CN110168569B - 阈值检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阈值检测设备(100)，包括闩锁机构(101)，所述闩锁机构(101)包括：具有至少两个卡扣(102a、102b)的卡扣元件(103)，以及构造成接合在两个卡扣(102a、102b)之间的卡扣间隙(105)中的棘爪(104)。所述阈值检测设备(100)还包括能够偏转的致动装置(108)，所述致动装置(108)构造成通过偏转使所述卡扣元件(103)和所述棘爪(104)在所述自由轮转方向(106)上逐卡扣地相对于彼此移动。根据本发明，所述阈值检测设备(100)还包括电子部件(109)，所述电子部件(109)构造成根据所述卡扣元件(103)相对于所述棘爪(104)的逐卡扣移动改变其电特性。

Description

阈值检测设备

技术领域

本发明涉及一种阈值检测设备。

背景技术

本发明的设备可以检测大多数变化的阈值事件。这样的阈值事件被定义为降至预定阈值以下或超过预定阈值。所述阈值可以是例如压力的阈值、温度的阈值、加速度的阈值、机械力的阈值等。

在所考虑的时间段内感测和识别阈值的这种过冲和/或下冲在各种工业过程中可能是重要的。无数实例之一涉及例如在产品制造期间、物流链中、产品利用期间的临界温度应力，或者通常涉及对产品执行的温度相关工艺。

如今，加速度阈值的过冲(例如，智能手机中的跌落传感器中)或者压力阈值的过冲(例如，气瓶中)在工业中备受关注。在这种情况下，通常感兴趣的是了解降至预定阈值以下或超过预定阈值的频率。

例如，WO 2005/081730 A2描述了一种用于对所执行的灭菌和/或利用循环的次数进行计数的设备。所述设备以精密工程实施，这明显不同于对用微系统技术制造的部件的精度提出的增加的要求。该已知设备包括齿轮或齿条，它们分别由活塞致动。该设备包括插头式连接器，通过该插头连接器，该设备可以插入外部装置中。在所述插头的区域中，另外布置该活塞的一端。当该设备插入外部装置时，该活塞将抵靠外部装置并且将通过该插入移动而移位。因此，该活塞致动该齿轮或齿条并使其前进一个齿。这里使用机械数字刻度形式的光学显示装置，以向用户指示使用循环数。

DE 10 2005 054 546 A1描述了一种用于感测对对象执行的治疗过程的系统。这里公开的设备包括单个制动钩和能够热变形的双金属片，该双金属片致动处于非致动状态下的计数开关。随着温度的升高，该双金属片朝向该制动钩偏转，并在此过程中被该制动钩卡住。这里，该双金属片致动布置在该制动钩上的安全开关。在借助于RFID来读出该设备期间，启动复位设备，该复位设备使该制动钩向回枢转，使得该双金属片回落到计数开关上。然而，这只有在温度已经充分降低以使该双金属片再次推回到其非偏转位置时才会发生。然而，该设备中的更大问题在于，该机构本身不会复位，即在每个灭菌过程之后必须通过RFID来实现读出，以用于启动复位机构。然而，例如，如果在两次手术中的应用之间忘记读出设备，则不可能事后验证是在两次手术之间实际发生了灭菌，还是因为在第一次手术前进行了灭菌而使双金属片仍然附着在制动钩上。

[1]描述了一个微机械阈值计数器，用于枚举多达五个加速度阈值事件。其上布置有质量块的弯曲梁是悬臂式的，并且其开放端布置在具有间隙的梳状元件内。在加速时，布置在弯曲梁上的质量块根据加速度的量而偏转，使得弯曲梁的开放端停留在梳状元件的一个间隙内。所述设备是无源系统，不需要额外的驱动元件。然而，该设备不提供复位机构，即，一旦弯曲梁偏转，它将不会自动恢复到初始位置。除此之外，质量块仅对加速度的量做出响应，而不是对加速度事件的次数作出反应，即，对于单个但强烈的加速事件，弯曲梁的开放端可以向前跳动两个或更多个间隙。因此，利用所述设备，不能确保所述向前跳跃针对每次阈值事件仅跳过一个卡扣。因此，之后无法区分是发生了一次非常强烈的加速事件还是发生了几次轻微的加速事件。

在[2]中描述了类似的系统。振动质量块悬挂在两个弹簧上。该振动质量块布置在固定的棘齿元件内。该棘齿元件包括凸起，并且该振动质量块包括可以接合到该凸起中的钩。所述设备基本上具有与[1]中描述的系统相同的优点和缺点。该设备也是无源系统，不需要额外的驱动元件。然而，该设备也没有提供复位机构，这意味着一旦该振动质量块被偏转，它不会自动地将其自身复位到初始位置。除此之外，这里，该振动质量块也仅对加速度的量做出反应而不是对加速度事件的次数作出反应，即，对于单个但强烈的加速事件，该振动质量块可以向前跳跃两个或更多个凸起。因此，利用所述设备，同样无法确保所述向前跳动针对每次阈值事件仅跳过一个卡扣。因此，之后无法区分是发生了一次非常强烈的加速事件还是发生了几次轻微的加速事件。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种设备，其适用于感测阈值事件并适用于确定阈值下冲和/或过冲的数量，同时避免现有技术中提到的问题。

根据本发明，该目的通过阈值检测设备来实现。

为此，本发明的设备尤其包括闩锁机构。该闩锁机构包括卡扣元件，该卡扣元件包括至少两个卡扣。此外，该闩锁机构包括棘爪，该棘爪构造成接合到两个卡扣之间的卡扣间隙中。卡扣间隙是两个卡扣之间的空隙。该卡扣元件能够在第一方向上相对于该棘爪移动。因此，该第一方向也称为自由轮转方向。然而，该卡扣元件相对于该棘爪在第二方向上的移动可以由该棘爪阻挡。因此，所述第二方向也称为阻挡方向。因此，该卡扣元件可以在自由轮转方向上相对于该棘爪移动。因此，该棘爪防止该卡扣元件在阻挡方向上的移动。本发明的设备还包括能够偏转的致动装置，该能够偏转的致动装置构造成通过偏转使该卡扣元件和该棘爪在该自由轮转方向上相对于彼此逐卡扣地移动。该致动装置致动例如该卡扣元件或该棘爪，以便能够实现该卡扣元件与该棘爪之间的相对移动。然而，根据本发明，这种相对移动仅逐卡扣地进行。这意味着在该致动装置每次偏转时，该卡扣元件和该棘爪向前移动仅一个卡扣。换句话说，该卡扣元件和该棘爪随着该致动装置的每次偏转而相对于彼此移动，使得该卡扣元件针对每次偏转相对于该棘爪仅一次一个卡扣地向前移动。每次超过阈值时，该致动装置将该卡扣元件相对于该棘爪向前推动一个卡扣。为此，在降至预定阈值以下或超过预定阈值之后，该致动装置可以将其自身重置到其初始位置。因此，可以多次检测阈值事件的发生。这里的致动装置是对要测量的量敏感地做出反应的部件。这意味着当降至要测量的量的预定阈值以下或超过该预定阈值时，该致动装置可以例如响应于力、温度、压力、电流等被偏转，使得它将致动该卡扣元件或该棘爪并将使它们相对于彼此分别移动一个卡扣。此外，本发明的设备包括电子部件，该电子部件构造成根据该卡扣元件相对于该棘爪的逐卡扣移动来改变其电特性。例如，每次该卡扣元件相对于该棘爪向前移动了一个卡扣时，该电子部件可以改变其电特性。在这种情况下，该电气部件的可变电特性可以在该卡扣元件相对于该棘爪的每个单独位置处取特定值。例如，该电子部件可以是可变的电阻器、电容器或线圈，其相应的量(电阻、电容、电感)随着该卡扣元件相对于该棘爪的每个逐卡扣移动而改变。因此，反之，每个单独的电阻、电容或电感值分别表征该卡扣元件相对于该棘爪的特定位置。因此，可以根据该电子部件的电流测量值，得出关于该卡扣元件相对于该棘爪的当前位置的结论。因此，根据该卡扣元件相对于该棘爪的该确定位置，可以推断出该卡扣元件已经相对于该棘爪向前移动(从初始位置开始)的卡扣的数量，即，已经发生的阈值过冲和/或下冲的数量。因此，不仅可以检测阈值事件的发生，而且本发明的设备还能够通过该电子部件感测并可能存储阈值过冲的数量。

