(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波画像装置に電気的に永久接続された手持ち式ソケットと、
接続部分が前記ソケット内に収容可能な超音波トランスデューサモジュールと、
前記トランスデューサモジュールと前記ソケットとの機械的及び電気的な係合並びにその解放を選択的に行なうメカニズムと
を備えるモジュール式トランスデューサアセンブリであって、
前記メカニズムは、クランプ装置を備えており、前記クランプ装置は、前記トランスデューサモジュールの、プリント配線基板を有する接続部分と前記手持ち式ソケットとの間において、前記接続部分が前記ソケット内に挿入された後に、前記ソケットのシステムプリント配線基板を、接点モジュールを介して、前記トランスデューサモジュールの前記接続部分に押し付けることによって、前記接続部分に機械的係合圧力を適用して、前記ソケットのシステムプリント配線基板と前記トランスデューサモジュールのプリント配線基板との間の電気的接続を確立すると共に、前記接続部分を前記ソケットに機械的に係合し、又は、前記ソケットのシステムプリント配線基板及び前記接点モジュールを、前記トランスデューサモジュールの前記接続部分から離すことによって、前記機械的係合圧力を解除して、前記ソケットのシステムプリント配線基板と前記トランスデューサモジュールのプリント配線基板との間の電気的接続の確立を解除すると共に、前記接続部分と前記ソケットとの機械的な係合を解除することを選択的に行う、回転可能なロック／ロック解除ハンドルを有しており、前記ハンドルは、前記手持ち式ソケットのハウジングの外側でユーザが操作可能であることを特徴とするモジュール式トランスデューサアセンブリ。
【請求項２】
前記トランスデューサモジュールの接続部分は、平行かつ平坦な上面及び下面を有するプレート状部材により規定され、
前記クランプ装置は、前記機械的係合圧力及び電気的接触を前記平坦な上面及び下面に垂直な方向に適用する、請求項１に記載のモジュール式トランスデューサアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に超音波画像システムの分野に関し、より詳細には、容易に交換可能なトランスデューサエレメントを使用するモジュール式超音波トランスデューサに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波画像システムは、健康管理提供者が安全で非侵襲性の方法で人間の身体内部の画像を電気的に表示することを可能とするため、健康管理の分野において普及している。
【０００３】
これらの画像を得るために、健康管理提供者は、超音波トランスデューサ−大抵は電気レーザのように手中に保持するのに十分な程度の小さい装置である−を選択し、トランスデューサを特別のコンピュータに接続する。患者の皮膚に接触するように、又は身体の開口の一つの内部に安全に配置されると、トランスデューサは超高周波の音波のバースト（burst）を身体内へ放射する。１秒の何分の１かの後に、音波は身体の内部器官により反射されてトランスデューサへ戻り、弱い電気信号を生成する。これらの弱い信号はケーブルを通じてコンピュータへ戻り、増幅され、内部器官の表示画像に変換される。
【０００４】
様々のトランスデューサが存在し、各々が身体の特定の部分を観察するために有用である。典型的に、各トランスデューサは長いケーブルに接続され、そのケーブルはシステムのコンソールに取り付けるためのコネクタを一端に有する。
【０００５】
超音波を使用する検査は多くのトランスデューサの使用を伴い、各トランスデューサは個別のケーブル及びコネクタを有する。健康管理提供者は特定のトランスデューサを選択し、それからそのコネクタをコンピュータへ取り付ける。次に、別のトランスデューサを選択し、最初のトランスデューサをコンピュータから取り外して新しいトランスデューサを接続し、それを繰り返す。
【０００６】
超音波トランスデューサケーブルをシステムに装着するために使用する多くの電気的コネクタは、大きく、複雑であり、保管が困難であり、操作しずらい。よって、一つのトランスデューサの次のトランスデューサへの交換は、超音波検査のペースを著しく遅くする。また、トランスデューサ並びにそれらのケーブル及びコネクタを検査が行われる場所の近くに保管する必要がある。これらの保管されたケーブル及びコネクタは、殺菌が容易でないために汚染の可能性を呈する。
【０００７】
典型的な超音波トランスデューサの使用に関連する物理的なアクセス、保管及び清潔さの問題から、保管及び清潔さの問題が解決された超音波トランスデューサを所有することが望ましい。さらに、超音波システム対して容易かつ迅速に接続及び取り外しができる手持ち式トランスデューサの一群を有することが非常に望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、単一で共通のケーブル及びシステムコネクタを共用する手持ち式超音波トランスデューサの一群を提供することにある。
【０００９】
本発明の更なる目的は、手持ち部分に組み込まれた迅速に取り外し可能なソケットを有し、種々の互換性超音波トランスデューサの迅速な交換を可能とする共通なケーブルを提供することにある。
【００１０】
本発明の更なる目的は、モジュール式トランスデューサシステムを提供することにあり、そのシステムは、超音波システムコンソールコンピュータに接続されたままの共通ケーブルを交換可能なトランスデューサが共用することにより、保管及び接続／分離の両方の問題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的、及び以下に述べられ、明確となる事項によれば、本発明によるモジュール式トランスデューサシステムは、
超音波トランスデューサ及びトランスデューサプリント配線基板を有する超音波トランスデューサモジュールであって、トランスデューサ基板は一つの面の一部分上に配置され、パッドとトランスデューサとの間で電気信号を運ぶ複数の電気接点パッドを有するトランスデューサモジュールと、
