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特表2024-512902超音波カテーテル用のフレキシブル電子回路
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-03-21
(54)【発明の名称】超音波カテーテル用のフレキシブル電子回路
(51)【国際特許分類】
   A61N 7/00 20060101AFI20240313BHJP
   A61M 25/00 20060101ALI20240313BHJP
   A61B 8/12 20060101ALI20240313BHJP
   H05K 1/02 20060101ALI20240313BHJP
【FI】
A61N7/00
A61M25/00 530
A61B8/12
H05K1/02 C
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023553383
(86)(22)【出願日】2022-02-15
(85)【翻訳文提出日】2023-09-26
(86)【国際出願番号】 US2022016402
(87)【国際公開番号】W WO2022186978
(87)【国際公開日】2022-09-09
(31)【優先権主張番号】63/157,232
(32)【優先日】2021-03-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】511177374
【氏名又は名称】セント・ジュード・メディカル,カーディオロジー・ディヴィジョン,インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000110
【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】フェルミン ルポティ
(72)【発明者】
【氏名】オーサー ジー. ブランク
【テーマコード(参考)】
4C160
4C267
4C601
5E338
【Fターム(参考)】
4C160JJ43
4C267AA01
4C267BB42
4C267BB62
4C267CC08
4C267GG31
4C601DD15
4C601FE01
4C601FE04
4C601GA19
4C601GA25
4C601GB20
5E338AA12
5E338BB19
5E338BB55
5E338BB75
5E338CC01
5E338EE32
5E338EE60
(57)【要約】
血管内カテーテルに使用され得るフレキシブル電子回路は、対向する第1および第2の面を有するフレキシブル基板と、第1の面に設けられた1つまたは複数の凹部と、凹部内にそれぞれ配置された1つまたは複数の位置特定素子と、基板上の導電性コネクタパッドとを含む。基板には、サーミスタや超音波トランスデューサなどの追加のコンポーネントも取り付けられてよい。
【選択図】図3A
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フレキシブル電子回路であって、
第1の面および前記第1の面に対向する第2の面を有するフレキシブル基板であって、前記第1の面が凹部を備える、フレキシブル基板と、
前記凹部内に配置された位置特定素子と、
前記フレキシブル基板に配置された導電性コネクタパッドと、を備えるフレキシブル電子回路。
【請求項2】
前記フレキシブル基板は、第1の厚さを有する第1の部分と、前記第1の厚さよりも薄い第2の厚さを有する第2の部分と、を備える、請求項1に記載のフレキシブル電子回路。
【請求項3】
前記凹部は、前記フレキシブル基板の前記第1の部分に位置している、請求項2に記載のフレキシブル電子回路。
【請求項4】
前記導電性コネクタパッドは、前記フレキシブル基板の前記第2の部分に配置されている、請求項2に記載のフレキシブル電子回路。
【請求項5】
前記位置特定素子は、磁気位置特定素子を備える、請求項1に記載のフレキシブル電子回路。
【請求項6】
前記位置特定素子は、インピーダンスベースの位置特定素子を備える、請求項1に記載のフレキシブル電子回路。
【請求項7】
前記凹部は、複数の凹部を備え、
前記凹部内に配置された前記位置特定素子は、前記複数の凹部内にそれぞれ配置された複数の位置特定素子を備える、請求項1に記載のフレキシブル電子回路。
【請求項8】
前記基板に取り付けられたサーミスタをさらに備える、請求項1に記載のフレキシブル電子回路。
【請求項9】
前記サーミスタは、前記凹部内で前記フレキシブル基板に取り付けられている、請求項8に記載のフレキシブル電子回路。
【請求項10】
前記基板に取り付けられた超音波トランスデューサアセンブリをさらに備える、請求項1に記載のフレキシブル電子回路。
【請求項11】
前記トランスデューサアセンブリは、前記基板の前記第2の面に取り付けられている、請求項10に記載のフレキシブル電子回路。
【請求項12】
前記基板の少なくとも一部を覆う接着剤をさらに備える、請求項1に記載のフレキシブル電子回路。
【請求項13】
血管内カテーテル用の先端アセンブリであって、
