CN101785154A - 多级连接器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连接器系统，包括：具有多个第一接触端(E、F、G、J)的第一连接器；具有多个第二接触端的第二连接器，其中该第二接触端(A、B、C、D)和电装置(R1、R2)这样设置以使当连接时，在第一连接阶段该第一接触端与该多个第二接触端的第一分组接触，以及当连接进一步进行时，该第一接触端与第二接触端的第二分组接触，以使在第一连接阶段，第一接触端的两个之间的电量是可检测的，该电量不同于连接器未连接状态下的电量，以及在第二连接阶段，第一接触端的至少两个之间的另一个电量是可检测的，该电量不同于在第一连接阶段所检测的电量。

Description

多级连接器系统
本发明涉及用于器械的连接器领域，特别是涉及用于医疗用的器械的连接器。
在医疗监控系统中，一个或多个诸如测量装置、致动装置等的电子元件与诸如监控设备、控制单元等的基站(base station)连接，以提供特定的功能。实际上，经常有这样的情况，诸如传感器等的测量装置连接于监控设备或用于该测量装置的其他测量单元，以获得在监控设备中被监控的测量值。通常，这种监控装置能够与多个不同的传感器或其他装置一起工作。而且，任何测量装置可连接于不配置成与其一起工作的监控装置也是可能的。因此，需要监控装置得到关于合适的测量布置是否被连接、以及哪一种测量布置被连接的指示。因此，可避免导致测量结果的错误判读(interpretation)的测量故障、电短路以及电子装置的损坏。
由于测量布置通常包括一次性元件，并且由于其尺寸小，不适于用任何处理器或者能够专门识别监控装置中的测量布置的类似的昂贵电子部件装备一次性测量传感器。而且，需要将测量布置保持尽可能小。
确保监控装置连接于合适的测量装置的常规方法是通过只适合于相应插座的插头的特定几何形状来实现，反之亦然。其他的测量元件提供其他形状的插头，从而不能与监控装置连接。另一个已知方法是在特定布置中设置插头的插销，以使插头的插销和插座的相应连接端子必须对应以能够正确地连接。
而且，在根据预期的用途将不同类型的测量部件与一个监控装置连接的情况下，与监控装置相连的连接器几何形状必须适于与相应测量部件相连的不同类型的连接器匹配。但是仍然存在监控装置应当被通知关于哪一种的测量部件已经被连接的问题。
因此，本发明的目的之一是提供一种用于将电元件连接至基站的连接器系统，其中该连接器系统提供保护以防止不适合与该基站工作的不正确电元件的错误连接。本发明的另一个目的是提供连接器系统，该连接器系统在电元件内——特别是在医疗器械中经常出现的电元件是一次性的情况下——避免提供昂贵的电子器件或任何处理装置。而且，本发明的目的之一是在不同元件能够与基站一起发挥功能的情况下，在连接过程中该连接的电元件能够被识别而不需要在基站中改变被连接的或手动输入相应数据的电元件。
这些目的由根据权利要求1的连接器，根据另外的独立权利要求的电元件布置、监控装置和用于操作电元件的方法实现。
本发明另外的实施方式在从属权利要求中定义。
根据第一方面，提供一种连接器系统。该连接器系统包括用于连接监控装置并且具有多个第一接触端的第一连接器，和用于连接电元件并具有多个第二接触端的第二连接器。在多个第二接触端的至少两个之间设置用于提供可检测的电量的电装置。第一和第二连接器在连接过程中能够被连接。第二接触端和电装置这样设置，以使当连接时，在第一连接阶段第一接触端与多个第二接触端的第一分组接触，以及当连接进一步进行时，第一接触端与第二接触端的第二分组接触，以使在第一连接阶段，第一接触端的两个之间的电量是可检测的，该电量不同于在连接器未连接状态下的电量，以及在第二连接阶段，第一接触端的两个之间的另一个电量是可检测的，该电量不同于在第一连接阶段所检测的电量。
而且，该电装置可以是电阻器、电容和电感。
根据一个实施方式，第二连接器可被配置为提供两个第二接触端，其中在第一连接阶段，该两个第二接触端其中之一可由第一接触端的相应一个接触，以及在第二连接阶段，该两个第二接触端的另一个可由相应的一个第一接触端接触。
两个第二接触端可以是每个均与一个电装置连接并且被间隔开，以使当连接时，在第一和第二连接阶段之间，一个第一接触端与该两个第二接触端绝缘。
