專利名稱：具有有源屏蔽的連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及電連接器，并且具體而言涉及用于保護(hù)連接器不受磁干擾的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
各種電子系統(tǒng)在存在磁場的情況下進(jìn)行操作。例如，一些磁性位置跟蹤系統(tǒng)通過以下方法跟蹤患者體內(nèi)的導(dǎo)管或其它探針的位置產(chǎn)生已知的磁場，并且使用探針中配有的磁場傳感器測量該磁場。這類系統(tǒng)在(例如)以下文獻(xiàn)中有所描述美國專利5，391，199,6, 690，963,6, 484，118,6, 239，724,6, 618，612 和 6，332，089 ；PCT 國際公布 WO96/05768 ;以及美國專利申請公布 2002/0065455、2003/0120150 和 2004/0068178，這些文獻(xiàn)的全部公開內(nèi)容以引用方式并入本文。

發(fā)明內(nèi)容
本文所述的本發(fā)明的實施例提供了一種電連接器。所述電連接器包括一個或多個連接器端子，所述連接器端子連接至從連接器延伸的接線，并且耦合成與匹配連接器中的對應(yīng)連接器端子互連。有源屏蔽電路安裝成鄰近連接器端子，并且被構(gòu)造為感測電連接器附近的第一磁場且基于感測到的磁場而產(chǎn)生第二磁場，該第二磁場減少由第一磁場在接線和連接器端子中引起的干擾。在一些實施例中，電連接器包括連接器殼體，并且連接器端子和有源屏蔽電路裝配在連接器殼體中。在本發(fā)明所公開的實施例中，有源屏蔽電路包括至少一個讀出線圈，所述至少一個讀出線圈用于感測第一磁場；至少一個發(fā)生器線圈，所述至少一個發(fā)生器線圈用于產(chǎn)生第二磁場；和驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路被構(gòu)造為基于由讀出線圈感測到的第一磁場來驅(qū)動發(fā)生器線圈。在一個實施例中，連接器端子被布置在平面內(nèi)，并且讀出線圈和發(fā)生器線圈平行于該平面。所述至少一個發(fā)生器線圈可以包括第一發(fā)生器線圈和第二發(fā)生器線圈，所述第一發(fā)生器線圈和第二發(fā)生器線圈分別位于包含所述連接器端子的所述平面的相反的第一側(cè)和第二側(cè)上。在另一個實施例中，驅(qū)動電路包括運算放大器和電流源，所述運算放大器利用表征感測到的第一磁場的第一電流驅(qū)動，所述電流源由運算放大器控制，以產(chǎn)生第二電流，以用于驅(qū)動發(fā)生器線圈。在又一個實施例中，讀出線圈和發(fā)生器線圈被設(shè)置在至少一個印刷電路板(PCB)上。在再一個實施例中，有源屏蔽電路與第一磁場的頻率范圍相匹配。在一個實施例中，第二磁場的幅值與第一磁場相等并且其極性與第一磁場相反。根據(jù)本發(fā)明的實施例，另外提供一種導(dǎo)管，該導(dǎo)管包括換能器、電纜和電連接器。換能器裝配在導(dǎo)管的遠(yuǎn)端中，電纜與換能器交換電信號，并且電連接器連接至電纜以用于傳遞電信號。該電連接器包括一個或多個連接器端子和有源屏蔽電路。連接器端子連接至從連接器延伸的接線，并且耦合成與匹配連接器中的對應(yīng)連接器端子互連。有源屏蔽電路安裝成鄰近連接器端子，并且被構(gòu)造為感測電連接器附近的第一磁場且基于感測到的磁場而產(chǎn)生第二磁場，該第二磁場減少由第一磁場在接線和連接器端子中引起的干擾。根據(jù)本發(fā)明的實施例，還提供一種方法，該方法包括通過電連接器傳遞一個或多個信號，所述電連接器包括一個或多個連接器端子，所述連接器端子連接至從連接器延伸的接線，并且耦合成與匹配連接器中的對應(yīng)連接器端子互連。在電連接器附近感測第一磁場?；诟袦y到的磁場而產(chǎn)生第二磁場，該第二磁場減少由第一磁場在接線和連接器端子處的信號中引起的干擾。通過對以下結(jié)合附圖的實施例的詳細(xì)說明，將更全面地理解本發(fā)明


圖I為根據(jù)本發(fā)明實施例的用于心導(dǎo)管的磁性位置跟蹤的系統(tǒng)的示意性圖示；
