特許 7630412 防水コネクタ、およびプローブ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-06

(45)【発行日】2025-02-17

(54)【発明の名称】防水コネクタ、およびプローブ装置

(51)【国際特許分類】

   H01R 13/52 20060101AFI20250207BHJP

   H01R 13/504 20060101ALI20250207BHJP

   H01R 12/72 20110101ALI20250207BHJP

   A61B 5/00 20060101ALI20250207BHJP

【ＦＩ】

H01R13/52 A

H01R13/504

H01R12/72

A61B5/00 B

H01R13/52 301Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021189414

(22)【出願日】2021-11-22

(65)【公開番号】P2023076173

(43)【公開日】2023-06-01

【審査請求日】2024-03-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000230962

【氏名又は名称】日本光電工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】弁理士法人信栄事務所

(72)【発明者】

【氏名】内山 豊

(72)【発明者】

【氏名】石野 弘二

【審査官】高橋 裕一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００７１０１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１０９４１４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１９６８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５１６６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｒ１２／００－１２／９１

Ｈ０１Ｒ１３／４０－１３／５３３

Ｈ０１Ｒ２４／００－２４／８６

Ａ６１Ｂ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

相手側コネクタに対して第一方向に嵌合される防水コネクタであって、
開口部を有している第一ケースと、
前記開口部の縁に配置されている防水部材と、
互いに反対方向を向く第一主面と第二主面を有している基板と、
前記第一主面上に配置されており、前記相手側コネクタとの電気的接続に供されるべく前記開口部を通じて露出している第一接点と、
前記第二主面上に配置されており、前記基板上に形成された回路を通じて前記第一接点と電気的に接続されている第二接点と、
前記第二接点にはんだ付けされている導電線と、
前記第一方向と直交する第二方向から前記第一ケースと結合されており、前記基板と前記導電線の一部を収容する空間を区画している第二ケースと、
を備えており、
前記第一ケースは、前記第一方向および前記第二方向と直交する第三方向から見て斜めに延びる傾斜面を有しており、前記開口部は当該傾斜面に形成されており、
前記第二主面は、前記第二方向を向くとともに、その全体が前記第二ケースに面している、
防水コネクタ。

【請求項2】

前記第一ケースは、前記第一主面の側から前記基板を支持する支持部を備えている、
請求項１に記載の防水コネクタ。

【請求項3】

前記第一ケースは、第一係合部を備えており、
前記第二ケースは、前記第一係合部と係合している第二係合部を備えており、
前記第一ケースと前記第二ケースとは溶着されており、
前記第一係合部と前記第二係合部は、溶着前の前記第一ケースと前記第二ケースを一時的な不可分状態にするように構成されている、
請求項１または２に記載の防水コネクタ。

【請求項4】

前記導電線を部分的に覆い、かつ弾性を有している被覆を備えており、
前記被覆は、前記第一ケースと前記第二ケースにより挟持されている、
請求項１から３のいずれか一項に記載の防水コネクタ。

【請求項5】

少なくとも一つの素子を含むセンサと、
請求項１から４のいずれか一項に記載の防水コネクタと、
を備えており、
前記導電線は、前記第二接点と前記センサを電気的に接続している、
プローブ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、防水コネクタ、および当該防水コネクタを備えたプローブ装置に関連する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、相手側コネクタに対して第一方向に嵌合されるコネクタを備えた電子装置を開示している。コネクタは、第一方向に開口する開口部を通じて露出する導電ピンを備えている。電子装置は、回路基板、上ケース、下ケース、および防水部材を備えている。回路基板は、導電ピンと電気的に接続されている。上ケースと下ケースは、コネクタと回路基板を収容する空間を区画するように、第一方向と直交する第二方向に結合される。防水部材は、上ケースと下ケースの間に配置されている。このようなコネクタは、自動生産設備を用いて製造されることが一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－０８９８７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、自動生産設備による防水コネクタの効率的な製造を可能にすることである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の目的を達成するための一態様は、相手側コネクタに対して第一方向に嵌合される防水コネクタであって、
開口部を有している第一ケースと、
前記開口部の縁に配置されている防水部材と、
前記開口部を通じて露出し、前記相手側コネクタとの電気的接続に供される接点が配置されている基板と、
前記接点と電気的に接続されるように前記基板にはんだ付けされている導電線と、
前記第一方向と直交する第二方向に前記第一ケースと結合されており、前記基板と前記導電線の一部を収容する空間を区画している第二ケースと、
を備えており、
前記第一ケースは、前記第一方向および前記第二方向と直交する第三方向から見て斜めに延びる傾斜面を有しており、前記開口部は当該傾斜面に形成されている。