システムプリント配線基板であって、システム基板は、トランスデューサ基板の接点パッドと対向する対応において一つの面の一部分上に配置され、接点パッドの対向する組を規定する複数の電気接点を有し、システム基板は、接点パッドから離間した配線終端パッド及び所定の配線終端パッドと電気的に接続された所定の接点パッドを有する基板と、
トランスデューサ基板とシステム基板との間に配置された接触モジュールを規定する電気的接点スプリングのアセンブリであって、接点スプリングは接点パッドの対向する組の間に配置されるアセンブリと、
システム基板、接点モジュール及びトランスデューサ基板を支持し、接点パッドの対向する組を対応する接点スプリングに対して整列し、及びトランスデューサ基板及びシステム基板の接点パッド部を接点モジュールにクランプして対向する接点パッドが整列した接点スプリングを圧縮するようにする整列及びクランプ手段と、を備え、
システムコネクタと超音波トランスデューサとの間に電気的接続が確立され、及びトランスデューサモジュールが整列及びクランプ手段により支持される。
【００１２】
好適な実施形態では、モジュール式トランスデューサシステムは複数の交換可能な超音波トランスデューサモジュールを有し、個々のモジュールは所定の音響特性を有すると共に自給型バイナリコードによってシステムコンソールにより識別されることが可能である。
【００１３】
好適な実施形態は、個々のモジュールをシステムコンソールケーブルに取り付けるための便利な手持ち式ソケットアセンブリを含む。ソケットアセンブリは、個々のモジュールをロック及びロック解除し、モジュールとシステムコンソールとの間に電気的接続を確立するための操作ハンドルを有する。
【００１４】
別の好適な実施形態は、小型の超音波トランスデューサを含み、それは流体がトランスデューサ及び電気的接続に損害を与えることを防止するために密閉される。モジュールは、洗浄液及び消毒剤を含む種々の液体中に浸水可能である。
【００１５】
本発明の長所は、不便で時間を浪費するケーブル及びコネクタの交換を行う必要なく、検査場所に容易に保管される殺菌された種々のトランスデューサモジュールの迅速な交換を可能とすることにある。殺菌されたトランスデューサモジュールは、ラテックス又はプラスチック中に被覆される必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を図１を参照して説明し、図１は本発明の一態様に従うモジュール式トランスデューサシステムの斜視図であり、そのトランスデューサシステムは一般的に番号１０で示される。モジュール式トランスデューサシステム１０の主要な構成要素は、交換可能な超音波トランスデューサモジュール１２、ソケットアセンブリ１４、及び超音波システムコンソール（図示せず）への接続のためのマイクロ同軸ケーブルアセンブリ１８を含む。
【００１７】
ソケットアセンブリ１４は、ここでは“ロック解除”状態で図示されたロック／ロック解除ハンドル１６を有する。ハンドル１６は、“ロック”位置を規定する、ソケットアセンブリ１４の本体内の凹部１５内へ回転可能である。
【００１８】
交換可能な超音波トランスデューサモジュール１２はプリント配線基板１３を有する。基板１３は、ハンドル１６がロック解除位置にある時に、ソケットアセンブリ１４の一端の開口２０内へ挿入可能である。ハンドル１６のロック位置への回転は、プリント配線基板１３をソケットアセンブリ１４内にクランプし、マイクロ同軸ケーブルアセンブリ１８と超音波トランスデューサモジュール１２との間の電気的接続を確立する。モジュール式トランスデューサシステム１０の一つの好適な実施形態は、交換可能な超音波トランスデューサモジュールを含む。各超音波モジュールは所定の音響特性を有する。医療検査の過程において、開業医は超音波モジュールを交換し、正確な診断を行うために最も有利な音響特性を得る。
【００１９】
ハンドル１６をロック位置からロック解除位置へ回転し、ソケットアセンブリ１４からプリント配線基板１３を引き出し、別の超音波モジュールのプリント配線基板を挿入し、最後にハンドル１６を回転させてロック位置へ戻すことにより、一つのトランスデューサモジュール１２が別のトランスデューサモジュールに交換される。
【００２０】
モジュール式トランスデューサシステム１０は、開業医が適当なトランスデューサモジュールを選択して医療検査を完了する間、単一のケーブルアセンブリ１８が超音波画像装置に取り付けられた状態を維持することを可能とする。本システムの一つの好適な実施形態では、ケーブルアセンブリ１８は超音波画像装置に永久に取り付けられている。別の好適な実施形態では、ケーブルアセンブリ１８は伸縮自在なリールを介してコンソールに取り付けられる。
【００２１】
さらに、個々の超音波トランスデューサ１２の小さなサイズにより、それらトランスデューサ１２を検査場所に便利に保管することができる。各超音波トランスデューサモジュールは密閉されており、洗浄液及び消毒剤を含む非常に様々の液体中に浸水させることができる。洗浄液は、石鹸と水、又はイソプロピルアルコールを含む。液体消毒剤は、グルタルアルデヒド塩の水との２％溶液であるサイデックス（CIDEX）（ジョンソン・アンド・ジョンソン・メディカル社の登録商標）、又は、専売の水溶液であり過酢酸が活性成分であるステリス２０（STERIS  20）（ステリス社の登録商標）を含む。これら消毒剤両方は、後に示す付録（APPENDIX）において詳細に記述される。
【００２２】
以下の各文献の開示は本発明の理解に有用であると考えられる。よって、以下の印刷物を文献としてここに取り入れる：１９９５年１０月４日出願で、“浸水可能なコネクタシステム”の名称が付され、本発明の譲受人に譲渡された米国シリアル番号No.08/538,870の係属中の米国特許出願（付録を含む）；米国特許番号4,550,607、4,669,009、5,190,473、5,308,252、5,310,352、5,358,411及び5,417,578；“高密度ゼロ挿入力マイクロ同軸ケーブル相互連結技術”と名付けられた、R.Rothenberger et al.によるＡＭＰ社の刊行物。
