(57)【要約】  無線超音波プローブとともに使用するのに適した磁気接続システムは、装置における漂遊磁界の効果を最小化する形で前記プローブと診断又は臨床装置との間の結合を容易化するのに複数の磁石を使用する。
2013503425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着脱可能なプローブに診断又は治療装置を結合する磁気接続システムにおいて、前記装置が、前記装置に結合された第１の端部及び第２の端部を持つケーブルを持ち、前記接続システムが、
前記装置ケーブルの前記第２の端部を終端処理する第１のコネクタ部分と、
前記プローブ内又は上に配置された第２のコネクタ部分と、
を有し、
前記第１及び第２のコネクタ部分が、四極子として配置された少なくとも２つの磁石を有する、磁気接続システム。
【請求項２】
前記第１のコネクタ部分が、第１の四極子として配置された磁石の第１の対を有する、請求項１に記載の磁気接続システム。
【請求項３】
前記第２のコネクタ部分が、第２の四極子として配置された磁石の第２の対を有する、請求項２に記載の磁気接続システム。
【請求項４】
前記磁石の第１及び第２の対の少なくとも２つは、前記第１及び第２のコネクタ部分が一緒に結合される場合に、少なくとも１つの追加の四極子を形成するように配置される、請求項３に記載の磁気接続システム。
【請求項５】
前記第１及び第２のコネクタ部分が、各々、少なくとも１つの接点を有し、前記第１及び第２のコネクタ部分は、前記接点が所定の形でのみ接続するように磁気的に構成される、請求項１に記載の磁気接続システム。
【請求項６】
前記第１及び第２のコネクタ部分が、各々、少なくとも１つの接点を有し、前記第１及び第２のコネクタ部分は、前記接点が所定の形でのみ接続するように物理的に構成される、請求項１に記載の磁気接続システム。
【請求項７】
請求項１に記載の磁気接続システムを有するケーブルとともに使用するのに適した無線超音波プローブにおいて、
前記接続システムの前記第１のコネクタ部分を有するプローブケースと、
前記ケース内に配置されたアレイトランスデューサと、
前記ケース内に配置され、前記アレイトランスデューサに結合された取得回路と、
前記ケース内に配置され、画像情報信号をホストシステムに無線で送信するように機能する送受信器と、
前記ケース内に配置され、前記アレイトランスデューサ、前記取得回路及び前記送受信器に電力供給電圧を提供するように動作する電力回路と、
前記ケース内に配置され、前記電力回路に結合されたエネルギ蓄積装置と、
前記ケーブルに結合され、前記接続の前記第２のコネクタ部分を有するケーブルコネクタと、
を有する、無線超音波プローブ。
【請求項８】
前記ケーブルが、前記エネルギ蓄積装置を充電する電力供給電位を伝達する、請求項７に記載の超音波プローブ。
【請求項９】
前記ケーブルが、超音波画像の表示に対してホストシステムに画像情報信号を伝達する、請求項７に記載の超音波プローブ。
【請求項１０】
前記ケーブルが、ホストシステムから前記無線プローブに制御信号を伝達する、請求項７に記載の超音波プローブ。
【請求項１１】
前記第１のコネクタ部分が、少なくとも部分的に前記ケース内に配置され、保護皮膜により覆われる、請求項７に記載の超音波プローブ。
【請求項１２】
前記第１のコネクタ部分が、複数の接点を有し、前記第２のコネクタ部分が、第２の複数の接点を有し、前記第１及び第２の複数の接点は、前記第１のコネクタ部分が前記第２のコネクタ部分に結合される場合に、それぞれ一致する、請求項７に記載の超音波プローブ。
【請求項１３】
前記第１のコネクタ部分が、第１の四極子として配置された磁石の第１の対を有する、請求項７に記載の超音波プローブ。
【請求項１４】
前記第２のコネクタ部分が、第２の四極子として配置された磁石の第２の対を有する、請求項１３に記載の超音波プローブ。
【請求項１５】