根据另一方面，提供一种电元件布置，其包括电元件和与该电元件连接的连接器。连接器具有多个接触端，其中在多个接触端的至少两个之间设置用于提供可检测的电量的电装置。该多个接触端的第一分组被设置为在第一连接阶段是可接触的，以及该接触端的第二组设置成在第二连接阶段是可接触的，以使当在第一连接平面中接触该接触端的第一分组时，两个接触端之间的电量是可检测的，以及当在第二连接阶段接触该接触端的第二分组时，两个接触端之间的另一个电量是可以检测的，该电量不同于在第一连接平面中相应的两个接触端之间所检测的电量。
根据一个实施方式，在第一连接平面和/或第二连接平面中的可检测的电量之一由电元件提供。
根据另一方面，提供一种通过连接器用于连接至电元件的监控装置。该监控装置包括识别单元——用于实时检测连接至该连接器的信号线上的电量的特性，比较单元——用于将电量的实时检测特性与预存的分布相比较；以及监控单元——用于根据比较单元的比较结果经由连接器操作该电元件。
根据另一方面，提供一种用于经由连接器操作电元件的方法，其包括如下步骤：实时检测连接至该连接器的信号线上的电量的特性，将电量的实时检测特性与预存的分布相比较，以及根据比较步骤的比较结果经由连接器操作该电元件。
结合附图详细说明本发明的优选实施方式，其中：
图1是根据本发明第一实施方式的监控系统的总示意图；
图2是根据本发明的连接器系统的第一和第二连接器的接触端的布置示意图；
图3是根据本发明另一个实施方式的连接器系统的第一和第二连接器的接触端的布置示意图；
图4是根据本发明另一个实施方式的连接器系统的第一和第二连接器的接触端的布置示意图；
图5是根据本发明另一个实施方式的连接器系统的第一和第二连接器的接触端的布置示意图；
图6是根据本发明另一个实施方式的连接器系统的第一和第二连接器的接触端的布置示意图；
图7是根据本发明另一个实施方式的连接器系统的第一和第二连接器的接触端的布置示意图；
图8是根据本发明另一个实施方式的连接器系统的插头和插座的示意图；
图9是根据本发明另一个实施方式的连接器系统的插头和插座的示意图；以及
图10是显示根据另一方面的监控装置的方块图。
相同的附图标记表示具有相同或相似功能性的元件
图1显示本发明的连接器系统能够用于其中的医疗监控系统的示意图。该监控系统包括具有第一连接器2的监控装置1，该连接器2通过电信号线和/或电源线3的方式连接于监控装置。监控装置1可经由线3向第一连接器2传送电信号并接收来自第一连接器2的电信号。而且，监控装置1可经由线3施加电源电压。
第一连接器2可以可释放地连接于第二连接器4，该第二连接器4与诸如传感器的测量元件5电连接，所述传感器具体地为用于检测温度的温度传感器。优选地，当医疗环境中使用监控系统时，测量元件5可以是用于检测由监控装置1监控的患者体温的温度传感器。也可应用诸如压力传感器等的其他类型传感器来代替温度传感器。
当第一连接器2与第二连接器4连接时，其以适当的方式，即例如以通过测量要被测量的量使监控装置1能够操作相应测量元件5的方式，在测量元件5和监控装置1之间提供电连接。
连接器系统实施方式的更详细视图显示于图2至图9，所述连接器系统包括第一和第二连接器2、4。
在图2中，第一和第二连接器2、4被配置为具有接触端A至G。详细地，第一连接器2包括第一接触端E、F、G，为了简单起见其被示为基本上彼此相邻并且是可操作的，以提供在平面OL上的接触，在图2中用越过第一接触端E、F、G的虚线显示OL平面。第一接触端E、F、G经由电信号线和/或电源线3与监控装置1电连接。
第二连接器4包括第二接触端A、B、C、D。第二接触端A、B、C、D以不同的结构设置。如箭头CD所示的连接器方向所示，第一连接器2相对于第二连接器4移动，通过将第一和第二接触端中相应接触端接触来连接连接器2、4。因此，第一接触端E与第二接触端A接触，第一接触端F与第二接触端C接触，第一接触端G与第二接触端D接触。换句话说，第二连接器4的第二接触端A、C、D以这样的方式布置，以使当沿连接方向CD连接两个连接器时，其能够与具有类似设置的第一连接器2的第一接触端E、F、G接触。
为了在测量元件5和监控装置1之间提供电连接，将接触端C和F以及接触端D、G分别相互接触是足够的。但是，监控装置1不能获得所连接的测量元件5是否是允许或能够与监控装置1一起工作的测量元件的安全指示。因而，用于识别的测量包括在与测量元件5相连的第二连接器4中。