【００２３】
ソケットアセンブリ、図２−５
本発明を図２−５に関連して説明し、図２−５はソケットアセンブリの態様を示す。特に、これらの図は、どのようにソケットアセンブリの部分が協働してトランスデューサプリント配線基板１３の収容スペースを規定するか、どのようにその基板１３がクランプされると共にそのスペースから開放されるか、並びに、どのようにマイクロ同軸アセンブリ１８と超音波トランスデューサとの間の電気的接続が確立されるかを示す。
【００２４】
図２は、図１のモジュール式トランスデューサシステム１０のソケットアセンブリ１４を示す側部断面図である。ソケットアセンブリ１４は、プラスチックハウジング２２とサブアセンブリ２３とを有し、サブアセンブリ２３は、ロック／ロック解除ハンドル１６、フレーム２４、スライド部材２６、ゴム製負荷パッド２８、システムプリント配線基板３０、接点モジュール３２、保持器３４、及びワイパー３６を有する。プラスチックハウジング２２は中空の内部３７を有し、製造中にサブアセンブリ２３がその中空内部３７内に配置される。
【００２５】
フレーム２４はエンクロージャを構成し、その内部でスライド部材２６が（図２のパーツの方向に対して）垂直方向に短い距離だけ自由に移動する。ハンドル１６が図２に示すようにロック解除（上向き）位置にある時、スライド部材２６は昇降行程の上限にある。ゴム製負荷パッド２８、システムプリント配線基板３０及び接点モジュール３２は、各々中空のスライド部材２６内に配置され、フレーム２４内でのスライド部材２６の移動に追従する。フレームは一端３９において閉鎖され、保持器３４がフレーム３４にはめ込まれて他端を閉鎖し、スライド部材２６をフレーム２４内に保持すると共に、ゴム製負荷パッド２８、システムプリント配線基板３０及び接点モジュール３２をスライド部材２６内に保持する。
【００２６】
フレーム２４及びスライド部材２６の両者は保持器３４と反対側の端部に開口２０を有し、トランスデューサモジュールプリント配線基板１３の挿入を可能とする。図２において、トランスデューサプリント配線基板１３の一部が開口２０に挿入された状態が示されている。基板収容スペース４０がフレーム２４及びスライド部材２６内に規定され、接点モジュール３２の底面とフレーム２４の底部の上面との間に配置される。開口２０は収容スペース４０へのアクセスを提供する。
【００２７】
本発明の一実施形態において保持器３４は挿入された基板１３の内側への移動の限界を確立し、別の実施形態においては挿入距離はフレーム２４の部分２５及びプラスチックハウジング２２により定められる。
【００２８】
システムプリント配線基板３０は、接点モジュール３２に近接する面上に電気接点パッド（図示せず）を有する。トランスデューサプリント配線基板１３は、接点モジュール３２に近接する面上に、対応する対向接点パッドを有する。ハンドル１６がロック解除位置からロック位置（図４及び５に示す）に回転すると、スライド部材２６はフレーム２４内で下方に移動する。
【００２９】
スライド部材２６が下方へ移動すると、それはゴム製負荷パッド２８を圧縮し、力をシステムプリント配線基板３０の上面に渡って分配する。システム基板３０は接点モジュール３２に対して下方へ押しつけられ、それにより弾性接点スプリング（図示せず）が負荷により変形し始める。同時に、接点モジュール３２が収容スペース４０内で下方へ移動し、それによりその底面及び接点スプリングの下部が、対応する対向トランスデューサプリント配線基板の接点パッド（図示せず）と接触する。ハンドル１６の回転がロック位置へ向かって継続すると、変形した接点スプリングが対応する接点パッドに渡って拭き取り動作を行い、ケーブルアセンブリ１８と超音波トランスデューサとの間に確かな電気的接続を確立する（米国特許Nos．5,308,252及び5,358,411参照）。
【００３０】
ロック位置において、ハンドル１６は凹部１５内へ完全に回転し、スライド部材２６はフレーム１４内での自身の限界移動行程の底部にある。ゴム製負荷パッド２８は完全に圧縮されることにより、システムプリント配線基板３０の厚さは一定であるため、弾性部材をもたらし、システムプリント配線基板３０、接点モジュール３２及びトランスデューサプリント配線基板１３は一体にクランプされる。
【００３１】
ハンドル１６は、フレーム２４中のダウエルピン４２の周りを旋回し、ロック解除状態で図２に示され、ソケットアセンブリ１４から上方へ向かって延びる。ハンドル１６は、ダウエルピン４２からオフセットした中心を有する針状ころ軸受４４を備える。上述のように、スライド部材２６はフレーム２４内で上下移動する。スライド部材２６の頂部に配置されたカム４６は、オフセットされた針状ころ軸受４４と係合する。ハンドル１６が回転すると、オフセットされた針状ころ軸受４４はダウエルピン４２の周りに円弧状に移動し、カムを追従させる。スライド部材２６はフレーム２４により強制されてフレーム内を垂直方向に移動する。ハンドル１６が図２に示すロック解除位置から逆時計回りに回転すると、針状ころ軸受４４はその円弧を通じて移動し、カム４６を下方へ運び、接点モジュール３２内の接点スプリング（図示せず）を２つのプリント配線基板３０、１３上の対向接点パッド（図示せず）に対して電気的に接触させる。
【００３２】
組立中、図示のように負荷パッド２８、システムプリント配線基板３０及び接点モジュール３２はスライド部材２６内で組み立てられ、それからスライド部材２６はフレーム２４の内部に配置される。次に、保持器３４がスライド部材２６の一部を覆うようにフレーム２４の一端へはめ込まれ、スライド部材２６及び他のパーツを適所に保持する。次に、このサブアセンブリをハウジング２２内へスライドし、ぴったりとした嵌合い（snugness of fit）により、及びプラスチックハウジング２２の一部とフレーム２４のかみ合う部分との間の接続により適所に保持する（それぞれ、図６及び１２に示す形状５４及び５５を参照）。
【００３３】