前記磁石の第１及び第２の対の少なくとも２つは、前記第１及び第２のコネクタ部分が一緒に結合される場合に、少なくとも１つの追加の四極子を形成するように配置される、請求項１４に記載の超音波プローブ。
【請求項１６】
前記第１及び第２のコネクタ部分が、各々、少なくとも１つの接点を有し、前記第１及び第２のコネクタ部分は、前記接点が所定の形でのみ接続するように磁気的に構成される、請求項７に記載の超音波プローブ。
【請求項１７】
前記第１及び第２のコネクタ部分が、各々、少なくとも１つの接点を有し、前記第１及び第２のコネクタ部分は、前記接点が所定の形でのみ接続するように物理的に構成される、請求項７に記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療診断システム、例えば超音波システム、及び特に、このようなシステムに着脱可能プローブを結合する磁気コネクタシステムに関する。
【０００２】
本出願は、２００７年６月１日に出願された米国特許出願第６０／９４１４２７号の一部継続出願である。
【背景技術】
【０００３】
医療診断用超音波、特にソノグラファ（sonographers）の長年の不利点の１つは、走査用プローブを超音波システムに接続するケーブルである。これらのケーブルは、長く、しばしば、前記プローブ内に数ダース、数百、又は数千ものトランスデューサ素子からの多くの同軸ラインを含む必要性のために太い。結果として、これらのプローブケーブルは、扱うのに面倒であることがありえ、重いことがありうる。一部のソノグラファは、走査の間に支えるために前記ケーブルを腕又は肩にかけることによりケーブル問題に対処しようとする。これは、多くの場合に反復性ストレス障害を引き起こすことがありうる。他の問題は、前記プローブケーブルが画像誘導外科手術の無菌フィールドを汚染することがありうることである。更に、これらのプローブケーブルは、かなり高価であり、しばしば前記プローブの最も高価な部品である。したがって、診断用超音波からプローブケーブルを取り除くという長年の要望が存在する。
【０００４】
米国特許６１４２９４６（Hwang他）は、まさにこれを行う超音波プローブ及びシステムを記載している。この特許は、完全なビームフォーマを持つバッテリ式アレイトランスデューサプローブを記載している。送受信器は、取得された超音波データを、基地局として機能する超音波システムに送信する。画像処理及び表示は、前記超音波システム上で行われる。
【０００５】
無線超音波プローブが、ケーブルの不便さからユーザを解放する一方で、ケーブルが無線プローブに対して必要とされうる又は望まれうる状況が存在する。例えば、ケーブルは、前記プローブ内のバッテリを再充電するのに使用されることができる。前記バッテリが走査処置中に残り少なくなる場合、ケーブルは、前記処置が完了される間、前記無線プローブに電力供給する手段を提供することができる。他の場合に、ユーザは、様々な理由で前記超音波システムにつながれたプローブを持つことを好みうる。ケーブルは、無線リンクが適切に動作しているように見えない場合に処置が継続することを可能にしうる。したがって、これらの状況又は環境が生じるならば、これらの機能を実行するためにケーブルを持つことが望ましい。
【０００６】
教示が参照によりここに組み込まれる、公開された特許出願ＷＯ２００８／１４６２０５Ａ１（米国特許出願第６０／９４１４２７号（４２７出願））は、ケーブルによりホストシステムに選択的に結合される無線超音波プローブを記載している。前記ホストシステムは、単に前記無線プローブに電力供給する、又は前記プローブのバッテリを再充電するのに使用されることができる。前記ホストシステムは、前記無線プローブにより生成される画像データを処理又は表示するシステムであることもでき、前記ケーブルは、無線データリンクの障害の場合に有線で前記ホストシステムに前記画像データを提供するのに使用されることができる。
【０００７】
