УЗЕЛ МАГНИТНОГО СОЕДИНИТЕЛЯ
MAGNETIC CONNECTOR ASSEMBLY

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение относится к узлу магнитного соединителя, содержащему первую часть и вторую часть, соединяемую с первой частью, и в частности относится к узлу магнитного соединителя, который соединяет электрод для прикрепления к телу субъекта с соединителем медицинского устройства.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Физиологические электроды, прикрепленные к коже субъекта, могут принимать электрические сигналы, сгенерированные человеческим телом, которые затем используются для мониторинга физиологических функций (таких как частота сердечных сокращений и мышечная активность), и/или может доставлять электрические сигналы к телу, например, чтобы стимулировать мышечное сокращение или облегчить боль.
Например, чрескожная электрическая нейростимуляция (ЧЭНС) является методом, в котором электрический ток прикладывается к части тела субъекта через два или более закрепленных на коже электродов. ЧЭНС-лечение обычно требует прикладывания электрического тока к телу на значительное количество времени каждый день, в том числе, когда субъект занимается своими ежедневными делами. При беспроводной ЧЭНС ЧЭНС-устройство (которое генерирует электрический ток) помещается непосредственно на электрод, прикрепленный к телу субъекта. Фигура 1 показывает беспроводную ЧЭНС-систему, содержащую ЧЭНС-устройство 10, два электрода 12, 14 и пульт 16 дистанционного управления, используемые для лечения нижней части спины субъекта 18. Для ЧЭНС-устройства предпочтительно быть очень ограниченным в размере, чтобы предотвратить стеснение перемещения и гарантировать комфорт при ношении под одеждой. Высота конструкции ЧЭНС-устройств вследствие этого является очень важным фактором, на который значительно влияет тип соединителя, используемого для соединения ЧЭНС-устройства с электродом.
Дополнительно, ключевым преимуществом для ЧЭНС-пользователя является возможность легкого соединения и отсоединения ЧЭНС-устройства от электрода, таким образом, способствуя помещению устройства на электродах в труднодоступных расположениях (например, на спине). Легкий в использовании соединитель также необходим для субъектов, которые ограничены в использовании своих рук и пальцев (например, из-за остеоартрита).
Известные накожные электроды, включая электроды, используемые для ЧЭНС, обычно соединяются с медицинским устройством (таким как ЧЭНС-устройство) с использованием механического соединения. Например, обычный электрод имеет штекерную сборную структуру, выполненную входящей при соединении с защелкиванием в гнездовую принимающую часть соединителя медицинского устройства. Поэтому, для соединения и отсоединения электродов от соединителя медицинского устройства требуется сила. Это делает сложным использование таких соединителей людьми, которые не способны легко применить требуемую величину силы. Это также делает соединение с электродами, размещенными на мягких частях тела (таких как живот), очень трудным или невозможным, так как такие части тела не обеспечивают твердой поддержки при нажатии на них. Это также делает неприятным соединение с электродами, размещенными на болезненных частях тела (например, которые были травмированы); так как сила, которая должна быть приложена, может вызвать дополнительную боль и дискомфорт.
Эти трудности соединения соединителя медицинского устройства и электрода могут привести к неправильным соединениям, уменьшая эффективность лечения или мониторинга, проводимого посредством медицинского устройства.
Чтобы устранить эти проблемы, было предложено использование магнитных соединителей для соединения медицинских устройств с электродами. W02011/151742, например, описывает узел электрода, содержащий электрод и соединитель, в котором соединение между электродом и соединителем образовано посредством магнита, предусмотренного в узле соединителя, соединяющегося магнитным образом с магнитом или намагниченным материалом в электроде.
US 4 112941 A раскрывает узел соединителя с соединителем, содержащим магнит и отверстие для сопряжения с удлиненным приподнятым контактным элементом электрода. Для обеспечения возможности свободного намеренного отсоединения соединителя от электрода в отверстии предусматривается дополнительный промежуток.
KR 2011 0120483 раскрывает модуль контактного соединения, содержащий первый корпус соединения с магнитной частью и второй корпус соединения с соответствующей магнитной частью, которая соединяется с первой магнитной частью. При соединении, части контактов в первом и втором корпусе электрически контактируют друг с другом.
US 2011/171837 показывает систему соединителя с множеством магнитных элементов, расположенных вокруг первого и второго кабелей, соответственно. Кроме того, по меньшей мере один направляющий элемент может быть предусмотрен для правильного ориентирования кабелей.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение предусматривает первую часть соединителя согласно пункту 1 формулы изобретения, и вторую часть соединителя согласно пунктам 7 и 9 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно первому аспекту данного изобретения предусмотрен узел магнитного соединителя, содержащий первую часть соединителя, задающую первую поверхность соединения, и вторую часть соединителя, задающую вторую поверхность соединения, причем вторая часть соединителя является соединяемой с первой частью соединителя, при этом когда первая часть соединителя и вторая часть соединителя соединены, они задают зону соединения, на которой первая поверхность соединения перекрывает вторую поверхность соединения, так что между по меньшей мере частью первой поверхности соединения и по меньшей мере частью второй поверхности соединения в зоне соединения может быть передан электрический сигнал; и по меньшей мере одна из первой части соединителя и второй части соединителя содержит магнит, и по меньшей мере другая из первой части соединителя и второй части соединителя содержит намагничиваемый материал, так что когда первая часть соединителя и вторая часть соединителя соединены, первая и вторая поверхности соединения притягиваются друг к другу посредством магнитной силы; и при этом первая и вторая части соединителя выполнены так, что магнитная сила между первой и второй поверхностями соединения значительно слабее в первой части зоны соединения, чем во второй части зоны соединения.