根据一个实施例，该闩锁机构可以构造成微系统(MEMS：微机电系统)。MEMS在设计和生产要求方面明显不同于精密机械结构。精密机械结构(例如，用于钟表机构的齿轮)大多是冲压的并且有时是激光的，而MEMS结构通常使用蚀刻工艺制造。在MEMS技术中很难或不可能实现许多可以在精密工程中制造的结构。然而，将该闩锁机构制造为MEMS具有决定性的优点，即该闩锁机构变得非常紧凑并且需要很小的空间。特别是与上述精密工程结构相比，MEMS结构通常小十的几次幂的因子。

本发明的设备还可以包括基板，在该基板上设置有作为MEMS的闩锁机构，并且其中该致动装置的偏转在与基板平面水平的平面内实现。由该基板的横向外边缘划分或跨越的平面称为基板平面。例如，对于本身扁平的晶片，基板平面大致上等于晶片本身。与基板平面平行的平面内的移动可以是例如基板内或基板上的移动，只要移动装置与基板平面平行移动即可。

或者，该设备也可以包括基板，该基板上设置有作为MEMS的该闩锁机构，并且其中该致动装置的偏转与基板平面垂直地发生，该设备还包括转向设备，通过该转向设备，该致动装置的与基板平面垂直的偏转移动可以被转向为与基板平面水平的移动。与基板平面垂直的移动将是例如该致动装置离开基板平面的移动，即，例如，该致动装置将垂直地远离基板移动。可以例如以齿轮(特别是锥齿轮或蜗轮)的形式设置相应的转向设备。然而，转向设备包括第一和第二转向装置也是可行的，第一转向装置包括倾斜面，第二转向装置与该倾斜面接触。当第二转向装置在该倾斜面上施加压力时，第一转向装置将在与第二转向装置的移动方向倾斜的方向上移动。例如，通过具有45°角的倾斜面，可以实现水平移动向垂直移动的转向。在这种情况下，该棘爪和/或该卡扣元件的致动不是由该致动装置直接实现，而是由插入的转向设备间接实现。这意味着该致动装置(与基板平面垂直地)致动该转向设备，并且该转向设备(与基板平面水平地)致动该棘爪和/或该卡扣元件。

根据一个实施例，卡扣在自由轮转方向上沿着该卡扣元件一个接一个地布置，使得该棘爪在该逐卡扣移动中将从一个卡扣间隙连续地接合到相应的下一个相邻的卡扣间隙中。这将本发明的设备与仅包括一个卡扣元件(其具有一个单个卡扣)和一个棘爪的其他设备区分开。这种系统在致动发生之后需要复位机构，而在本发明的设备中，该卡扣元件可相对于该棘爪移动若干次。

此外，可以想到的是，该卡扣元件是能够自由旋转的齿轮，其中，该卡扣以在径向上布置在该齿轮的外侧或内侧的齿的形式构造。在MEMS技术中，这种齿轮也较容易制造。此外，卡扣元件的作为齿轮的构造具有以下优点：齿轮可以相对于棘爪仿佛无限地(逐卡扣地)移动。然而，设置限制逐卡扣移动次数的端部止挡也是可行的。例如，一旦齿轮完成一整圈旋转，端部止挡可以限制齿轮的进一步旋转。因此，可以避免一旦执行了360°的旋转，连接到齿轮的计数器电路就重置为零。因此，这将具有以下优点：例如，在使用如上所述理论上可以无限旋转的齿轮时，端部止挡构造成使得齿轮最多仅旋转360°一次。以这种方式，可以确保在读取仪表时没有重叠。这意味着由于位于360°处的端部止挡，齿轮的每个位置只能被占用一次。因此，电子部件的与齿轮的特定位置相关联的值也可以仅产生一次，因此是唯一的。因此，不会出现歧义。然而，端部止挡也可以与齿条等一起使用，以便不超过特定数量的逐卡扣移动。

由驱动机构驱动的卡扣元件(在这种情况下是齿轮)进一步接合到另外的元件(例如，另外的齿轮)中以形成齿轮单元也是可行的。通过相应的齿接(齿轮减速)，卡扣元件因此可以旋转超过360°，而与电子部件连接的另一元件将旋转小于360°并占据独特的位置。

类似地，该卡扣元件可以是能够相对于棘爪移动的齿条，并且其中，卡扣以布置在该齿条上的齿的形式构造。例如，齿条可具有线状形状或弯曲形状。对于弯曲形状，齿可以布置在内侧，即指向曲率半径的中心，和/或布置在外侧，即在齿条的背离曲率半径的中心的那一侧。

可以想到的是，该致动装置致动该卡扣元件，以使该卡扣元件在自由轮转方向上相对于该棘爪分别逐卡扣地进一步移动一个卡扣。如上所述，该致动装置可以直接或间接地致动该卡扣元件。对卡扣元件的致动具有以下优点：该棘爪可以布置成在设备上静止，而该卡扣元件在自由轮转方向上移动。在这里，例如可以通过以下方式来实现棘爪从一个卡扣间隙跳到自由轮转方向上的下一个卡扣间隙：适当地成形卡扣和棘爪，使得当卡扣元件移动时，棘爪沿着卡扣边缘滑过卡扣并且锁定到相邻的卡扣间隙中。

该致动装置将适当地作用于该卡扣元件的卡扣，以使该卡扣元件相对于该棘爪逐卡扣地进一步移动。因此，该致动装置例如可以作用于齿轮的齿，并且可以使齿轮直接向前移动一个齿。这是致动该卡扣元件的相对简单的可能方式，因为不需要另外的枢转臂等。