前記４２７出願に記載される例において、無線プローブは、磁気的な密閉されたコネクタシステムを使用して前記ホストシステムケーブルに選択的に結合される。このコネクタシステムは、前記プローブと前記ホストシステムケーブルとの間の分離した"クイック接続・切断"接続を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記プローブに対する前記ホストシステムケーブルの結合の強度を向上させ、特に、漂遊磁界の効果を減少させる磁気コネクタシステムに対する改良を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の好適な実施例は、１以上の四極子を形成するように配置された磁石のセットを有するコネクタシステムを使用する。この四極子配置は、医療的に安全な値が特定の応用又は処置に関する距離において達成されるように、磁場強度が距離に対して減少する比率を増加させる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の好適な実施例を有する接続システムによりホストシステムケーブルに結合された手持ち用無線超音波プローブを示す。
【図２】分離位置における接続システムを持つ図１に示された無線超音波プローブを示す。
【図３】結合位置における図１及び２に示されるプローブの他の図である。
【図４】図１ないし３に示される本発明の実施例の接続システムを有する２つのコネクタ部分を示す。
【図５】図４に示される本発明の実施例の接続システムの他の実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第一に図１を参照すると、本発明を有する磁気接続システム１０の一実施例を使用してホストシステムケーブル２０に結合された無線超音波プローブ５が、示される。プローブ５は、遠位端１２及び近位端１４を持つ硬い高分子筐体又はケースで囲まれる。アレイトランスデューサに対するトランスデューサレンズ又は音響窓１６は、遠位端１２にある。この音響窓を通って、超音波は、前記トランスデューサアレイにより送信され、戻りエコー信号が受信される。アンテナは、前記プローブの近位端１４において前記ケースの内側に配置され、基地局ホストに無線波を送受信する。前記無線プローブは、電力を提供する再充電可能バッテリを含む。
【００１２】
無線プローブの主要な利点は、システムホストケーブル２０に機械的に取り付けることなしに前記プローブを使用する能力であるのに対し、プローブ１２をシステムホストシステムケーブル２０に結合することが望ましい状況が存在する。システムホストケーブル２０は、例えば、プローブ１２に結合される場合に、前記プローブを再充電することができる電力を提供することができる。他の状況において、ソノグラファが、超音波検査を行い、ビーパ（beeper）が、低バッテリ状況を示すように鳴る場合に、前記ソノグラファは、前記プローブを使用して前記検査を行い続けることを望むかもしれず、バッテリ電力からケーブル電力に切り替えることを望むかもしれない。当該状況において、前記バッテリが再充電する一方で、電力ケーブルに結合することが、望ましい。
【００１３】
前記プローブが前記システムホストケーブルに結合されているか又は分離されているかにかかわらず、しかしながら、磁気接続システムが前記結合を提供するのに使用される場合、漂遊磁界の効果は、最小化されなければならない。本発明は、前記プローブが結合位置にあるか又は分離位置にあるかにかかわらず、前記磁気接続システムの部分からの漂遊磁界の効果を最小化する方法を提供する。参照によりここに組み込まれている前記４２７出願に開示された診断システムの一部として及びこれと併せての改良された接続システムの使用をも有するが、これに限定されない。
【００１４】