Для того, чтобы обеспечить достаточно сильное соединение для поддержания хорошего электрического контакта между первой и второй частями соединителя узла магнитного соединителя, например, в ЧЭНС-системе, и гарантирования того, что не может легко произойти случайное отсоединение, желательно, чтобы общая магнитная сила между первой и второй частями соединителя была как можно более сильной. Однако должен быть баланс в отношении потребности пользователя иметь возможность легкого отсоединения первой и второй части соединителя по желанию. Варианты осуществления заявленного изобретения предпочтительным образом обеспечивают возможность узла магнитного соединителя, в котором общая магнитная сила между первой и второй частями соединителя является особенно сильной, так как они предусматривают локальное ослабление этой магнитной силы. Так как это локальное ослабление ощущается только когда прикладывается отсоединяющая сила, например, в конкретном размещении и/или в конкретном направлении, сопротивление узла соединителя случайному отсоединению не подвергается значительному воздействию. Однако, легкость, с которой пользователь, который знает оптимальный способ, которым применять отсоединение, может разделить первую и вторую части соединителя, значительно повышена. Следовательно, узлом магнитного соединителя может быть использован более сильный магнит, что улучшает электрический контакт и уменьшает риск случайного отсоединения.
Первая часть соединителя и вторая часть соединителя могут быть выполнены так, что при соединении разделение между магнитом и намагничиваемым материалом больше в первой точке, соответствующей первой части зоны соединения, чем во второй точке, соответствующей второй части зоны соединения. Узел магнитного соединителя может быть выполнен так, что разность между магнитной силой между первой и второй поверхностями соединения в первой части зоны соединения и магнитной силой между первой и второй поверхностями соединения во второй части зоны соединения составляет по меньшей мере 2 Ньютона.
Одна из первой и второй поверхностей соединения может содержать выступ, выполненный с возможностью входить в соответствующее углубление на другой из первой и второй поверхностей соединения, так чтобы практически предотвратить относительное поперечное перемещение между первой и второй поверхностями соединения, при этом позволяя их относительное вращение.
Согласно второму аспекту данное изобретение дополнительно предусматривает первую часть соединителя, соединяемую со второй частью соединителя, так что между ними может быть передан электрический сигнал, причем первая часть соединителя содержит: первую поверхность соединения, выполненную входящей в контакт с соответствующей второй поверхностью соединения на второй части соединителя, так что между первой поверхностью соединения и второй поверхностью соединения может быть передан электрический сигнал; и целевой объект, содержащий намагничиваемый материал; при этом первая часть соединителя характеризуется тем, что выполнена такой, что под воздействием по существу однородного магнитного поля магнитная сила, испытываемая первой областью поверхности соединения, значительно слабее, чем магнитная сила, испытываемая второй областью поверхности соединения.
Первая область поверхности соединения может быть размещена рядом с краем поверхности соединения. Первая часть соединителя может быть выполнена так, что поверхность целевого объекта образует по меньшей мере часть поверхности соединения. Первая часть соединителя может быть выполнена так, что целевой объект дополнительно содержит не намагничиваемый материал, и так, что первая область первой поверхности соединения соответствует части целевого объекта, которая содержит не намагничиваемый материал, а вторая область поверхности соединения соответствует части целевого объекта, которая содержит намагничиваемый материал.
Форма участка целевого объекта, который содержит намагничиваемый материал, может быть асимметричной по отношению к центру первой поверхности соединения, так что количество намагничиваемого материала, содержащегося в объеме первой части соединителя непосредственно под первой половиной первой поверхности соединения, больше, чем количество намагничиваемого материала, содержащегося в объеме первой части соединителя непосредственно под второй половиной первой поверхности соединения, и при этом первая область первой поверхности соединения заключена внутри второй половины. Участок целевого объекта, который содержит намагничиваемый материал, может иметь неравномерную толщину в направлении, перпендикулярном поверхности соединения, так что количество намагничиваемого материала, содержащегося в объеме первой части соединителя непосредственно под первой половиной первой поверхности соединения, больше, чем количество намагничиваемого материала, содержащегося в объеме первой части соединителя непосредственно под второй половиной первой поверхности соединения, и при этом первая область первой поверхности соединения заключена внутри второй половины.
Первая часть соединителя может дополнительно содержать слой гибкого материала, имеющий поверхность прикрепления, предназначенную для прикрепления к ткани тела субъекта, так что между поверхностью прикрепления и тканью тела может быть передан электрический сигнал; при этом по меньшей мере часть поверхности прикрепления электрически соединена с первой поверхностью соединения, и при этом слой гибкого материала и целевой объект скреплены вместе в компоновке слоистого типа посредством штырька.
Согласно третьему аспекту данное изобретение дополнительно предусматривает вторую часть соединителя, соединяемую с первой частью соединителя, так что между ними может быть передан электрический сигнал, причем вторая часть соединителя содержит: вторую поверхность соединения, выполненную с возможностью входить в контакт с соответствующей первой поверхностью соединения на первой части соединителя, так что между второй поверхностью соединения и первой поверхностью соединения может быть передан электрический сигнал; и магнит, содержащий магнитный материал; при этом вторая часть соединителя характеризуется тем, что выполнена так, что сила магнитного поля в первой области второй поверхности соединения значительно слабее, чем сила магнитного поля во второй области второй поверхности соединения.
Форма и/или размещение магнита могут быть асимметричными по отношению к центру второй поверхности соединения, так что количество магнитного материала, содержащегося в объеме второй части соединителя непосредственно под первой половиной второй поверхности соединения, больше, чем количество магнитного материала, содержащегося в объеме второй части соединителя непосредственно под второй половиной второй поверхности соединения, и при этом первая область второй поверхности соединения заключена внутри второй половины. Вторая часть соединителя может быть выполнена так, что первый участок магнита, который соответствует второй области второй поверхности соединения, содержит магнитный материал, а второй участок магнита, который соответствует первой области второй поверхности соединения, содержит дополнительный, другой, магнитный материал, и при этом магнитное поле, сгенерированное магнитным материалом, сильнее, чем магнитное поле, сгенерированное дополнительным магнитным материалом.
