用于医疗装置的高容量连接器的制作方法

本申请要求于2016年11月16日提交的标题为“highcapacityconnectorformedicaldevices”的美国临时专利申请no.62/423,040的优先权，该临时专利申请的全部内容通过引用包含于此，如同被充分阐述一样。

本公开涉及用于诸如导管的医疗装置的电缆连接器。特别地，本公开涉及利用柔性电路来增加容量的电缆连接器。

背景技术：

诸如电生理导管的医疗装置通过一个或多个电缆连接到一个或多个医疗诊断或治疗系统是公知的。这样的医疗系统可以是例如标测系统、成像系统、导航系统、消融系统等，且电缆可用于在医疗装置和医疗系统之间传输信号和/或电能。电缆连接器频繁地用于提供安装和拆卸在医疗装置和医疗系统之间的连接的安全、快速和容易的方式。频繁地用手柄中的公或母配件和在连接电缆上的相应母或公配件来将这样的连接器合并到医疗装置的手柄内。

一种公共连接器设计使用插脚到插孔连接。通过插脚的尺寸和间距来维持在电缆中的数据通道之间的隔离。由电缆承载的数据通道的数量因此部分地取决于在连接器中的插脚的尺寸和连接器本身的总尺寸。插脚必须也足够坚硬以维持连接器的足够性能，这对插脚的尺寸设置了下限。因此，为了增加在插脚到插孔连接器中的数据通道的数量，连接器的尺寸必须增加以适应插脚的增加。这常常需要在医疗装置中的手柄的尺寸在它的近端处的增加，这并不总是合乎期望的。

在医疗装置技术中的进步以飞快的速度发生。具有各种不同功能的越来越多的装置是可得到的，且能够执行多种功能的装置的数量正在增加。在诸如消融电极、超声波、射频等的装置中的各种不同的功能具有不同的控制和数据需要，常常导致很多不同类型的电缆要连接到每个装置。对于多功能装置，每装置只有一个电缆连接的愿望需要连接器适应所有必要的通道。存在然后提供用于医疗装置的电缆连接器的愿望，该电缆连接器可适应多功能装置的所有必要的电气通道且可以是用于不同装置的通用连接而不考虑装置中的特定功能。此外，期望电缆连接器具有额外的容量以适应具有比目前已知的甚至更多或不同的功能的医疗装置。因此，需要一种连接器，其允许增加的容量以适应较大数量的通道，同时维持安全地、快速地和容易地连接医疗装置和电缆的能力。

前述讨论意欲仅仅说明本领域且不应被视为对权利要求范围的否认。

技术实现要素：

本公开涉及用于诸如导管的医疗装置的电缆连接器，以及更特别地，被配置成提供具有增加的电气通道的通用连接以支持当前和未来的多功能医疗装置的连接器。

本文所述的电缆连接器利用可包括高密度接线接口和高密度接触接口的一个或多个柔性电路。本公开的柔性电路还可包括任何数量的凸片，其增加与凸片的组合可单独地允许一样大的可用通道的数量。本公开的柔性电路还可包括预先安装的部件。

本公开的实施方式允许两个柔性电路的连接。实施方式的每个柔性电路具有相应的高密度接触接口和带有高密度接线接口的一个或多个凸片。柔性电路之一具有接线接口以与电缆连接。其它柔性电路具有接线接口以与导管连接。

另一实施方式包括连接至插脚到插孔连接器的柔性凸片，其允许增加的容量和在插脚连接器或插孔连接器处的连接。每个凸片包括高密度接线接口。柔性电路可包括具有高密度接触接口的一部分，其具有自动粘合插脚以与插脚连接器连接。

除了适应当前和未来的连接器和电缆要求以外，本公开还允许几个其它益处。本公开允许导管维持它的当前手柄，并屏蔽金属管壳设计。本发明提高了连接器的可制造性。接线的粘合被改进，降低了废品率。本公开解决了由到杯形端的粘合产生的当前问题，例如短路、电线定位问题、焊料流动、焊料牵引和过多的焊料。本公开解决了当前焊料和焊剂问题，例如通过自动预镀锡来减少噪声的源。本公开允许电线终端的部分自动化。本发明减小或维持报废成本、劳动力成本和连接器成本。