以下方式也是可行的：通过拉伸元件使卡扣元件偏置，和/或使致动装置致动棘爪。响应于棘爪的释放与卡扣间隙的接合的移动，在棘爪再次接合在卡扣元件的相邻的下一个卡扣间隙之前，偏置的卡扣元件由于该偏置而在每种情况下向前移动一个卡扣。这与钟表机构中的擒纵机构大致相当。这将具有例如以下优点：在使用如上所述理论上可以连续转动的齿轮时，将偏置选择得使得齿轮最多仅旋转360°一次。具体地，以这种方式可以确保在读取仪表时不会有重叠。这意味着由于偏置，齿轮的每个位置只能被占用一次。因此，电子部件的与齿轮的特定位置相关联的值也可以仅产生一次，因此是唯一的。因此排除了歧义。备选地或附加地，在此也可以设置上述端部止挡。

可以想到的是，该致动装置是能够热偏转的。因此，可以测量热阈值过冲。

在这种情况下，该致动装置可以是热弯曲换能器，或者该致动装置可以包括形状记忆合金。热弯曲换能器应理解为根据温度改变其形状的部件。例如，一旦超过阈值温度，热弯曲换能器可以朝向第一方向变形。当降至该阈值温度以下时，热弯曲换能器将返回其初始位置，即它将再次朝另一个方向变形。在英语使用者中，热弯曲换能器也可以是称为双压电晶片的部件。这种双压电晶片包括两个或更多个可以彼此分开致动的有源区域。热双压电晶片包括例如两个有源区域，一旦超过阈值温度，它们将朝第一方向变形。当降至该阈值温度以下时，这两个有源区域将移回其初始位置，即朝向相反的第二方向移动。这两个有源区域可以具有不同的温度膨胀系数。结果，这两个有源区域的变形程度将不同，这又将导致双压电晶片的机械偏转。因此，热双压电晶片可以响应于降至阈值温度以下和/或超过阈值温度而在两个方向上移动。

备选地或附加地，该致动装置可以是能够机械偏转或电偏转的。例如，该致动装置可以是当施加某些力(例如压力)时能够机械偏转的。例如，这可以是气压，即，例如可以在潜水计时码表中使用该致动装置并指示潜水次数。然而，例如，该致动装置也可以是能够通过加速力偏转的。以这种方式，可以识别设备是否从特定高度跌落以及从特定高度跌落的频率，或者可以识别车辆中超速发生的次数。

该致动装置可以构造成在超过预定阈值和/或降至预定阈值以下时偏转，以便借助于所述偏转使该卡扣元件和该棘爪在自由轮转方向上相对于彼此移动。取决于能够使该致动装置偏转的力(例如，热、电、机械)，这样的阈值可以是例如预定量的温度、压力、加速度，或预定量的不同的热、电或机械力。所述阈值可以是上阈值和下阈值两者。无论如何，根据本发明，仅当使该致动装置偏转的力降至阈值以下或超过阈值时，该致动装置才致动该棘爪和/或该卡扣元件。这意味着仅在降至预定阈值以下或超过预定阈值时，该致动装置的偏转将足以使该卡扣元件和该棘爪相对于彼此移动。

根据可行的实施例，该电子部件可以是电容器或电阻器或线圈或电光元件。所有这些电子部件都适用于觉察到它们各自电气特性的非常小的变化。

例如，该电子部件可以是RFID谐振电路的可调元件。因此，该电子部件可以是例如具有可变电阻的电负载、具有可变电容的电容器、或具有可变电感的线圈，它们各自的电特性根据要确定的量(例如温度、压力等)而变化。随着电特性的改变，整个RFID谐振电路的谐振频率也将改变。因此，例如，可以通过使用RFID读取器读出(有源或无源)RFID谐振电路；谐振电路的频率可以是相应可调电子部件的电流值的指示，并且因此同时也可以是该卡扣元件相对于该棘爪的当前位置的指示。

该设备可以包括基板，该基板具有布置在其上的闩锁机构，并且其中该电子部件布置在该闩锁机构和该基板之间。因此，该卡扣元件相对于该基板的移位可导致该电子部件的电特性的改变。而且，这种布置节省空间，因为该电子部件可以直接集成到例如基板中，并且因此可以直接布置在该卡扣元件下方而不是紧邻该卡扣元件。

根据本发明的一个实施例，该设备可以包括基板，该基板上布置有闩锁机构，电气部件可以是电容器，第一电容器板设置在基板处，第二电容器板设置在卡扣元件和/或棘爪处，电容器板相对于彼此的排列在卡扣元件和/或棘爪相对于基板的逐卡扣移动时发生改变，使得电容器的电容将发生改变。

本发明的设备可以被构造成灭菌循环的计数器，例如，其中致动装置在每次灭菌过程中将卡扣元件和棘爪在自由轮转方向上相对于彼此分别移动一个卡扣。

附图说明

本发明的实施例在附图中进行了描绘，并将在下面进行解释，在附图中：

图1示出了本发明设备的实施例的示意性侧视图，

图2示出了本发明设备的另一实施例的示意性侧视图，

图3A至图3F示出了用于描述本发明设备的操作模式的详细视图，

图4示出了本发明设备的另一实施例的示意性侧视图，

图5示出了本发明设备的另一实施例的示意性侧视图，

图6示出了本发明设备的另一实施例的示意性侧视图，其中致动装置根据锚擒纵机构的原理致动棘爪，

图7A示出了包括致动装置在内的基板的示意性顶视图，用于可视化地示出致动装置在基板平面内和/或水平和/或平行于基板平面的移动，

图7B示出了包括致动装置在内的基板的示意性顶视图，用于可视化地示出致动装置在垂直于基板平面的平面内的移动，

图7C示出了包括转向设备在内的本发明设备的示意性侧视图，

图7D示出了处于第一状态的包括转向设备在内的本发明设备的示意性侧视图，

图7E示出了处于第二状态的图7D的本发明设备的示意性侧视图，

图8示出了本发明设备的另一实施例，

图9示出了本发明设备的另一实施例，

图10示出了用于可视化地示出灭菌循环的图表，以及

图11A至图11D示出了用于描述本发明设备的操作模式的另一详细视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的设备100的示意图。设备100包括闩锁机构101。闩锁机构101包括卡扣元件103和棘爪104。卡扣元件103包括至少两个卡扣102a、102b。两个卡扣102a、102b具有形成在它们之间的卡扣间隙105，棘爪104可以接合在其中。

在自由轮转方向106上，卡扣元件103能够相对于棘爪104移动。然而，在阻挡方向107上，卡扣元件103相对于棘爪104的移动可以通过棘爪104阻挡。这可以例如通过棘爪104和各个卡扣102a、102b的合适形状(如图1所示)来实现。

卡扣102a具有圆形侧和平坦侧面。棘爪104也包括圆形侧面和平坦侧面。在自由轮转方向106上两个圆形侧面彼此滑过，而在阻挡方向107上相应的平坦侧面阻挡棘爪104相对于卡扣102a的移动。