Вторая часть соединителя может дополнительно содержать корпус магнита, который по меньшей мере частично окружает магнит и образует по меньшей мере часть второй поверхности соединения. Корпус магнита может частично содержать магнитопроницаемый материал и может частично содержать намагничиваемый материал, так чтобы часть корпуса магнита, которая содержит намагничиваемый материал, образовывала первую область второй поверхности соединения, а часть корпуса магнита, которая содержит магнитопроницаемый материал, образовывала вторую область второй поверхности соединения. Корпус магнита может иметь такую форму, что разделение между магнитом и второй поверхностью соединения больше в первой точке, соответствующей первой области второй поверхности соединения, чем во второй точке, соответствующей второй области второй поверхности соединения.
Магнитный материал может содержать неодим.
Согласно четвертому аспекту данное изобретение дополнительно предусматривает прибор чрескожной электрической нейростимуляции (20), содержащий узел магнитного соединителя, который описан выше; и/или первую часть соединителя, которая описана выше; и/или вторую часть соединителя, которая описана выше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания данного изобретения и чтобы более явно показать, как оно может привести к полезному действию, теперь будет сделана ссылка, только в качестве примера, на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 показывает ЧЭНС-систему уровня техники в использовании;
Фиг. 2 показывает ЧЭНС-устройство и электроды для использования с ЧЭНС-устройством согласно варианту осуществления;
Фиг. 3 является поперечным сечением медицинского устройства, включающего в себя вторую часть соединителя согласно варианту осуществления;
Фиг.  4 является видом поперечного сечения в разборе второй части соединителя согласно варианту осуществления;
Фиг. 5 показывает вторую часть соединителя согласно первому альтернативному варианту осуществления;
Фиг. 6 показывает вторую часть соединителя согласно второму альтернативному варианту осуществления;
Фиг. 7 показывает поперечное сечение второй части соединителя согласно варианту осуществления, соединенной с первой частью соединителя согласно варианту осуществления;
Фиг. 8 показывает вид поперечного сечения в разборе электрода, в том числе первую часть соединителя согласно варианту осуществления;
Фиг. 9 показывает три примерных целевых объекта для первой части соединителя согласно альтернативным вариантам осуществления; и
Фиг. 10 показывает первую часть соединителя согласно дополнительному альтернативному варианту осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Фигура 2 показывает систему 20 для приложения электрических сигналов к части тела субъекта (пациента). Система 20 содержит медицинское устройство 22 для генерирования электрических сигналов и первый и второй электроды 24, 26 для прикрепления к коже субъекта, которые принимают электрические сигналы, сгенерированные медицинским устройством 22 и передают их в ткань тела субъекта. Система 20 включает в себя первый и второй магнитные узлы соединителя согласно вариантам осуществления данного изобретения. Каждый узел магнитного соединителя содержит первую часть 28 соединителя и вторую часть 30 соединителя, которая является соединяемой с первой частью соединителя, так что между первой и второй частями 28, 30 соединителя может быть передан электрический сигнал. Каждая из первых частей соединителей имеет первую поверхность соединения и каждая из вторых частей соединителей имеет вторую поверхность соединения. Когда первая и вторая часть соединителя соединены, первая и вторая поверхности соединения перекрываются частично или полностью. Эта зона перекрытия будет в дальнейшем называться зоной соединения. Система, показанная на Фигуре 2, является беспроводной ЧЭНС-системой, содержащей ЧЭНС-устройство и первый и второй закрепляемые на коже электроды, хотя будет понятно, что узел магнитного соединителя по данному изобретению может быть использован с любой системой медицинского устройства с электродами, и конечно с любой системой, в которой первый компонент должен быть механически и электрически соединен со вторым компонентом, и с любым числом электродов.
Каждый узел магнитного соединителя выполнен так, что магнитная сила между второй поверхностью соединения и первой поверхностью соединения слабее в первой части зоны соединения, чем во второй части зоны соединения, например, так как магнитное поле слабее в первой части. Посредством введения локального ослабления в магнитное поле сила соединения в этом размещении становится меньше и способствует отсоединению. Предпочтительно первая часть зоны соединения, в которой магнитная сила слабее, размещается на краю зоны соединения. Это значит, что сила, требуемая для отсоединения первой и второй частей 28, 30 соединителя, варьируется как в зависимости от размещения, так и от направления, в котором прикладывается сила.
Предпочтительно разность между магнитной силой в первой части зоны соединения и магнитной силой во второй части зоны соединения находится в диапазоне 1-10 Н. Предпочтительно разность между магнитной силой в первой части зоны соединения и магнитной силой во второй части зоны соединения составляет по меньшей мере 2 Н.
Предпочтительно, это значит, что первая и вторая части 28, 30 соединителя могут быть более легко отсоединены посредством приложения силы разделения к краю одной или обоих из первой и второй частей 28, 30 соединителя в первой области зоны соединения или вблизи нее, чем посредством приложения силы где-либо еще (например, приложения перпендикулярной силы к центру первой и/или второй частей соединителя, или приложения силы в любом направлении к краю первой и/или второй частей соединителя, который соответствует второй области зоны соединения). Пользователь, желающий отсоединить первую и вторую части 28, 30 соединителя, будет знать, где наиболее эффективно приложить силу разделения (например, посредством язычка или другого тактильного и/или видимого указателя, предусмотренного на корпусе устройства, в размещении, соответствующем первой области зоны соединения), и вследствие этого найти такое отсоединение будет относительно легко. Однако маловероятно, что сила, которая неумышленно приложена к первой и/или второй частям 28, 30 соединителя (например, если субъект задевает медицинским устройством об элемент мебели) будет приложена в точном месте и способом, необходимым, чтобы воспользоваться преимуществом более слабой магнитной силы в первой части зоны соединения.
