СОЕДИНИТЕЛЬ
CONNECTOR

Область техники
Изобретение относится к сборке, содержащей главное устройство и аксессуар, который может быть соединен посредством безопасного соединителя и способа безопасного обнаружения.
Уровень техники
В области мониторинга пациента сборки, содержащие медицинское главное устройство, например устройство измерения, и одно или более устройств аксессуаров, например кабелей и датчиков, приспособлены для проведения измерений в заданном местоположении на пациенте. Кабели и датчики часто спроектированы для одноразового использования или должны быть очищены или стерилизованы после использования. Таким образом, эти аксессуары должны быть отсоединяемыми от главного устройства. Соединитель обеспечивает механическую прочность и электрические соединения для данных, или потока энергии, или потока материалов от аксессуара к устройству измерения.
Известно, что используют разъемные компоновки для механического и электрического соединения. Обычно соединители создаются и оптимизируются для различных назначений: обеспечение отсоединяемых механических соединений, обеспечение механической прочности при соединении, защита электрических контактов от окружающих условий (влаги, грязи, коррозии, разрушения), а также защита человека от потенциального вреда, вызываемого касанием электрических контактов. В области медицинских устройств последний пункт требует особого внимания. Пациент или лицо может быть не в состоянии изолировать себя от опасного устройства. Во время хирургии открытая ткань может быть более уязвимой, чем обычно. Правовое регулирование для медицинских устройств должно выполняться, охватывая данную тему.
Патент США 6 902 412 B2 раскрывает сборку, содержащую мобильный телефон и аксессуар, соединяемый с мобильным телефоном. Каждое из мобильного телефона и аксессуара содержит питающий контакт и контакт обнаружения. Если отсоединены, напряжение не прикладывается к питающему контакту главного устройства. Если соединены, напряжение прикладывается к питающему контакту главного устройства, питая аксессуар электрическим питанием. Различные состояния обнаруживают схемой обнаружения мобильного телефона. Низкое напряжение прикладывают к контакту обнаружения главного устройства. При соединении аксессуара с мобильным телефоном контакт обнаружения аксессуара касается контакта обнаружения главного устройства, что ведет к изменению логического состояния в устройстве обнаружения, которое позволяет прикладывать напряжение к питающему контакту. Питающий контакт аксессуара длиннее, чем вывод обнаружения так, что питающие контакты касаются друг друга прежде, чем контакты обнаружения вступают в контакт. Таким образом, напряжение прикладывают к питающему контакту, только после контакта питающих контактов, минимизируя или предотвращая возникновение искр.
WO 2007/072581 A раскрывает улучшенные электрические розетки и вилки, которые позволяют блокировать и разблокировать локальную мощность. Один вариант осуществления устройства электрической розетки включает в себя разъем питания, способный к приему вилки, и переключатель, который находится в электрической связи с проводом источника питания.
Однако известные способы для обнаружения аксессуара имеют некоторые недостатки. Окружающие условия (вода, влага, грязь) могут нарушить качество и надежность способа. Кроме того, механические деформации, случайное или добровольное неправильное использование могут привести к ложному обнаружению.
Сущность изобретения
Целью изобретения является обеспечить сборку, содержащую главное устройство и устройство аксессуара, соединяемое с главным устройством, что делает возможным безопасное обнаружение аксессуара перед приложением питающего напряжения к питающему контакту главного устройства.
В соответствии с изобретением сборка содержит:
главное устройство,
аксессуар, соединяемый с главным устройством,
причем аксессуар содержит соединитель аксессуара для сопряжения с соединителем устройства главного устройства,
причем каждый из соединителя аксессуара и соединителя устройства содержит один или более питающих контактов для передачи электрического питания от главного устройства к аксессуару,
причем главное устройство содержит устройство обнаружения, которое при соединении аксессуара с главным устройством принимает совокупные данные аксессуара, хранимые аксессуаром, и которое посредством положительной оценки совокупных данных позволяет прикладывать питающее напряжение к одному или нескольким питающим контактам соединителя устройства,
при этом при соединении аксессуара с главным устройством устройство обнаружения принимает первые данные аксессуара, хранимые аксессуаром, и после приема и оценки первых данных принимает вторые данные аксессуара, хранимые аксессуаром, и посредством положительной оценки по меньшей мере вторых данных аксессуара позволяет прикладывать напряжение к питающим контактам соединителя устройства, при этом по меньшей мере вторые данные являются совокупными данными аксессуара.