通过阅读下面的描述和权利要求以及通过审阅附图，本发明的前述和其它方面、特征、细节、效用和优点将明显。

附图说明

图1是用于执行与心脏组织相关的一个或多个诊断和/或治疗功能的系统的图解视图。

图2a通常示出根据本发明的高容量连接器的示例性使用的包括控制手柄和细长轴杆的导管，高容量连接器具有在控制手柄外部的电缆连接。

图2b是导管的控制手柄的另一实施方式的横截面视图，导管具有在控制手柄内部的电缆连接。

图3a-3c示出用于医疗装置的现有技术的插脚到插孔连接系统的各种视图。

图4是根据本发明的实施方式的连接器组件的部件的视图。

图5是根据本发明的实施方式的连接器组件的柔性电路的透视图。

图6是图5的柔性电路的另一视图。

图7示出图6的柔性电路，电线引线连接到该柔性电路。

图8a、8b是利用图5-7的柔性电路的根据本发明的实施方式的连接器组件的两个半部分的透视图。

图9是结合在一起的图8a、8b的连接器组件的两个半部分的横截面视图。

图10a、10b是根据本发明的实施方式的堆叠式连接器组件的两个半部分的横截面视图。

图11示出用于在图10a、10b的堆叠式连接器中使用的柔性电路的一个实施方式。

图12示出用于在图10a、10b的堆叠式连接器中使用的柔性电路的另一实施方式。

图13是根据本发明的另一实施方式的连接器组件的透视图。

图14示出在壳体内部利用的图13的连接器组件的另一视图。

图15是具有从柔性电路延伸的引线的图14的连接器组件的横截面视图。

图16是具有从柔性电路延伸的引线的根据本发明的另一实施方式的连接器组件的底视图。

具体实施方式

在本文描述了对各种设备、系统和/或方法的各种实施方式。阐述了很多具体的细节以提供如在说明书中所述和在附图中所示的实施方式的总体结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而，本领域中的技术人员将理解，可在没有这样的具体细节的情况下实践实施方式。在其它实例中，没有详细描述公知的操作、部件和元件，以便不使在说明书中所述的实施方式模糊。本领域中的普通技术人员将理解，在本文所述和所示的实施方式是非限制性例子，并且因此可认识到，在本文公开的特定结构和功能细节可以是代表性的且不一定限制实施方式的范围，实施方式的范围仅由所附权利要求限定。

在整个说明书中对“各种实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施方式”、“实施方式”或诸如此类的引用意指关于该实施方式所述的特定的特征、结构或特性被包括在至少一个实施方式中。因此，短语“在各种实施方式中”、“在一些实施方式中”、“在一个实施方式中”、“在实施方式中”或诸如此类在整个说明书中的各个地方的出现并不一定都指同一实施方式。此外，在一个或多个实施方式中，特定的特征、结构或特性可以用任何适当的方式组合。因此，关于一个实施方式所示或所述的特定的特征、结构或特性可以全部或部分地与一个或多个其它实施方式的特征、结构或特性组合而没有限制，假定这样的组合不是不合逻辑的或不起作用的。

本公开在本文涉及用于与医疗装置一起使用的电缆连接器。示例性医疗装置的一个实施方式是在图1中描绘的标测和消融导管2，其为用于身体中的内部组织的检查、诊断和/或治疗的导管系统的部分。应理解，本公开可应用于其它导管，例如标测导管、成像导管、诊断导管和治疗导管以及利用电缆连接的任何类型的医疗装置。

导管2包括附接到控制手柄6并被配置成在身体16内移动的细长轴杆4。在一些实施方式中，导管2还可包括安装在细长轴杆4的远侧部分8中或上的一个或多个电极(未示出)。电极可用于例如与定位、消融、记录、刺激、可视化、导航和/或标测系统协作来使用。电极可被配置成提供指示细长轴杆4的至少一部分的位置和定向的信号。在一些实施方式中，手柄6可提供用于电缆10的机械和电气连接，电缆10延伸到医疗装置系统18，例如定位、消融、记录、刺激、可视化、导航和/或标测系统。

手柄6可提供用于使临床医师握住导管的位置，且还可提供用于操纵或引导在身体6内的细长轴杆4的手段，如在本领域中已知的。导管手柄通常在本领域中是常规的，且将理解，手柄6的构造可改变。

图2a是导管2的手柄6的透视图。电缆10包括从手柄6延伸的软辫线11和延伸到系统18的主电缆部分13。电缆10的两个部分由连接器15连接，连接器15包括软辫线连接器12和主连接器14。连接器15促成在导管2和系统18之间的电缆10中的多个电气连接。在例如图2b所示的其它实施方式中，连接器15可集成到手柄6内。在图2b所示的手柄6中，连接器15的软辫线连接器12部分布置在手柄6内，布置在手柄的近端处。附接到主电缆部分13的匹配的主连接器14在手柄6的端部处附接到软辫线连接器12。在其它实施方式中，连接器15可沿着手柄6的其它部分被定位，并且可嵌在手柄6内，使得它不是可接近的或不能够容易地被拆卸。在还有其它实施方式中，连接器15可集成到手柄6的结构内。