Дополнительные преимущества обеспечения локального ослабления в магнитной силе между частями соединителя включают в себя облегчение использования узла соединителя субъектами, которые ограничены в использовании своих пальцев и/или рук, облегчение использования соединителя при размещении на труднодоступных частях тела, где субъекту может быть трудно приложить какую-либо значительную степень силы, и обеспечение более комфортного восприятия отсоединения для субъекта, когда узел соединителя используется с закрепляемыми на коже электродами, так как величина тяговой силы, переданная на клейкое крепление электрода, уменьшена по сравнению с величиной тяговой силы, требуемой для отсоединения многих узлов соединителя уровня техники, широко используемых для этого применения.
В нижеследующем будут рассмотрены примеры способов, которыми может быть достигнуто такое локальное ослабление в магнитной силе между первой и второй частями 28, 30 соединителя.
В примерном медицинском устройстве 22 содержится первый и второй элементы 32, соединенные проводом 34. Каждый из элементов 32 выполнен с возможностью соединения с соответствующим электродом 24, 26, и так, что каждый элемент 32 включает в себя вторую часть 30 соединителя. Как может быть видно исходя из варианта осуществления по Фигуре 3, каждый элемент 32 имеет корпус 34. Предпочтительно, этот корпус образован из недорогого, легковесного и инертного материала, такого как пластмассовый материал. Внутри корпуса 34 содержится комплект электронных компонентов 36 для генерирования электрического тока, включающий в себя батарею и приемник для приема сигналов управления от пульта дистанционного управления. Под электронными компонентами 36 размещается вторая часть 30 соединителя. Вторая часть 30 соединителя электрически соединена с электронными компонентами 36 посредством провода, паяного соединения или любым другим подходящим способом создания электронного соединения, известным специалисту, так чтобы электронный сигнал, сгенерированный электронными компонентами 36, передавался во вторую часть 30 соединителя. На нижней поверхности элемента 32, корпус 34 включает в себя отверстие, с размером для вмещения второй части 30 соединителя, так чтобы нижняя поверхность 38 второй части 30 соединителя образовывала часть нижней поверхности элемента 32. Нижняя поверхность 38 второй части 30 соединителя предназначена для образования электрического соединения с первой частью 28 соединителя, и вследствие этого в дальнейшем будет называться второй поверхностью соединения.
Из Фигуры 3 может быть понятно, что вторая часть 30 соединителя вносит значительный вклад в высоту элемента 32, и вследствие этого желательно, чтобы вторая часть 30 соединителя была как можно тоньше.
Фигура 4 иллюстрирует внутреннюю конструкцию примерной второй части 30 соединителя согласно варианту осуществления данного изобретения. В центре второй части 30 соединителя находится магнит 40. Предпочтительно, магнит 40 имеет форму кольца. Предпочтительно магнит 40 является редкоземельным магнитом, например, неодимовым магнитом. Будет понятно, что неодимовый магнит заданного размера обеспечивает особенно сильное магнитное поле по сравнению с другими магнитами того же размера, вследствие этого обеспечивая магниту 40 возможность быть очень небольшим. Согласно одному примерному варианту осуществления диаметр магнита меньше, чем 17 мм, а толщина магнита меньше, чем 3 мм. Согласно другому примеру диаметр магнита меньше, чем 10 мм, а толщина магнита меньше, чем 1,5 мм. Другие диаметры и толщины могут быть использованы без отступления от объема данного изобретения, так же как и другие магнитные материалы или другие формы магнитов. Предпочтительно, магнит должен генерировать достаточно сильное магнитное поле, такое чтобы сила, требуемая для отсоединения первой части соединителя от второй части соединителя, при приложении в направлении, перпендикулярном плоскости второй части соединителя, составляла по меньшей мере 15 Н. Магнит может быть покрыт слоем электропроводящего материала, такого как никель.
В некоторых вариантах осуществления магнит может содержать два или более разных магнитных материала. Два или более разных магнитных материала могут генерировать магнитные поля с разными силами. В таких вариантах осуществления участок магнита, содержащий первый, более слабый, магнитный материал, может быть размещен непосредственно над первой областью второй поверхности соединения, а участок магнита, содержащий второй, более сильный, магнитный материал, может быть размещен непосредственно над второй областью второй поверхности соединения, так что сила магнитного поля на первой области слабее, чем сила магнитного поля на второй области. В других альтернативных вариантах осуществления магнит 40 может содержать множество магнитов. Каждый из множества магнитов может иметь равную силу. Каждый из множества магнитов может иметь равный размер. В качестве альтернативы некоторые из множества магнитов могут быть сильнее, чем другие из множества магнитов. В таких вариантах осуществления относительно более слабые магниты могут быть размещены непосредственно над первой областью второй поверхности соединения, а относительно более сильные магниты могут быть размещены непосредственно над второй областью второй поверхности соединения, так что сила магнитного поля на первой области слабее, чем сила магнитного поля на второй области.
В варианте осуществления, показанном на Фигуре 4, магнит 40 в форме кольца заключен между крышкой 42 и корпусом 44, которые служат для защиты магнита от повреждения во время конструирования и/или использования второй части 30 соединителя и/или медицинского устройства 22. Крышка 42 покрывает верхнюю поверхность и внешнюю боковую стенку магнита. Крышка 42 может быть образована из намагничиваемого материала, например, ферромагнитного материала. В качестве альтернативы, крышка 42 может включать в себя электроизоляционный материал, такой как пластмассовый материал. В качестве альтернативы, крышка 42 может включать в себя как ненамагничиваемый металл, так и электроизоляционный материал. Если крышка 42 включает в себя намагничиваемый материал, то итоговая герметизация верхней части и боковых частей магнита 40 в намагничиваемом материале имеет эффект концентрирования магнитного поля, произведенного магнитом, в направлении ко второй поверхности соединения, так как намагничиваемый материал поглощает магнитное поле в других направлениях. Такая герметизация обеспечивает возможность генерирования большей магнитной силы магнитом заданного размера (таким образом, обеспечивая возможность использования меньшего магнита). Дополнительно, герметизация верхней части и боковых частей магнита 40 посредством крышки 42, которая включает в себя намагничиваемый материал, защищает электронные компоненты 36 от излучения поля рассеивания, сгенерированного магнитом (т.е. крышка 42 действует как магнитный щит). Если крышка сделана из электроизоляционного материала, то в крышке предусматривается электрическое соединение для обеспечения возможности передачи электрических сигналов от электрических компонентов 36 к поверхности 38 соединения.
