲の区域において小さくなる。理解されるべきことに、突起が第１のコネクタ部の第１の結合表面に形成され、及び第２のコネクタ部の第２の結合表面が実質的に平坦な場合、同じ効果が生成される。

図７は、第１のコネクタ部７０に結合される図４の第２のコネクタ部３０を示す（第２のコネクタ部３０が取り付けられる医療装置は、明確さの目的で省略されている）。第１のコネクタ部７０は、皮膚に取り付け可能な電極７２の部分を形成し、その構成は図８から分かるように更に簡単であり得る。電極７２は、ピン７８により可撓性材料７６の層に取り付けられるターゲット７４を有する。可撓性材料７６の層は、いかなる適切な材料、例えば繊維又はプラスチック材料を有しても良い。可撓性材料の層を形成する材料が導電性でない場合、この層を通じて電気信号を伝えるために導電手段が設けられる。付着層８０は、皮膚への取り付けを実現するために、可撓性材料７６の層の底面に設けられる。望ましくは、付着層８０はヒドロゲルを有する。しかしながら、電気信号の伝導を可能にするいかなる適切な接着剤が用いられても良い。幾つかの実施形態では、例えば炭素、銀、又はアルミニウムを有する導電性フィルム（図示しない）は、可撓性材料７６の層と付着層８０との間に挟まれる。この導電性フィルムの効果は、電極の区域に渡り電流を空間的に分散させること、したがって、電気刺激中に対象に分配される電流密度の深刻な変化（つまり、不快及び場合によっては皮膚損傷を生じ得る「ホットスポット」）を回避することである。

ターゲット７４の上面は、第２のコネクタ部３０の第２の結合表面３８との電気結合を形成するよう構成される第１の結合表面８２を形成する。ピン７８は、可撓性材料７６の層に形成されるホール、及びターゲット７４に形成されるホールを通過し、ピン７８の端部がターゲット７４の上面から突き出るようにする。突き出ているピン７８の端部は、望ましくは、ターゲット７４のホールの直径より大きな直径を有する。したがって、ピン７８は、可撓性材料７６の層及びターゲット７４を一緒にサンドイッチ配置で締め付ける。ピン７８は、当業者に知られているいかなる適切な材料、例えば金属又はプラスチック材料から形成されても良い。ピン７８が金属である場合、第１の結合表面８２と付着層８０との間で電気信号を伝える手段が設けられても良い。幾つかの実施形態では、ピン材料は、導電性であり電気信号を伝えることができる炭素添加プラスチックである。理解されるべきことに、ターゲット７４を可撓性材料７６の層に固定する他の方法が可能である。例えば、ターゲット７４は、可撓性材料７６の層に糊付けされても良い。代替で、ターゲット７４を可撓性材料７６の層に固定するために、びょうが用いられても良い。

図７から分かるように、ピン７８の突き出ている端部は、第１の結合表面８２のスタッドを形成する。このスタッドは、第２の結合表面３８の対応する凹部と係合し、第１及び第２のコネクタ部３０，７０の間の横方向の動きを防ぐ。スタッド及び凹部は、それらの間の相対的回転を許容するように成形される（本実施形態では、スタッド及び凹部の両者は円形であるが、他の配置、例えば円形スタッド及び正方形凹部もこのような回転を許容することが理解される）。理解されるべきことに、第１及び第２のコネクタ部３０、７０の間の横方向の動きを防ぐ他の配置が可能である。例えば、１又は複数の凹部は、ターゲット７４の表面に形成されても良く、これらは第２のコネクタ部の結合表面に形成される１又は複数の突起と係合するよう構成される。結合表面のいずれかは、他の結合表面の端の周囲に構成される、隆起した周辺の縁を有しても良い。この例では、両方の結合表面の主な区域は、実質的に平坦であっても良い。

ターゲット７４は、第１の結合表面８２の主要部分を形成し、したがって、第２の結合部分にある結合表面に電気的及び磁気的に結合できる。この目的のために、望ましくは、ターゲットは、強磁性材料のような導電性磁化材料を有する。しかしながら、代替で、ターゲットは、導電材料で覆われる非導電性磁気又は磁化材料を有し得る。望ましくは、ターゲット７４の（したがって第１の結合表面８２の）表面区域は、結合されることが意図される第２のコネクタ部の結合表面と実質的に同じ大きさ及び形状である。