Дополнительной целью изобретения является обеспечить способ для соединения аксессуара с главным устройством, в котором
аксессуар содержит соединитель аксессуара для сопряжения с соединителем устройства главного устройства,
каждый из соединителя аксессуара и соединителя устройства содержит один или более питающих контактов для передачи электрического питания от главного устройства к аксессуару,
главное устройство содержит устройство обнаружения,
причем способ включает в себя этапы, на которых:
при соединении аксессуара с главным устройством передают совокупные данные аксессуара, хранимые аксессуаром, устройству обнаружения,
оценивают совокупные данные,
если оценка совокупных данных является положительной, позволяют прикладывать питающее напряжение к одному или нескольким питающим контактам соединителя устройства,
при соединении аксессуара с главным устройством устройство обнаружения принимает первые данные аксессуара, хранимые аксессуаром,
принимает и оценивает первые данные,
принимает вторые данные аксессуара, хранимые аксессуаром, и
если оценка по меньшей мере вторых данных аксессуара является положительной, позволяют прикладывать напряжение к питающим контактам соединителя устройства, при этом по меньшей мере вторые данные являются совокупными данными аксессуара.
Под термином "совокупные данные аксессуара" понимается такой вид данных, который включает в себя информацию, которая позволяет проверять, если данные были приняты без ошибки. Если совокупные данные аксессуара являются цифровыми данными, такой информацией может быть, например, контрольная сумма или хэш-сумма.
Под термином «положительная оценка» понимается такой результат оценки, который указывает, что аксессуар подтвержден.
Передача совокупных данных между устройством и применимой частью аксессуара позволяет обнаружить аксессуар с высокой надежностью, предотвращая приложение питающего напряжения к контакту в нежелательных ситуациях, например в случае нарушений или неправильного использования. Улучшается безопасность пользователя или пациента. Кроме того, передача совокупных данных аксессуара может быть использована для устранения окружающих нарушений в месте обнаружения, например, грязи, влажности и/или электромагнитных нарушений, для устранения эффектов ухудшенных электрических контактов, для устранения возможности случайного ложного обнаружения, для устранения возможности добровольного неправильного использования, для гарантии, что часть аксессуара установлена корректно, и для гарантии, что часть аксессуара является корректного типа.
Перенос данных из аксессуара устройству обнаружения может происходить во время соединения аксессуара с главным устройством, после соединения и/или непрерывно, в то время когда аксессуар соединяется с главным устройством.
Предпочтительно, что совокупные данные аксессуара включают в себя данные, которые являются характеристикой для аксессуара, позволяющей обнаруживать, если соединенный аксессуар является приемлемым аксессуаром. Кроме того, совокупные данные аксессуара могут включать в себя данные управления для управления устройством аксессуара, например высоту питающего напряжения.
Предпочтительно данные являются цифровыми данными и имеют минимальный размер, например 16 бит. Кроме того, совокупные данные аксессуара могут быть кодированы.
Использование по меньшей мере двух этапов обнаружения для обнаружения аксессуара повышает надежность обнаружения. Может быть использован способ обнаружения с умеренной надежностью, но с низким энергопотреблением в качестве первого этапа. На последующих этапах способы обнаружения с более высоким энергопотреблением, но с более высокой надежностью могут быть реализованы. Исполнение по меньшей мере двух этапов обнаружения последовательно позволяет экономить электроэнергию.
Сборка согласно изобретению особенно подходит для медицинских применений.