ゴム製ワイパー３６は、規定された収容スペース４０へ開口２０を横切るように水平に延在する。トランスデューサプリント配線基板１３が収容スペース４０内へスライドすると、ゴム製ワイパー３６はプリント配線基板１３の接点パッド面を拭き取り、異物をなくす。
【００３４】
健康管理提供者が患者の皮膚とトランスデューサとの間に音響ゲルを塗布し、表示画像の質を改善することは日常的に行われる。ゲルは手で塗布され、トランスデューサモジュールプリント配線基板１３を含む、健康管理提供者が触れる全てのものを徐々に被覆する性質を有する。
【００３５】
プリント配線基板１３の接点パッド面から拭き取られない場合、ゲルは接点モジュール３２内へ作用し、時間の経過とともに硬化する。硬化したゲルは、接点モジュール３２内で接点スプリングの適正な動作と干渉を生じる。ゴム製ワイパー３６は、トランスデューサプリント配線基板１３が収容スペース４０内へスライドする時に、より大きな部分のゲルと他の異物とを接点面から除去し、そうして接点モジュールの使用寿命を延ばす。
【００３６】
図３は、図２の線３−３に沿った切断端面図であり、矢印の方向を見ている。図２で、ハンドル１６はロック解除位置で示されている。オフセットを有する針状ころ軸受４４は、カム４６及び取り付けられたスライド部材２６をフレーム２４内でのその移動の上限へ押す。フレーム２４は、スライド部材２６の頂部、底部及び２つの側部において閉鎖されたケージを形成する。スライド部材２６は底部で開放しており、挿入されたトランスデューサプリント回路基板１３を収納する。
【００３７】
図３に示されるように、張り出した棚部４８は接点モジュール３２の２つの対向する側部に沿って延在する。スライド部材２６の側部の２つの対向するレール５０が張り出した棚部４８と係合し、ハンドル１６がロック解除位置にある間に、接点モジュール３２を挿入されたトランスデューサプリント配線基板１３から遠ざけるように持ち上げる。トランスデューサプリント配線基板１３の対向する基準端部５２は、２つの対向レール５０により案内され、プリント配線基板１３を収容スペース４０内に横方向に配置する。
【００３８】
図４はロック位置におけるソケットアセンブリの側部断面図である。図示のパーツは図２に示すものと同一である。ハンドル１６はロック位置まで約９０度逆時計周り方向に回転された状態で示され、オフセットされた針状ころ軸受４４及びカム４６によりスライド部材２６をフレーム２４内のその移動行程の底部へ押しつける。
【００３９】
図５は、線５−５に沿った図４の端部断面図であり、矢印の方向を見ている。スライド部材２６の下方への移動により、負荷パッド２８、システムプリント配線基板３０及び接点モジュール３２がトランスデューサプリント配線基板１３に対して下方へ押しつけられる。２つのプリント配線基板３０、１３の対向する接点パッドは、接点モジュール３２内で個々の接点スプリングを変形させる。負荷パッド２８はゴムなどの弾性材料により作られ、変形して接点パッド面上に均等に力を分配する。
【００４０】
スライド部材２６の側部に沿った２つの対向レール５０は、トランスデューサプリント配線基板１３の対向基準端部５２とスライド可能にかみ合い、接点モジュール３２に対するトランスデューサプリント配線基板１３の横方向の整列を維持する。
【００４１】
本発明の好適な実施形態では、スライド部材はロック解除位置とロック位置との間で約0.080インチ（0.2032センチメートル）移動する。その間に、負荷パッドは約0.025インチ（0.0635センチメートル）圧縮される。圧縮前には、接点モジュール３２内の無負荷の接点スプリングは、接点モジュールの上下に約0.009インチ（0．02286センチメートル）延在する。
【００４２】
ソケットアセンブリハウジング、図６−１１
図６−１１は、図２に示すソケットアセンブリ１４のハウジング２２を示す。ハウジングは内部が中空であり、組み立てられたフレーム２４、スライド部材２６、負荷パッド２８、システムプリント配線基板３０、接点モジュール３２及び保持器３４のための支持を提供する。
【００４３】
図６は、ハウジング２２の頂部平面図であり、ロック位置においてハンドル１６（図示せず）が収まる凹部１５を有する。対向する一組のタブ５４が、フレーム２４の一部内において互換性の凹部１５にはまる（図１２参照）。図７はハウジング２２の側面図である。図８は、図７の右端から取ったハウジング２２の端面図である。この凹部１５はハウジング２２の一端から他端へ延びている。図９はハウジングの底面図である。図１０は、図８の線１０−１０に沿ったハウジングの側部断面図であり、矢印の方向を見ている。ハウジング２２は内部スペース５６を有し、それは組立られた部品を挿入可能とするために右端において開放しており、左端に開口５８を有する。最終的な組立において、ケーブル歪み緩和部２０（図１）が開口５８内へ挿入される。開口５８は、図８においても見える。図１１は図７の線１１−１１に沿った頂部断面図であり、矢印の方向を見ている。
【００４４】
フレーム、図１２−１７
図１２−１７は本発明の好適な実施形態のフレーム２４を示す。ハンドル１６はフレーム２４内に配置された旋回ピン４２から旋回する。フレーム２４は移動可能なスライド部材２６の周りにエンクロージャを形成する。負荷パッド２８、システムプリント配線基板３０、及び接点モジュール３２は、移動可能なスライド部材２６内にある。最後に、保持器３４は、フレーム２４により形成されるエンクロージャの一端部を形成する。好適な実施形態では、フレームは７０７５−Ｔ６アルミニウム材料（stock）から機械加工される。
【００４５】
図１２はフレーム２４の頂部平面図であり、保持器３４の一部を収容するスロット６０を有する。凹部５５はプラスチックハウジング２２の対向タブ５４とかみ合い、サブアセンブリ２３（図２参照）をハウジング２２内に保持する。図１３は、図１４の線１３−１３に沿ったフレーム２４の側部断面図であり、矢印の方向を見ている。フレーム２４は、スロット６０、保持器３４の一部に係合するためのノッチ６２、内部に旋回ピン４２が挿入されてハンドル１６のための支持及び回転中心を提供するボア６４、トランスデューサプリント配線基板１３を挿入するためのフレーム２４本体への入口路６６、並びにゴム製ワイパー３６が挿入される凹部６８を有する。