Корпус 44 покрывает внутреннюю боковую стенку и нижнюю поверхность магнита 40, и простирается вверх на по меньшей мере часть внешней боковой стенки вокруг боковой стенки, так чтобы магнит 40 был полностью герметизирован корпусом 44 и крышкой 42. Может быть предусмотрено продолжение множества язычков 46 (например, трех, из которых только два видны на Фигуре 4) по кругу наружу от корпуса 44 для предоставления средства фиксации второй соединительной части 30 по месту внутри элемента 32. Нижняя поверхность корпуса 44 образует поверхность 38 соединения, посредством которой осуществляется электрическое соединение с первой соединительной частью 28.
Так как магнит 40 (и корпус 44) имеет форму кольца согласно этому варианту осуществления, углубление эффективно создается во второй поверхности 38 соединения. Это углубление может принимать соответствующий наконечник или шип, предусмотренный на поверхности соединения первой части соединителя. Взаимодействие между шипом и углублением предотвращает поперечное перемещение между первой и второй поверхностями соединения. Предпочтительно шип и углубление выполнены так, чтобы позволять относительное вращение между ними, когда вторая часть соединителя соединена с первой частью соединителя. Предпочтительно шип и углубление являются круглыми. Предпочтительно наконечник и углубление предусмотрены практически по центру на своих соответствующих поверхностях соединения. Предоставление возможности относительного вращения между первой частью соединителя и вторыми частями соединителей, когда они соединены, помогает гарантировать, что свобода перемещения субъекта не ограничивается при ношении ЧЭНС-устройства. Это также предпочтительно в других ситуациях, в том числе, например, когда закрепляемые на коже электроды используются для стимуляции мышц во время физиотерапии.
Взаимодействие между шипом и углублением также имеет преимущество в способствовании более простой локализации и соединения первой и второй частей соединителя.
Корпус 44 предпочтительно сделан из ненамагничиваемого материала. Корпус 44 может быть сделан из ненамагничиваемого металла (такого как, например, нержавеющая сталь или алюминий). Корпус 44 может включать в себя участок намагничиваемого материала. В качестве альтернативы корпус 44 может быть образован из электрически и магнитопроницаемого материала (т.е. материала, который не влияет на магнитное поле), такого как пластмассовый материал или ненамагничиваемый металл. Корпус 44 может быть образован частично из электроизоляционного материала и частично из электропроводящего материала. Если корпус 44 сделан полностью из электроизоляционного материала, то, как упомянуто выше, для обеспечения возможности передачи электрических сигналов ко второй поверхности 38 соединения предусматривается электрическое соединение. Если нижняя часть корпуса 44 образована из намагничиваемого материала, такого как ферромагнитный материал, то сила магнитного поля на поверхности соединения 38 будет меньше, чем, если нижняя часть корпуса 44 была образована из магнитопроницаемого материала, или если корпус 44 отсутствует. Сила магнитного поля уменьшается с расстоянием от поверхности магнита, таким образом, толщина нижней части корпуса 44 будет влиять на силу магнитного поля на поверхности соединения 38.
В некоторых вторых соединительных частях согласно вариантам осуществления настоящего изобретения сила магнитного поля в первой области поверхности соединения слабее, чем сила магнитного поля во второй области поверхности соединения. В конкретном примере, показанном на Фигуре 4, это достигается посредством нижней части корпуса 44, образованной из двух разных материалов. Первая секция 46 корпуса образована из намагничиваемого материала, который будет "поглощать" магнитное поле и таким образом создавать локальное ослабление силы магнитного поля. Вторая секция 48 корпуса образована из магнитопроницаемого материала. В некоторых вариантах осуществления вторая секция 48 корпуса по существу содержит воздушный зазор. В некоторых вариантах осуществления вторая секция 48 корпуса содержит пластмассовый материал. В альтернативных вариантах осуществления вторая секция 48 корпуса содержит ненамагничиваемый металл (такой как, например, нержавеющая сталь или алюминий). Если ни одна из первой или второй секций 46, 48 корпуса не содержит электропроводящий материал, то для передачи электрических сигналов через корпус 44 предусматривается электрическое соединение.
В таких вариантах осуществления намагничиваемый материал имеет эффект поглощения магнитного поля, так что сила магнитного поля в области поверхности соединения, образованной первой секцией 46 корпуса, значительно слабее, чем сила магнитного поля в области поверхности соединения, образованной второй секции 48 корпуса (так как эта секция содержит магнитопроницаемый материал, который не поглощает магнитное поле). Предпочтительно область второй секция 48 корпуса больше, чем область первой секция 46 корпуса.
В альтернативных вариантах осуществления (не проиллюстрированы) аналогичный эффект достигается посредством образования всей нижней поверхности корпуса 44 из намагничиваемого материала, который поглощает магнитное поле, кроме зоны с вырезом, в которой материал отсутствует. Зона с вырезом может соответствовать второй секции 48 корпуса варианта осуществления по Фигуре 4. В таких альтернативных вариантах осуществления вторая поверхность 38 соединения образована нижней поверхностью магнита 40 в зоне с вырезом, где материал корпуса отсутствует.