В предпочтительном варианте осуществления каждый из соединителя аксессуара и соединителя устройства содержит один или более контактов обнаружения, при этом совокупные данные аксессуара передают по соединенным контактам обнаружения аксессуара и главного устройства.
Совокупные данные аксессуара могут храниться аксессуаром по разному, например, как штрих-код, как тег RFID (радиочастотная идентификация), как печатные данные, как геометрические данные (посредством обеспечения по меньшей мере части аксессуара характерной формой), как задано механической резонансной частотой, или электрическим, или электронным компонентом, например памятью. Для доступа к этим данным аксессуара устройство обнаружения может содержать сканер, электрическую схему, микроконтроллер или другие устройства, приспособленные к приему данных аксессуара из различных носителей данных. Однако чтобы сохранить способ обнаружения простым и надежным, предпочтительным является то, чтобы передача данных аксессуара осуществлялась контактами обнаружения.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления совокупные данные аксессуара хранятся в памяти аксессуара. Предпочтительно память является энергонезависимой памятью, например ROM, EPROM, EEPROM или FLASH.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления аксессуар содержит контроллер аксессуара, при этом при соединении аксессуара с главным устройством данные главного устройства передают от устройства обнаружения контроллеру аксессуара, причем контроллер аксессуара оценивает данные главного устройства и передает совокупные данные аксессуара устройству обнаружения.
Контроллер аксессуара делает возможной двустороннюю передачу данных между главным устройством и аксессуаром. Данные главного устройства могут быть, например, запросом на передачу совокупных данных аксессуара устройству обнаружения.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления устройство обнаружения принимает вторые данные аксессуара, если оценка первых данных аксессуара является положительной.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления первые данные аксессуара хранятся по меньшей мере в одном электрическом или электронном компоненте. Электрический компонент может представлять собой сопротивление, индуктивность, конденсатор или схему, включающую в себя несколько таких элементов. Собственные значения этих элементов могут быть использованы для задания данных аксессуара. Преимущество использования таких элементов для хранения данных аксессуара заключается в том, что собственные значения таких элементов могут быть измерены с низким энергопотреблением.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления каждое из аксессуара и главного устройства содержит второй контакт обнаружения, при этом первые данные аксессуара передают посредством соединенных первых контактов обнаружения, и вторые данные аксессуара передают посредством соединенных вторых контактов обнаружения главного устройства и аксессуара.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления устройство обнаружения содержит первую схему обнаружения для приема первых данных аксессуара и вторую схему обнаружения для приема вторых данных аксессуара.
Использование различных контактов обнаружения и различных схем обнаружения позволяет легко комбинировать различные способы обнаружения.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления аксессуар содержит схему датчика, главное устройство содержит схему измерения, и причем каждое из аксессуара и главного устройства содержит контакт измерения, при этом посредством соединения аксессуара с главным устройством соединяют контакты измерения, позволяя передавать данные измерения от схемы датчика схеме измерения.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления главное устройство содержит контроллер для управления устройством обнаружения, схему измерения и/или источник питания для приложения питающего напряжения к питающему контакту главного устройства.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один из питающих контактов главного устройства является открытым контактом, доступным касанию рукой.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны и будут разъяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже по тексту.
На чертежах:
Фиг.1 является схематическим представлением главного устройства одного варианта осуществления сборки в соответствии с изобретением;
Фиг.2 является схематическим представлением всей сборки, которая содержит главное устройство, показанное на фиг.1, и аксессуар, при этом аксессуар соединяют с главным устройством;
Фиг.3 является более подробным представлением сборки, показанной на фиг.2.
Подробное описание вариантов осуществления
На фиг. с 1 по 3 изображен вариант осуществления сборки 1 в соответствии с изобретением.
Сборка 1 содержит главное устройство 2 и аксессуар 3. Главное устройство 2 содержит соединитель 5 главного устройства, аксессуар 3 содержит соединитель 4 аксессуара, позволяющий соединять аксессуар 3 с главным устройством 2 посредством установки аксессуара 3 на главное устройство 2, или позволяющий отключать установленный аксессуар 3 от главного устройства 2. Установленный аксессуар 3 покрывает электрические контакты соединителя 5 главного устройства, которые в противном случае будут открытыми или доступными касанию рукой.