卡扣元件103和棘爪104相对于彼此的相对移动被理解为两个元件103、104在自由轮转方向106上相对于彼此的移动，即两个元件103、104相对于彼此的位移。棘爪104在接合在卡扣间隙105中时的移动和在释放接合时的移动通常是向上和向下移动110，其相对于自由轮转方向106是横向的。然而，如本公开所限定的，棘爪104的这种向上和向下移动110并非指卡扣元件103和棘爪104之间的如描述中所述的相对移动。

本发明的设备100还包括能够偏转的致动装置108。致动装置108构造成借助于偏转使卡扣元件103和棘爪104在自由轮转方向106上逐个卡扣地相对于彼此进行移动。

在图1所示的实施例中，致动装置108是线性致动器，其可以沿着和/或平行于自由轮转方向106线性地偏转。借助于该偏转移动，致动装置108在这种情况下致动卡扣元件103，将其相对于棘爪104逐个卡扣地向前推动。然而，致动装置108也可以借助于合适的偏转移动来致动棘爪104。后面将参考图5和图6更详细地解释这样的实施例。

一般适用于所有实施例的是，能够偏转的致动装置108还可以借助于例如枢转移动来移动或致动棘爪104和/或卡扣元件103。例如，致动装置108可以被构造成(例如，在所提供的诸如热能和/或电能和/或机械能之类的外部能量下)变形并在变形过程期间移动或致动棘爪104或卡扣元件103。后面将参考图2、图3A至图3F、图6、图7A至图7C、图9、图10和图11A至11D更详细地解释这些实施例。

本发明的设备100还包括电子部件109。电子部件109构造成根据卡扣元件103相对于棘爪104的逐卡扣移动来改变其电特性。在图1所示的实施例中，每当致动装置108推动卡扣元件103进一步移动一个卡扣102a、102b时，电子部件105改变其电特性。

电子部件109可以是例如可变欧姆电阻器，其根据卡扣元件103相对于棘爪104的位置改变其电阻。然而，电子部件109也可以是电容器，其根据卡扣元件103相对于棘爪104的位置改变其电容。电子部件109也可以是线圈，其根据卡扣元件103相对于棘爪104的位置的功能改变其电感。

图2示出了根据本发明的设备100的另一实施例。在此，闩锁机构101同样包括棘爪104和具有至少两个卡扣102a、102b的卡扣元件103；棘爪104可以接合在两个卡扣102a，102b之间的卡扣间隙105中。

卡扣元件103在此构造为齿轮。各个卡扣102a、102b以在径向上布置在齿轮103外侧的齿的形式构造。然而，各个齿102a、102b也可以以在径向上布置在齿轮103内侧的齿的形式构造。

齿轮103在此构造为能够自由旋转的齿轮。然而，齿轮103能够弹性旋转(即，齿轮103能够对抗于例如弹簧力而旋转)也是可行的。例如，可以将诸如钟表机构中已知的主发条之类的弹簧(这里未示出)联接到齿轮103，使得当齿轮103在第一方向上移动时弹簧将受到应力(即，将承受压缩应力或拉伸应力)，并且使得当齿轮103在与第一方向相反的第二方向上移动时弹簧将被去应力。

在如图2所示的能够自由旋转的齿轮103中，棘爪104接合在齿轮103的两个齿102a、102b之间的齿间隙105中。由此同样可以看出，由于棘爪104和齿轮103的各个齿102a、102b的特定形状，自由轮转方向106导致齿轮103相对于棘爪104能够自由旋转。然而，在相反的方向上，即在阻挡方向107上，棘爪104将阻挡齿轮103的移动。

在该实施例中，致动装置108致动卡扣元件103，以使卡扣元件103相对于棘爪104在自由轮转方向106上在该情况下逐卡扣地进一步移动一个卡扣102a、102b。可以看出，在此，致动装置108作用于卡扣元件103的卡扣102c，以使卡扣元件103相对于棘爪104逐卡扣地进一步移动。

这里，本发明的设备100设置在基板210上。例如，基板210可以是硅晶片。本发明的设备100可以作为MEMS(微机电系统)设置在基板210上。例如，所描绘的齿轮结构103可以借助于合适的蚀刻工艺制造。

如箭头205所示，致动装置108在图平面内向上偏转，以便致动齿轮103。因此，致动装置108的偏转发生在基板平面内，即在与基板平面平行和/或水平的平面内。

致动装置108的移动基本上是由所提供的外部能量(例如热能)引起的枢转移动，致动装置108的行为大致与悬臂弯曲梁的行为相当。

电子部件109在此构造为电容器。更具体地，第一电容器板201设置在基板210处，并且第二电容器板202设置在卡扣元件103处。

可以看出，两个电容器板201、202是两个半圆形段。在图2所示的齿轮103相对于基板210的位置中，两个电容器板201、202相互排列为使它们彼此正好相对，即，从顶部看时它们合并形成完整的圆。

由于两个电容器板201、202相对于彼此的位置，在该位置处的电容器109具有特定的电容器电容。当卡扣元件103逐卡扣地相对于基板210移动时，齿轮103将相对于基板210旋转，因此两个电容器板201、202相对于彼此的排列将发生变化。同时，电容器109的电容器电容也将改变。

在图2所示的实施例中，电子部件(即电容器109)是RFID谐振电路207的可调节的元件。除了电容器109之外，RFID谐振电路207还包括线圈206。因此，这里具有一个LC电路，其谐振频率取决于部件。

谐振电路207的谐振频率根据可调节的电容器109的电容器电容的功能而变化。例如，齿轮103相对于基板210和/或相对于棘爪104的每个位置导致两个电容器板201、202相对于彼此的特定位置。这导致特定的电容器电容，因此导致RFID谐振电路207对于每个位置的特定谐振频率。

这意味着RFID谐振电路207对于齿轮103相对于基板210和/或相对于棘爪104的每个位置具有特定的共振频率。RFID谐振电路207可以借助于合适的RFID读取器读出。因此，在这种情况下，可以根据谐振电路207的相应的特性传输频率，推断齿轮103(第二电容器板202)相对于基板210(第一电容器板201)和/或相对于棘爪104的位置。

为此目的，设备100可以具有电子接口209。电子接口209不一定是MEMS元件本身的一部分。例如，当电子部件109直接代表RFID谐振电路或更复杂的电子设备的可调节的元件时，电子接口209能够读出电子部件109的变化。

因此，如果电子部件109对应于谐振电路207的典型元件(电容器、线圈、电阻器)，例如对应于可变电容器109，并且，如果后者与线圈结构206一起形成LC电路207，则电容的变化也将改变谐振电路207的谐振特性。可以借助于相应的读取设备以无线方式读出由此形成的RFID系统(射频识别)的无源应答器。

如果电子部件109形成电子电路的一部分，电子电路又形成RFID应答器系统的一部分，则电能可以借助于相应的读取设备无线地耦接到电路中，并且可以用于执行电子电路的功能，例如用于信号放大、信号评估和进一步的传输任务。

图3A至3F示出了致动装置108的偏转以及图2中描绘的齿轮103相对于基板210和/或相对于棘爪104的相关致动的详细视图。

图3A示出了闩锁机构101，其包括棘爪104、齿轮103以及处于初始位置的致动装置108。所有元件103、104、108基本上处于静止状态。

图3B示出了致动装置108如何开始移动。致动装置108在图平面内向上偏转，即沿箭头301所示的方向偏转。在这种情况下，致动装置108部分地接触齿轮103的一个齿并且与该齿抵接。

