JP6522886B2 - 医療電子機器の筐体構造 - Google Patents

Description

本発明は医療電子機器の筐体構造に関し、特には液体、気体、粉塵などが筐体内部の空間に侵入することを防ぐための筐体構造に関する。

従来、医療電子機器は比較的大型で、病院の検査室などに据え置かれ、かつ医療従事者が使用するものが一般的であり、防滴・防水性能や耐粉塵性能は特に必要とされていなかった。しかし、近年ではデジタルホルタ心電計やテレメータなどの小型・軽量化がすすみ、日常生活の中で患者や被検者が医療電子機器を携帯しながら生体信号の測定、記録や監視を行うことも増えてきている。

そのため、例えば特許文献１には、防水性を有しながら、容易に開閉が可能な防水構造を有する医療電子機器を実現する筐体構造が提案されている。

特許第4855767号公報

特許文献１では、本体部に開閉可能な蓋部が取り付けられた筐体において、蓋部の下面縁部に開口部を取り囲むように設けられた溝にパッキンを嵌め込み、本体部上面に連続的に設けられたリブでパッキンを押圧してパッキンを変形させる構成を有している。

特許文献１の構成では、パッキンを溝に嵌め込む構成を有しているため、溝にはある程度の深さが必要となり、筐体の高さ方向の小型化に不利である。また、細い円環状のパッキンはねじれやすいため、全体をねじれがないように溝に嵌め込むことが容易でない。さらに、パッキンがリブで押圧された際に変形した部分を逃がすためのスペースを確保することが容易でない。特許文献１では溝の底部に凹部を設けることで、変形したパッキンが逃げるスペースをつくり、蓋部を閉じる際に必要な力を軽減するようにしているが、凹部を設けると、筐体の高さ方向の小型化にさらに不利となる。

本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、筐体の小型化に有利で、組立が容易で、かつ安定した密閉性を実現可能な医療電子機器の筐体構造を提供することを目的とする。

上述の目的は、医療電子機器の筐体構造であって、開口部と、開口部の外縁に形成された第１の接合面を有する第１の筐体と、第１の接合面に対応する第２の接合面を有し、第１の接合面と第２の接合面とが対向するように第１の筐体に取り付けられる第２の筐体と、第１の接合面と第２の接合面との間に配置され、厚みより幅が大きなシート状のパッキンとを有し、第１の接合面と第２の接合面のそれぞれには、開口部を取り囲むように突起が設けられ、パッキンは、第２の筐体に第１の筐体が取り付けられた際に、第１の接合面と第２の接合面に設けられた突起によって押圧され、第１の接合面に設けられる突起と、第２の接合面に設けられる突起とは対向する位置に設けられ、上に凸の三角形状または台形状の互いに異なる垂直断面形状を有し、第１の接合面に設けられる突起の垂直断面形状と、第２の接合面に設けられる突起の垂直断面形状とは、斜辺の角度が異なることを特徴とする医療電子機器の筐体構造によって達成される。

以上の構成により、本発明によれば、筐体の小型化に有利で、組立が容易で、かつ安定した密閉性を実現可能な医療電子機器の筐体構造を提供できる。

本発明の実施形態に係る医療電子機器の筐体構造の一例を示す分解斜視図である。 上側筐体２０の裏面側（筐体内面側）の構成例を示す図である。 下側筐体１０の構成例を示す上面図である。 筐体組立後の接合面周辺の状態を示す垂直断面図である。 図４におけるパッキン３０部分を拡大した図である。 線状突起の他の構成例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明をその好適な実施形態に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る医療電子機器の筐体構造の一例を示す分解斜視図である。筐体１００は、回路部品等の収容部１８および電池収容部１１を有する下側筐体１０（第１の筐体）と、蓋状の上側筐体２０（第２の筐体）と、パッキン３０とを有する。上側筐体２０にはねじ穴２１が設けられ、下側筐体１０のねじ穴２１に対応する位置にはねじ受け１２が設けられており、上側筐体２０は下側筐体１０にねじ止めによって取り付けられる。この際、上側筐体２０と下側筐体１０はそれぞれの接合面２２（図２）および１３との間に介在するようにパッキン３０が配置される。

本実施形態では、パッキン３０によって防水（防液）性を持たせる場合について説明するが、パッキン３０によって実現する機能は、防水性に限らず、粉塵や気体の侵入を防ぐ機能であってもよい。パッキン３０の材質に制限はないが、例えばシリコンゴムのような、柔軟で防水性を有するゴム系の素材が好ましい。また、硬度が大きいと下側筐体１０に上側筐体２０を取り付ける際のねじ止めに要する力が大きくなるので、防水性を実現できる範囲で柔らかめの硬度とすることが好ましい。