Фиг.3 изображает главное устройство 2 и аксессуар 3 более подробно.
Медицинское устройство содержит устройство 9 обнаружения, содержащее первую схему 10 обнаружения и вторую схему 11 обнаружения, источник 15 питания, схему 12 измерения и контроллер 14. Контроллер 14 управляет источником 15 питания, устройством 9 обнаружения и схемой 12 измерения. Аксессуар содержит схему 13 датчика, первый носитель 16 данных и второй носитель 17 данных. Каждое из главного устройства 2 и аксессуара 3 содержит питающий контакт 7 для передачи электрического питания от главного устройства 2 к аксессуару 3, несколько контактов 8 измерения для передачи данных или энергии между схемой 12 измерения и схемой 13 датчика и первый контакт 6a обнаружения и второй контакт 6b обнаружения для соединения первой схемы 10 обнаружения с первым носителем 16 данных и второй схемы 11 обнаружения со вторым носителем 17 данных соответственно. Контакты 8 измерения также могут быть сформированы для передачи потока материалов между аксессуаром 3 и главным устройством 2.
Первые данные аксессуара хранятся в первом носителе 16 данных, вторые данные аксессуара хранятся во втором носителе 17 данных. В этом варианте осуществления первый носитель 16 данных представляет собой сопротивление, первые данные аксессуара представляют собой собственное значение сопротивления. Второй носитель 17 данных представляет собой энергонезависимую цифровую память, вторые данные аксессуара являются совокупными цифровыми данными, хранящимися в памяти. Вторые совокупные данные аксессуара имеют размер по меньшей мере 16 бит и по меньшей мере содержат характерную информацию об аксессуаре, например номер идентификации или типа, и кроме того, контрольную сумму.
Посредством первой схемы 10 обнаружения небольшое напряжение обнаружения непрерывно или периодически прикладывают к первому контакту 6а обнаружения главного устройства 2. При соединении аксессуара 3 с главным устройством 2 первые контакты 6а обнаружения главного устройства 2 входят в контакт, что приводит к изменению сопротивления. На первом этапе обнаружения сопротивление оценивают посредством первой схемы 10 обнаружения, сравнивая измеренное сопротивление с предварительно определенным сопротивлением. Если сопротивление, обнаруженное первой схемой обнаружения, находится в предварительно определенных пределах допуска, положительный результат передают на контроллер 14 и контроллер 14 инициирует второй этап обнаружения. Если изменение сопротивления не находится в предварительно определенных пределах допуска, отрицательный результат может быть отправлен на контроллер 14. Этот отрицательный результат может быть использован для указания, что соединение не было успешным.
На втором этапе обнаружения контроллер 14 активирует вторую схему 11 обнаружения, которая была деактивирована до этого момента. Вторая схема 11 обнаружения считывает совокупные вторые данные аксессуара, хранящиеся в носителе 17 данных, т.е. энергонезависимой памяти, и оценивает вторые данные аксессуара. Эти данные сравнивают с данными, хранящимися во второй схеме 11 обнаружения, и контрольную сумму, включенную во вторые данные аксессуара, используют для проверки, если произошла ошибка во время передачи. Если вторые данные аксессуара являются кодированными данными, оценка включает в себя кодирование. Если результат сравнения положительный, и не произошла ошибка во время передачи, вторая схема 11 обнаружения посылает положительный результат контроллеру 14. Если оценка не является положительной, т.е. переданные данные не соответствуют хранимым данным второго устройства 11 обнаружения или произошла ошибка во время передачи, отрицательный результат может быть послан контроллеру 14. Этот отрицательный результат может быть использован для указания возникновения ошибки.
Если контроллер 14 принимает положительный результат второго устройства 11 обнаружения, контроллер 14 активирует до настоящего времени деактивированный источник 15 питания для приложения мощности питания к питающему контакту 7.