【0006】

上記の目的を達成するための一態様は、プローブ装置であって、
少なくとも一つの素子を含むセンサと、
上記の防水コネクタと、
を備えており、
前記導電線は、前記接点と前記センサを電気的に接続している。

【0007】

前述の通り、特許文献１に記載された構成においては、導電ピンを備えたコネクタ部材および当該導電ピンと電気的に接続された回路基板が上ケースと下ケースにより挟持されている。当該導電ピンが露出しているコネクタ部材の開口部は、上記の第一方向に対応する前方に開口している。さらに、防水のためのシール材が当該開口部の周囲に上ケースと下ケースに跨るように装着されている。

【0008】

当該構成を自動生産設備により組み立てる場合、上ケースと下ケースによりコネクタ部材と回路基板を挟持させる工程は、上下方向からのアクセスによりなされうる。しかしながら、少なくともシール材を装着するための工程は、前後方向からのアクセスを要する。加えて、シール材の防水性を損なわないようにコネクタ部材に対して装着し、かつシール材が装着されたコネクタ部材の防水性を損なわないように上ケースと下ケースで挟持する必要があるので、位置決め精度の管理が複雑化する。

【0009】

他方、上記の態様に係る構成においては、相手側コネクタとの電気的接続に供される接点が基板に設けられており、第一ケースにのみ形成された開口部を通じて当該接点が露出している。したがって、第二方向からのアクセスのみで防水コネクタを組み立てることができる。この事実は、製造用の自動生産設備の簡略化に大きく寄与する。

【0010】

加えて、特許文献１に記載された構成よりも組付けに供される部品点数を減らせるだけでなく、防水部材を設けるにあたっては、第一ケースに形成された開口部との位置関係のみを考慮すればよい。したがって、位置決め精度の管理を容易にできる。特に防水部材が第一ケースと一体成型される場合、組付けに供される部品点数をさらに減らすことができるので、位置決め精度の管理をさらに容易にできる。結果として、自動生産設備による防水コネクタの効率的な製造を可能にできる。

【0011】

さらに、第一ケースは、第一方向に沿って第二方向の寸法が小さくなるように形成された傾斜面を有しており、開口部は傾斜面において開口している。したがって、相手側コネクタとの嵌合を円滑に遂行できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態に係る防水コネクタを右上前方から見た外観を例示している。

【図2】図１の防水コネクタを左下後方から見た外観を例示している。

【図3】図１の防水コネクタの構成要素を例示する分解斜視図である。

【図4】図１の防水コネクタの構成要素を例示する分解斜視図である。

【図5】一実施形態に係るプローブ装置の外観を例示している。

【図6】図５のプローブ装置が被検者の指先に装着された状態を例示している。

【図7】図１の防水コネクタを上方から見た外観を例示している。

【図8】図７の線VIII－VIIIに沿って矢印方向から見た断面を例示している。

【図9】図１の防水コネクタの組立方法を例示している。

【発明を実施するための形態】

【0013】

添付の図面を参照しつつ、実施形態の例を以下詳細に説明する。添付の図面において、矢印Ｆは、図示された構造の前方向を示している。矢印Ｂは、図示された構造の後方向を示している。矢印Ｕは、図示された構造の上方向を示している。矢印Ｄは、図示された構造の下方向を示している。矢印Ｒは、図示された構造の右方向を示している。矢印Ｌは、図示された構造の左方向を示している。これらの方向に係る表現は、説明の便宜のために用いるものであり、図示された構造の実際の使用状態における姿勢や方向を限定するものではない。

【0014】

本明細書で用いられる「前後方向」という語は、上記の前方向と後方向に沿う方向を意味している。本明細書で用いられる「上下方向」という語は、上記の上方向と下方向に沿う方向を意味している。本明細書で用いられる「左右方向」という語は、上記の左方向と右方向に沿う方向を意味している。