シェルと、
前記シェル内に配置されたフレキシブル電子回路と、を備え、
前記フレキシブル電子回路は、
第1の面および前記第1の面に対向する第2の面を有するフレキシブル基板であって、前記第1の面が凹部を備えるフレキシブル基板と、
前記凹部内に配置された位置特定素子と、
前記フレキシブル基板に配置された導電性コネクタパッドと、を備える、先端アセンブリ。
【請求項14】
前記凹部は、複数の凹部を備え、
前記凹部内に配置された前記位置特定素子は、前記複数の凹部内にそれぞれ配置された複数の位置特定素子を備える、請求項13に記載の先端アセンブリ。
【請求項15】
前記凹部内で前記フレキシブル基板に取り付けられたサーミスタをさらに備える、請求項13に記載の先端アセンブリ。
【請求項16】
前記フレキシブル基板の前記第2の面に取り付けられた超音波トランスデューサアセンブリをさらに備える、請求項13に記載の先端アセンブリ。
【請求項17】
血管内カテーテルであって、
遠位端で終端する細長いカテーテル本体と、
前記細長いカテーテル本体の前記遠位端に固定された先端アセンブリと、
前記先端アセンブリ内に配置されたフレキシブル電子回路と、を備え、
前記フレキシブル電子回路は、
第1の面および前記第1の面に対向する第2の面を有するフレキシブル基板であって、前記第1の面が凹部を備える、フレキシブル基板と、
前記凹部内に配置された位置特定素子と、
前記フレキシブル基板に配置された導電性コネクタパッドと、を備える、血管内カテーテル。
【請求項18】
前記凹部は、複数の凹部を備え、
前記凹部内に配置された前記位置特定素子は、前記複数の凹部内にそれぞれ配置された複数の位置特定素子を備える、請求項17に記載の血管内カテーテル。
【請求項19】
前記凹部内で前記フレキシブル基板に取り付けられたサーミスタをさらに備える、請求項17に記載の血管内カテーテル。
【請求項20】
前記フレキシブル基板の前記第2の面に取り付けられた超音波トランスデューサアセンブリをさらに備える、請求項17に記載の血管内カテーテル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願との相互参照
本出願は、2021年3月5日に出願された米国仮出願第63/157,232号の利益を主張するものであり、この仮出願は、参照により本明細書に完全に記載されているかのように本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、一般に、人体で使用されるカテーテルに関する。特に、本開示は、血管内カテーテル、例えばそのようなカテーテルの先端部内に組み込むのに適した小型のフォームファクタフレキシブル電子回路に関する。
【背景技術】
【0003】
カテーテルは、増々多くの処置に使用されている。例えば、カテーテルは、いくつか例を挙げると、診断、治療、アブレーションなどの処置に使用される。通常、カテーテルは、患者の血管系を通して、目的の部位、例えば患者の心臓内の部位へと操作される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
血管内カテーテルの先端部に様々な電子部品を組み込むことが知られている。例えば、本明細書に完全に記載されているかのように参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第2018/0289356号明細書および米国仮出願第62/987,574号明細書に開示されているように、圧電超音波トランスデューサや(例えば、特定用途向け集積回路(ASIC)またはフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)として実現される)サポート電子回路パッケージが、心腔内エコー(ICE)カテーテルの先端部内に搭載されることがある。しかしながら、そのような部品のサイズが比較的小さいので、製造の複雑さ、ひいてはコストが増大してしまう。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本明細書で開示されるのは、第1の面および第1の面に対向する第2の面を有するフレキシブル基板であって、第1の面は凹部を備えるフレキシブル基板と、凹部内に配置された位置特定素子と、フレキシブル基板に配置された導電性コネクタパッドとを備えるフレキシブル電子回路である。
【0006】
フレキシブル基板は、第1の厚さを有する第1の部分と、第1の厚さよりも薄い第2の厚さを有する第2の部分とを備えていてもよい。凹部は、フレキシブル基板の第1の部分内に位置してもよく、導電性コネクタパッドは、フレキシブル基板の第2の部分に配置されてもよい。
【0007】
位置特定素子は、磁気位置特定素子および/またはインピーダンスベースの位置特定素子を備えていてもよい。
【0008】
本開示の実施形態では、複数の凹部と、複数の凹部内にそれぞれ配置される対応する複数の位置特定素子とが存在する。
【0009】
本開示の態様は、基板に取り付けられた、例えば凹部内に取り付けられた、サーミスタも備える。