В этом варианте осуществления питающее напряжение питает схему 13 датчика электрическим питанием. Сигналы измерения, измеренные посредством схемы 13 датчика, могут быть переданы схеме 12 измерения, которая оценивает эти сигналы.
Чтобы проверить, соединен ли аксессуар все еще с главным устройством 2, первый этап обнаружения и предпочтительно второй этап обнаружения повторяют непрерывно, предпочтительно в некоторые временные интервалы. Если результат, посланный из первой схемы 10 обнаружения или второй схемы 11 обнаружения, отрицательный, контроллер 14 деактивирует источник питания.
В этом варианте осуществления питающий контакт 7, контакты 8 измерения и контакты 6a, 6b обнаружения главного устройства 2 и/или аксессуара 3 являются открытыми электрическими контактами с небольшим углублением или без него, которые являются простыми, надежными, легко чистящимися и дезинфицирующимися, и которые доступны касанию рукой 18. Однако без подходящего аксессуара 3, установленного на главное устройство 2, напряжение не прикладывается к питающему контакту 7 главного устройства 2, оберегая пользователя или пациента от физического вреда.
В альтернативном варианте осуществления второй носитель 17 данных представляет собой программируемую цифровую память, которая позволяет считывать и записывать на эту память. Успешное считывание, запись и повторное считывание второй схемы 11 обнаружения обеспечивает дополнительный уровень достоверности.
В альтернативном варианте осуществления первый носитель 16 данных представляет собой индуктивность, конденсатор или аналоговую схему.
В дополнительном альтернативном варианте осуществления первый носитель 16 данных представляет собой совокупную аналоговую электрическую схему, включающую в себя по меньшей мере один мемристор. Данные или даже совокупные данные могут храниться по меньшей мере в одном мемристоре, который может быть считан первой схемой обнаружения.
В дополнительном альтернативном варианте осуществления носитель 17 данных содержит контроллер аксессуара и память, в которой хранятся совокупные вторые данные аксессуара, которая может быть считана контроллером аксессуара. В этом случае на втором этапе обнаружения вторая схема 11 обнаружения посылает запрос контроллеру аксессуара, запрашивающий передачу вторых совокупных данных аксессуара, на котором, если запрос действительный, контроллер аксессуара считывает энергонезависимую память и передает вторые совокупные данные аксессуара второй схеме 11 обнаружения.
Кроме того, можно опустить один из двух этапов обнаружения и сохранить только один этап обнаружения, в котором совокупные данные аксессуара принимают и оценивают устройством 9 обнаружения. В этом случае одно из двух схем 10, 11 обнаружения и носителей 16, 17 данных могут быть опущены. С другой стороны, также возможно обеспечивать более чем два этапа обнаружения.
Сборка в соответствии с изобретением может быть использована для широкого спектра применений. Однако медицинские применения являются предпочтительными. Например, сборка может быть медицинским устройством, прикрепленным к постели пациента, или переносимым, или прикрепленным к пациенту. В последнем случае одна часть, предпочтительно аксессуар, может не быть прикреплена к пациенту, в то время как другая часть, предпочтительно главное устройство, может быть соединена и отсоединена. Это позволяет отсоединять главное устройство, например, для зарядки батареи.
Хотя изобретение было проиллюстрировано и подробно описано посредством чертежей и описания выше по тексту, такие иллюстрации и описание должны быть рассмотрены иллюстративными или примерными, а не ограничивающими; изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Другие варианты для раскрытых вариантов осуществления могут быть понятны и могут быть осуществлены специалистами в данной области техники при осуществлении на практике заявленного изобретения, после изучения чертежей, раскрытия и формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, а ссылка на элемент или этап в единственном числе не исключает множества таких элементов или этапов. Тот факт, что некоторые меры приведены во взаимно различных зависимых пунктах формулы, не означает, что комбинация этих мер не может быть использована с пользой. Любой ссылочный знак в формуле изобретения не должен быть рассмотрен как ограничивающий объем.