本実施形態のパッキン３０は収容部１８の開口部を取り囲むような枠形状を有し、垂直断面における厚みよりも幅が大きい。本実施形態のパッキン３０は従来技術と異なり溝に嵌め込む必要が無いこと、後述するように上側筐体２０と下側筐体１０の両方から突起で押圧されることで、厚みが少なくても良好な防水性が得られることから、薄いシート状に形成することができる。従って、シート状の素材から打ち抜きなどの方法で容易に製造することができる。また、筐体に溝を設ける必要が無いことから、筐体の小型化にも有利である。

図２は、上側筐体２０の裏面側（筐体内面側）の構成例を示す図であり、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は平面図である。上側筐体２０の裏面にはパッキン３０の内側面３０１（図１）の輪郭より一回り小さい輪郭を有する壁部２５が形成されている。壁部２５はパッキン３０の内側面３０１の位置を制限することで、パッキン３０の形状維持と位置合わせの機能を提供し、筐体の組立を容易にする。なお、本実施形態では壁部２５は切れ目なく形成されているが、輪郭の一部に相当する部分が欠けていてもよい。

上側筐体２０の裏面の、壁部２５の外周または外縁は上側筐体２０の接合面（第２の接合面）２２を構成する。そして、接合面２２には、組立時にパッキン３０を押圧する、連続した線状突起２４が設けられている。線状突起２４は、その輪郭が、下側筐体１０の接合面（第１の接合面）１３に設けられる線状突起１４の輪郭の鏡像もしくは相似形、あるいはそれら縮尺像となるように形成される。

図３は、下側筐体１０の構成例を示す上面図である。下側筐体１０の開口部の外周部分は下側筐体１０の接合面（第１の接合面）１３を構成する。また、接合面１３のうち、開口部の外縁には連続した線状突起１４が形成されている。なお、本実施形態では、開口部の外縁に線状突起１４が設けられており、開口部と線状突起１４の輪郭が相似形であるが、線状突起１４は開口部（の輪郭）を取り囲むように形成され、パッキンをその全周で押圧できれば、線状突起１４の輪郭は開口部の輪郭と相似でなくてもよい。例えば、１４’として示すように、線状突起は開口部の外縁から離れて形成されてもよい。

なお、本実施形態では、線状突起１４および２４の両方でパッキン３０を押圧することを特徴としているため、線状突起１４および２４は、その輪郭が組立時にパッキン３０と全周にわたって接する位置に形成される。また、同じ位置で上下から押圧した場合に最もパッキン３０の変形量が大きく、防水性能が高くなる。従って、線状突起１４および２４の輪郭が鏡像関係となるように、かつ全周にわたって線状突起１４および２４が対向するように、輪郭と配置を決定することが好ましい。なお、後述するように、線状突起１４と２４とは、長さ方向に直交する垂直断面形状が異なるように形成される。

図４は、筐体組立後の接合面周辺の状態を示す垂直断面図である。上述のように、筐体は、パッキン３０を介在させて上側筐体２０と下側筐体１０とをねじ穴２１とねじ受け１２を通るねじで締結することで組み立てられる。パッキン３０は下側筐体１０の接合面１３と上側筐体２０の接合面２２との間に介在し、線状突起１４および２４によって上下方向に押圧（圧縮）される。パッキン３０は溝にはめ込まれること無く、上側筐体２０と下側筐体１０との間に間隙４１を有するように配置されるため、間隙４１を埋めるような方向に変形可能である。つまり、線状突起１４および２４で押圧されたことにより変形した部分を間隙４１に逃がすことが可能である。従って従来技術に記載されているような、パッキン３０自体に溝を形成したり、パッキン３０の変形部分を逃がすためのスペースを筐体側に形成したりする必要が無い。

なお、パッキン３０はいずれの接合面１３，２２にも接着されていないため、パッキン３０の変形も妨げられない。なお、図４ではパッキン３０の上面、下面、内側面、外側面の全てが筐体と間隙４１を有するように配置されているが、変形を妨げないという観点からは、組み立て後の状態で少なくとも一面が筐体と間隙４１を有するように配置されればよい。なお、内側面と外側面の少なくとも一方が筐体と間隙４１を有するように配置すれば、組み立てを容易にすることができる。

図４におけるパッキン３０部分を拡大した図５を参照して、パッキン３０の押圧構成に関してさらに説明する。本実施形態において、下側筐体１０と上側筐体２０とは、組立後でも接合面１３と２２とが距離ｄ１を有する様に形成されている。従って、下側筐体１０に上側筐体２０を取り付けるねじを締めても、距離ｄ１は保持される。そして、組立後における線状突起１４，２４の間隔ｄ３と、パッキン３０の非変形時の厚みｄ２とが、ｄ２＞ｄ３＞０となるように線状突起１４，２４の高さとパッキン３０の厚みとが決定されている。