第二连接器4包括垂直于连接方向CD的两个平面，第一连接平面L1和第二连接平面L2。在第一连接平面L1中只有接触端A、C、D是可接触的，在第二连接平面L2中接触端B、C、D是可接触的。接触端B沿连接方向CD设置在接触端A下方，以使连接端子E根据连接移动的进行与接触端A接触，或者与接触端B接触。将接触端C和D成形为细长形状的接触端，其从第一连接平面L1向第二连接平面L2延伸。
当第一和第二连接器2、4进行连接时，第一连接端子E、F、G与第二连接器4的第二连接端子A、C、D连接，以使当第一连接器2的第一连接端子E、F、G到达第一平面时，连接端子A和E、C和F以及D和G接触。在连接进行时，第一连接器2朝着第二连接器4进一步移动，以使第一连接器2的第一连接端子E、F、G到达第二连接平面L2，并最终与设置在第二连接平面L2的第二连接端子A、C、D接触。
当第一连接器2的连接端子E、F、G到达第二连接器4的连接端子B、C、D时，连接器2、4完全连接。然后，经由连接端子C和F以及D和G，在测量元件和监控装置之间提供互连接。而且，当连接第一和第二连接器2、4直到已经实现最终连接位置时，通过检测信号线和电源线3之间的电状态的变化，监控装置1可识别与第二连接器4相连的测量元件5。在图2所示的本实施方式中，当连接时，接触端E首先与第二连接器4的接触端A接触，随后当进一步进行连接过程时，接触端E与第二连接器4的接触端B接触。
在第二连接器4中，接触端A和接触端C通过第一电阻器R1相互连接，接触端B和接触端C与电阻器R2相互连接。优选地，电阻器具有不同的电阻。任选地，可以省去一个或多个电阻器，从而在相应的接触端之间提供无穷大电阻。当第一连接器2与第二连接器4连接时，监控装置1通过相应的信号线3检测接触端E和F之间的电阻值。当接触端E和F分别与接触端A和C接触时，监控装置1检测电阻从无穷大电阻向R1的电阻的变化，当进一步连接连接器2、4到第二连接状阶段(到达第二连接器的第二平面)时，接触端E和F之间检测的电阻从R1的电阻值向R2的电阻值变化，或者经由无穷大电阻(开路)变化并且其后从无穷大向R2的电阻值变化。因而获得电阻分布以及R1和R2的预定电阻值清楚并专一地识别第二连接器4，因此识别与其连接的测量元件5。结果，监控装置1能够清楚地识别哪一种测量元件被连接。在下面，监控装置1可以适当的方式控制测量元件，并且经由接触端F和G测量的测量值可清楚并专一地说明。
在图3中显示连接器系统的另一个实施方式。与图2的实施方式相反，连接器2和4每个均包括四个接触端。第一连接器2包括接触端E、J、F、G，第二连接器4包括接触端A、B、C、D。将第二连接器4的接触端B、C、D成形以使它们延伸超过第一连接平面L1和第二连接平而L2。接触端A只是通过第一连接平面可接触的。将第一电阻R1应用在接触端A和接触端C之间，将第二电阻R2连接在接触端B和接触端C之间。测量元件5与图2实施方式类似的接触端C和D连接。当连接时，接触端E、J、F、G首先与第二连接器4的第一连接平面的各自对应的接触端B、A、C、D接触，以使监控装置1可检测接触端J和F之间的R1电阻值以及接触端E和F之间的R2的电阻值。因此，监控装置1经历接触端E和F之间的从无穷大电阻向R2的电阻变化，以及接触端J和F之间从无穷大电阻向R1的电阻值变化。当进一步进行连接过程时，接触端J与第二连接器4的接触端A脱离接触，以使电阻从R1向无穷大电阻变化。
在监控装置1中，监控电阻变化并与指示电阻变化的存储的电阻分布进行比较，以识别与第二连接器4相连的测量元件。存储的电阻分布使得每个第二连接器4显示第一连接器2的具体接触端之间的电阻的实时变化以及它们相应的电阻值。
连接器系统的另一个实施方式显示于图4。图4的连接器系统不同于图2所示的连接器系统，其中第二连接器4的接触端D不存在(不能接触)于第一连接平面L1，以使当连接第一连接器2和第二连接器4时，只有当连接器2、4完全连接，即第一连接器2的接触端已经到达第二连接器4的第二连接平面L2时，才能完成将监控装置1应用于测量元件5。这使得该系统具有另外的特征，用于识别相应的测量元件5，其中通过检测接触端F和G之间的电阻，监控装置1能够确定当接触端E和F之间R1的电阻值被检测时的第一连接平面L1中的无穷大电阻，并且在第二连接平面L2中，可检测接触端F和G之间的测量元件5的内部电阻，以使提供另外的特征用于识别测量元件5。