图3C示出了致动装置108如何在箭头301的方向上进一步向上偏转。在这种情况下，致动装置108通过作用于齿轮103的与致动装置108接合的齿102c，而带动齿轮103移动。齿轮103开始在自由轮转方向106上旋转，并且棘爪104沿着齿102的齿侧面滑动，使得棘爪104向上提升。

图3D示出致动装置108保持向上移动，即在箭头301的方向上移动，从而进一步旋转齿轮103。在齿轮103进一步旋转时，棘爪104滑过齿102a并接合在齿102a和102b之间的下一个齿间隙105中。棘爪104现在阻挡齿轮103在阻挡方向107上向后移动。

从图3E中可以看出，致动装置108现在再次移回其初始位置。在该过程中，致动装置108再次在如箭头302所示的相反方向上偏转，即在图平面内向下偏转。在该过程中，致动装置108滑过齿轮103的齿，因为齿轮103借助于棘爪104固定，阻挡在阻挡方向107上旋转。

在图3F中可以看到，致动装置108已经返回到其初始位置。致动装置108可以在其沿箭头301的方向的下一次偏转时接合在齿轮103的下一个齿中，并且以上述方式再次使齿轮103旋转一个齿。根据本发明，所描述的由致动装置108、卡扣元件103和棘爪104组成的机构构造成使得卡扣元件103相对于棘爪104仅以逐卡扣的方式(即，一次仅一个卡扣)进一步移动。

在图3F中还可以看到布置在齿轮103处的第一电容器板201如何相对于设置在基板210内的第二电容器板202移位。结果，与图3A所示的初始位置相比，电容器的电容发生变化。

在图3A至图3F所示的实施例中，两个电容器板201、202相互布置为使得它们在图3A所示的初始位置不相互叠加或重叠。与齿轮103可能占据的所有其他位置相比，电容器此处的电容具有最低值，即此处的电容大约为零。随着齿轮103的旋转增加，两个电容器板201、202的重叠也增加，使得电容器的电容保持上升。在旋转180°的情况下，两个电容器板201、202完全重叠，使得与齿轮103可能占据的任何其他位置相比，处于该位置的电容器109表现出最大量的电容。随着齿轮103继续旋转，电容器的电容再次减小。

这里的电容器板201、202被构造成半圆形板，但是其他合适的形状也是可行的。

致动装置108的移动基本上是通过提供外部能量(例如热能)引起的枢转移动，致动装置108的行为大致与悬臂弯曲梁的行为相当。

电子部件109不一定是电容器。电子部件109也可以是欧姆电阻器、线圈或电光元件。

例如，欧姆电阻器适合的实施例如图4所示。这里描述的本发明的设备100的设置类似于图1的示例。这里，闩锁机构101也布置在基板210上。此外，致动装置108还构造为线性致动器，其致动卡扣元件103。

卡扣元件103在此构造为包括多个齿的齿条。然而，与图1所示的示例相比，致动元件103并不在自由轮转方向106上推动齿条103，而是通过致动装置108在自由轮转方向106上拉动齿条103。

随着致动装置108逐卡扣地进一步拉动齿条103，棘爪104沿箭头110所示的方向上下移动，从而接合在各个齿102a、102b之间的相应齿间隙105a中。

这里的卡扣元件103被描绘为线状齿条。然而，齿条103也可以是弯曲的而不是线状的。例如，齿条103可以具有圆弧或圆段形状的结构，其中齿可以在径向上布置在内侧和/或在径向上布置在外侧。

无论卡扣元件103是齿条还是如图2所示的能够自由移动的齿轮，根据本发明，各个卡扣102a、102b都在自由轮转方向106上沿着卡扣元件103一个接一个地布置，使得棘爪104在逐卡扣移动中从一个卡扣间隙105a连续地接合到相应的下一个相邻的卡扣间隙105b中。结果，例如，在无限旋转的齿轮103中，不需要提供现有技术中所需的单独的复位机构。致动装置108可以包括例如牵引装置401以及牵引设备402，牵引设备402借助于牵引装置401致动卡扣元件103。根据本发明的实施例，致动装置108可以是能够机械(包括热)偏转的或能够电偏转的。

如开头所述，电子部件109可以是可变欧姆电阻器。在这里示出的实施例中，电阻器109布置在闩锁机构101和基板210之间。可变欧姆电阻器109大致与电位计相当。随着卡扣元件103相对于棘爪104和/或基板210的每一次逐卡扣的向前移动，其电阻发生改变。

欧姆电阻器109也可以是谐振电路207的一部分。例如，这里的可调谐RL电路207包括所提及的欧姆电阻器109以及线圈装置206。

在该实施例中，也可以采用电容器代替欧姆电阻器作为可调谐电子部件109，以便与线圈206一起形成上面参照图2描述的可调谐LC电路207。

如上面参照图2所述，卡扣元件103可以是能够自由移动或能够弹性移动的。尽管图4示出了能够自由移动的齿条103，但图5示出了通过弹簧501偏置并因此能够弹性移动的齿条103。

因此，图5示出了本发明的设备100的另一实施例。这里描绘的设备100基本上对应于上面参考图4描述的实施例。然而，一个区别在于，致动装置108在此致动棘爪104而不是卡扣元件103。

在此，卡扣元件103通过拉伸元件501偏置。拉伸元件501可以是拉伸弹簧，例如，其在初始状态下被拉开并因此被偏置。在这里描绘的示例中，卡扣元件103可以在自由轮转方向106上对抗于拉伸弹簧501的拉力上紧到最后一个齿510(在图5中是最右侧的齿)。棘爪104接合在最后的齿间隙中，并阻挡卡扣元件103在阻挡方向107上的移动。

如开头所述，致动元件108致动棘爪104。这里，致动元件108不需要直接接触棘爪104，致动元件108也可以通过例如连接装置502连接到棘爪104。致动元件108还可以可选地包括转向装置503，使得致动装置108不需要必须在与致动装置108的偏转方向相同的方向上移动棘爪104。刚才所说的也适用于致动卡扣元件103的致动装置108。

如开头所述，卡扣元件103因此通过拉伸弹簧501偏置，即，拉伸弹簧501在阻挡方向107上拉动卡扣元件103。然而，棘爪104阻挡卡扣元件103在该阻挡方向107上的移动。在棘爪104进行释放卡扣间隙105a中的接合的移动时，偏置的卡扣元件103将由于拉伸元件501的偏置而移动，即，拉伸弹簧501现在在阻挡方向107上拉动卡扣元件103。这是可能的，因为棘爪104已经脱离了与卡扣间隙105a的接合。然而，根据本发明，在棘爪104再次接合在相邻的下一个卡扣间隙105b中之前，卡扣元件103仅将自身进一步推动一个卡扣102a、102b。