なお、（ｄ２−ｄ３）の値が大きくなると、組立時にパッキン３０を変形（圧縮）するために要する力が大きくなり、組立しづらくなる。そのため、実際にはｄ２＞ｄ３＞０という関係を満たし、かつ所望の防水性能が得られる範囲で、（ｄ２−ｄ３）が小さくなるようにｄ２，ｄ３を決定することが好ましい。また、パッキン３０の非変形時の厚みｄ２がｄ２≧ｄ１となると、やはり組立時に必要な力が増加する。線状突起１４，２４部分による押圧によって防水性能は得られるため、パッキン３０の厚みｄ２＜組立後の接合面距離ｄ１とすることが好ましい。ｄ２＜ｄ１とすることで、パッキン３０と接合面１３，２２との間に間隙４１が生じるため、線状突起１４，２４によって押圧されたパッキン３０の変形部分を逃がすことが容易であり、組立時に要する力を軽減できる。

また、本実施形態においては、パッキン３０を線状突起１４，２４によって効率よく変形させ、パッキン３０による密封性を発揮させるために、線状突起１４，２４を先端に行くほど細く形成している。具体的には、線状突起１４，２４は長さ方向に直交する垂直断面の形状が、接合面１３，２２を底辺とする三角形状もしくは、接合面１３，２２を下底とし、上底が下底より短い台形状となるようにしている。なお、線状突起１４，２４の最上部の面積は小さい方がパッキン３０の変形を容易にするが、安全上の理由などからエッジ（線状）ではなく平面もしくは上に凸の曲面状に形成してもよい。図４および図５に示す線状突起１４，２４はいずれも２等辺３角形の断面形状を有しているが、辺の長さは異なってもよい。

本実施形態では、線状突起１４，２４の断面形状、具体的には頂角を異ならせている点を１つの特徴とする。図４および図５に示す例では、下側筐体１０が有する線状突起１４の断面形状の頂角α＜上側筐体２０が有する線状突起２４の断面形状の頂角βとしている。なお、断面形状の底辺の長さは等しくても等しくなくてもよい（従って、線状突起１４，２４の高さが異なっていてもよい）。なお、線状突起の断面形状が台形である場合など、三角形でない場合、斜辺の延長が交差する角度を頂角とみなせばよい。あるいは、斜辺の角度を異ならせるように構成してもよい。

このように、線状突起１４，２４の断面形状を異ならせることにより、パッキン３０が十分な密閉性を発揮するような変形を安定して実現することができる。この点についてさらに説明する。パッキン３０は、線状突起１４，２４による変形量が大きいほど、換言すれば、線状突起１４，２４から受ける上下方向の力が大きいほど、良好な密閉性を発揮する。そのため、線状突起１４，２４は図５（ａ）に示すようにその頂点が対向するような位置に形成される。しかしながら、部品の寸法誤差や、別部品である上側筐体２０と下側筐体１０とを組み立てる際の微妙な位置ずれを完全に解消することは事実上不可能であり、線状突起１４，２４の全周にわたって頂点が対向するようにはできない。

線状突起１４，２４の位置ずれが生じると、線状突起１４による上方向の圧縮力と、線状突起２４による下方向の圧縮力とがパッキン３０の幅方向における異なる位置に加わるようになる。この場合、圧縮力は剪断力となり、頂点による圧縮力が減少し、他方の線状突起の頂点に対向する斜面による圧縮力が増加するようになる。つまり、組立時にパッキン３０に与えられる力がより分散されることになる。線状突起の断面形状の頂角を異ならせることにより、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、線状突起に位置ずれが生じている場合であっても、パッキン３０を圧縮する面は平行にならない。そのため、頂角が等しい場合よりも、パッキン３０を効果的に圧縮することができ、安定した防水性能を実現することが可能になる。

以上説明したように、本実施形態によれば、筐体の小型化に寄与しながら、組立が容易で、十分な密閉性を発揮する筐体構造を実現できる。
なお、上述の実施形態では、線状突起が一組設けられる構成についてのみ説明したが、１つの接合面に複数の線状突起が形成されてもよい。

なお、上述の実施形態においては、便宜上、筐体が上側筐体と下側筐体とに分割されるものとして説明したが、分割方向は上下に限らない。例えば左右方向に分割されたり、斜め方向に分割されたりしてもよい。

また、上述の実施形態では、便宜上、線状突起の断面形状が長さ方向の全体に渡って均一であることを想定している。しかし、線状突起の長さ方向に直交する断面において、対向する一対の線状突起の垂直断面形状が常に異なっていれば、個々の線状突起についての断面形状が長さ方向の全体に渡って均一でなくてもよい。