很多不同类型的连接器用于现有技术中的连接器15，常见类型是机电插脚到插孔型连接器。图3a、3b和3c描绘用于连接电缆10的部分11、13的插脚到插孔型的现有技术连接器15。所描绘的现有技术连接器15包括软辫线连接器12和主连接器14，其可以分别是例如公插头和母插座。

如在图3b、3c中描绘的，公插头连接器12具有多个插脚20，而母插座连接器14具有多个插孔22，插孔22被配置成接收公插头连接器12的插脚20。每个插脚20和每个插孔22电气和机械地连接或耦合到相应的引线(未示出)，其代表在导管2和医疗装置系统18之间的电气通道。公插头连接器12的插脚20和母插座连接器14的插孔22被配置成当连接器15的两个部分12、14被结合时与彼此相对应。公插头连接器12和母插座连接器14可被锁上以确保正确的定向。

在导管2和系统18之间的由具有现有插脚到插孔连接器的电缆10承载的电气通道的数量取决于在连接器15中包含的插脚20和插孔22的数量。数据通道的数量的增加需要在连接器15中的插脚和插孔的数量的增加，其一定需要较小的插脚或较大的连接器。因为插脚20必须足够坚硬以维持连接器15的足够性能，因此存在插脚的最小尺寸，以便确保结构完整性。因此，为了增加在插脚到插孔连接器中的数据通道的数量，连接器的尺寸必须增加。对于位于或集成在导管2的手柄6内的连接器，这也可使手柄6本身更大，这并不总是合乎需要的。

更多的数据通道也需要更多的引线连接到在连接器中的每个额外的插脚和插孔。传统插脚到插孔连接器利用焊接来连接引线，这具有使添加更多的电线变得很难的多个复杂情况。困难包括拥挤和断裂的电线、短路、焊料流动、焊料池、焊料桥和/或过多的焊料。此外，在焊接过程期间利用的过多的焊剂可能产生噪声，使在导管2和系统18之间的信号失真。

本文所述的各种实施方式利用独特的基于柔性电路的连接器组件，其允许数据通道的高容量，同时提供较容易的组装，可能避免在现有技术中固有的一些问题。

在图4中示出基于高容量柔性电路的连接器的一个实施方式，其中它在分解图中示出。图4的连接器组件100包括在内部保持架104周围成形的柔性电路102，内部保持架104具有被配置成与第二连接器组件的相应部分匹配的接合轴杆105，如在下面详细描述的。外壳106围绕并保护柔性电路102，但为了清楚而在“拉回”位置中示出。电气引线108连接到柔性电路102并延伸到电缆110内。所描绘的实施方式的内部保持架104具有矩形形状，而外壳106具有圆柱形状。其它实施方式可具有任何形状的内部保持架和/或外壳。

在图5中示出图4的连接器组件100的柔性电路102，其被成形为配合在内部保持架104周围。柔性电路102包括具有位于中心部分中的高密度接触接口114的底座112和从底座112延伸的凸片区域116。高密度接触接口114包括用于创建单独的电气连接的多个接触节点115。每个凸片区域具有位于与底座112相对的端部处的高密度接线接口118。每个高密度接线接口118包括用于将电线引线连接到柔性电路102的多个接触垫119。如图6所示，在柔性电路102被示为平坦的情况下，在高密度接触接口114中的每个接触节点115由电气通路120电气地连接到在任一高密度接线接口118中的接触垫119之一。因此，在每个引线和在高密度接触接口114上的接触节点115之一之间创建电气路径。柔性电路102包括被配置成允许内部保持架104的接合轴杆105穿过柔性电路102的开口121。虽然柔性电路102被描绘为具有从底座112延伸的四个凸片区域116的十字形状，但设想其它形状和更多或更少的凸片。

图7描绘具有从每个凸片区域116的接线接口118延伸的引线108的平坦柔性电路102。使引线的连接焊盘如图7所示的散布提供具有较少的由于对于现有技术插脚到插孔连接器已知的过度拥挤而引起的复杂情况的较容易的制造过程。

