НЕДОРОГОЙ КОМПАКТНЫЙ РАЗЪЕМ ДЛЯ КОМПЛЕКТА ВЫВОДОВ Российский патент 2015 года по МПК H01R13/24 A61N1/05 

Настоящая заявка относится к дистанционному контролю состояния пациента. Изобретение находит конкретное применение в разъемах для комплекта выводов, например комплекта выводов для ЭКГ для использования в носимых пациентом телеметрических устройствах.

Носимые пациентом устройства (НПУ) используются для контроля показателей жизненно важных функций пациента. Устройства снабжены внутренним батарейным источником питания в подходящем для носки корпусе, обычно носимом в сумке, на ремне, в зажиме для крепления к поясному ремню или подобных элементах, позволяющих пациенту нормально передвигаться при непрерывном контроле его состояния. Некоторые конструкции просто записывают физиологические показатели пациента для дальнейшего анализа, а другие передают физиологические показатели посредством радиотелеметрической линии по радиоканалу. Физиологический сигнал передается беспроводным путем на центральную станцию контроля и отображения. Очевидным преимуществом является то, что при ухудшении состояния пациента показания доступны мгновенно.

Посредством НПУ может быть измерено широкое разнообразие физиологических данных. Например, НПУ, используемый для контроля сигнала ЭКГ пациента, обычно использует от трех до пяти электродов, прикрепляемых к грудной клетке. Электроды соединяются посредством выводных проводов с электроникой устройства, находящейся в носимом корпусе. Часто одновременно контролируются другие физиологические показатели, такие как SpO₂, частота пульса и тому подобные. Разъемная конструкция между выводными проводами и корпусом достигается посредством разъема для комплекта выводов, который электрически соединяется с входным каскадом на корпусе. Традиционные разъемы для комплекта выводов включают в себя громоздкие консольные электрические элементы разъема, прикрепленные к печатной плате. Консольные элементы подпружиниваются для обеспечения плотного контакта с контактами стыкуемого разъема.

Медицинское оборудование обычно после каждого использования подвергается санитарной обработке или дезинфицируется. Консольные элементы разъема имеют труднодоступные области, где могут присутствовать микробы, вирусы и тому подобное. Электронное оборудование, которое может быть повреждено стерилизацией при высокой температуре, обычно очищается с помощью жидких дезинфектантов. Под консольными элементами может задерживаться воздух, не позволяя жидким дезинфектантам достичь микробов и т.д. Когда жидкие дезинфектанты все же затекают под консольные элементы, некоторое количество этих веществ может там остаться. Поскольку жидкие дезинфектанты часто являются сильными химическими веществами, например, кислотой, для воздействия на микробы, их остаток может вызывать коррозию. Также, когда остаток дезинфектанта испаряется, он может оставлять после себя налет. Это приводит к уменьшению срока службы разъема и потенциальной возможности отсутствия контакта или плохого контакта в некоторых выводах.

Существующие в настоящее время разъемы для комплекта выводов дороги в производстве, их очистка затруднительна, и они имеют конструктивные ограничения при попытке соответствовать установленным требованиям безопасности.

Настоящая заявка обеспечивает новый и улучшенный многоканальный разъем для комплекта выводов, который преодолевает указанные выше проблемы и другие.

Согласно одному аспекту обеспечивается многоканальный электрический разъем для использования в медицинском устройстве. Разъем включает в себя первый элемент разъема, имеющий множество контактных штырей, зацепляющих гибкие проводящие контактные площадки на сжимаемой основе второго элемента разъема.

Согласно другому аспекту обеспечивается способ изготовления элемента разъема. Гибкая печатная схема изготавливается со множеством гибких токопроводящих контактных площадок на гибком слое. Гибкая печатная схема монтируется на упругой крепежной колодке. Корпус, с жесткой передней стороной и двумя боковыми элементами, создает посадку с натягом между собой и гибкой печатной схемой на крепежной колодке.

Одно преимущество состоит в сниженной стоимости.

Другое преимущество состоит в облегчении дезинфекции.

Еще одно преимущество состоит в эффективном использовании пространства.

Другие преимущества настоящего изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники после прочтения и понимания изложенного ниже подробного описания.