また、線状突起の断面形状が直線状の斜辺を有さなくてもよい。接合面から離れるにつれて先細になっていれば、例えば曲線状の斜辺であってもよい。頂角についても、直線で近似して求めればよい。

また、上述の実施形態では、長さ方向に切れ目のない１つの連続した線状突起（閉じた形状の輪郭を有する線状突起）で開口部を囲うように構成した場合を説明したが、連続した複数の線状突起によって開口部の全周が囲まれるように構成してもよい。具体的には、例えば図６（ａ）に示すように、複数の線状突起１４１，１４２によって実質的に開口部１８を囲うようにしてもよい。複数の線状突起１４１，１４２はいずれも長さ方向において他の線状突起と隣接する部分１４３を有する。このように複数の線状突起を用いて開口部を囲うように構成する場合、複数の線状突起の全てがその長さ方向の全体でパッキン３０と接するように構成する。なお、図６（ａ）では複数の線状突起１４１，１４２が両端部で隣接するように配置されているが、線状突起の長さ方向に直交する方向（パッキンの幅方向）において、常に１つ以上の線状突起が存在するように構成すれば、線状突起の隣接部位は特に制限されない。

また、線状突起と他の形状の突起とを組み合わせて用いてもよい。例えば図６（ｂ）は、線状突起１４５の４箇所にねじ穴を形成する枠状の突起１２’が設けられている。枠状の突起１２’は、例えば下側筐体１０に設けられているねじ受け１２の上部であったり、上側筐体２０に設けられているねじ穴２１を形成する突起であったりしてよい。

このような構成とした場合、突起１２’部分でパッキン３０は突起１２’の天面で押圧され、他の部分では線状突起１４５で押圧されることで、開口部１８の周囲全周にわたって押圧される。突起１２’はねじ穴を構成するため、ねじを締め付ける力が直接加わる。従って突起１２’の天面は平面であってもよいが、突起１２’の天面も線状突起と同様に上に凸の形状としてもよい。また、突起１２’は必ずしもねじ穴を構成する必要はないし、枠状でなくてもよい。

なお、図６（ａ），（ｂ）では下側筐体１０についての構成のみを示したが、上側筐体２０についても同様の構成とすればよい。また、図６（ａ）の構成と、図６（ｂ）の構成とを組み合わせてもよい。

Claims (8)

1. 医療電子機器の筐体構造であって、
   開口部と、前記開口部の外縁に形成された第１の接合面を有する第１の筐体と、
   前記第１の接合面に対応する第２の接合面を有し、前記第１の接合面と前記第２の接合面とが対向するように前記第１の筐体に取り付けられる第２の筐体と、
   前記第１の接合面と前記第２の接合面との間に配置され、厚みより幅が大きなシート状のパッキンとを有し、
   前記第１の接合面と前記第２の接合面のそれぞれには、前記開口部を取り囲むように突起が設けられ、
   前記パッキンは、前記第２の筐体に前記第１の筐体が取り付けられた際に、前記第１の接合面と前記第２の接合面に設けられた前記突起によって押圧され、
   前記第１の接合面に設けられる前記突起と、前記第２の接合面に設けられる前記突起とは対向する位置に設けられ、上に凸の三角形状または台形状の互いに異なる垂直断面形状を有し、前記第１の接合面に設けられる前記突起の垂直断面形状と、前記第２の接合面に設けられる前記突起の垂直断面形状とは、斜辺の角度が異なることを特徴とする医療電子機器の筐体構造。
2. 前記パッキンは、前記突起によって押圧された際に、前記第１の接合面と前記第２の接合面に沿う方向に変形可能に配置されることを特徴とする請求項１記載の医療電子機器の筐体構造。
3. 前記パッキンは枠形状を有し、内側面および外側面の少なくとも一方が前記第１の筐体および前記第２の筐体と間隙を有するように配置されることにより、前記突起で押圧された際に、前記第１の接合面と前記第２の接合面に沿う方向に変形可能であることを特徴とする請求項２記載の医療電子機器の筐体構造。
4. 前記パッキンの厚みは、前記第１の筐体に前記第２の筐体を取り付けた際に生じる前記第１の接合面と前記第２の接合面との間隔よりも小さく、前記突起の間隔よりも大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の医療電子機器の筐体構造。
5. 前記突起が、長さ方向に切れ目のない１つの連続した線状突起を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の医療電子機器の筐体構造。
6. 同一接合面に設けられた前記突起が、連続した複数の線状突起によって前記開口部の全周が囲まれるように構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の医療電子機器の筐体構造。
7. 同一接合面に設けられた前記突起が、連続した線状突起を含む複数の突起によって構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の医療電子機器の筐体構造。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の筐体構造を有する医療電子機器。

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