【００４６】
図１４は、図１５の左端部から取ったフレーム２４の端面図である。図１４は、旋回ピンボア６４及び入口路６６を示す。図１５は、フレーム２４の側面図であり、保持器のノッチ６２及び旋回ピンボア６４を示す。図１６は、図１５の右端部から取ったフレーム２４の端面図である。入口路６６は機械加工され、それにより、その下部及び側端部は僅かな斜面７０を有し、トランスデューサプリント配線基板１３の挿入を容易にする。図１７は、フレーム２４の底面図であり、保持器スロット６０及びワイパー凹部６８の機械加工により得た機械加工人為構造７２を示す。
【００４７】
スライド部材、図１８−２３
図１８−２３は、図２−５のソケットアセンブリの好適な実施形態によるスライド部材２６を示す。スライド部材は、頂部７４、２つの側部７６及び１つの端部７８を有し、他端部及び底部において開放している。オフセットされた針状ころ軸受４４と係合してフレーム内でスライド部材を昇降させるカム４６は、スライド部材２６の頂部の一部を構成する。
【００４８】
図１８は、スライド部材２６の頂面図であり、頂部７４及びカム４６を示す。図１９は、図２０の線１９−１９で取ったスライド部材２６の側部断面図であり、矢印の方向を見ている。スライド部材の開放端部は一組のタブ８２を有し、それらはシステムプリント配線基板３０の各側部に設けられたスロットに係合する。スライド部材の閉鎖端部７８は、トランスデューサプリント配線基板１３を収容する開口８４を有する。
【００４９】
図２０は、図２１の左端部から取ったスライド部材２６の端面図である。２つのタブ８２が頂部７４から下方へ延び、システムプリント配線基板３０の各側部に沿った、対応する一組のスロットと係合する。この係合は、システムプリント配線基板３０を捕獲し、スライド部材２６内の粗い機械的整列を維持する。
【００５０】
図２１はスライド部材２６の側面図であり、一つの側部７６及びカム４６を示す。図２２はスライド部材の端面図であり、図２１の右端から取っている。閉鎖端部７８の底部の開口８４はトランスデューサプリント配線基板１３を通過させる。開口８４は対向側部レール５０を有し、それはプリント配線基板１３の基準端部５２とスライド可能にはめ込まれてプリント配線基板１３を規定された収容スペース４０内に横方向に配置する（図２−５）。
【００５１】
図２３はスライド部材２６の底面図である。隠れ線は一組のレッジ８５を示し、それらはハンドル１６がロック解除位置に回転した時に接点モジュール３２をトランスデューサプリント配線基板１３から遠ざけるように上昇させる。
【００５２】
保持器、図２４、２５
図２５及び２５は、図２に示すソケットアセンブリと共に使用する保持器３４を示す。図２４は、図２５の左側から見た保持器の側面図である。図２５は保持器の平面図である。保持器３４はＵ字型であり、底部と８６と、端部において上方へ延びる一組の対向脚部８８とを有する。底部８６はタブ９２を有し、それは組立中にフレーム２４のスロット６０へ挿入される。脚部８８は切り欠き１８８を通ってシステムプリント配線基板３０の２つの側部に沿って延び、ハンドル１６がロック解除位置にある時にシステム基板３０が好適な配置からずれて移動することを防止する。
【００５３】
負荷パッド、図２６
図２６は、圧縮性負荷パッド２８の斜視図である。負荷パッド２８はシリコンゴムなどの圧縮性材料により作られ、それは良好な記憶（memory）を有する。好適な実施形態では、パッド２８は0.062インチ（0.15748センチメートル）の厚さのシリコンシートから切り取られる。パッド２８は、円形穴２９を有し、その穴２９は、ハンドル１６がロック位置へ回転する時に負荷パッド２８によりシステムプリント配線基板３０に与えられる力を調整するために配置される。また、その力は、ジュロメーターの基準で表示される、ゴムの剛性の関数である。
【００５４】
接点モジュール、図２７
図２７は、図２のソケットアセンブリと共に使用する接点モジュール３２の一実施形態の、一部が切り取られた斜視図である（モジュール式トランスデューサ１０と共に使用するのに適当な接点モジュールの別の実施形態を図３２−３７に示し、後述する）。接点モジュール３２は、スロット９６の列と対向する側部９５及び９７とを有するネスト（nest）ブロック９４を有する。ネストブロック９４の一部が切り取られ、接点スプリング１００を有する典型的なスロット９８が示されており、その接点スプリング１００は上部接点１０２及び下部接点１０４を有する。非圧縮状態では、接点１０２、１０４はネストブロック９４を超えて約0.009インチ（0.02286センチメートル）延びている。
【００５５】
ネストブロックの２つの対向側部９５の上部は、側部の下部を超えて延び、対向する突出部分４８を作る。突出部分４８はスライド部材２６の側部に沿ってレール５０のレッジ８５（図２３）と係合し、スライド部材が接点モジュール３２を持ち上げることを可能とし、ハンドルがロック解除位置へ回転する時に収容スペース４０を拡大する。接点モジュール３２の対向側部９５−９５及び９７−９７は、スライド部材２６及び収容スペース４０内で接点モジュール３２を整列するために使用される。
【００５６】
モジュール式トランスデューサモジュール、図２８及び２９
図２８及び２９は、本発明の別の態様に従い、図２のソケットアセンブリと共に使用する超音波トランスデューサモジュールの好適な実施形態を示す。
【００５７】
図２８は、一般的に番号１２０で示される超音波トランスデューサモジュールの一実施形態の側面断面図である。超音波トランスデューサモジュール１２０は、線形アレイ１４０に配列された多数の圧電素子と、可撓性回路１３４、インターフェース基板１３０、可撓性回路１３４とインターフェース基板１３０との間の電気的及び機械的相互連結部１３６、裏当てブロック１４２、ハウジング１２２、音響レンズ１４３、頂部キャップ１３９及び内部ポッティング１４１を有する。