Изобретение может существовать в виде различных компонентов и сочетания компонентов, и различных этапов, и порядка этапов. Чертежи выполнены только с целью иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления и не должны истолковываться как ограничивающие изобретение.

Фиг.1 - схематичная иллюстрация носимого пациентом медицинского контролирующего устройства;

Фиг.2 - вид в перспективе варианта осуществления первого и второго элементов разъема многоканального электрического разъема;

Фигуры 3A и 3B - виды в перспективе варианта осуществления первого элемента разъема и контролирующего устройства;

Фигуры 4A и 4B - виды в перспективе другого варианта осуществления первого элемента разъема и контролирующего устройства;

Фигуры 5A и 5B - виды в перспективе другого варианта осуществления первого элемента разъема и контролирующего устройства;

Фигуры 6A и 6B - виды в перспективе другого варианта осуществления первого и второго элемента разъема;

Фиг.7 - покомпонентное изображение первого элемента разъема;

Фиг.8 - увеличенный вид гибкой печатной схемы;

Фиг.9A - вид в перспективе корпуса;

Фиг.9B - частичный вид в перспективе первого элемента разъема.

На фиг.1 изображено носимое пациентом медицинское контролирующее устройство 10, расположенное на пациенте 12. Носимое пациентом медицинское контролирующее устройство включает в себя множество датчиков 14, прикрепленных, например, адгезивно, к пациенту для регистрации физиологических показателей, например, ЭКГ, SpO₂, частоты пульса и тому подобного. Датчики преобразуют физиологические показатели в электрические сигналы, которые подаются на контролирующий блок 16 через многоканальный электрический разъем 18, который будет более подробно описан ниже. Комплект 20 выводов соединен с многоканальным электрическим разъемом и датчиками. В частности, комплект выводов включает в себя несколько выводных проводов 22, например, 10-20 или более, каждый из которых электрически соединен с каналом многоканального электрического разъема, и заканчивается, в случае ЭКГ-систем, зажимом 24, который электрически соединен с датчиками 14, в частности, одноразовыми электродами. Для снижения стоимости датчики могут неразборно крепиться к выводам; однако, разъемно прикрепляемые датчики обеспечивают возможность легкой замены неисправных датчиков и последовательного использования различных датчиков. Контролирующий блок поддерживается, например, ремнем 26; другие средства для поддержания контролирующего блока включают в себя сумку, перевязь, лямку и тому подобное. Контролирующий блок включает в себя антенну 28 для передачи физиологических показателей по радиотелеметрической линии на приемный блок 30 и устройство 32 отображения для дистанционного контроля состояния пациента.

Фиг.2A и 2B - частичные виды в перспективе многоканального электрического разъема 18. Многоканальный электрический разъем включает в себя первый элемент 40 разъема, фиг.2B, как часть контролирующего блока 16, и второй элемент 42 разъема, фиг.2A, как часть комплекта 18 выводов. Первый элемент разъема включает в себя множество контактных штырей 44, которые прижимаются к гибким токопроводящим контактным площадкам 46 второго элемента разъема для создания электрического соединения между датчиками 14 и контролирующим блоком.

На фигурах 3A и 3B проиллюстрирован один вариант осуществления первого элемента 40 разъема. Как представлено на увеличенном виде в перспективе фиг.3B, первый элемент разъема составляет единое целое с контролирующим блоком 16. Следует понимать, что первый элемент разъема также может быть изготовлен как отдельное изделие и прикреплен к контролирующему блоку с помощью крепежных элементов, клея и тому подобного. Контактные штыри 44 жестко вмонтированы в первый элемент разъема или в печатную плату, расположенную в самом контролирующем блоке. Жестко вмонтированные контактные штыри, в отличие от традиционных консольных контактных штырей, не только снижают стоимость изготовления и ремонта контролирующего блока, но также улучшают надежность, возможность дезинфекции и срок службы первого элемента разъема. Контролирующий блок и первый элемент разъема могут быть герметично изолированы для защиты от повреждения расположенной в них электроники или контактных штырей от жидкостей, например, корродирующих дезинфектантов.