Фигура 5 показывает вторую часть соединителя 50 согласно дополнительному альтернативному варианту осуществления данного изобретения. Вторая часть соединителя 50 показана соединенной с поверхностью соединения 52 первой части соединителя. Как и в случае варианта осуществления, показанного на Фигуре 4, вторая часть соединителя 50 содержит магнит 56, заключенный в корпус 54, так чтобы нижняя часть корпуса 54 образовывала вторую поверхность 58 соединения для образования электрического соединения с поверхностью 52 соединения. Корпус 54 образован из магнитопроницаемого, электроизоляционного материала, такого как пластмассовый материал. Корпус 54 включает в себя проводящие средства (не показано) для передачи электрических сигналов от медицинского устройства, с которым соединена вторая часть соединителя 50, ко второй поверхности 52 соединения. В качестве альтернативы корпус 54 может быть образован из ненамагничиваемого металла, в этом случае отдельные проводящие средства являются необязательным. Корпус 54 выполнен, например, имеющим стены, которые имеют неравномерную толщину, так чтобы магнит 56 располагался под углом по отношению ко второй поверхности 58 соединения. Следовательно, дальняя левая сторона (как видно на Фигуре 5) магнита 56 находится очень близко к поверхности 58 соединения, тогда как дальняя правая сторона магнита 56 находится относительно гораздо дальше от поверхности 58 соединения. Это имеет эффект, что сила магнитного поля на дальней левой стороне поверхности 58 соединения значительно сильнее, чем сила магнитного поля на дальней правой стороне поверхности 58 соединения. Поэтому, первая и вторая части соединителя выполнены так, что магнитная сила между первой и второй поверхностями соединения значительно слабее в первой части зоны соединения, чем во второй части зоны соединения.
Фигура 6 показывает вторую соединительную часть 60 согласно дополнительному альтернативному варианту осуществления данного изобретения. Вторая соединительная часть 60 показана соединенной с поверхностью соединения 62 первой соединительной части. Вторая соединительная часть 60 содержит магнит 66. Вторая соединительная часть 60 не включают в себя корпус вокруг магнита 66, таким образом, нижняя поверхность магнита 66 образует вторую поверхность соединения 68 для образования электрического соединения с поверхностью 62 соединения. Электрические сигналы могут быть переданы непосредственно через магнит 66, или в качестве альтернативы, магнит 66 может быть снабжен электрически проводимым покрытием, через которое могут быть переданы электрические сигналы. Толщина магнита 66 является неравномерной, так чтобы правая сторона (как видно на Фигуре 6) магнита 66 была толще, чем левая сторона магнита 66. Это имеет эффект, что сила магнитного поля на правой стороне поверхности 68 соединения сильнее, чем сила магнитного поля на левой стороне поверхности 68 соединения. Согласно одному примеру более толстый участок магнита 66 содержит по меньшей мере половину магнита 66. Согласно другому примеру более толстый участок магнита 66 содержит по меньшей мере две трети магнита 66. Следует отметить, что другие соотношения более толстого участка также предназначены для попадания в рамки объема данного изобретения. Предпочтительно толщина более толстого участка магнита 66 не больше, чем 3 мм. Поэтому компоновка с Фигуры 6 также предусматривает первую и вторую части соединителя, которые выполнены так, что магнитная сила между первой и второй поверхностями соединения значительно слабее в первой части зоны соединения, чем во второй части зоны соединения.
Возможны дополнительные варианты осуществления (не проиллюстрированы), в которых вторая поверхность соединения второй части соединителя содержит выступ, простирающийся перпендикулярно второй поверхности соединения. Будет понятно, что когда такая вторая часть соединителя используется с первой частью соединителя, имеющей практически плоскую первую поверхность соединения, выступ имеет эффект создания зазора между второй поверхностью соединения и первой поверхностью соединения в области, окружающей выступ, когда две части соединителя соединены. Эффект этого зазора состоит в том, что разделение между магнитом во второй части соединителя и намагничиваемого целевого объекта в первой части соединителя, на которой действует магнитное поле, сгенерированное магнитом, больше в области, окружающей выступ, чем где-либо в зоне соединения. Так как сила магнитного поля уменьшается с расстоянием, магнитная сила между первой и второй частями соединителя, следовательно, будет меньше в области, окружающей выступ. Будет понятно, что тот же эффект создается, если выступ образован на первой поверхности соединения первой части соединителя, и вторая поверхность соединения второй части соединителя является практически плоской.
Фигура 7 показывает вторую часть 30 соединителя по Фигуре 4, соединенную с первой частью 70 соединителя (медицинское устройство, к которому прикрепляется вторая часть 30 соединителя, было опущено в целях ясности). Первая часть 70 соединителя образует часть закрепляемого на коже электрода 72, конструкция которого может быть видна более ясно на Фигуре 8. Электрод 72 содержит целевой объект 74, прикрепленный к слою гибкого материала 76 штырьком 78. Слой гибкого материала 76 может содержать любой подходящий материал, например ткань или пластмассовый материал. Если материал, образующий слой гибкого материала, является электрически непроводящим, то для передачи электрических сигналов через этот слой предусматриваются проводящие средства. На нижней поверхности слоя гибкого материала 76 предусматривается клеящий слой 80 для способствования прикреплению к коже. Предпочтительно клеящий слой 80 содержит гидрогель, хотя может быть использовано любое подходящее клеящее вещество, которое позволяет проведение электронных сигналов. В некоторых вариантах осуществления проводящая пленка (не показана), содержащая, например, углерод, серебро или алюминий, помещена в виде слоя между слоем гибкого материала 76 и клеящим слоем 80. Эффект этой проводящей пленки состоит в пространственном распределении электрического тока в области электрода и, таким образом, предотвращении сильных вариаций в плотности тока (т.е. "горячих пятен", которые могут вызвать дискомфорт и возможно даже повреждение кожи), доставляемого субъекту во время электрической стимуляции.