上述のように、本発明の幾つかの実施形態では、第２のコネクタ部は、非対称に成形される結合表面及び／又は磁石を有し、結合表面の第１の区域における磁界強度が結合表面の第２の区域における磁界強度よりも弱くなるようにする（図４、５、６に示した実施形態のように）。理解されるべきことに、このような実施形態による第２のコネクタ部は、（慣習的な磁気結合システムの部分として従来知られているような）実質的に対称的な第１のコネクタ部に結合できる。慣習的な第１のコネクタ部との非対称な第２のコネクタ部のこのような結合の結果として、第１のコネクタ部の第１の結合表面と第２のコネクタ部の第２の結合表面との間の磁力は、結合領域の第１の部分において、結合領域の第２の部分におけるよりも実質的に弱くなり、したがって、本発明の範囲に包含される。しかしながら、本発明は、本発明の効果を達成するために慣習的な実質的に対称的な第２のコネクタ部と共に使用され得る非対称な第１のコネクタ部の使用も想定する。第１のコネクタ部が非対称である（つまり、第１の結合表面及び／又はターゲットが、実質的に均一な磁界に晒されるとき、結合表面の第１の区域にかかる磁力が、結合表面の第２の区域にかかる磁力より実質的に弱くなるよう、形状を定められる）本発明の実施形態を以下に記載する。

図９は、本発明の幾つかの実施形態における図７に示した第１の結合部分７０の中のターゲット７４の位置で用いることができる３個の異なるターゲット９２、９４、９６の例を示す。各ターゲット９２、９４、９６は、磁界が存在するとき磁化される強磁性金属９８を有する。しかしながら、各ターゲット９２、９４、９６の形状は不規則である。つまり、ターゲット９２は扇形が失われている円盤であり、ターゲット９４は弧が失われている円盤であり、ターゲット９６は中心のずれた円形ホールが切り取られた円盤である。ターゲット９２では、強磁性材料を有しないセクタは、プラスチック材料又は非磁化金属のような磁気透過材料９９から形成され、或いは代替でブランクのままであっても良い。ターゲット９４及び９６では、失われた弧及びホールにいかなる材料も存在しない（しかしながら、失われている弧及びホールは、磁気透過材料を有し得る）。ターゲット９２、９４、９６の構成の効果は、強磁性材料を有しないターゲットの領域において、ターゲットと磁石との間の磁力を弱めることである。望ましくは、強磁性材料９８を有しない領域は、ターゲットの端に又はその近くに配置され、（強磁性材料９８を有しない領域に対応する）ターゲットの片側にかかる磁力が、ターゲットの反対側で経験される磁力より実質的に弱くなるようにする。留意すべきことに、他の配置は、一方の区域において他方の区域における磁界と比べて弱い磁界を生成するために磁石と連携するターゲット７４を実現するために提供することができる。例えば、切り取りは強磁性材料９８において形成でき、切り取りは、磁界の弱い区域、したがってコネクタが取り外されるべき区域を識別するよう動作する言葉又は視覚的指示の形式である。

図１０は、更なる代替のターゲット１０２を有する第１のコネクタ部１００を示す。ターゲット１０２は、強磁性金属９８の円盤を有する。しかしながら、ターゲット１０２は、ターゲットの残りの部分より厚みの少ない部分を有する（図１０の左に示される）。ターゲット１０２のこの薄い部分の効果は、薄い部分の領域においてターゲットと磁石との間の磁力を弱めることである。望ましくは、薄い部分は、ターゲットの端に又はその近くに置かれ、薄い部分を含むターゲットの側面において経験される磁力が、ターゲットの反対の側面において経験される磁力より実質的に弱くなるようにする。理解されるべきことに、第１のコネクタ部１００の第１の結合表面１０４は、ターゲット１０２の不均一な厚さのために不均一である。これは、本発明の幾つかの適用にとっては望ましくない可能性がある。したがって、（図示しない）幾つかの実施形態では、ターゲット１０２の薄い部分は、いかなる適切な磁気透過材料の層で覆われ、ターゲットの全区域に渡り平坦な結合表面を生成するようにする。

図９及び１０を参照して上述した本発明の実施形態では、実質的に均一な磁界に晒されるとき、結合表面の第１の区域にかかる磁力が結合表面の第２の区域にかかる磁力より実質的に弱いように形状を定められる第１の結合表面及び／又はターゲットを含む状況において、第１のコネクタ部が非対称である。理解されるべきことに、このような実施形態による第１のコネクタ部は、（慣習的な磁気結合システムの部分として従来知られているような）実質的に対称的な第２のコネクタ部に結合できる。慣習的な第２のコネクタ部との非対称な第１のコネクタ部のこのような結合の結果として、第１のコネクタ部の第１の結合表面と第２のコネクタ部の第２の結合表面との間の磁力は、結合領域の第１の部分において、結合領域の第２の部分におけるよりも実質的に弱くなり、したがって、本発明の範囲に包含される。