【0010】
本開示のさらなる態様は、基板に取り付けられた、例えば基板の第2の面に取り付けられた、超音波トランスデューサアセンブリを備える。
【0011】
本開示のさらなる態様は、基板の少なくとも一部を覆う接着剤を備える。
【0012】
また本明細書は、血管内カテーテル用の先端アセンブリも開示する。先端アセンブリは、シェルと、シェル内に配置されたフレキシブル電子回路とを備える。そして、フレキシブル電子回路は、第1の面および第1の面と対向する第2の面を有するフレキシブル基板であって、第1の面は凹部を備える、フレキシブル基板と、凹部内に配置された位置特定素子と、フレキシブル基板に配置された導電性コネクタパッドとを備える。
【0013】
先端アセンブリの実施形態において、フレキシブル電子回路は、複数の凹部と、複数の凹部内にそれぞれ配置された対応する複数の位置特定素子とを備える。フレキシブル電子回路は、フレキシブル基板に取り付けられたサーミスタおよび/または超音波トランスデューサアセンブリも備えてよい。サーミスタは、凹部内に取り付けられていてよい。
【0014】
本開示はまた、遠位端で終端する細長いカテーテル本体と、細長いカテーテル本体の遠位端に固定された先端アセンブリと、先端アセンブリ内に配置されたフレキシブル電子回路と、を備える血管内カテーテルに関する。フレキシブル電子回路は、第1の面および第1の面と対向する第2の面を有するフレキシブル基板であって、第1の面は凹部を備えるフレキシブル基板と、凹部内に配置された位置特定素子と、フレキシブル基板に配置された導電性コネクタパッドとを備える。
【0015】
血管内カテーテルの実施形態では、フレキシブル電子回路は、複数の凹部と、複数の凹部内にそれぞれ配置された対応する複数の位置特定素子とを備える。フレキシブル電子回路は、フレキシブル基板に取り付けられたサーミスタおよび/または超音波トランスデューサアセンブリも備えていてもよい。サーミスタは、凹部内に取り付けられていてもよい。
【0016】
本発明の前述およびその他の態様、特徴、詳細、有用性および利点は、以下の説明および特許請求の範囲を読み、添付図面を見ることによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1】本開示の態様による代表的なカテーテルの斜視図である。
【0018】
図2】先端部の内部を含む、図1の代表的なカテーテルの遠位領域を概略的に示す。
【0019】
図3A】本開示の態様によるフレキシブル電子回路の上面図である。
【0020】
図3B】本開示の態様によるフレキシブル電子回路の側面図である。
【0021】
図4】本明細書に開示される実施形態によるフレキシブル電子回路アセンブリを示す。
【発明を実施するための形態】
【0022】
複数の実施形態が開示されるが、例示的な実施形態を示し説明する以下の詳細な説明から、本開示のさらに他の実施形態が当業者に明らかになるであろう。従って、図面および詳細な説明は、例示的なものであり、制限的なものではないとみなされるべきである。
【0023】
本開示の態様は、血管内カテーテルの遠位端に組み込まれた(例えば、そのようなカテーテルの遠位先端アセンブリ内に配置された)電子回路パッケージを接続するために使用するために適したフレキシブル電子回路に関する。当業者であれば、本明細書の教示が、心腔内エコー(ICE)カテーテルを含むがこれに限定されない様々な種類のカテーテルに関連して有利に適用可能であることを理解するであろう。
【0024】
説明のために、図1は、近位部110および先端部195で終端する遠位部190を有するシャフト105を備える代表的なカテーテル100の斜視図を示す。カテーテル100の基本構造が当業者に周知である限りにおいて、その詳細は、本開示の理解に関連する範囲を除き、本明細書では省略する。
【0025】
図2は、先端部195を含むカテーテル100の遠位部190の内部の概略図である。先端部195は、シェル198と、シェル198内に配置されたフレキシブル電子回路200とを備えてよい。
【0026】
フレキシブル電子回路200は、フレキシブル基板202と、基板202に取り付けられたトランスデューサパッケージ(例えば、電子回路パッケージ204および超音波トランスデューサアセンブリ206)とを備える。複数のワイヤを備えるワイヤハーネス208は、フレキシブル電子回路200と、電気解剖学的マッピングシステム(例えば、アボットラボラトリーズ社のEnSite Precision(登録商標) Cardiac Mapping System)またはカテーテルインタフェースモジュールなどの外部装置とを相互接続する。ワイヤハーネス208には3本のワイヤのみが図示されているが、これは単に例示的なものであり、本教示による装置ではより多くのワイヤまたはより少ないワイヤが使用されてもよいことを理解されたい。
【0027】
フレキシブル電子回路200の様々な詳細を図3Aおよび図3Bに示す。一般に、基板202は、第1の面(図3Aの平面で見える)と、第1の面に対向する第2の面とを備える。任意の所与の点における基板202の厚さは、その点における第1の面と第2の面との間で定義される。