【0015】

図１は、一実施形態に係る防水コネクタ１０を右上前方から見た外観を例示している。図２は、防水コネクタ１０を左下後方から見た外観を例示している。防水コネクタ１０は、前方に配置された雌型の相手側コネクタと嵌合するように構成された雄型のコネクタである。すなわち、防水コネクタ１０は、相手側コネクタに対して前方向に嵌合される。前方向は、第一方向の一例である。

【0016】

防水コネクタ１０は、第一ケース１１と第二ケース１２を備えている。第一ケース１１は、開口部１１ａを備えている。第一ケース１１と第二ケース１２は、上下方向に結合されている。上下方向は、第二方向の一例である。

【0017】

図１に例示されるように、防水コネクタ１０は、防水部材１３を備えている。防水部材１３は、第一ケース１１の開口部１１ａの縁に配置されている。防水部材１３は、弾性を有するゴムやエラストマ樹脂などにより形成されうる。防水部材１３がエラストマ樹脂により形成される場合、第一ケース１１と防水部材１３は、二色成形により一体成型されうる。

【0018】

図３と図４に例示されるように、防水コネクタ１０は、基板１４を備えている。基板１４は、第一主面１４ａと第二主面１４ｂを有している。本明細書で用いられる「基板の主面」という語は、当該基板を構成している複数の面のうち、最も大きな面積を有している面を意味している。第一主面１４ａと第二主面１４ｂは、同じ面積を有しており、互いに反対方向を向いている。

【0019】

基板１４の第一主面１４ａ上には、複数の第一接点１４ｃが配置されている。各第一接点１４ｃは、導電性を有する材料により形成されている。図１に例示されるように、複数の第一接点１４ｃは、第一ケース１１の開口部１１ａを通じて露出している。

【0020】

図４に例示されるように、基板１４の第二主面１４ｂ上には、複数の第二接点１４ｄが配置されている。各第二接点１４ｄは、導電性を有する材料により形成されている。各第二接点１４ｄは、基板１４上に形成された回路を通じて複数の第一接点１４ｃの対応する一つと電気的に接続されている。

【0021】

防水コネクタ１０は、複数の導電線１５を備えている。各導電線１５の先端部は、複数の第二接点１４ｄの対応する一つにはんだ付けされる。これにより、各導電線１５は、複数の第一接点１４ｃの対応する一つと電気的に接続される。

【0022】

図５は、一実施形態に係るプローブ装置２０の外観を例示している。プローブ装置２０は、光センサ２１を備えている。複数の導電線１５の他端は、光センサ２１と複数の第一接点１４ｃを電気的に接続するようにプローブ装置２０に接続されうる。

【0023】

プローブ装置２０は、支持体２２を備えている。光センサ２１は、発光部２１１と受光部２１２を備えている。支持体２２は、発光部２１１と受光部２１２を支持している。図６に例示されるように、プローブ装置２０は、光センサ２１を通じて被検者の生体情報を取得するために、当該被検者の指先３０に装着されるように構成されている。具体的には、発光部２１１と受光部２１２が指先３０を挟んで対向する位置に配置されるように、支持体２２が指先３０に巻き付けられる。

【0024】

本例においては、生体情報として、経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）と脈拍数が取得される。プローブ装置２０は、光センサ２１に加えてあるいは代えて、他の生体情報を取得するためセンサを備えうる。他の生体情報の例としては、血圧、血糖値、体温などが挙げられる。

【0025】

図７は、防水コネクタ１０を上方から見た外観を例示している。図８は、図７における線VIII－VIIIに沿って矢印方向から見た防水コネクタ１０の断面を例示している。

【0026】

第一ケース１１と第二ケース１２は、相互に結合されることによって収容空間１６を区画するように構成されている。収容空間１６は、基板１４と各導電線１５の一部を収容するように構成されている。換言すると、基板１４に接続された各導電線１５の残りの部分は、収容空間１６を区画している第一ケース１１および第二ケース１２から引き出されている。

【0027】

図１と図３に例示されるように、第一ケース１１は、傾斜面１１ｂを有している。傾斜面１１ｂは、左右方向から見て斜めに延びている。左右方向は、第三方向の一例である。より具体的には、傾斜面１１ｂは、防水コネクタ１０の前端に向かって第一ケース１１の上下方向の寸法が小さくなるように形成されている。開口部１１ａは、傾斜面１１ｂにおいて前方および斜め上方に開口するように配置されている。