本発明の範囲内において、（図９及び１０の第１のコネクタ部のような）非対称の第１のコネクタ部を、（図４〜７の第２のコネクタ部のような）非対称の第２のコネクタ部に結合して使用することも可能である。理解されるべきことに、このような実施形態では、磁力が弱い結合表面の領域が実質的に揃えられるように、第１及び第２の結合表面を特定の方向に配置する必要がある。第１及び第２の結合表面は互いに対して回転できることが通常望ましいので、このような実施形態は、殆どの適用であまり好ましくない。

上述の実施形態は、第１のコネクタ部が電極に取り付けられ、第２のコネクタ部が医療装置に取り付けられると想定したが、この配置は逆であっても良いことが理解されるだろう。しかしながら、多くの用途で、使い捨て可能な電極は一般的である。したがって、電極の構造は可能な限り単純であり安価であることが望ましい。第２のコネクタ部にある磁石は第１のコネクタ部にある磁化ターゲットより通常有意に高価なので、このような適用では、第２のコネクタ部を医療装置の中に設け、第１のコネクタ部を電極に設けることが有利である。

留意すべきことに、第１のコネクタ部及び第２のコネクタ部の種々の構成は、いかなる組合せで用いられても良い。

本発明は、ＴＥＮＳ装置を対象の皮膚に取り付けられる電極に結合する際に使用することが望ましいとして記載されたが、本発明は、電極を用いるいかなる種類の医療装置と共に有利に使用できることが理解されるだろう。例えば、本発明による磁気コネクタアセンブリは、心拍のような生理パラメータ若しくは特定の身体部分における電気的活動を監視する装置と共に、或いは筋肉若しくは神経を刺激する又は経頭蓋磁気刺激のための装置を含む刺激を分配する装置と共に、使用され得る。本発明は、コネクタ部のうちの１つが、例えば人工内耳に結合するために対象に少なくとも部分的に移植される適用でも使用され得る。本発明は医療用途に主に関するが、本発明は、有利なことに、電気的に結合可能なコンポーネントが容易に結合及び切断できなければならない、いかなる適用においても使用できることが理解されるだろう。

したがって、第１及び第２のコネクタ部の分離を実現するために、アセンブリの第１及び第２のコネクタ部の間の磁力が、第１の結合領域において第２の結合領域におけるよりも弱い磁気コネクタアセンブリが提供される。

本発明は図面及び上述の説明で詳細に説明されたが、このような図面及び説明は説明及び例であり、本発明を限定するものではない。本発明は開示された実施形態に限定されない。

開示された実施形態の他の変形は、図面、詳細な説明、及び請求項を読むことにより、当業者に理解され請求項に記載された発明を実施する際に実施されうる。留意すべき点は、用語「有する（comprising）」は他の要素又は段階を排除しないこと、及び単数を表す語（a、an）は複数を排除しないことである。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求の範囲に記載された幾つかのアイテムの機能を満たしても良い。特定の量が相互に異なる従属請求項に記載されるという事実は、これらの量の組合せが有利に用いることが出来ないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介するような、他のハードウェアと共に又はその一部として提供される光記憶媒体又は固体媒体のような適切な媒体に格納／分配されても良く、他の形式で分配されても良い。請求項中のいかなる参照符号も請求の範囲又は本発明の範囲を制限するものと考えられるべきではない。

Claims (14)