圖2為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實施例的一對具有有源屏蔽的連接器的視圖；和圖3為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實施例的有源屏蔽電路的電路圖。
具體實施例方式MM磁場可能對電子系統(tǒng)造成干擾，并且具體而言可能使通過未屏蔽的連接器和接線傳遞的信號失真。這類情況的一個實例可能發(fā)生在磁性定位系統(tǒng)中，該磁性定位系統(tǒng)跟蹤心內(nèi)導(dǎo)管的位置。在這種系統(tǒng)中，通常使用電纜將導(dǎo)管連接至系統(tǒng)控制臺，所述電纜包括至少一個連接器。通過導(dǎo)管傳遞的信號通常較弱，并且由系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場可能使該信號嚴(yán)重失真。該失真可能導(dǎo)致錯誤的位置測量。本文所述的本發(fā)明的實施例提供了用于屏蔽連接器不受磁場干擾影響的改善的方法和裝置。在一些實施例中，連接器包括有源屏蔽電路，該有源屏蔽電路安裝成鄰近連接器端子。有源屏蔽電路感測連接器附近的磁場?；诟袦y到的場，該電路產(chǎn)生相反磁場，該相反磁場減少由磁場在連接器端子和接線中引起的干擾。下文對連接器和有源屏蔽電路的示例性構(gòu)型進(jìn)行描述。相比例如鎳鐵高導(dǎo)磁合金屏蔽的無源解決方案，本發(fā)明所公開的技術(shù)通常比較簡單、成本較低，并且提供更好的屏蔽。盡管本文所述的實施例是指導(dǎo)管和磁性位置跟蹤系統(tǒng)，但本文所述的方法和裝置能夠用于連接器在各種其它系統(tǒng)和環(huán)境中的有源屏蔽。系統(tǒng)描述圖I為根據(jù)本發(fā)明實施例的使用心導(dǎo)管的用于磁性位置跟蹤的系統(tǒng)20的示意性圖示。系統(tǒng)20可以基于例如由加利福尼亞州鉆石吧的韋伯斯特生物傳感公司(Biosense-ffebster Inc. (Diamond Bar, California))制造的 CARTO 系統(tǒng)。在系統(tǒng) 20 中,醫(yī)生24將導(dǎo)管28插入到患者30的體內(nèi)。導(dǎo)管28具有由醫(yī)生操作的近端，以及被引導(dǎo)通過患者身體的遠(yuǎn)端36。使用電纜32將導(dǎo)管28連接至控制臺44。由控制臺44控制的一個或多個場發(fā)生線圈40在患者附近產(chǎn)生交流(AC)磁場。裝配在導(dǎo)管28的遠(yuǎn)端36中的磁場傳感器或者其它換能器(未示出)感測磁場并且響應(yīng)于感測到的場而產(chǎn)生電信號。電信號通過電纜32從導(dǎo)管的遠(yuǎn)端傳遞至控制臺40，并且控制臺通過對信號進(jìn)行處理而計算和顯示導(dǎo)管遠(yuǎn)端的位置。上文所引用的參考中對這類系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)描述。在一些實施例中，使用一對匹配電連接器50將導(dǎo)管28連接至電纜32。在許多實際情況中，由線圈40所產(chǎn)生的磁場(有時稱作“外部磁場”)可能使穿過連接器50的電信號失真。該失真可能又將錯誤引入由控制臺44執(zhí)行的位置計算結(jié)果中。在一些實施例中，連接器50中的一個包括有源屏蔽電路，該有源屏蔽電路減少由磁場造成的干擾。圖2為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實施例的使用有源屏蔽的一對連接器的側(cè)視圖和俯視圖的示意圖。這些連接器能夠例如用于實現(xiàn)上述圖I的連接器50。在本實例中，這對連接器包括凹形連接器和凸形連接器，所述凹形連接器示于附圖中左手側(cè)，所述凸形連接器示于右手側(cè)。附圖的頂部和底部分別示出了連接器的側(cè)視圖和俯視圖。凹形連接器包括連接器殼體120以及一個或多個插孔160。接線180連接至插孔160并且從殼體120延伸，以用于向插孔和/或從插孔傳遞電信號。