【００５８】
整相列超音波を使用するイメージングシステムにおいては、走査ヘッドは超音波トランスデューサなどの、線形アレイに配列された多数の独立な圧電素子を有する。そのようなアレイは米国特許Nos．4,550,607及び4,699,009に記載され、それらを参照文献として含める。典型的に、線形アレイの各素子は、トランスデューサアセンブリインターフェースケーブル（例えば、図１のケーブルアセンブリ１８）内の別個の同軸信号線により独立に制御される。
【００５９】
図２８及び２９に示す実施形態では、アレイ１４０の各圧電素子は、可撓性回路１３４内ので導体からの電気信号を音に変換することができる。この音は音響窓１４３（また、音響レンズとも呼ばれる）を通じて患者の身体のある部位内へ伝搬する。患者の身体内の内部構造により反射された音は、音響窓１４３を通って圧電素子のアレイ１４０へ戻る。アレイ１４０の各圧電素子は、反射された音響エネルギーを電気信号に変換し、その電気信号は可撓性回路１３４内の対応する導体へ運ばれる。
【００６０】
圧電アレイ１４０の他に、トランスデューサモジュール１２０の音響セクションは裏当てブロック１４２を有し、それはアレイのための機械的基礎である。加えて、裏当てブロック１４２は音響的に損失性の材料から製作される。背面からの音は圧電素子１４０のアレイ内に不明瞭で望ましくない電気信号を作り出すので、音響アレイ１４０の背面から放射される音響エネルギーは吸収され、圧電アレイ１４０へは戻らない。
【００６１】
インターフェース基板１３０は、製造中にガラスエポキシプリプレグを使用して一体に積層された、信号伝達プリント配線基板１３７及びインターフェース基板裏当て１３５を有する。プリント配線基板は１３７は、ソケットアセンブリ（図１）から可撓性回路１３４内の導体へ双方向電気信号を伝達するために使用される。プリント配線基板１３７内を伝送する信号は、ソケットアセンブリ内のスプリング接点１０２へのインターフェースを有する接点パッド１３２を含む。プリント配線基板１３７は、相互接続パッド列１３１を有し、それは可撓性回路１３４上の同様のパッド１３３に対応する。双方向電気信号は、プリント配線基板１３７の内部層上のプリント回路により、接点パッド１３２から相互接続パッド１３１へ運ばれる。パッド１３１とパッド１３３との間の電気的相互接続は、ワイヤボンディング又はハンダブリッジ１３６により達成される。
【００６２】
接点パッド１３２は、その表面及び端部において硬質金によりメッキされる。１９９５年１０月４日出願、米国シリアル番号No.538,870の“浸水可能なコネクタシステム”との名称の継続中の米国特許出願は、接点パッド１３２をメッキするための好適な方法を教示する。好適な実施形態では、プリント配線基板１３７は、均等に間隔をおいて配置された１２個の層を有する。インターフェース基板の裏当て１３５は、ガラスエポキシの積層から、又はレデル（Redel）などのサーマルプラスチックから作ることができる。基板裏当て１３５の目的は、プリント配線基板１３７の背面上の回路を電気的に分離及び保護することにある。
【００６３】
一つの実施形態では、インターフェース基板１３０の総厚さは0.093インチ（0.23622センチメートル）である。プリント配線基板１３７内の全ての穴は穴開けされ、内部を通じてメッキされる。外側層の銅領域は、ニッケルの上に約５０マイクロインチの硬質金でメッキされる。“浸水可能なコネクタシステム”の名称であり、参考文献として取り入れた係属中の特許出願は、インターフェース基板１３０の前面１３２上の回路の表面及び端部の両方をメッキするために使用する好適な方法を記載する。
【００６４】
トランスデューサモジュール１２０を完成するために必要な機械的部品は、ハウジング１２２、キャップ１３９、及び内部ポッティング材料１４１を含む。適当な材料１４１の例は、ロクティト社（Loctite  Corp.）により供給されるシリコンゴムエラストマー、No.1022  RTVである。内部ポッティング材料１４１は、歪みの軽減をもたらし、腐食性の流体がアセンブリ１２０内部へ押し入り、圧電素子のアレイ１４０、可撓性回路１３４、及び相互接続部１３６に損傷を与えることを防止する。キャップ１３９、ハウジング１２２、及びプリント配線基板１３０は、接点パッド１３２、ハウジング１２２及びソケットアセンブリ（図１）の間に厳密で寸法の安定的な関係を提供し、それによりこのトランスデューサモジュールがインターフェースを行う。
【００６５】
システムプリント配線基板、図３０
図３０は、図２のソケットアセンブリ１４と共に使用するシステムプリント配線基板３０の底部（接点パッド）側からの斜視図である。システム基板３０は、接点パッド１８２（代表的な数のこれらのパッドを図示する）を有する領域１８０と、配線の終端を有する別の領域１８４とを有する。また、基板３０は、２つの対向する側部に配置された一組の凹部１８８を含む。凹部１８８は保持器３４の脚部８８と係合する。
【００６６】
ゴム製ワイパー、図３１
図３１は、ゴム製ワイパー３６の斜視図であり、それは図２のソケットアセンブリの一部である。ワイパー３６は拭き取りブレード部１９０を有し、それはモジュールがソケットアセンブリ１４の収納スペース４０内に挿入された時に、トランスデューサモジュールプリント配線基板１３の接点パッド面を拭き取る。好適な実施形態では、ワイパー３６はネオプレンゴムにより成型される。
【００６７】
接点モジュールの代替的実施形態、図３２−３７
図３２−３７は対向接点パッド間に電気的接続を作るために使用される接点モジュール３２の種々の実施形態を示す。
【００６８】
図３２は、表面実装技術を使用する接点モジュールの実施形態の部分的斜視図である。図は平坦な本体２００を示し、その本体２００は、接点面２０２と、取付面２０４と、ネスト２０８内に配置され、平行な列に配列された複数のＵ字型接点スプリング２０６と、を有する。各接点スプリング２０６は、湾曲接点アーム部２１２及び平坦な取付アーム部２１４を有する。本体２００及び接点スプリング２０６のアセンブリは、プリント配線基板２１６上に表面実装される。基板２１６は、取付アーム部２１４の延長部２２０と表面実装パット２１８との間にハンダ接続を形成するための表面実装パッド２１８を有する。本体２００は、好ましくはＬＣＰプラスチックにより作られる。