【0028】
より詳細には、図3Bに最もよく示されるように、基板202の厚さは、その長さに沿って変わり得る。例えば、本開示の実施形態において、基板202は、(例えば、位置特定素子を支持するための)より厚い第1の部分304と、(例えば、ワイヤハーネス208との相互接続点における柔軟性を増すための)より薄い第2の部分306とを備える。第1および第2の面301、302はそれぞれ、基板202のより厚い第1の部分304の厚さを画定し、第1および第2の面300、302はそれぞれ、基板202のより薄い第2の部分306の厚さを画定する。基板202のより厚い第1の部分304は、1つまたは複数の追加のフレキシブル回路層を第1の面300に接合して厚さを増大させることによって形成されてもよいということが考えられる。
【0029】
基板202の第1の面301はまた、基板202の厚さ内部への凹部308(例えば、トレンチまたは溝)も備える。通常、必ずしもそうではないが、凹部308は、基板202のより厚い第1の部分304に位置する。
【0030】
凹部308は、基板202上でコンポーネントを確実で正確に位置決めすることを容易にする。本開示の実施形態では、一対の位置特定素子310(例えば、磁気またはインピーダンスベースの位置特定素子)が、電子回路パッケージ204の一部として、対応する一対の凹部308内で基板202に取り付けられている。例えば、図3Aに示されるように、対応する凹部308内において互いに対してわずかな角度を成して取り付けられている5自由度(5DOF)の磁気位置特定素子310の対は、米国特許出願公開第2018/0289356号に記載されているように、6自由度(6DOF)の位置特定センサを生成する。はんだパッド312は、位置特定素子310に電気的接続を提供する。
【0031】
基板202には、1つまたは複数の導電性コネクタパッド314が配置されている。図3Aでは、導電性コネクタパッド314が基板202の第1の面300上にのみ図示されているが、これは単に例示的なものであり、通常の技術を有する当業者であれば、導電性コネクタパッド314が、本開示の範囲から逸脱することなく、基板202の他の位置に配置されてもよいことを理解するであろう。
【0032】
導電性コネクタパッド314は、ワイヤハーネス208との相互接続点を提供する。導電性コネクタパッド314はまた、位置特定素子310と電力信号および通信信号などの信号をやり取りするように、位置特定素子310と(例えば、はんだパッド312と)導電的に接続されており、さらに詳細に後述するように、温度検出素子と導電的に接続されている。ワイヤハーネス208の取り付け点とフレキシブル回路コンポーネントとの間の導電性接続が当業者に周知である限り、本明細書でこれ以上説明する必要はない。
【0033】
本開示の実施形態において、フレキシブル電子回路200は、追加のコンポーネントを備えてよい。例えば、図3Aおよび図3Bは、基板202に取り付けられたサーミスタ316を図示している。本開示の態様によれば、サーミスタ316は、凹部308に似た追加の凹部内に取り付けられてもよい。こうすることで、サーミスタ316を確実にかつ正確に位置決めすることが容易になるだけではなく、それに応じて基板202の厚さが減少することで超音波トランスデューサアセンブリ206と近接することによって、より迅速な熱応答が可能となる。電源、前置増幅器、マルチプレクサ、撮像素子ドライバ、追加の位置特定素子などの他のコンポーネントも、基板202に取り付けられてもよい。
【0034】
本開示の態様によれば、接着剤が、基板202の第1および/または第2の面300、302の少なくとも一部を覆うように塗布されてもよい。
【0035】
図4は、先端部195への組み付けのために、位置特定素子310および超音波トランスデューサアセンブリ206が取り付けられた状態のフレキシブル電子回路200を示す。
【0036】
以上、いくつかの実施形態をある程度詳細に説明したが、当業者であれば、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、開示された実施形態に多くの変更を加えることが可能であろう。
【0037】
例えば、ワイヤハーネス208は、個々のワイヤを使用するのではなく、1つまたは複数の長いフレックス回路および/またはプリント回路を利用することができる。
【0038】
すべての方向に関する言及(例えば、上側、下側、上方、下方、左、右、左方、右方、頂、底、上、下、垂直、水平、時計回り、および反時計回り)は、本発明の読者の理解を助けるために識別目的のために使用されるに過ぎず、特に本発明の位置、向き、または使用に関する限定を生じさせるものではない。接続に関する言及(例えば、取り付けられた、結合された、接続されたなど)は、広く解釈されるべきであり、要素の接続間の中間部材および要素間の相対移動を含み得る。そのため、接続に関する言及は、必ずしも2つの要素が直接接続され、互いに固定された関係にあることを意味するものではない。
【0039】