凸形連接器包括連接器殼體140以及一個或多個針腳240。接線260連接至針腳240并且從殼體140延伸，以用于向針腳和/或從針腳傳遞電信號。在下文中進(jìn)行詳細(xì)描述的有源屏蔽電路200鄰近插孔160安裝在凹形連接器的殼體120中。當(dāng)凸形連接器插入凹形連接器中時，針腳240插入插孔160中。針孔式連接區(qū)域極接近有源電路200，并且因此通過電路200進(jìn)行的磁場消除有效地減少該區(qū)域中的磁場干擾。因此，有效地保護(hù)通過連接器傳遞的電信號不受磁場干擾的影響。在本情況中，本文的針腳240和插孔160均被稱為連接器端子。盡管在本實例中，電路200安裝在凹形連接器中，但在替代實施例中，有源屏蔽電路可以安裝在凸形連接器中。盡管本實例是指凸形連接器和凹形連接器，但本發(fā)明所公開的技術(shù)還能夠用于混合連接器，所述混合連接器具有一個或多個針腳與一個或多個插孔的任何合適的混合。此外，本發(fā)明所公開的技術(shù)能夠用于具有任何其它合適種類的連接器端子的連接器。圖3為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實施例的有源屏蔽電路200的電路圖。在圖3的實施例中，電路200包括線圈電路280和驅(qū)動電路290，所述線圈電路280和驅(qū)動電路290可以被制造在單個電路板上或者分開的電路板上。線圈電路280包括讀出線圈320和發(fā)生器線圈300。讀出線圈320感測連接器附近的磁場?；诟袦y到的磁場，驅(qū)動電路290驅(qū)動發(fā)生器線圈300，以便產(chǎn)生能夠抵消感測到的磁場的相反磁場。換句話說，線圈300產(chǎn)生這樣的相反磁場該相反磁場消除(或者至少顯著減小)由線圈320感測到的磁場。因此，消除或者顯著減小了對連接器端子和接線產(chǎn)生影響的凈磁場。在本實例中，連接器端子布置成平面構(gòu)型，并且線圈300和320是平面的且平行于連接器端子的平面。該構(gòu)型可用于消除垂直于連接器端子的平面的磁場，該磁場在造成干擾方面通常起主要作用。讀出線圈和發(fā)生器線圈可以設(shè)置在微型印刷電路板(PCB)上，該微型印刷電路板(PCB)鄰近連接器端子安裝在連接器殼體的內(nèi)部。在替代實施例中，能夠使用任何其它合適構(gòu)型的連接器端子、一個或多個讀出線圈以及一個或多個發(fā)生器線圈。例如，有源屏蔽電路可以包括呈亥姆霍茲(Helmholtz)構(gòu)型的兩個發(fā)生器線圈300，每個發(fā)生器線圈300位于連接器端子的平面的任意一側(cè)上。在一些實施例中，驅(qū)動電路290包括運算放大器340，運算放大器340以負(fù)反饋構(gòu)型連接。通過積分器342對運算放大器340的輸出求取積分。低通濾波器(LPF) 344對積分器342的輸出進(jìn)行過濾。在一些實施例中，積分器342和LPF344可以作為單個濾波器實現(xiàn)。電壓-電流(V/I)轉(zhuǎn)換器將在LPF344的輸出處的電壓轉(zhuǎn)化成電流，并且驅(qū)動電流源360。讀出線圈320的一個端子和發(fā)生器線圈300的一個端子接地。讀出線圈320的其它端子和發(fā)生器線圈300的其它端子連接至運算放大器340的正輸入端。發(fā)生器線圈300的其它端子連接至放大器340的負(fù)輸入端。電流源360在連接至運算放大器的負(fù)輸入端的端子處將電流注入發(fā)生器驅(qū)動線圈320。以負(fù)反饋構(gòu)型布置運算放大器340。當(dāng)由發(fā)生器線圈300感應(yīng)的磁場消除外部磁場時，出現(xiàn)放大器的平衡狀態(tài)，使得通過讀出線圈320的電流為零。在讀出線圈320中感應(yīng)的電流包括由外部磁場感應(yīng)的電流與由發(fā)生器線圈300所產(chǎn)生的相反磁場感應(yīng)的電流的總和。