【００６９】
図２のシステムプリント配線基板３０は、図３２に示すように表面実装接点モジュールの取付を可能とするように改造される。図３２において、改造したシステムプリント配線基板の一部が要素２１６として示される。改造したシステムプリント配線基板２１６内のプリント配線（図示せず）は、個々の信号線を表面実装パッド２１８、それゆえ個々の接点スプリング２０６へ接続する。好適な実施形態では、スプリング２０６は0.040インチ（0.1004センチメートル）中心に配置され、トランスデューサモジュールプリント配線基板１３の対応する接点パッドと共にソケットアセンブリ１４（図２）内に配列される。
【００７０】
操作ハンドル１６がロック解除位置（図２）からロック位置（図４）へ回転する時、湾曲接点アーム部２１２はトランスデューサモジュールプリント配線基板１３の対向する接点パッドに対して付勢される。湾曲アーム部２１２と対向する接点パッドとの間の接触位置の変位は、接点パッドに渡る湾曲アーム部２１２の拭き取り運動を生じさせ、システムケーブル１８の個々の導体とモジュール式トランスデューサの圧電素子１４０との間のより確実な電気的接続を確立する。
【００７１】
図３３は、システムプリント配線基板３０上の接点パッドとトランスデューサモジュールプリント配線基板１３上の接点パッドとの間に確実な電気的接続を提供するために使用するエラストマー接点モジュールの部分的斜視図である。この実施形態の接点モジュールは、エラストマーシリコンゴムにより作られ、フレーム２３６により四方を支持された平坦なベース２３０を有する。鋼又はベリリウム−銅の形成された配線接点が、エラストマーシリコンゴム内に平行な列２４４の状態で配置される。形成された各配線接点２３８の部分２４０及び２４２は、それぞれ平坦なベース２３０の対向面２３２及び２３４を超えて延在する。好適な実施形態では、形成された配線接点２３８はニッケル及び５０ミクロンの厚さの硬質金によりメッキされる。２つのプリント配線基板３０、１３（図２）の対向する接点パッドの組は、各々形成された配線接点２３８の部分２４０及び２４２間のオフセット量に対応してオフセットされている。
【００７２】
エラストマー接点ネストが対応するプリント配線基板間に挟まれると、プリント配線基板上のパッドとの接点からの圧縮力が、形成された配線接点２３８の部分２４０、２４２の横方向の変位を生じさせる。この変位は、確実な電気的接続を確立するために不可欠な拭き取り運動を作り出す。
【００７３】
接点モジュールの他の実施形態が図３４の斜視図に示される。そのモジュールは、対向する平面２５２及び２５４を有するプリント配線基板２５０と、平行な列２５８の状態で配列された複数のＵ字型配線スプリング接点２５６とを有する。各Ｕ字型スプリング接点２５６は、端部２６４により接合された、対応する湾曲部２６０及び２６２を有する。各湾曲部２６０、２６２は、外側へ湾曲した先端部２６６で終わっている。プリント配線基板２５０は、対向面２５２、２５４上に配置され、スプリング接点２５６をプリント配線基板２５０にハンダ取付するための孤立ハンダパッド２６８を有する。
【００７４】
動作のため、この接点モジュールは、システムプリント配線基板３０（図２）とトランスデューサモジュールプリント配線基板１３との間で圧縮される。操作ハンドル１６の回転が対向するプリント配線基板３０、１３の間の分離を狭くすると、接点スプリング２５６の湾曲部２６０、２６２が、対向する接点パッドとの接触点を確立する。圧縮力は、接点パッドに渡ってこの接触点の横方向変位を生じさせ、確実な電気的接続を保証するために必要な拭き取り運動を生じさせる。
【００７５】
図３５は、図３４に示す接点モジュールの変形を示す斜視図である。そのモジュールは、対向する平坦面２７２、２７４及び穴２７６を有するプリント配線基板２７０を有する。個々のＵ字型配線接点スプリング２７８が、平行な列２７８の状態で対向端部２７９、２８１に沿って配置される。各Ｕ字型接点スプリング２７８は、対向する接点パッドとの電気的接続を作るための湾曲部２８２、２８４と、中間部２８６とを有する。各湾曲部の一端２８８は一つの穴２７６内へ折り曲げられる。各スプリングは、対向端部２７９、２８１の近くに配置されたハンダパッドにハンダで取付られる。
【００７６】
図３５に示すモジュールは、対向するプリント配線基板間で圧縮され、接触点の変位を生じさせて上述の必要な拭き取り運動を作り出す。
【００７７】
図３６は、対向接点パッドを接続するために可撓性回路を使用する接点モジュールの実施形態の斜視図である。可撓性回路の接点モジュールは、対向する平坦面２９２、２９４を有するプリント配線基板２９０と、２つの対向端部に沿って配置された一組の円筒形部材２９６と、を有する。各円筒形部材２９６は、一側部に、プリント配線基板の取り付けのためにプリント配線基板２９０の鍵状延長部２９８に係合するノッチを有する。円筒形部材２９６は好ましくはエラストマーにより作られ、ノッチは好ましくは鍵状延長部２９８に接着される。
【００７８】
一つの可撓性回路３００が各円筒形部材２９６の周りに巻き付けられ、その端部がプリント配線基板２９０の対向面２９２、２９４に取り付けられる。可撓性回路３００の各々は複数の平行な、電気的絶縁性の導体３０１を有する。可撓性回路３００は、プリント配線基板２９０の一つの面２９２から対向面２９４へ延びる外側面３０２を規定する。絶縁物は外側面３０２の部分から剥がされ、導体３０１との電気的接触を許容する。
【００７９】
可撓性回路の接点モジュールは、対向するプリント配線基板３０及び１３（図２）の間に配置され、円筒形部材２９６の周りに巻き付けた露出導体３０１の部分が対向する接点パッドと接触するようにする。エラストマーの円筒形部材２９６はコンプライアンスを確保する。圧力下でエラストマーが歪む方法により、僅かな拭き取り動作が生じる。好適な実施形態では、露出した可撓性回路の導体３０１は金めっきされる。