На фигурах 4A и 4B представлен другой вариант осуществления первого элемента разъема. Как представлено на увеличенном виде в перспективе фиг.4B, ребра 50 расположены между отдельными контактными штырями первого элемента разъема. Они защищают блок от случайных коротких замыканий между контактными штырями, например, посредством пальца. Ребра имеют такие размеры и расстояние между собой, чтобы соответствовать стандартам безопасности, например, установленным Международной Электротехнической Комиссией (IEC) в Стандартном испытании на безопасность пальцев 60601-1. Испытательный щуп 52 воспроизводит кончик пальца, который, как показано на фиг.4B, слишком велик для того, чтобы помещаться между ребрами.

Как будет очевидно специалистам в данной области техники, возможно множество вариантов стыковочных конструкций между контактными штырями 44 и гибкими токопроводящими контактными площадками 46. Как представлено на фигурах 2-4, контактные штыри 44 расположены перпендикулярно к гибким токопроводящим контактным площадкам 46. На фигурах 5A и 5B контактные штыри и гибкие токопроводящие контактные площадки могут быть расположены параллельно друг другу. В этой конструкции первый элемент разъема имеет более длинный профиль. Более длинный профиль создает трудности для прохождения Стандартного испытания на безопасность пальцев 60601-1, как изображено щупом 52 безопасности.

На фигурах 6A и 6B контактные штыри и гибкие токопроводящие контактные площадки могут располагаться под углом друг к другу. Это позволяет сделать первый разъем более коротким, что может быть использовано в ситуациях, когда имеется высокая вероятность случайного отсоединения, так чтобы не допустить повреждения многоканального электрического разъема. Скользящее перемещение между контактными штырями и контактными площадками удаляет с поверхности коррозию или налет, образовавшиеся в результате дезинфекции.

Со ссылкой на фиг.7 более подробно описан второй элемент 42 разъема в отношении иллюстрации с покомпонентным изображением деталей. Второй элемент разъема включает в себя гибкую печатную схему 60, которая изготавливается посредством традиционного производства гибкой печатной схемы. В целом, золотые или медные проводники получаются химическим травлением или гальванизируются с образованием металлического слоя, присоединенного к гибкой основе, например, полиамидной пленке, подобной пленкам Kapton® или полиарилэфирэфиркетон (PEEK). Гибкие печатные схемы могут также быть нанесены методом шелкографии на основу из полиэстера или на другую основу.

На поверхности гибкой печатной схемы расположены гибкие токопроводящие контактные площадки 44 и токопроводящие дорожки 62. Токопроводящие дорожки функционально соединяют гибкие токопроводящие контактные площадки с выводными проводами 22. Выводные провода припаиваются, запрессовываются или иным образом присоединяются к концам дорожек. В одном варианте осуществления U-образные прорези, частично проходящие по периметру каждой гибкой токопроводящей контактной площадки, обеспечивают возможность изгибания контактных площадок независимо от гибкой основы. На фиг.8, на которой изображен увеличенный вид гибких токопроводящих контактных площадок, проиллюстрированы разрезы 64 в гибкой основе 66, которые позволяют гибкой токопроводящей контактной площадке отклоняться при соединении первого и второго элементов разъема. Следует также понимать, что также предусмотрена гибкая основа 66 без разрезов в случае, если гибкость основы является приемлемой, в результате чего снижается стоимость.

На фиг.7 гибкая печатная схема 60 поддерживается сжимаемой крепежной колодкой 68, выполненной из мягкого упругого материала, такого как силикон, TPE, резина, пенопласт с закрытыми порами и тому подобные. Когда два элемента разъема соединяются, сжимаемая крепежная колодка обеспечивает постоянную силу на задней поверхности гибких токопроводящих контактных площадок 44 в направлении контактных штырей 44 для создания постоянного электрического контакта. Для соединения или фиксации гибкой печатной схемы 60 к сжимаемой крепежной колодке 68 для образования сжимаемой основы 70 могут использоваться контактные адгезивы. Адгезивы будут также не позволять загрязняющим веществам попадать под гибкие токопроводящие контактные площадки.