代替刚刚描述的拉伸弹簧，可以设置压缩弹簧，其在阻挡方向107上推动卡扣元件103。然而，在这种情况下，与图5相比，压缩弹簧将在卡扣元件103的相对侧上起作用。

为了防止卡扣元件103以非减速的方式滑过棘爪104(其暂时不接合)，可以设置诸如另外的棘爪或机械锁止动件之类的制动设备。

图6示出了这种实施例的一部分，其中致动装置108致动棘爪104。该原理类似于例如钟表机构中采用的锚擒纵机构的原理。构造为齿轮的卡扣元件103例如借助于合适的弹簧被偏置，该弹簧例如是在钟表机构中已知的主发条(此处未示出)。

这里棘爪104在这里被描绘为双棘爪，即它包括第一或左棘爪部分104a和第二或右棘爪部分104b。棘爪104固定到杆103。致动装置108作用于杆603的与棘爪104相对的一侧。

致动装置108在箭头601的方向上的偏转将使杆603在箭头602的方向上枢转。借助于该枢转移动，第一棘爪部分104a在齿轮103的齿间隙中的接合被释放，并且第二棘爪部分104b接合在下一个相邻的齿间隙中。在两个棘爪部分104a、104的脱离和接合移动之间，齿轮103由于被偏置而向前跳一个齿。

在所有上述实施例中，致动装置108的移动可以在基板平面内和/或与基板平面平行地进行。图7A示出了基板210和设置在基板210处的致动装置108的顶视图。如箭头所示，致动装置108可以例如在所绘制的方向上摆动。这对应于在基板平面内和/或与基板平面平行的移动。

图7B示出了基板210和致动装置108的侧视图。这里，致动装置108在垂直于基板平面的平面内移动。

图7C示出了另一实施例，其中设置了转向设备700，该转向设备700被配置成将致动装置108在垂直于基板平面的平面内的移动转向为在与基板平面水平和/或平行的平面内进行的移动。

为此，转向设备700可以包括例如垂直于基板平面布置的第一齿轮701和与基板平面平行和/或水平布置的第二齿轮702，两个齿轮701、702相互接合。致动装置108被偏转并且在该过程中致动第一齿轮701。第一齿轮701在垂直于基板平面的平面内旋转，并且在该过程中又致动第二齿轮702。两个齿轮701、702可以例如借助于蜗杆/锥齿轮齿系统彼此接合。

图7D示出了借助微系统技术实现转向移动的另一种可能性。图7D示出了基板210、致动装置108和卡扣元件103。卡扣元件103包括面向致动装置108的倾斜面705。

图7E示出了致动装置108的向上(即垂直于基板平面)的移动706如何产生卡扣元件103的平行于基板平面的移动107。在这种情况下，致动装置108的至少一部分在偏转过程中沿着卡扣元件103的倾斜面705滑动，并因此在箭头方向107所示的平行于基板平面的方向推动致动装置108。

图8示出了根据本发明的设备100的另一实施例。与上述实施例相比的不同之处包括：致动装置108接合在两个相邻的卡扣102a、102b之间的卡扣间隙105中，以使构造成齿条的卡扣元件103逐卡扣地向前移动。

实际上，该设备对应于先前参照图2描述的设备，不同之处在于，卡扣元件103不是能够自由旋转的齿轮而是齿条。齿条103也可以是能够自由移动或能够弹性移动的，即可以借助于拉伸弹簧或压缩弹簧进行偏置。

在图8所示的实施例中，有利的是，致动元件108构造成大致垂直于齿条103的延伸方向。如图所示，弯曲换能器因此可以用作能够偏转的致动装置108；弯曲换能器8的与夹紧端801相对的自由端802接合在齿间隙105中。

图9示出了根据本发明的设备100的另一实施例。与上述实施例相比的不同之处包括，卡扣元件103是固定的，并且棘爪104和能够偏转的致动装置108都布置在能够相对于固定的卡扣元件103移动的设备901处。例如，可移动设备901可以是某种托架。

致动装置108布置在可移动设备901处，并且在可移动设备901处是悬臂式的。致动装置108的自由端接合在两个相邻齿之间的齿间隙中。

可移动设备901还布置有棘爪104。棘爪104可枢转地安装在可移动设备901上，使得棘爪104可以接合在齿间隙中并且可以摆脱与齿间隙的接合。

能够偏转的致动装置108的偏转使得：致动装置108的位于齿间隙内的自由端置于齿上并使可移动设备901相对于卡扣元件103在自由轮转方向106上移动。根据本发明，在致动装置108的每次偏转过程中，卡扣元件103仅向前移动一个卡扣。这意味着致动装置108在每种情况下逐步地将卡扣元件103仅向前推动一个卡扣。

在所有上述实施例中，致动装置108可以以不同的方式偏转。例如，致动装置108可以是能够热偏转的。这意味着致动装置108可以根据温度改变其形状。

例如，致动装置108可以是热弯曲换能器。例如，热弯曲换能器可以是具有不同热膨胀系数的双金属片。热弯曲换能器108也可以是所谓的双压电晶片。双金属片包括具有不同膨胀系数的两种金属，而双压电晶片通常具有两种不同的材料。例如，双压电晶片可以包括包含金属的第一有源区域和包括硅的第二有源区域。

热弯曲换能器可包括例如能够热变形的有源区域。热弯曲换能器优选地能够在第一方向上根据温度偏转。冷却后，热弯曲换能器恢复其原始形状。

热弯曲换能器还可包括形状记忆合金或智能合金。

致动装置108可以有利地构造成在超过预定阈值和/或降至预定阈值以下时偏转，以便借助于所述偏转使卡扣元件103和棘爪104逐卡扣地在自由轮转方向106上相对于彼此移动。

在这方面，请再次参见图2和图3A至图3F。这里，致动装置108例如可以是能够热偏转的。致动装置108、卡扣元件103和棘爪104相互布置为使得当超过阈值温度时，卡扣元件103相对于棘爪104仅向前跳跃一个齿。即，仅当超过所述阈值温度时，致动装置108才会偏转到一个程度，该程度使齿轮103移动足够远以使棘爪104跳入下一个齿间隙。这意味着，对致动装置108进行构造并规定其尺寸，使得当超过阈值时它将偏转到一个程度，该程度使它能够实现卡扣元件103和棘爪104之间的逐卡扣的相对移动，即精确地以一个卡扣间隙持续进行的相对移动。

然而，如果未达到阈值温度，则致动装置108将不会被充分偏转为使齿轮103向前移动一个齿。

例如，如果一旦超过阈值温度，温度再次冷却，则能够热偏转的致动装置108将返回其初始位置。然后，热致动装置108再次准备好再次偏转，直到达到阈值温度并使齿轮103向前移动一个齿(即以逐卡扣方式移动)。

取决于致动装置108的实现方式，上述行为不仅可以在超过阈值温度时发生，而且可以在降至这样的阈值温度以下时发生。

取决于致动装置108的实现方式，除了热力之外的力可以引起致动装置108的偏转，只要相应的力降至预定阈值以下或超过预定阈值。

因此，使用本发明的设备100，每当降至阈值以下或超过阈值时，卡扣元件103可相对于棘爪104向前移动一个卡扣102a、102b。因此，阈值计数器可以用本发明的设备实现，所述计数器对降至阈值以下或超过阈值的次数进行计数。