【0028】

図８に例示されるように、相手側コネクタ４０は、相手側接点４１を備えている。相手側接点４１は、導電性を有する材料により形成されている。防水コネクタ１０が相手側コネクタ４０に嵌合されると、相手側コネクタ４０に設けられた相手側接点４１が、前方から開口部１１ａに進入し、第一接点１４ｃと接触する。これにより、相手側コネクタ４０と各導電線１５との電気的接続がなされる。

【0029】

図４と図９を参照しつつ、防水コネクタ１０の組立方法について説明する。まず、第一ケース１１が上面を下方に向けた状態で配置される（ＳＴＥＰ１）。すなわち、第一ケース１１の内側が上方を向いた状態で配置がなされる。

【0030】

続いて、基板１４が第一ケース１１の内側における所定の位置に配置される（ＳＴＥＰ２）。具体的には、基板１４の第一主面１４ａが下方を向き、第二主面１４ｂが上方を向いた状態で配置がなされる。これにより、複数の第一接点１４ｃは、第一ケース１１の開口部１１ａに対向するように配置される。複数の第二接点１４ｄは、上方に面している。

【0031】

その後、複数の導電線１５が複数の第二接点１４ｄに対してはんだ付けされる（ＳＴＥＰ３）。

【0032】

次に、内側を下方に向けられた第二ケース１２が、上方から第一ケース１１と結合される（ＳＴＥＰ４）。これにより、基板１４と各導電線１５の一部を収容する収容空間１６が区画される。

【0033】

最後に、第一ケース１１と第二ケース１２が溶着されることによって不可分とされる（ＳＴＥＰ５）。これにより、図１および図２に例示された状態の防水コネクタ１０が得られる。

【0034】

特許文献１に記載された構成との比較を通じて、本実施形態に係る構成の有利性について説明する。

【0035】

前述の通り、特許文献１に記載された構成においては、導電ピンを備えたコネクタ部材および当該導電ピンと電気的に接続された回路基板が上ケースと下ケースにより挟持されている。当該導電ピンが露出しているコネクタ部材の開口部は、上記の第一方向に対応する前方に開口している。さらに、防水のためのシール材が当該開口部の周囲に上ケースと下ケースに跨るように装着されている。

【0036】

当該構成を自動生産設備により組み立てる場合、上ケースと下ケースによりコネクタ部材と回路基板を挟持させる工程は、上下方向からのアクセスによりなされうる。しかしながら、少なくともシール材を装着するための工程は、前後方向からのアクセスを要する。加えて、シール材の防水性を損なわないようにコネクタ部材に対して装着し、かつシール材が装着されたコネクタ部材の防水性を損なわないように上ケースと下ケースで挟持する必要があるので、位置決め精度の管理が複雑化する。

【0037】

他方、本実施形態に係る構成においては、相手側コネクタ４０の接点との接触に供される第一接点１４ｃが基板１４に設けられており、第一ケース１１にのみ形成された開口部１１ａを通じて第一接点１４ｃが露出している。したがって、図４と図９を参照して説明した通り、上下方向からのアクセスのみで防水コネクタ１０を組み立てることができる。この事実は、製造用の自動生産設備の簡略化に大きく寄与する。

【0038】

加えて、特許文献１に記載された構成よりも組付けに供される部品点数を減らせるだけでなく、防水部材１３を設けるにあたっては、第一ケース１１に形成された開口部１１ａとの位置関係のみを考慮すればよい。したがって、位置決め精度の管理を容易にできる。特に防水部材１３が第一ケース１１と一体成型される場合、組付けに供される部品点数をさらに減らすことができるので、位置決め精度の管理をさらに容易にできる。結果として、自動生産設備による防水コネクタの効率的な製造を可能にできる。

【0039】

さらに、第一ケース１１は、相手側コネクタ４０との嵌合方向に向かって上下方向の寸法が小さくなるように形成された傾斜面１１ｂを有しており、開口部１１ａは傾斜面１１ｂにおいて開口している。したがって、図８に例示されるように、相手側コネクタ４０との嵌合および相手側接点４１の開口部１１ａへの進入を円滑に遂行できる。

【0040】

図４と図８に例示されるように、本実施形態においては、複数の導電線１５とのはんだ付けに供される複数の第二接点１４ｄは、基板１４の第二主面１４ｂのみに設けられうる。換言すると、複数の導電線１５は、第二ケース１２と対向する基板１４の第二主面１４ｂ側のみにはんだ付けされうる。