【００８０】
最後に、図３７は、PA  18103、アレンタウン、555ユニオンブリバード、ＡＴ＆Ｔマイクロエレクトロニクスから入手可能な、一部標準名称CP-ECPIなどのＺ軸材料を使用する接点モジュールの実施形態を示す。Ｚ軸材料はエラストマー導電性ポリマーの相互連結であり、それは、その厚さのみに渡って導通し、横方向にはほぼ無限の抵抗を有する。導電性ポリマー相互連結の拡大部分３１２は、その材料を構成する多くの導電性要素を示す。対向する接点パッド３１４、３１６の間に挟まれると、Ｚ軸材料３１０は対向パッド間に確実な低インピーダンスの電気的接続を確立し、近接するパッドを相互に絶縁する。
【００８１】
上述の詳細な説明は本発明に従うモジュール式トランスデューサシステムのいくつかの実施形態を記述したが、上記の記述は単に例示的なものであり、開示された本発明を限定するものではないことが理解されるべきである。機械的支持、及び、一つの基板は超音波トランスデューサに接続され、他方の基板はマイクロ同軸ケーブルに接続される２つのプリント配線基板上に配置された対向する接点パッド間の電気的接続、並びに、対向する接点パッド間に介在する接点モジュールを提供する別のメカニズムが本発明の視野及び精神の範囲内であることが理解される。従って、本発明は、以下に示す請求の範囲及びその適法な等価物によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
本発明の目的及び長所の更なる理解のため、添付図面と共に以下の詳細な説明が参照されるべきであり、その中では同様の構成部に同様の参照番号が付されており、その図面において、
【図１】本発明の一つの観点によるモジュール式トランスデューサシステムを示す斜視図である。
【図２】図１のモジュール式トランスデューサシステムのソケットアセンブリのロック解除位置を示す側部断面図である。
【図３】矢印の方向を向いた、線３−３に沿った図２の端部断面図である。
【図４】ロック位置において示されるソケットアセンブリの側部断面図である。
【図５】矢印の方向を向いた、線５−５に沿った図４の端部断面図である。
【図６】図２のソケットアセンブリのハウジングの頂面図である。
【図７】図２のソケットアセンブリのハウジングの側面図である。
【図８】図２のソケットアセンブリにおいて、図７の右端から見た図である。
【図９】図２のソケットアセンブリのハウジングの底面図である。
【図１０】図２のソケットアセンブリにおいて、矢印の方向を向いた、図８の線１０−１０に沿ったハウジングの側部断面図である。
【図１１】図２のソケットアセンブリにおいて、矢印の方向を向いた、図７の線１１−１１に沿った頂部断面図である。
【図１２】図２のソケットアセンブリの一部であるフレームの頂面図である。
【図１３】図２のソケットアセンブリの一部であるフレームにおいて、矢印の方向を向いた、図１４の線１３−１３に沿ったフレームの側部断面図である。
【図１４】図２のソケットアセンブリの一部であるフレームにおいて、図１５の左端部から見たフレームの端面図である。
【図１５】図２のソケットアセンブリの一部であるフレームの側面図である。
【図１６】図２のソケットアセンブリの一部であるフレームにおいて、図１５の右端部から見たフレームの端面図である。
【図１７】図２のソケットアセンブリの一部であるフレームの底面図である。
【図１８】図２のソケットアセンブリの一部であるスライド部材の頂面図である。
【図１９】図２のソケットアセンブリの一部であるスライド部材において、矢印の方向を向いた、図２０の線１９−１９に沿ったスライド部材の側部断面図である。
【図２０】図２のソケットアセンブリの一部であるスライド部材において、図２１の左端部から見たスライド部材の端面図である。
【図２１】図２のソケットアセンブリの一部であるスライド部材の側面図である。
【図２２】図２のソケットアセンブリの一部であるスライド部材において、図２１の右端から見たスライド部材の端面図である。
【図２３】図２のソケットアセンブリの一部であるスライド部材の底面図である。
【図２４】図２のソケットアセンブリの一部である保持器において、図２５の左端部から見た保持器の側面図である。
【図２５】図２のソケットアセンブリの一部である保持器の平面図である。
【図２６】図２のソケットアセンブリの一部である負荷パッドの斜視図である。
【図２７】図２のソケットアセンブリと共に使用する接点モジュールの切取斜視図である。
【図２８】本発明の別の観点により、図２のソケットアセンブリと共に使用する超音波トランスデューサモジュールの好適な実施形態において、超音波トランスデューサモジュールの側面断面図である。
【図２９】本発明の別の観点により、図２のソケットアセンブリと共に使用する超音波トランスデューサモジュールの好適な実施形態において、図２８に示す超音波トランスデューサモジュールの側部断面図である。
【図３０】図２に示すソケットアセンブリの一部であり、システムプリント配線基板の底部、接点側からの斜視図であり、いくつかの接点パッド及びいくつかの配線終端パッドを示す。
【図３１】図２のソケットアセンブリの一部である、成型ゴム製ワイパーの斜視図である。
【図３２】表面実装技術を使用する接点モジュールの実施形態の部分的斜視図である。
【図３３】はめ込み導体素子を有するエラストマー接点モジュールの部分的斜視図である。
【図３４】図１のモジュール式トランスデューサシステムにおいて使用するのに適する接点モジュールの別の実施形態の部分的斜視図である。
【図３５】図３４に示す接点モジュールの変形の部分的斜視図である。
【図３６】対向する接点パッドの接続のために可撓性回路を使用する接点モジュールの部分的斜視図である。
【図３７】Ｚ軸材料を使用する接点モジュールの部分的斜視図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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