在图5中显示连接器系统的另一个实施方式。与图2的实施方式相反，在第一连接器2的基板上没有设置电阻。设置接触端A、B，如L形状的单个接触端A。在第一连接阶段，第一连接器2的接触端E、F都接触接触端A，从而形成可由监控装置1检测的短路。当进一步连接两个连接器2、4时，第一连接器2的接触端F与第二连接器4的接触端A脱离接触，并且当第一连接器2的接触端E保持与第二连接器4的接触端A接触时，与第二连接器4的接触端C接触。
在监控装置1中，检测接触端E、F之间的电阻变化，并且与指示电阻变化的存储的电阻分布进行比较，以识别与第二连接器4相连的测量元件。因而，开环、到短路并返回到接触端E、F之间开环的实时变化可解释为两个连接器2、4的完全连接。
在图6中显示连接器系统的另一个实施方式。与图2的实施方式相反，在第一连接阶段和第二连接阶段，第二连接器4的接触端B都可与第一连接器2的接触端E接触。而且，接触端C只在第二连接阶段是由第一连接器2的接触端F可接触的，接触端A在接触端C之前设置在相同的连接线上，并且适于在第一连接阶段被第一连接器2的接触端F接触。在接触端A和接触端C之间设置电阻R3。因而，监控装置1在第一连接阶段中经由接触端F检测依赖于R3的电量，并且在第二连接阶段检测不依赖于R3的电量。在一个例子中，经由接触端F的实时变化电阻测量在第一连接阶段产生由R3引起的电阻增加，并且在随后第二连接阶段电阻不被R3增加
在图7中显示连接器系统另一个实施方式。与图2的实施方式相反，第二连接器4的接触端B、C、D仅仅能够在第二连接阶段与第一连接器2的相应的接触端E、F、G接触。设置公用的接触端A，其能够在第一接触阶段基本同时与接触端E、F、G接触，因而在第一连接阶段提供在所有的接触端E、F、G之间的短路。在第二连接阶段，测量元件5经由第一和第二连接器2、4直接连接于监控装置1，该监控装置1可检测不被诸如电阻装置等的其他电元件影响的测量元件5正常的电特性(例如，内部阻抗)。
在图2至图7的实施方式中，有意不决定如何设计第一和第二连接器2、4。一般而言，连接器2、4的结构基本上是任意的。但是，第一和第二连接器2、4能够相互连接是基本的，并且与测量元件5相连的连接器具有包括不同设置的多个相应的接触端的至少两个连接平面，其中在连接器进行连接时，与不同的连接平面相连的接触端顺序地接触。一些第二接触端与测量元件5连接，而另一些接触端经由电阻器或其他无源电装置与该接触端的另一些连接。
在一个实施方式中，第一连接器2的第一接触端优选设置为滑动接触器。第二连接器4的第二接触端优选设置为设置在印刷电路板上的平面接触区，如基板等。
现提供图8和图9的实施方式：将第一连接器2设置为插座而将第二连接器4配置为插头(socket)。第一连接器2的插座具有开口，用于接收第二连接器4插头(plug)的插销(pin)。开口12的内壁具有内接触端11，其对应于接触端E、F、G。插头的插销对应第二接触端A、B、C。插销13具有不同的长度，因而形成如上所述的不同的连接平面。接触端C、D的插销13具有第一较长的长度，而接触端A的插销具有第二较短的长度，因而提供不同的连接平面L1和L2。当连接该插头和插座时，插销C和D首先与插座的内接触端11F和G接触，当进一步进行连接时，较短的插销A与插座的内接触端E接触。
因此，在监控装置1中首先检测接触端F和G之间的测量元件的内阻，当进一步连接该插头和插座时，接触端E和F之间的电阻从无穷大电阻向R1的电阻值变换。因而，与插头联结的测量元件5通过在连接插头和插座时确定电阻分布图能够清楚地并专门地识别。识别由电阻R1的值和插头的插销A、C、D的长度确定。
附加的或选择地，如图9所示，由于第一连接器2具有开口，能够提供插座，其中内接触端12不同地构造，因而相对于与其连接的插头的插销提供不同的连接平面L3和L4。在接触端F和G的开口12具有，当插销的连接已经到达插座的第一连接平面L3时，能够接触的内接触端时，接触端E进入相应的开口中，使得插头的相应的插销只有当到达第二连接平面L4时才能够接触。因而，连接时，插头的相应的插销A在比插销C和D分别接触接触端F和G时的稍后的时间点接触该接触端E。
除了电阻R1、R2，可以设置诸如电容或电感的其他类型的无源电器，或诸如半导体等的有源电器，以在相应的接触端之间提供能够电测量的量。诸如阻抗的电量能够例如通过经由相应的信号施加交流信号被测量。