【0041】

このような構成によれば、第一ケース１１の内側に上方から基板１４が配置される工程（図９のＳＴＥＰ２）において、第二主面１４ｂは上方を向く。この第二主面１４ｂに対して複数の導電線１５のはんだ付けがなされ（図９のＳＴＥＰ３）、続いて第二ケース１２が上方から第一ケース１１と結合される（図９のＳＴＥＰ４）。すなわち、上方からのアクセスのみで防水コネクタ１０の組立てが可能なように自動生産設備を設計できる。したがって、自動生産設備による防水コネクタ１０の製造をより効率化できる。

【0042】

図４に例示されるように、第一ケース１１は、第一主面１４ａの側から基板１４を支持する支持部１１ｃを有しうる。

【0043】

このような構成によれば、基板１４の第二主面１４ｂに対して上方から複数の導電線１５のはんだ付けがなされる際に支持部１１ｃが下方から基板１４を支持するので、はんだ付けの際に加わる外力に起因する基板１４の撓みを抑制できる。これにより、はんだ付けの位置決め精度に係る管理の複雑化が抑制されるので、自動生産設備による防水コネクタ１０の製造をより効率化できる。

【0044】

図３と図４に例示されるように、第一ケース１１は、第一係合部１１ｄを備えうる。他方、第二ケース１２は、第二係合部１２ａを備えうる。本例においては、第二係合部１２ａは、第二ケース１２の側部に形成された突起である。他方、第一係合部１１ｄは、第一ケース１１の側部において左右方向の内側に面する凹部である。しかしながら、突起と凹部の関係は逆であってもよい。

【0045】

第一係合部１１ｄと第二係合部１２ａは、第二ケース１２が第一ケース１１に結合される工程（図９のＳＴＥＰ４）において係合することによって、第一ケース１１と第二ケース１２を一時的な不可分状態にするように構成されている。

【0046】

このような構成によれば、後続する第一ケース１１と第二ケース１２の溶着工程（図９のＳＴＥＰ５）が実行されるまでの間、第一ケース１１と第二ケース１２の位置ずれを抑制できる。溶着が完了するまでの第一ケース１１と第二ケース１２の位置決め精度に係る管理の複雑化が抑制されるので、自動生産設備による防水コネクタ１０の製造をより効率化できる。

【0047】

したがって、本例に係る構成によって得られる防水コネクタ１０は、第一係合部１１ｄと第二係合部１２ａが係合した状態で第一ケース１１と第二ケース１２が溶着されている外観を呈する。

【0048】

図１から図８に例示されるように、防水コネクタ１０は、被覆１７を備えうる。被覆１７は、電気的な絶縁性と弾性を有している。被覆１７は、複数の導電線１５を部分的に覆う。具体的には、被覆１７は、収容空間１６内に位置する部分と、収容空間１６の外側に位置する部分とを含む。すなわち、被覆１７は、弾性変形を伴いつつ、第一ケース１１と第二ケース１２により挟持される。

【0049】

このような構成によれば、第一ケース１１と第二ケース１２により区画された収容空間１６から導電線１５が引き出される部分に適切な防水性を付与できる。

【0050】

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。

【0051】

上記の実施形態においては、複数の導電線１５に対応するように複数の第一接点１４ｃと複数の第二接点１４ｄが基板１４に設けられている。しかしながら、第一接点１４ｃの数、第二接点１４ｄの数、導電線１５の数、およびそれらの間の関係は適宜に定められうる。第一接点１４ｃの数、第二接点１４ｄの数、および導電線１５の数は、必ずしも一致していなくてもよい。

【符号の説明】

【0052】

１０：防水コネクタ、１１：第一ケース、１１ａ：開口部、１１ｂ：傾斜面、１１ｃ：支持部、１１ｄ：第一係合部、１２：第二ケース、１２ａ：第二係合部、１３：防水部材、１４：基板、１４ａ：第一主面、１４ｂ：第二主面、１４ｃ：第一接点、１５：導電線、１６：収容空間、１７：被覆、２０：プローブ装置、２１：光センサ、４０：相手側コネクタ、Ｄ：下方向、Ｆ：前方向（嵌合方向）、Ｌ：左方向、Ｕ：上方向、Ｒ：右方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】