在平衡狀態(tài)中并且通過理想的運算放大器，這兩個場相同，但具有相反極性，并且由于其總和為零而彼此消除。通過實際的運算放大器，場的總和可能不是精確為零，并且因此可以顯著減小但不能完全消除磁場干擾。外部磁場中的小變化通常造成通過讀出線圈320的電流暫時變化成非零值。由于讀出線圈連接至運算放大器340的高阻抗輸入端，因此電流中的這種變化通常使運算放大器的正端子上的電壓發(fā)生變化，該電壓變化又使電流源360的電流驅(qū)動發(fā)生變化。電流的變化使由發(fā)生器線圈300產(chǎn)生的相反磁場發(fā)生變化，并且該變化補償外部磁場的變化，從而使電路恢復(fù)平衡。圖2和圖3所示的一對連接器50和電路200的構(gòu)型是示例性構(gòu)型，所述構(gòu)型純粹為了概念清楚的目的而示出的。在替代實施例中，也可以使用任何其它合適的構(gòu)型。在一些實施例中，驅(qū)動電路290和/或線圈電路280可以(如，設(shè)計成和/或調(diào)整成)與外部磁場的頻率范圍相匹配。在一些實施例中，例如電路200的有源屏蔽電路可以與無源屏蔽聯(lián)合使用。盡管本文所述的實施例主要解決了連接器的有源屏蔽，但本文所述的方法和系統(tǒng)也能夠用于其它應(yīng)用中，例如電子電路板、集成電路和電纜的屏蔽。因此應(yīng)當(dāng)理解，上述實施例以舉例的方式加以說明，并且本發(fā)明不受上文特別顯示和描述的內(nèi)容限制。相反，本發(fā)明的范圍包括上文所述各種特征的組合與子組合，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀上述說明時可能想到的未在現(xiàn)有技術(shù)范圍內(nèi)公開的變型形式和修改形式。
權(quán)利要求
1.一種電連接器，包括 一個或多個連接器端子，所述一個或多個連接器端子連接至從所述連接器延伸的接線，并且耦合成與匹配連接器中的對應(yīng)連接器端子互連；和 有源屏蔽電路，所述有源屏蔽電路安裝成鄰近所述連接器端子，并且被構(gòu)造為感測所述電連接器附近的第一磁場，并且基于感測到的磁場而產(chǎn)生第二磁場，所述第二磁場減少由所述第一磁場在所述接線和所述連接器端子中引起的干擾。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電連接器，包括連接器殼體，其中所述連接器端子和所述有源屏蔽電路裝配在所述連接器殼體中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電連接器，其中所述有源屏蔽電路包括至少一個讀出線圈，所述至少一個讀出線圈用于感測所述第一磁場；至少一個發(fā)生器線圈，所述至少一個發(fā)生器線圈用于產(chǎn)生所述第二磁場；和驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路被構(gòu)造為基于由所述讀出線圈感測到的所述第一磁場來驅(qū)動所述發(fā)生器線圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電連接器，其中所述連接器端子被布置在平面內(nèi)，并且其中所述讀出線圈和所述發(fā)生器線圈平行于所述平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電連接器，其中所述至少一個發(fā)生器線圈包括第一發(fā)生器線圈和第二發(fā)生器線圈，所述第一發(fā)生器線圈和所述第二發(fā)生器線圈分別位于包含所述連接器端子的所述平面的相反的第一側(cè)和第二側(cè)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電連接器，其中所述驅(qū)動電路包括運算放大器和電流源，所述運算放大器利用表征感測到的所述第一磁場的第一電流驅(qū)動，所述電流源由所述運算放大器控制，以產(chǎn)生第二電流，以用于驅(qū)動所述發(fā)生器線圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電連接器，其中所述讀出線圈和所述發(fā)生器線圈被設(shè)置在至少一個印刷電路板(PCB)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電連接器，其中所述有源屏蔽電路與所述第一磁場的頻率范圍相匹配。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電連接器，其中所述第二磁場的幅值等于所述第一磁場，并且所述第二磁場的極性與所述第一磁場相反。