这种阈值计数器的一个实施例以灭菌循环计数器的形式提出，其中致动装置108在每次灭菌过程中使卡扣元件103和棘爪104各自在自由轮转方向上相对于彼此移动一个卡扣102a、102b。

温度相关过程的一个例子是在医院环境中处理可重复使用的器械和部件时的蒸汽灭菌(高压灭菌)。在典型的蒸汽灭菌过程中，根据工艺的不同，达到一次121℃或134℃的最高温度水平，如图8所示。这里，曲线1010表示随时间的温度曲线，曲线1020表示随时间的压力曲线。

因此，达到并确定相关的温度阈值可被视为成功执行的灭菌循环的特征。另一方面，例如，关于器械生命周期内最大允许的蒸汽灭菌次数而言，“枚举”各个循环使得能够检测已经历的灭菌循环的总数。

例如，蒸汽灭菌(在高压灭菌器内加热)是大多数实验室和医院中为了从活微生物(包括它们的休眠期(例如孢子))中释放材料和物体的标准程序。

在这种情况下，对于待灭菌的物品或装药容器：

·在121℃、2巴(bar)的压力下在水蒸气中加热20分钟，或

·在134℃、3巴下，5分钟，或

·在134℃、3巴下，18分钟(破坏朊病毒)

本发明的设备具有特定于用户的优点，即它具有以下优点：

a)对于设备制造商而言；

·每件设备的灭菌循环数等，因为超出指定范围的保修/使用

·保修问题，特别是质量非常高的设备

b)对于设备用户而言：

·验证一件设备是否已经得到灭菌/后勤服务和/或一件设备得到灭菌/后勤服务的频繁程度

因此，本发明的设备的一些实施例可总结如下：

1、热触发致动器在临界温度下移动微机械结构(齿轮)

2、大约“一个卡扣”(＝1个循环)的机械移动改变了电容

3、电容的变化改变了无源RFID谐振电路的特性

4、使用有源RFID阅读器读出变化后的谐振电路(＝抄表)

因此，本发明的实施例提供了一种MEMS灭菌循环计数器，其在能量方面是自给自足的并且可以像无源RFID标签一样被读出。

下面将再次用不同的词语描述本发明：

本发明的一个实施方案例如以微系统(MEMS)的形式提供了一种设备，其可以自主地(即没有任何内部或外部电能供应地)对规定温度阈值的到达进行计数和存储，并且能够在稍后的时间点电子读取所达到的温度阈值事件的次数。

因此，图2示意性地描绘了作为本发明设备示例的MEMS温度阈值计数器，其包括以下部件：

基板210，例如由硅制成的晶片；

固定基板210上(例如，自由轮转的齿轮上)的带齿可移动结构(卡扣元件)103，通过硅表面力学或体微观力学制造；

棘爪104，能够使齿结构103仅在一个方向(自由轮转方向)106上移动(例如，阻挡棘爪)，同样通过硅表面力学或体微观力学制造；

驱动机构(致动装置)108，通过其热致移动，直接或借助于其他元件(例如转向器)使齿结构103移动，并使齿结构在与由棘爪104阻挡的方向相反的方向上移动，例如，由两种具有不同温度膨胀系数的材料制成的热弯曲换能器；

电子部件109，与基板210和能够移动的齿结构103两者相互作用，使得两个部件210、103相对于彼此的移动引起部件109的电特性的独特变化，例如，当固定基板210形成电容器的电极，并且当能够移动的齿结构103形成电容器的第二电极时，使得两个电极相对于彼此的位移改变电容器的电容；以及

电子接口209，其不一定是MEMS元件本身的一部分，并且例如当电子部件109直接代表RFID谐振电路或更复杂的电子设备的能够调节的元件时，能够读出电子部件109的变化。

MEMS温度阈值计数器的示例性操作模式再次在图11A至图11D中示意性地示出。当超过临界温度极限和/或降至临界温度极限以下时，驱动机构(致动装置)108例如从初始位置(图11A)到最终位置(图11C)执行热致移动，在该过程中它移动齿结构(卡扣元件)103并使其向与由棘爪104阻挡的方向107相反的方向移动一步(一个齿)102a、102b。在该过程中，齿结构103滑过棘爪104。

只要不降至温度极限以下或超过温度极限，驱动机构108将保持在最终位置(图11C)。然而，如果再次降至温度极限以下和/或超过温度极限，则该机构将再次执行从最终位置(图11C)到初始位置(图11D)的移动。在该返回移动的过程中，驱动机构108再次与齿结构103接触。然而，棘爪104防止齿结构103旋转回到原始位置，使得驱动机构108必须并且能够滑过齿结构103。

每次超过温度极限或降至温度极限以下并且随后降至温度极限以下或超过温度极限时，所述序列自身重复执行，其中齿结构103在每种情况下向前移动一步(一个齿)102a、102b，并且其中，齿结构103相对于基板210的位置因此发生变化。

通过该移动，电子部件109的特性也独特地变化，电子部件109的特性表征齿结构103相对于基板210的位置，因此表征到目前为止已移动的步的数量，或到目前为止已经跳过的齿的数量，这与已经发生的温度阈值事件的数量相对应。到目前为止已经提到的MEMS元件的功能以在能量方面自给自足(即不需要电能供应)的方式执行。

借助于关于图2说明的电子接口209，用户可以在任何时间读出电子部件109的特性，并因此读出迄今为止已经发生的温度阈值事件。为此，存在各种可能性，下面将通过示例解释其中的三种可能性。

1、在最简单的情况下，通过与相应的测量设备的有线接触来实现电子部件109的特性的直接读出，这使得能够确定已经发生的温度阈值事件。

2、如果电子部件109对应于谐振电路的典型元件(电容器、线圈、电阻器)，例如对应于可变电容器，并且如果该可变电容器与线圈结构206一起形成谐振电路207，则电容的变化也将导致谐振电路的谐振特性的变化(如图2所示)。可以通过相应的读取器无线地读出由此形成的RFID系统(射频识别)的无源应答器，并且因此可以确定已经发生的温度阈值事件。

3、如果电子部件109形成电子电路的一部分，电子电路又形成RFID应答器系统的一部分，则电能可以借助于相应的读取设备无线地耦接到电路中，并且可以用于执行电子电路的功能，例如用于信号放大、信号评估和进一步的传输任务。

如已经提到的，本发明构思可以用于确定不同的阈值事件。其中一个例子是用作灭菌循环计数器。这里，例如，手术器械在使用后通过热蒸汽进行灭菌。

通常，本发明的设备具有以下优点，其中包括：

在能量方面自给自足，确定温度峰值，无需电能源

借助于无源RFID技术的仪表的电可读性

MEMS技术，因此具有可以广泛使用的小部件

大量预计成本低于FWT变体

请参见将FWT转速传感器转换为MEMS转速传感器

防伪，因为可以排除掉已经发生的循环比登记的少的情况

可能的技术特征：

晶片级的弯曲致动器

具有闩锁机制的自由轮转的微结构

机械可调电容器与无源RFID谐振电路的组合

进一步的实施思路：

调节线圈而不是电容器：螺旋弹簧，两个螺旋弹簧彼此交错

当然，上述示例不是穷举性的或限制性的。可以提供进一步的实施例，其可以分类如下：

通过对齿结构的设置：

a)齿结构

a.自由轮转(图2)

b.能够通过挠性轴承/弹簧偏转

c.固定的

b)能够移动的齿结构

a.径向内齿和/或外齿(图2)

b.线状内齿和/或外齿(齿轨)