Верхняя поверхность целевого объекта 74 образует первую поверхность 82 соединения, которая предназначена для образования электрического соединения со второй поверхностью 38 соединения второй части 30 соединителя. Штырек 78 проходит через отверстие, образованное в слое гибкого материала 76, и отверстие, образованное в целевом объекте 74, так чтобы конечный участок штырька 78 выступал из верхней поверхности целевого объекта 74. Выступающий конечный участок штырька 78 предпочтительно имеет больший диаметр, чем диаметр отверстия в целевом объекте 74, так чтобы штырек 78 скреплял вместе слой гибкого материала 76 и целевой объект 74 в компоновке слоистого типа. Штырек 78 может быть образован из любого подходящего материала, известного специалисту, например, металла или пластмассового материала. Если штырек 78 металлический, то он может обеспечить средства передачи электрических сигналов между первой поверхностью 82 соединения и клеящим слоем 80. В некоторых вариантах осуществления материалом штырька является обогащенная углеродом пластмасса, которая является проводящей и может передавать электрические сигналы. Будет понятно, что возможны другие способы фиксирования целевого объекта 74 к слою гибкого материала 76. Например, целевой объект 74 может быть приклеен к слою гибкого материала 76. В качестве альтернативы, для фиксирования целевого объекта 74 к слою гибкого материала 76 может быть использована заклепка.
Как может быть видно исходя из Фигуры 7, выступающий конечный участок штырька 78 образует шип на первой поверхности 82 соединения. Это шип входит в соответствующее углубление во второй поверхности 38 соединения, чтобы предотвратить поперечное перемещение между первой и второй частями 30, 70 соединителя. Шип и углубление имеют такую форму, чтобы позволять относительное вращение между ними (в этом варианте осуществления, как шип, так и углубление являются круглыми, хотя будет понятно, что другие компоновки, например, круглый шип и квадратное углубление, будут также позволять такое вращение). Будет понятно, что возможны другие компоновки для предотвращения поперечного перемещения между первой и второй частями 30, 70 соединителя. Например, на поверхности целевого объекта 74 могут быть образованы одно или более углублений, которые предназначены для сопряжения с одним или более выступами, образованными на поверхности соединения второй части соединителя. Каждая из поверхностей соединения может содержать поднятый периферийный ободок, предназначенный для окружения края другой поверхности соединения. В этом случае, основная область обоих поверхностей соединения может быть практически плоской.
Целевой объект 74 образует большую часть первой поверхности 82 соединения, и вследствие этого имеет возможность электрического и магнитного соединения с поверхностью соединения на второй части соединителя. Поэтому, предпочтительно целевой объект содержит электрически проводящий намагничиваемый материал, такой как ферромагнитный материал. Однако в качестве альтернативы, целевой объект может содержать электрически непроводящий магнитный или намагничиваемый материал, покрытый электрически проводящим материалом. Предпочтительно область поверхности целевого объекта 74 (и вследствие этого, первой поверхности 82 соединения) имеет практически тот же размер и форму, как и поверхность соединения второй части соединителя, с которой оно предназначено соединяться.
Как описано выше, в некоторых вариантах осуществления данного изобретения вторая часть соединителя включает в себя поверхность соединения и/или магнит, который имеет асимметричную форму, так что сила магнитного поля в первой области поверхности соединения слабее, чем сила магнитного поля во второй области поверхности соединения (такие как варианты осуществления, показанные на Фигурах 4, 5 и 6). Будет понятно, что вторые части соединителей согласно таким вариантам осуществления могут быть соединены с практически симметричными первыми частями соединителей (такими как первые части соединителей, известные в данной области техники как часть обыкновенных систем магнитного соединения). Такое соединение асимметричной второй части соединителя с обыкновенной первой частью соединителя приведет к тому, что магнитная сила между первой поверхностью соединения первой части соединителя и второй поверхностью соединения второй части соединителя значительно слабее в первой части зоны соединения, чем во второй части зоны соединения, и таким образом попадает в рамки объема настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение также предполагает использование асимметричной первой части соединителя, которая может быть использована с обыкновенной, практически симметричной, второй частью соединителя для достижения эффекта данного изобретения. Теперь будут описаны варианты осуществления данного изобретения, в которых первая часть соединителя является асимметричной (т.е. первая поверхность соединения и/или целевой объект имеют форму, такую что, когда подвергается воздействию по существу однородного магнитного поля, магнитная сила, которую испытывает первая область поверхности соединения, значительно слабее, чем магнитная сила, которую испытывает вторая область поверхности соединения).
Фигура 9 показывает примеры трех разных целевых объектов 92, 94, 96, которые могут быть использованы вместо целевого объекта 74 в первой соединительной части 70, показанной на Фигуре 7 в некоторых вариантах осуществления данного изобретения. Каждый из целевых объектов 92, 94, 96 содержит ферромагнитный металл 98, который становится намагниченным в присутствии магнитного поля. Однако, форма каждого из целевых объектов 92, 94, 96 является неправильной: целевой объект 92 является диском, в котором отсутствует сектор в четверть круга, целевой объект 94 является диском, в котором отсутствует сегмент, и целевой объект 96 является диском, который имеет смещенное от центра круглое отверстие, прорезанное в нем. В целевом объекте 92, сектор, который не содержит ферромагнитный материал, образован из магнитопроницаемого материала 99, такого как пластмассовый материал или ненамагничиваемый металл, или в качестве альтернативы может быть оставлен пустым. В целевых объектах 94 и 96, нет материала в отсутствующем сегменте и отверстии (хотя отсутствующий сегмент и отверстие могут также содержать магнитопроницаемый материал). Эффектом конструкции целевых объектов 92, 94 и 96 является ослабление магнитной силы между целевым объектом и магнитом в зоне целевого объекта, которая не содержит ферромагнитный материал. Предпочтительно, зона, которая не содержит ферромагнитный материал 98, размещается на краю целевого объекта или вблизи него, так что магнитная сила, которую испытывает одна сторона целевого объекта (соответствующая зоне, не содержащей ферромагнитный материал 98), значительно слабее, чем магнитная сила, которую испытывает противоположная сторона целевого объекта. Следует отметить, что могут быть предусмотрены другие компоновки для реализации целевого объекта 74, который взаимодействует с магнитом для создания более слабого магнитного поля в одной области по сравнению с магнитным полем в другой области. Например, вырез может быть образован в ферромагнитном материале 98, причем вырез имеет форму слова или визуального указателя, который действует для идентификации более слабой области магнитного поля, и, следовательно, области, где соединитель должен быть откреплен.