1. 第１のコネクタ部であって、電気信号が前記第１及び第２のコネクタ部の間で伝わるように前記第２のコネクタ部に結合可能であり、前記第１のコネクタ部は、
   磁化材料を有するターゲットと、
   前記ターゲットに配置される第１の結合表面であって、電気信号が前記第１の結合表面と第２の結合表面との間で伝わるように第２のコネクタ部にある対応する前記第２の結合表面と係合可能に構成される、第１の結合表面と、
   を有し、
   前記第１のコネクタ部は、均一磁界に晒されると、前記第１の結合表面の第１の区域にかかる磁力が前記第１の結合表面の第２の区域にかかる磁力より実質的に弱くなるように、構成されることを特徴とし、
   前記第１の結合表面の前記第１の区域は、前記第１の結合表面の端に隣接して位置し、
   前記第１及び第２の結合表面のうちの一方は、前記第１及び第２の結合表面のうちの他方にある対応する凹部と係合するよう構成される突起を有し、前記係合は、前記第１及び第２の結合表面の間の相対的な回転を許容しながら、前記第１及び第２の結合表面の間の相対的な横方向の動きを実質的に防ぎ、前記第１のコネクタ部と前記第２のコネクタ部との間の前記回転は、両方の前記コネクタ部が互いに係合されるとき許容され、
   前記ターゲットは、前記第１の結合表面の前記第１の区域に対応する非磁化材料を更に有する、
   第１のコネクタ部。
2. 前記ターゲットの表面は、前記第１の結合表面の少なくとも一部を形成する、請求項１に記載の第１のコネクタ部。
3. 前記第１の結合表面の前記第２の区域は、前記ターゲットの磁化材料を有する部分に対応する、請求項１乃至２のいずれか一項に記載の第１のコネクタ部。
4. 前記ターゲットの磁化材料を有する部分の形状は、前記第１の結合表面の中心に関して非対称であり、前記第１のコネクタ部の前記第１の結合表面の第１の側に関連する体積に含まれる磁化材料の量が、前記第１のコネクタ部の前記第１の結合表面の第２の側に関連する体積に含まれる磁化材料の量より大きく、前記第１の結合表面の前記第１の区域は、前記第２の側に含まれる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の第１のコネクタ部。
5. 前記ターゲットの磁化材料を有する部分は、前記第１の結合表面に垂直な方向に不均一な厚みを有し、前記第１のコネクタ部の前記第１の結合表面の第１の側に関連する体積に含まれる磁化材料の量が、前記第１のコネクタ部の前記第１の結合表面の前記第２の側に関連する体積に含まれる磁化材料の量より大きく、前記第１の結合表面の前記第１の区域は、前記第２の側に含まれる、請求項４に記載の第１のコネクタ部。
6. 対象の身体組織に取り付けられるよう構成される付着表面を有する可撓性材料層であって、電気信号が前記付着表面と前記身体組織との間で送信できる、可撓性材料層、を更に有し、前記付着表面の少なくとも一部は、前記第１の結合表面に電気的に結合され、前記可撓性材料層及び前記ターゲットは、ピンによりサンドイッチ構成で一緒に締め付けられる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の第１のコネクタ部。
7. 第２のコネクタ部であって、電気信号が第１のコネクタ部及び前記第２のコネクタ部の間で伝わるように前記第１のコネクタ部に結合可能であり、前記第２のコネクタ部は、
   第２の結合表面であって、電気信号が第１の結合表面と前記第２の結合表面との間で伝わるように第１のコネクタ部にある対応する前記第１の結合表面と係合可能に構成される、第２の結合表面と、
   磁気材料を有する磁石と、
   を有し、
   前記第２のコネクタ部は、前記第２の結合表面の第１の区域における磁界強度が、前記第２の結合表面の第２の区域における磁界強度より弱くなるよう構成されることを特徴とし、
   前記第１及び第２の結合表面のうちの一方は、前記第１及び第２の結合表面のうちの他方にある対応する凹部と係合するよう構成される突起を有し、前記係合は、前記第１及び第２の結合表面の間の相対的な回転を許容しながら、前記第１及び第２の結合表面の間の相対的な横方向の動きを実質的に防ぎ、前記第１のコネクタ部と前記第２のコネクタ部との間の前記回転は、両方の前記コネクタ部が互いに係合されるとき許容され、
   前記磁石の形状及び／又は位置は、前記第２の結合表面に関して非対称である、
   第２のコネクタ部。
8. 前記第２のコネクタ部の前記第２の結合表面の第１の側に関連する体積に含まれる磁気材料により与えられる磁界強度が、前記第２のコネクタ部の前記第２の結合表面の前記第２の側に関連する体積に含まれる磁気材料により与えられる磁界強度より大きく、前記第２の結合表面の前記第１の区域は、前記第２の側に含まれる、請求項７に記載の第２のコネクタ部。
9. 前記第２の結合表面の前記第２の区域に対応する前記磁石の第１の部分は、前記磁気材料を有し、前記第２の結合表面の前記第１の区域に対応する前記磁石の第２の部分は、さらなる異なる磁気材料を有し、前記磁気材料により生成される磁界は、前記さらなる異なる磁気材料により生成される磁界より強い、請求項６に記載の第２のコネクタ部。
10. 磁石筐体であって、前記磁石を少なくとも部分的に囲み、前記第２の結合表面の少なくとも一部を形成し、前記磁石筐体は、磁気透過材料を部分的に有し、磁化材料を部分的に有し、前記磁石筐体の磁化材料を有する部分は、前記第２の結合表面の前記第１の区域を形成し、前記磁石筐体の磁気透過材料を有する部分は、前記第２の結合表面の前記第２の区域を形成する、磁石筐体、
    を更に有する請求項７に記載の第２のコネクタ部。
11. 前記磁石筐体は、前記磁石と前記第２の結合表面との間の分離が、前記第２の結合表面の前記第１の区域に対応する第１の点において、前記第２の結合表面の前記第２の区域に対応する第２の点におけるよりも大きくなるように、形状を定められる、請求項１０に記載の第２のコネクタ部。
12. 前記磁気材料はネオジムを有する、請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の第２のコネクタ部。
13. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の第１のコネクタ部と、請求項７乃至１２のいずれか一項に記載の第２のコネクタ部と、を有する磁気コネクタアセンブリ。
14. 請求項１３に記載の磁気コネクタアセンブリ、
    を有する経皮電気神経刺激装置。

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