在引线108连接到接线接口之后，柔性电路102被折叠成用于安装到内部保持架104上的形状，如图4、5所示。

基于高容量柔性电路的连接器组件100可与匹配的连接器组件配对以制造电缆连接器，其代替常见的插脚到插孔连接器并能够提供比这样的现有技术连接器更高的容量。图8a、8b示出这样的实施方式，其中电缆连接器的每个部分利用柔性电路102。公连接器组件122包括在具有中空轴杆127的第一内部保持架126周围配置的柔性电路102。第一内部保持架126和柔性电路102布置在外壳124内，外壳124具有在一端处用于与电缆连接器的匹配部分接合的开口125。如图8b所示的母连接器组件134包括在第二内部保持架138周围配置的柔性电路102，第二内部保持架138具有从内部保持架138延伸的轴杆139。轴杆139被配置成在公连接器组件122的中空轴杆137内可滑动地接合。第二内部保持架138和柔性电路102布置在外壳136内。外壳124和136被配置成可锁定地接合彼此。

连接器组件122还包括导体层128，其位于外壳124内部并被配置成接触柔性电路102的高密度接触接口131。导体层128具有跨越导体层128的两侧的多个导体节点132，导体节点132对应于在柔性电路102上的多个接触节点115。当公连接器组件122和母连接器组件134接合时，导体节点132提供在柔性电路102的接触节点115之间的电气连接。其它实施方式可以不包括一层导体层128，且可提供柔性电路接触接口的直接连接。

可以用弹簧力、压力、机械连接或确保在导电节点之间的接触的其它手段来增强导体层128与两个柔性电路102的接合。在公连接器组件122的实施方式中，弹簧材料133布置在柔性电路102的底座112和第一内部保持架126之间。

图9示出接合在一起的连接器组件122、134的简化横截面视图。组件122、134可使用各种机械构件来确保安全连接。公外壳124嵌入母外壳136内，同时第二内部保持架138的轴杆139嵌入第一内部保持架126的中空轴杆127内。在这两个柔性电路102之间的电连接由导体层128提供，弹簧材料133提供压力以维持柔性电路102和导体层128的接触。

上面所述的实施方式都描绘具有圆形或圆柱形状的连接器组件，但其它形状是可能的且被本公开设想。如在本文公开的可合并基于柔性电路的连接器的另一常见连接器类型是c堆叠连接器。图10a、10b描绘这样的连接器类型的两个半部分、连接器部分204、224的横截面视图，每个半部分具有高密度柔性电路202。连接器部分204包括被配置成保持柔性电路202的第一内部保持架205。外壳208围绕并保护柔性电路202。连接器部分204还包括导体层220，其像导体层128一样促成在柔性电路202上的高密度接触接口212之间的电气连接。在其它实施方式中可以或可以不利用导体层。连接器部分224包括被配置成保持柔性电路202的第二内部保持架226。外壳228围绕并保护在连接器部分224中的柔性电路202。

第一内部保持架206包括销207，而第二内部保持架226包括被配置成接纳销207的孔227。销207和孔227便于连接器部分204和224的连接和对准。在图10a、10b的实施方式中，只示出连接器部分204、224的一半。在该实施方式中，未示出的半部分与示出的半部分是对称的。在其它实施方式中，连接器部分可以是非对称的。

图11示出在连接器部分204、224中使用的柔性电路202的平面图。柔性电路202包括底座区域210和凸片区域214。底座区域210包含高密度接触接口212，而凸片区域214包含高密度接线接口216。电气通路236提供在高密度接触接口212和高密度接线接口216之间的电气连接。如图10a、10b所示，引线218在高密度接线接口216处连接到柔性电路202。底座区域210被配置成接合任一内部保持架206、226的顶表面，而凸片区域214被配置成垂直于底座区域210折叠并接合任一内部保持架206、226的侧表面。柔性电路202还包括被配置成接纳第一内部保持架206的销207的孔240。

在图12中的平面图中示出可在图10a、10b的连接器组件中使用的柔性电路的另一实施方式。在那点上，柔性电路242类似于柔性电路202，具有底座区域250，其具有由电气通路276连接到在凸片区域254上的高密度接线接口256的高密度接触接口252。孔280被配置成接纳销207。柔性电路242包括用于诸如逻辑部件、存储器部件和/或开关的一个或多个预先安装的部件278的空间。作为例子，预先安装的存储器部件可包括eeprom。添加用于预先安装的部件的空间也可应用于本文所述的其它柔性电路，例如柔性电路102。