極に対して反対方向において向けられた偶数の磁石は、磁場強度が医療応用に関連する距離において減少する比率を最大化する。奇数の双極子磁石（１、５等）は、このように最適化されることができない。単一の磁石双極子の磁場強度は、例えば、距離の二乗の逆数として減少する。これと対照的に、四極子磁場の磁場強度は、比較的遠距離場において距離の三乗の逆数として減少する。Wikipedia（http://en.wikipedia.org/wiki/Quadrupole_magnet）に記載されるように、"最も単純な磁気四極子は、一方のＮ極が他方のＳ極の隣であり、逆も同様である、互いに平行な２つの同一の棒磁石である。このような構成は、双極子モーメントを持たず、その場は、大きな距離において双極子のものより速く減少する。"
【００１５】
前記磁場強度を最小化することは、磁場に敏感でありうるペースメーカ又は薬物送達システムのような埋め込み型装置の近傍で超音波トランスデューサを使用する場合に重要である。前記４２７出願に記載されるように、前記ホストシステムケーブルの端部に接続されたコネクタの鉄鋼材に磁気的に結合された前記プローブの前記近位端内に配置された１つの磁石を使用する代わりに、本発明は、少なくとも１つの四極子を形成するように前記磁気接続システムのそれぞれ反対の部分に配置された少なくとも２つの磁石を使用する。
【００１６】
図２は、システムホストケーブル２０から分離された無線プローブ５を示し、更に、接続システム１０の２つの部分を示す。
【００１７】
第１のコネクタ部分１０ａは、プローブ５の近位端に配置される。図４に詳細に示されるように、コネクタ部分１０ａは、プローブ５の長手軸に実質的に垂直である実質的に平らな面３０を示す。
【００１８】
第２のコネクタ部分１０ｂは、ホストシステムケーブル２０の端部１８に配置される。図４に詳細に示されるように、コネクタ部分１０ｂは、残りのコネクタ部分の長手軸に実質的に垂直であり、図３に示されるように部分１０ａと楽に結合するように設計された実質的に平らな面４０を示す。
【００１９】
前記４２７出願に論じられるように、様々なタイプのホストシステムケーブル及びコネクタ、例えば、前記ホストシステムに対する接続に対する一方の端部におけるマルチコンダクタＵＳＢケーブルコネクタ及び前記ケーブルを前記プローブに接続するための他方の端部における磁気コネクタシステムが、前記ホストシステムに無線プローブを選択的に結合するのに使用されることができる。このようなケーブルは、前記４２７特許に記載されている。
【００２０】
図４に示される実施例において、４つの磁石のセットが使用される。２つの磁石８０及び８５は、実質的に平らな面３０の近くで部分１０ａ内に配置される。これらは、この例において、部分１０ａに内に取り付けられることを示すように破線で示される。磁石８０及び８５は、互いに平行に配置され、それぞれの極は、Ｓ−Ｎ、Ｎ−Ｓ構成に配置される。２つの他の磁石９０及び９５は、平らな面４０の近くかつ部分１０ｂ内に配置され、この例において、部分１０ｂ内に取り付けられることを示すように破線で示される。これらも、互いに平行に配置され、それぞれの極は、Ｓ−Ｎ、Ｎ−Ｓ構成で配置される。
【００２１】
磁石８０及び８５の対は、極のそれぞれが平らな面３０の角の近くであるように配置される。磁石９０及び９５の対は、同様に平らな面４０に対して配置される。接続部分１０ｂは、平らな面４０の周りに延在し、かつ表面から突き出す、延在するへり（lip）１５を持つ。へり１５は、図３に示されるように、部分１０ａ及び１０ｂが接続される場合に、部分１０ａの表面に合うように設計される。
【００２２】
接続部分１０ａ及び１０ｂそれぞれの平らな面３０及び４０は、十分に近い距離で互いの近くに配置される（例えば、互いの近くに又は反対に押される）場合、４つの磁石８０、８５、９０及び９５の極は、一緒に接続部分１０ａ及び１０ｂに参加するように反応し、平らな面４０を越えて延在し、対応する埋め込まれた埋め込み型の金めっき接点パッド２１０と合うように配置された１以上の接点金めっき"ポゴ（pogo）"ピン２００の間の安全であるが取り外し可能な接続を形成する。図４に示される例は、接点手段として金めっきポゴピン２００及び接点パッド２１０を使用するが、本発明は、前記磁気接続システムとともに使用するのに適した如何なるタイプのマッチした接点手段、例えば、ばね仕掛けの平らな光ファイバ接続又は極短距離（very short range）無線接続の使用を有する。