还有，在第二连接器中的连接平面的数目不限于两个，而可以多于两个。用于提供电量的电装置的数目也不限于一个或两个。而且，测量元件的内阻能够用作相应的接触端之间的一个被检查的电阻，以识别测量元件。
图10中，显示监控装置1，其包括用于识别与第一连接器2连接的测量元件5的类型的识别单元16。该识别单元16包括用于检测不同信号线之间的电阻值，并建立其随时间的变化的电阻值的时间电阻特性的测量单元17，将这种时间电阻特性与预先存储的分布图进行比较的比较单元18，以及存储这种预先存储的分布图的存储器单元19。识别信息由比较单元传送给连接于信号线3的监控装置的监控单元20，信号线3专用于操作地连接于测量元件5。测量根据识别所连接的相应的测量元件5的识别信息由监控单元20进行。

Claims (8)

1.一种连接器系统，其包括：
用于连接监控装置(1)并且具有多个第一接触端(E、F、G、J)的第一连接器(2)，
用于连接电元件(5)并具有多个第二接触端(A、B、C、D)的第二连接器(4)，
其中在所述多个第二接触端的至少两个之间设置电装置(R1、R2)，用于提供可检测的电量；
其中所述第一和第二连接器(2、4)在连接过程中能够连接；
其中所述第二接触端(A、B、C、D)和电装置这样设置，以使当连接时，在第一连接阶段所述第一接触端(E、F、G、J)与所述多个第二接触端(A、B、C、D)的第一分组接触，以及当连接进一步进行时，所述第一接触端(E、F、G、J)与所述第二接触端的第二分组接触，以使在第一连接阶段，所述第一接触端(E、F、G、J)的两个之间的电量是可检测的，所述电量不同于在所述连接器(2、4)未连接状态下的电量，以及在第二连接阶段，所述第一接触端(E、F、G、J)的至少两个之间的电量是可检测的，所述电量不同于在第一连接阶段所检测的电量。
2.根据权利要求1所述的连接器系统，其中所述电装置是电阻器、电容和电感至少其中之一。
3.根据权利要求1所述的连接器系统，其中所述第二连接器(4)被配置为提供两个第二接触端，其中在第一连接阶段，所述两个第二接触端(A、B、C、D)的其中之一(A)可由所述第一接触端(E、F、G、J)的相应一个(E)接触，以及在第二连接阶段，所述两个第二接触端(A、B、C、D)的另一个(B)可由相应的一个第一接触端接触。
4.根据权利要求3所述的连接器系统，其中所述两个第二接触端(A、B、C、D)每个均与一个电装置连接并且被间隔开，以使当连接时，在第一和第二连接阶段之间，所述一个第一接触端(E)与所述两个第二接触端(A、B)绝缘。
5.一种电元件布置，其包括：
电元件(5)；
与所述电元件(5)连接的连接器(4)；
其中所述连接器(4)具有多个第二接触端(A、B、C、D)，
其中在所述多个接触端(A、B、C、D)的至少两个之间设置电装置，用于提供可检测的电量；
其中所述多个接触端(A、B、C、D)的第一分组被设置为在第一连接平面是可接触的，以及所述接触端(A、B、C、D)的第二分组被设置为在第二连接平面是可接触的，以使当接触在第一连接平面中所述接触端的第一分组时，两个接触端之间的电量是可检测的，以及当接触在第二连接平面中所述接触端(A、B、C、D)的第二分组时，所述两个接触端之间的另一个电量是可检测的，所述电量不同于在所述第一连接平面中相应的两个接触端之间所检测的电量。
6.根据权利要求5所述的电元件布置，其中在所述第一连接平面和/或所述第二连接平面中可检测的电量其中之一由所述电元件(5)提供。
7.一种通过连接器用于连接至电元件的监控装置(1)，其包括：
识别单元(16)，用于实时检测连接至所述连接器的信号线上的电量的特性；
比较单元(18)，用于将所述电量的实时检测特性与预存的分布相比较；以及
监控单元(20)，用于根据所述比较单元(18)的比较结果经由所述连接器(2)操作所述电元件(5)。
8.用于经由连接器操作电元件(5)的方法，其包括如下步骤：
实时检测连接至所述连接器的信号线上的电量的特性；
将实时检测的所述电量的特性与预存的分布相比较；以及
根据所述比较步骤的比较结果经由所述连接器操作所述电元件。
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