Фигура 10 показывает первую часть соединителя 100, содержащего дополнительный альтернативный целевой объект 102. Целевой объект 102 содержит диск из ферромагнитного металла 98. Однако целевой объект 102 включает в себя участок, который менее толстый, чем остальная часть целевого объекта (показано слева на Фигуре 10). Эффектом этого более тонкого участка целевого объекта 102 является ослабление магнитной силы между целевым объектом и магнитом в зоне более тонкого участка. Предпочтительно, более тонкий участок размещается на краю целевого объекта или вблизи него, так чтобы магнитная сила, которую испытывает сторона целевого объекта, которая включает в себя более тонкий участок, была значительно слабее, чем магнитная сила, которую испытывает противоположная сторона целевого объекта. Будет понятно, что первая поверхность соединения 104 первой части соединителя 100 является неравномерной из-за неравномерной толщины целевого объекта 102, что может быть нежелательным для некоторых применений данного изобретения. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления (не проиллюстрированы) более тонкий участок целевого объекта 102 покрыт слоем любого подходящего магнитно-прозрачного материала, для того, чтобы создать плоскую поверхность соединения на всей области целевого объекта.
В вариантах осуществления данного изобретения, описанных выше со ссылкой на Фигуры 9 и 10, первая часть соединителя является асимметричной в том смысле, что она включает в себя поверхность соединения и/или целевой объект, имеющий форму, такую что, когда подвергается воздействию по существу однородного магнитного поля, магнитная сила, которую испытывает первая область поверхности соединения, значительно слабее, чем магнитная сила, которую испытывает вторая область поверхности соединения. Будет понятно, что первые части соединителей согласно таким вариантам осуществления могут быть соединены с практически симметричными вторыми частями соединителей (такими как первые части соединителей, известные в данной области техники как часть обыкновенных систем магнитного соединения). Такое соединение асимметричной первой части соединителя с обыкновенной второй частью соединителя приведет к тому, что магнитная сила между первой поверхностью соединения первой части соединителя и второй поверхностью соединения второй части соединителя значительно слабее в первой части зоны соединения, чем во второй части зоны соединения, и таким образом попадает в рамки объема настоящего изобретения.
Также возможно в рамках объема настоящего изобретения использовать асимметричную первую часть соединителя (такую как первые части соединителей по Фигурам 9 и 10) совместно с асимметричной второй частью соединителя (такой как вторые части соединителей по Фигурам 4-7). Будет понятно, что в таких вариантах осуществления необходимо расположить первую и вторую поверхности соединения в конкретной ориентации, такой чтобы зоны соединительных поверхностей, на которых магнитная сила слабее, были практически выровнены. Так как в основном желательно для первой и второй поверхностей соединения иметь возможность вращения относительно друг друга, такие варианты осуществления будут менее предпочтительны для большинства применений.
Хотя варианты осуществления, описанные выше, предполагают, что первая часть соединителя прикрепляется к электроду, а вторая часть соединителя прикрепляется к медицинскому устройству, будет понятно, что эта компоновка может быть обратной. Однако для многих применений общей практикой для электродов является быть одноразовыми. Вследствие этого желательно, чтобы конструкция электродов была как можно более простой и недорогой. Так как магнит во второй части соединителя обычно будет значительно более дорогим, чем намагничиваемый целевой объект в первой части соединителя, для таких применений предпочтительно предусмотреть вторую часть соединителя в медицинском устройстве и первую часть соединителя на электроде.
Следует отметить, что различные конфигурации первой части соединителя и второй части соединителя могут быть использованы в любой комбинации.
Хотя данное изобретение было описано выше как являющееся предпочтительным для использования при соединении ЧЭНС-устройства с электродами, закрепленными на коже субъекта, будет понятно, что данное изобретение может предпочтительным образом быть использовано с любым типом медицинского устройства, которое использует электроды. Например, узел магнитного соединителя согласно данному изобретению может быть использован с устройством для контролирования физиологических параметров, таких как частота сердечных сокращений, или электрическая активность в конкретной части тела, или с устройством, которое доставляет стимуляцию, включающим в себя устройства для стимуляции мышц и/или нервов, или для транскраниальной магнитной стимуляции. Данное изобретение может также быть использовано в применениях, где одна из частей соединителя по меньшей мере частично имплантирована в субъект, например, для соединения с кохлеарным имплантантом. Хотя данное изобретение преимущественно связано с медицинскими применениями, будет понятно, что данное изобретение может предпочтительным образом быть использовано в любом применении, где два соединяемых электронным образом компонента должны иметь способность легкого соединения и отсоединения.
Вследствие этого предусматривается узел магнитного соединителя, в котором магнитная сила между первой и второй частями соединителя узла слабее в первой зоне соединения, чем во второй зоне соединения, для того, чтобы способствовать разделению первой и второй частей соединителя.
Хотя данное изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и вышеприведенном описании, такую иллюстрацию и описание следует считать иллюстративными и примерными, а не ограничивающими; данное изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления.
Изменения в раскрытых вариантах осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при применении на практике заявленного изобретения, исходя из эскизов чертежей, разглашения и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения, слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, а указание единственного числа не исключает их множественности. Одиночный процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов перечисленных в формуле изобретения. Сам факт, что некоторые меры перечислены в обоюдно разных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетания этих мер нельзя использовать с пользой. Компьютерная программа может храниться/распространяться на подходящем носителе, таком как оптический носитель информации или твердотельный носитель, поставляемый вместе или как часть других аппаратных средств, но также может распространяться в других формах, таких как посредством Интернета или других проводных или беспроводных телекоммуникационных систем. Любые ссылочные обозначения в формуле изобретения не следует толковать как ограничивающие объем.