10.一種導(dǎo)管，包括 換能器，所述換能器裝配在所述導(dǎo)管的遠(yuǎn)端中； 電纜，所述電纜用于與所述換能器交換電信號；和 電連接器，所述電連接器連接至所述電纜，以用于傳遞電信號，并且包括 一個或多個連接器端子，所述一個或多個連接器端子連接至從所述連接器延伸的接線，并且耦合成與匹配連接器中的對應(yīng)連接器端子互連；和 有源屏蔽電路，所述有源屏蔽電路安裝成鄰近所述連接器端子，并且被構(gòu)造為感測所述電連接器附近的第一磁場，并且基于感測到的磁場而產(chǎn)生第二磁場，所述第二磁場減少由所述第一磁場在所述接線和所述連接器端子中引起的干擾。
11.一種方法，包括 通過電連接器傳遞一個或多個信號，所述電連接器包括一個或多個連接器端子，所述一個或多個連接器端子連接至從所述連接器延伸的接線，并且耦合成與匹配連接器中的對應(yīng)連接器端子互連；在所述電連接器附近感測第一磁場；以及 基于感測到的磁場而產(chǎn)生第二磁場，所述第二磁場減少由所述第一磁場在所述接線和所述連接器端子處的信號中引起的干擾。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中感測所述第一磁場的步驟包括使用至少一個讀出線圈測量所述第一磁場，并且其中產(chǎn)生所述第二磁場的步驟包括使用至少一個發(fā)生器線圈產(chǎn)生所述第二磁場。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述連接器端子被布置在平面內(nèi)，并且其中所述讀出線圈和所述發(fā)生器線圈平行于所述平面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中產(chǎn)生所述第二磁場的步驟包括使用第一發(fā)生器線圈和第二發(fā)生器線圈產(chǎn)生所述第二磁場，所述第一發(fā)生器線圈和所述第二發(fā)生器線圈分別位于包含所述連接器端子的所述平面的相反的第一側(cè)和第二側(cè)上。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中感測所述第一磁場的步驟包括利用表征感測到的所述第一磁場的第一電流來驅(qū)動運算放大器，并且其中產(chǎn)生所述第二磁場的步驟包括利用第二電流來驅(qū)動所述發(fā)生器線圈，所述第二電流通過由所述運算放大器控制的電流源產(chǎn)生。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述讀出線圈和所述發(fā)生器線圈被設(shè)置在至少一個印刷電路板(PCB)上。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中感測所述第一磁場和產(chǎn)生所述第二磁場的步驟包括操作與所述第一磁場的頻率范圍相匹配的電路。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第二磁場的幅值等于所述第一磁場，并且所述第二磁場的極性與所述第一磁場相反。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電連接器，所述電連接器包括一個或多個連接器端子，所述一個或多個連接器端子連接至從所述連接器延伸的接線，并且耦合成與匹配連接器中的對應(yīng)連接器端子互連。有源屏蔽電路安裝成鄰近所述連接器端子，并且被構(gòu)造為感測所述電連接器附近的第一磁場，并且基于感測到的磁場而產(chǎn)生第二磁場，所述第二磁場減少由所述第一磁場在所述接線和所述連接器端子中引起的干擾。
文檔編號H01R13/648GK102868063SQ20121023203
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者A.戈瓦里, A.C.阿爾特曼, Y.埃夫拉思 申請人:韋伯斯特生物官能(以色列)有限公司