到目前为止在具有在连接的每侧上的柔性电路并具有在接触垫之间的物理连接的连接器中描述了本文公开的基于柔性电路的连接器。基于柔性电路的连接器也可用作适配器以与现有连接器(例如插脚到插孔连接器)接口，或被配置成类似于在连接的两侧上的当前常见的连接器，例如插脚到插孔连接器。因此，基于柔性电路的连接器可向用户提供与现有连接器的向后兼容性和/或惯用的配置。

在图13中示出用于连接到现有插孔连接器的常规插脚连接器的基于柔性电路的适配器的实施方式。适配器组件300包括具有底座区域304和凸片区域308的柔性电路302。底座区域304包括具有通过柔性电路302延伸到相对侧(未示出)的多个接触节点307的高密度接触接口306。每个凸片308包括高密度接线接口310。多个插脚314电气地连接到在柔性电路302的底座区域304的相对侧(未示出)上的每个接触节点307。盖312围绕插脚314并可提供用于连接到匹配的插孔连接器的机械构件。在另一实施方式中，适配器组件300可包括插孔而不是插脚314，并可连接到匹配的插脚连接器。在任一实施方式中，匹配的连接器可以分别是常规插孔或插脚连接器。可替换地，这两个连接器都可利用具有如图13所示的一个包含插脚314且另一个包含插孔的柔性电路302。在该实施方式中，可实现所公开的基于高容量柔性电路的连接器的益处，同时给用户提供惯用的插脚到插孔接口。

在图14、15中，在外壳318的横截面内示出适配器组件300。在一些实施方式中，外壳318可以是外部壳体，使得适配器组件300固定到医疗装置电缆的端部，类似于图2a所示的实施方式。在其它实施方式中，适配器组件300可集成在例如图2a所示的导管的手柄内。在还有另外的实施方式中，外壳318可进一步被配置成向引线316提供磁场屏蔽。例如，外壳318可包括例如在2016年12月28日提交的标题为“connectorshieldforsensorenabledmedicaldevices”的美国专利申请no.15/392,812中公开的连接器屏蔽物，该美国专利申请的全部公开通过引用包含于此。

在图14、15的适配器组件300中，凸片区域308垂直于底座区域304而折叠以便于适配器组件300嵌入外壳318内部。电气通路将多个接触节点307连接到多个插脚314，如由在节点307a和插脚314a之间的示例连接所示的。在另一实施方式中，代替多个插脚314，适配器组件300可具有多个插孔，其又由电气通路连接到多个接触节点307。

示出连接到在每个凸片区域308上的高密度接线接口310的引线316。在其它实施方式中，代替引线，高密度接线接口310可直接连接到柔性电路，其将电信号从适配器组件300传送到在导管2的细长轴杆4的远侧部分8中或上安装的一个或多个电极。

在图13-15的实施方式中示出具有四个凸片区域308的柔性电路302。在其它实施方式中，柔性电路302可具有少于四个凸片区域308或多于四个凸片区域308。图16示出具有柔性电路322的适配器组件320，柔性电路322具有从底座324延伸的五个凸片区域328。引线336附接到位于每个凸片区域328上的高密度接线接口330。

虽然上面以某个程度的特殊性描述了本发明的几个实施方式，但本领域中的技术人员可在不偏离本发明的精神或范围的情况下对所公开的实施方式做出很多变更。例如，柔性电路和柔性凸片可采用任何形状或可被折叠、弯曲、屈曲或操纵以嵌入各种外壳和/或电缆内。

所有的方向参考(例如，上、下、向上、向下、左、右、向左、向右、顶部、底部、上面、下面、垂直、水平、顺时针、以及逆时针)仅用于标识目的以帮助读者理解本发明，且特别是对本发明的位置、方向、或用途并不产生限制。结合参考(例如，附接、耦合、连接等)应该广义地解释并可以包括元件的连接之间的中间构件和元件之间的相对运动。这样，结合参考并非必然指的是两个元件直接地连接并彼此处于固定关系。目的是上面描述中所包含的或附图中所示出的所有事物应该被解释为说明性的而非限制性的。可以在不偏离由所附权利要求书限定的本发明的精神的情况下做出细节或结构的改变。

被描述为整体或部分地通过引用包含于此的任何专利、公开、或其他公开材料仅以所包含的材料不与本公开所阐明的现有定义、声明、或其他公开材料冲突的程度包含到本文中。这样，以及至所需程度，本文中所明确阐明的公开内容替代通过引用包含于此的任意冲突的材料。所述通过引用包含于此，但与本文所阐明的现有定义、声明、或其他公开材料冲突的任意材料或其部分仅以所包含材料与现有公开材料之间不发生冲突的程度被包含。