【００２３】
四極子関係は、部分１０ａの配置された磁石８０と８５との間に存在する。他の四極子関係は、部分１０ｂの磁石９０と９５との間に存在する。各部分における四極子は、一緒に結合されていない場合に各部分から来る磁場強度を最小化する。
【００２４】
部分１０ａ及び１０ｂが、図５に示されるように互いに対向するように配置される場合に、Ｎ極８０ａ、８５ａ、９０ａ及び９５ａは、Ｓ極９０ｂ、９５ｂ、８５ｂ及び８５ｂにそれぞれ引きつけられる。磁石のこの構成は、図３に示されるようにぴったり適合され先細にされたへり１５に沿って、部分１０ａを１０ｂに結合する磁気接続を生じる。この結合位置において、追加の四極子が、磁石８０と９０の間、及び８５と９５との間に形成され、これにより結合された部分から来る最小化された磁場強度を提供する。
【００２５】
４以上の磁石が、図４及び５に示されるように張力緩和（例えばへり１５）の長さ（Ｌ）に対する最小距離（ｄ）において離間される場合、そうでなければ前記磁気接続をはがす非軸（non-axial）側面負荷（side-loads）５００に対する抵抗は、増加する。したがって、コネクタ部分１０ｂの"フッティング（footing）"は、増加される。１又は２の磁石は、前記ケーブルにおける側面負荷引力の効果に反対するように全ての方向におけるこの反対力（counter leverage）を提供することができない。
【００２６】
図４に関連して上に記載された本発明の実施例は、前記結合位置において最小化された漂遊磁界を提供するが、Ｎ極とＳ極との間の対称な引力のため、前記部分が、反対の間違った形で磁気的に結合されることができる、例えば、Ｎ極８０ａ、８５ａ、９５ａ及び９０ａが、Ｓ極９５ｂ、９０ｂ、８５ｂ及び８０ｂとそれぞれ結合することが可能である。このタイプの構成は、接点が逆転されるので、深刻な接続問題を引き起こし、機器が適切に機能しない。
【００２７】
この問題を防ぐ１つの方法は、各磁石のＮ極が互いの上に並べられ、Ｓ極が同様に並べられるように磁石８０及び８５の極を配向することである。換言すると、磁石８５は、Ｓ極８５ｂがＳ極８０ｂと並べられるように１８０度回転され、同様に磁石９５は、Ｓ極９５ｂがＳ極９０ｂと並べられるように１８０度回転される。この構成において、前記部分は、各磁石のＮ極及びＳ極が、磁気的に引きつけられるように並べられる場合に適切に接続された接点を持つ。前記部分を不正確に結合する試みは、磁石８０及び９０の極の間並びに磁石８５及び９５の極の間の磁気的反発の結果となる。この構成が、部分１０ａ及び１０ｂの間違った接続を防ぐ一方で、四極子は、もはや前記分離位置における各部分において存在しない。それぞれ磁石８０及び９０と８５及び９５の間の四極子関係は、しかしながら、部分１０ａ及び１０ｂが一緒に結合されている場合には、依然として存在するが、前記部分が結合されていない場合の漂遊磁界干渉の減少及び各個別の部分において四極子を持つ利点は、失われる。
【００２８】
図５は、図４に示される四極子関係の利益を依然として維持しながら部分１０ａ及び１０ｂを間違って結合する問題を防ぐ他の方法を記載している。
【００２９】
図５において、図４に記載されるように配置された前記磁石が示される。しかしながら、前記接点の不正確な接続を防ぐために（図５に示されないが）、それぞれ部分１０ａ及び１０ｂの上部は、これらの部分の底部に対して先細にされることができる。このようにして、前記部分は、前記磁気構成が不正確な結合を許可する場合でさえ、前記２つの部分が一方向においてのみ物理的に結合されることができるように"適合"される。"タブ"又は"ノッチ"等のような他の適合メカニズムも、使用されることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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