上記の説明に含まれる、または添付図面に示されるすべての事項は、例示的なものとしてのみ解釈され、限定的なものではないことが意図される。詳細または構造の変更は、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の精神から逸脱することなく、行なわれてもよい。
図1
図2
図3A
図3B
図4
【手続補正書】
【提出日】2023-09-26
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0039
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0039】
上記の説明に含まれる、または添付図面に示されるすべての事項は、例示的なものとしてのみ解釈され、限定的なものではないことが意図される。詳細または構造の変更は、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の精神から逸脱することなく、行なわれてもよい。
以下の項目は、国際出願時の請求の範囲に記載の要素である。
(項目1)
フレキシブル電子回路であって、
第1の面および前記第1の面に対向する第2の面を有するフレキシブル基板であって、前記第1の面が凹部を備える、フレキシブル基板と、
前記凹部内に配置された位置特定素子と、
前記フレキシブル基板に配置された導電性コネクタパッドと、を備えるフレキシブル電子回路。
(項目2)
前記フレキシブル基板は、第1の厚さを有する第1の部分と、前記第1の厚さよりも薄い第2の厚さを有する第2の部分と、を備える、項目1に記載のフレキシブル電子回路。
(項目3)
前記凹部は、前記フレキシブル基板の前記第1の部分に位置している、項目2に記載のフレキシブル電子回路。
(項目4)
前記導電性コネクタパッドは、前記フレキシブル基板の前記第2の部分に配置されている、項目2に記載のフレキシブル電子回路。
(項目5)
前記位置特定素子は、磁気位置特定素子を備える、項目1に記載のフレキシブル電子回路。
(項目6)
前記位置特定素子は、インピーダンスベースの位置特定素子を備える、項目1に記載のフレキシブル電子回路。
(項目7)
前記凹部は、複数の凹部を備え、
前記凹部内に配置された前記位置特定素子は、前記複数の凹部内にそれぞれ配置された複数の位置特定素子を備える、項目1に記載のフレキシブル電子回路。
(項目8)
前記基板に取り付けられたサーミスタをさらに備える、項目1に記載のフレキシブル電子回路。
(項目9)
前記サーミスタは、前記凹部内で前記フレキシブル基板に取り付けられている、項目8に記載のフレキシブル電子回路。
(項目10)
前記基板に取り付けられた超音波トランスデューサアセンブリをさらに備える、項目1に記載のフレキシブル電子回路。
(項目11)
前記トランスデューサアセンブリは、前記基板の前記第2の面に取り付けられている、項目10に記載のフレキシブル電子回路。
(項目12)
前記基板の少なくとも一部を覆う接着剤をさらに備える、項目1に記載のフレキシブル電子回路。
(項目13)
血管内カテーテル用の先端アセンブリであって、
シェルと、
前記シェル内に配置されたフレキシブル電子回路と、を備え、
前記フレキシブル電子回路は、
第1の面および前記第1の面に対向する第2の面を有するフレキシブル基板であって、前記第1の面が凹部を備えるフレキシブル基板と、
前記凹部内に配置された位置特定素子と、
前記フレキシブル基板に配置された導電性コネクタパッドと、を備える、先端アセンブリ。
(項目14)
前記凹部は、複数の凹部を備え、
前記凹部内に配置された前記位置特定素子は、前記複数の凹部内にそれぞれ配置された複数の位置特定素子を備える、項目13に記載の先端アセンブリ。
(項目15)
前記凹部内で前記フレキシブル基板に取り付けられたサーミスタをさらに備える、項目13に記載の先端アセンブリ。
(項目16)
前記フレキシブル基板の前記第2の面に取り付けられた超音波トランスデューサアセンブリをさらに備える、項目13に記載の先端アセンブリ。
(項目17)
血管内カテーテルであって、
遠位端で終端する細長いカテーテル本体と、
前記細長いカテーテル本体の前記遠位端に固定された先端アセンブリと、
前記先端アセンブリ内に配置されたフレキシブル電子回路と、を備え、
前記フレキシブル電子回路は、
第1の面および前記第1の面に対向する第2の面を有するフレキシブル基板であって、前記第1の面が凹部を備える、フレキシブル基板と、
前記凹部内に配置された位置特定素子と、
前記フレキシブル基板に配置された導電性コネクタパッドと、を備える、血管内カテーテル。
(項目18)
前記凹部は、複数の凹部を備え、
前記凹部内に配置された前記位置特定素子は、前記複数の凹部内にそれぞれ配置された複数の位置特定素子を備える、項目17に記載の血管内カテーテル。
(項目19)
前記凹部内で前記フレキシブル基板に取り付けられたサーミスタをさらに備える、項目17に記載の血管内カテーテル。
(項目20)
前記フレキシブル基板の前記第2の面に取り付けられた超音波トランスデューサアセンブリをさらに備える、項目17に記載の血管内カテーテル。
【国際調査報告】