Сжимаемая основа 70 охвачена корпусом 72, который имеет размеры, подходящие для создания посадки с натягом, предназначенной для обеспечения постоянного давления на сжимаемую основу. Корпус описывается со ссылками на фигуры 9A и 9B, на которых проиллюстрированы увеличенные виды одного варианта осуществления корпуса. Корпус включает в себя жесткую переднюю поверхность 74, присоединенную между двумя боковыми элементами 76 посредством пары съемных петель 78. При прикреплении на петлях концы боковых элементов фиксируются вместе, например, посредством защелкивающего механизма и тому подобного, с образованием посадки с натягом. Боковые элементы также действуют для фиксации выводных проводов 22, прикрепленных к гибкой печатной схеме, в фиксированном положении. Жесткая передняя поверхность образует множество проемов вокруг каждых гибких токопроводящих контактных площадок 46 и обеспечивает возможность стыковки контактных штырей 44, и, если необходимо, ребер 50, с контактными площадками. Проемы сконструированы для соответствия стандартам безопасности, определенными IEC в стандартном испытании на безопасность пальцев 60601-1. Корпус может быть изготовлен посредством традиционного процесса формования под давлением с использованием жестких, химически стойких материалов; однако, предполагаются также другие процессы производства. В другом варианте осуществления предполагается корпус из двух частей с защелкивающимися фиксирующими элементами на обоих концах каждой части с образованием посадки с натягом, и также рассматриваются различные геометрии.

На фиг.7 показано, что, как только сжимаемая основа 70 монтируется в корпус 72, внешняя прессованная деталь 80 формуется поверх всего блока. Внешняя прессованная деталь является мягкой, химически стойкой наружной оболочкой, защищающей второй элемент 42 разъема. Когда первый и второй элементы разъема соединяются, внешняя прессованная деталь соединяется с контролирующим блоком 16, например, посредством плотной посадки и тому подобного, для создания водостойкой изоляции, защищающей и первый, и второй элементы разъема и препятствующей разъединению элементов разъема.

Изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления. После прочтения и понимания предшествующего подробного описания специалисты в данной области техники могут предложить модификации и изменения. Подразумевается, что изобретение включает в себя все такие модификации и изменения в такой мере, в которой они подпадают под объем приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов.

Носимое пациентом медицинское контролирующее устройство (10) включает в себя многоканальный электрический разъем (18) для соединения комплекта (22) выводов с контролирующим блоком (16) и беспроводной передачи физиологических показателей пациента на приемный блок для дистанционного контроля. Разъем включает в себя первый и второй элементы (40, 42), расположенные на контролирующем блоке или на комплекте выводов. Первый элемент разъема включает в себя множество жестких контактных штырей (44), расположенных между множеством ребер (50). Второй элемент разъема включает в себя сжимаемую основу, несущую гибкие токопроводящие контактные площадки (46), которые изгибаются независимо друг от друга. При этом контактные штыри первого элемента разъема электрически сцепляются с гибкими токопроводящими контактными площадками второго элемента разъема. Технический результат - снижение конструктивных ограничений разъема при попытке соответствовать требованиям безопасности. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Многоканальный электрический разъем (18) для использования в медицинских устройствах, содержащий:
первый элемент (40) разъема, имеющий множество контактных штырей (44);
второй элемент (42) разъема, включающий в себя сжимаемую основу (70), несущую гибкие токопроводящие контактные площадки (46); и
при этом первый и второй элементы разъема выполнены с возможностью стыковки контактных штырей первых элементов разъема, сцепляющихся с гибкими контактными площадками второго элемента разъема.

2. Многоканальный электрический разъем (18) по п.1, в котором контактные штыри (44) первого элемента (40) разъема состыковываются перпендикулярно к гибким токопроводящим контактным площадкам (46) второго элемента (42) разъема.

3. Многоканальный электрический разъем (18) по любому одному из пп. 1 - 2, в котором контактные штыри (44) первого элемента (40) разъема состыковываются под углом к гибким токопроводящим контактным площадкам (46) второго элемента (42) разъема.

4. Многоканальный электрический разъем (18) по любому одному из пп. 1-2, в котором сжимаемая основа (70) включает в себя:
сжимаемую крепежную колодку (68) из упругого материала; и
гибкий слой (66), служащий основанием для гибких токопроводящих контактных площадок (60).

5. Многоканальный электрический разъем (18) по п.4, дополнительно включающий в себя:
корпус (72), охватывающий гибкий слой (66) с противоположной стороны от сжимаемой крепежной колодки (68), причем корпус выполнен с возможностью воздействовать с постоянной силой сжатия на сжимаемую основу (70); и
внешнюю прессованную деталь (80), выполненную с возможностью создавать непроницаемую для жидкости изоляцию.

6. Многоканальный электрический разъем (18) по п.5, в котором корпус (72) образует проемы (78) вокруг каждой гибкой токопроводящей контактной площадки (46), чтобы позволить стыковку контактных штырей (44) и гибких токопроводящих контактных площадок.

7. Многоканальный электрический разъем (18) по любому одному из пп. 1-2, в котором первый элемент (40) разъема дополнительно включает в себя:
множество ребер (50), расположенных между контактными штырями (44).

8. Носимое пациентом медицинское контролирующее устройство (10), включающее в себя:
комплект (22) выводов;
контролирующий блок (16), который хранит, обрабатывает или передает данные; и
многоканальный электрический разъем (18) по любому одному из пп. 1-2, причем комплект выводов соединен с одним из: контактными штырями (44) и гибкими токопроводящими контактными площадками (46), а контролирующий блок соединен с другим из них.

9. Носимое пациентом медицинское контролирующее устройство (10) по п.8, дополнительно включающее в себя:
множество датчиков (14), которые прикрепляются к пациенту (12) для определения физиологических показателей, причем датчики соединены с выводами (24) комплекта (22) выводов; и
антенну (28) для передачи физиологических показателей беспроводным способом.

10. Беспроводная система контроля за состоянием пациента, включающая в себя:
носимое пациентом медицинское контролирующее устройство (10) по п.9, выполненное с возможностью беспроводной передачи физиологических показателей; и
приемник (30), выполненный с возможностью приема физиологических показателей от носимого пациентом устройства; и
устройство (32) отображения, выполненное с возможностью отображения физиологических показателей в виде изображения.

11. Способ изготовления разъема (18), в котором разъем включает в себя первый и второй элементы (40, 42) разъема, причем изготовление одного из элементов разъема содержит этапы, на которых:
изготавливают гибкую печатную схему (60) со множеством гибких токопроводящих контактных площадок (46), расположенных на непроводящем гибком слое (66);
образуют крепежную колодку (68) из упругого материала;
монтируют гибкую печатную схему на наружную поверхность крепежной колодки;
образуют корпус (72) с жесткой передней поверхностью (74) между двумя боковыми элементами (76); и
создают посадку с натягом между корпусом, гибкой печатной схемой и крепежной колодкой.

12. Способ по п.11, дополнительно содержащий этап, на котором:
разрезают непроводящий гибкий слой (66) вдоль части периметра каждой из гибких токопроводящих контактных площадок (46) таким образом, что контактные площадки изгибаются независимо от непроводящего гибкого слоя (66).

13. Способ по любому одному из пп. 11 - 12, в котором жесткая передняя поверхность (74) корпуса (72) включает в себя множество проемов (78), соответствующих каждой гибкой токопроводящей контактной площадке (46).

14. Способ по любому одному из пп. 11-12, в котором изготовление другого элемента разъема содержит этапы, на которых:
изготавливают группу контактных штырей (44), причем каждый контактный штырь соответствует каждой гибкой токопроводящей контактной площадке (46); и
образуют множество ребер (50), расположенных между каждым контактным штырем.

15. Способ использования разъема (18), содержащий этапы, на которых:
разъемным образом соединяют первый элемент и второй элемент (40, 42) разъема таким образом, что гибкие токопроводящие контактные площадки (46) гибко сцеплены с жесткими стыковочными контактными штырями (44) для образования электрического соединения между первым и вторым элементами;
прикрепляют выводы (24) к одному из: контактным штырям (44) и гибким токопроводящим контактным площадкам (46);
прикрепляют контролирующее устройство (16) к другому из них.