通过操作顺序：

a)齿结构被动+卡扣被动→驱动器移动齿轮(图2、图3A至图3F)

b)齿结构偏置→驱动器移动闩锁机构(锚擒纵机构的原理，图6)，即，卡扣和驱动器形成一个单元

c)齿结构固定，带有卡扣的驱动器“拉动”自身穿过齿结构

通过改变电子部件：

a)电容器

b)线圈

c)电阻器(欧姆和/或压阻)

d)电光元件

此外，下面将提出致动装置108的实施例：

热弯曲换能器(双压电晶片致动器)，其可由具有不同热膨胀系数的两种材料构成，特别是可平行于晶片层或在晶片层内移动，后者在目前情况下具有很高的技术价值

形状记忆合金

致动器，其直接利用热固体膨胀，然后可能(例如借助于角结构，“V形结构”)通过传递来增加行程

利用液体体积的变化

利用热相变中的体积变化

除了已经提到的温度之外，本发明的设备100还可以将加速度、压力等考虑为可能的阈值事件，因此本发明的设备也可以被称为阈值指示器和/或阈值确定器。本发明的设备100展示的特性是，通过本文所述的方法，可以确保向前跳跃针对每个阈值事件仅涉及一个卡扣或一个齿。

因此，本发明设备的其他可行实施例例如可以如下所示：

自主MEMS阈值计数器(例如温度阈值计数器)，包括：

基板210(当想到封闭的外壳时，基板包括“底”、“盖”以及“侧面”)

设置有齿102a、102b的可移动结构103

热操作的驱动机构108

可读电子部件109，其与可移动结构103和基板210两者相互作用，

其中，当超过温度阈值或降至温度阈值以下时，驱动机构108移动设有齿102a、102b的结构，并且其中电子部件109的电特性因此而改变。

其他可行的实施例将在下面以要点形式列出：

温度阈值计数器可以用硅技术制造

在驱动机构108返回移动时，机构可以阻止可移动结构103的返回移动

设置有齿102a、102b的结构103可以不包括与基板210的固定连接

o设置有齿102a、102b的可移动结构103可以是自由轮转的齿轮

o设有齿102a、102b的结构103可以是能够线性位移的元件

设置有齿102a、102b的结构103可以通过挠性轴承连接到基板210

电子部件109可以是RFID谐振电路207的可调元件

o它可以是无源RFID谐振电路207

o电子部件109可以是

电容器

电阻器

线圈

电子部件109可以连接到电子设备

o该电子设备又可以是RFID谐振电路207的一部分

o该电子设备可以加强电子部件109的变化

o可以通过RFID谐振电路207向该电子设备供应能量

驱动机构108可以是弯曲换能器

o它可以是热双压电晶片致动器

o膨胀可能是热固体膨胀

驱动机构108可借助于低速和高速传动作用于设有齿102a、102b的元件103

o低速和/或高速传动可以将平行于基板表面的移动转换为在基板平面内发生的移动

温度阈值计数器可以检测对所定义的温度阈值的超过

o温度阈值计数器可用作灭菌循环计数器

本发明还可以以下列实施例的形式实现：

第一实施例涉及一种设备(100)，包括：闩锁机构(101)，所述闩锁机构包括：具有至少两个卡扣(102a、102b)的卡扣元件(103)，以及构造成接合在两个卡扣(102a、102b)之间的卡扣间隙(105)中的棘爪(104)，其中，所述卡扣元件(103)能够在自由轮转方向(106)上相对于所述棘爪(104)移动，并且所述卡扣元件(103)相对于所述棘爪(104)在阻挡方向(107)上的移动可以由所述棘爪(104)阻挡，能够偏转的致动装置(108)，构造成通过偏转使所述卡扣元件(103)和所述棘爪(104)在所述自由轮转方向(106)上逐卡扣地相对于彼此移动，以及电子部件(109)，构造成根据所述卡扣元件(103)相对于所述棘爪(104)的逐卡扣移动改变其电特性。

根据参考第一实施例的第二实施例，所述闩锁机构(101)可以构造成微系统(MEMS：微机电系统)。

根据参考第一或第二实施例的第三实施例，设备(100)还可包括基板(210)，所述基板上设置有作为MEMS的所述闩锁机构(101)，其中所述致动装置(108)的偏转发生在与基板平面水平的平面内。

根据参考第一或第二实施例的第四实施例，设备(100)还可包括基板(210)，所述基板上设置有作为MEMS的所述闩锁机构(101)，并且其中所述致动装置(108)的偏转发生在与基板平面垂直的平面内，所述设备(100)还包括转向设备(700)，通过所述转向设备(700)，所述致动装置(108)的与基板平面垂直的偏转移动可以被转向为与基板平面水平的移动。

根据参考任何前述实施例的第五实施例，所述卡扣(102a、102b)可以在所述自由轮转方向(106)上沿着所述卡扣元件(103)一个接一个地布置，使得所述棘爪(104)在所述逐卡扣移动中将从一个卡扣间隙(105a)连续地接合到相应的下一个相邻的卡扣间隙(105b)中。

根据参考任何前述实施例的第六实施例，所述卡扣元件(103)可以是能够自由旋转的齿轮，其中所述卡扣(102a、102b)以在径向上布置在所述齿轮(103)的外侧或内侧的齿的形式构造。

根据参考任何前述实施例的第七实施例，所述卡扣元件(103)可以是能够相对于所述棘爪(104)移动的齿条，并且其中所述卡扣(102a、102b)以布置在所述齿条(103)上的齿的形式构造。

根据参考任何前述实施例的第八实施例，所述致动装置(108)可以致动所述卡扣元件(103)，以使所述卡扣元件(103)在所述自由轮转方向(106)上相对于所述棘爪(104)分别逐卡扣地进一步移动一个卡扣(102a、102b)。

根据参考第八实施例的第九实施例，所述致动装置(108)可以作用于所述卡扣元件(103)的卡扣(102a、102b)，以使所述卡扣元件(103)相对于所述棘爪(104)逐卡扣地进一步移动。

根据参考任何前述实施例的第十实施例，所述卡扣元件(103)可以通过拉伸元件(501)偏置，并且所述致动装置(108)可以致动所述棘爪(104)，其中响应于所述棘爪(104)进行的释放与卡扣间隙(105a)的接合的移动，在所述棘爪(104)再次接合在所述卡扣元件(103)的相邻的下一个卡扣间隙(105b)中之前，偏置的卡扣元件(103)由于所述偏置在每种情况下向前移动一个卡扣(102a、102b)。

根据参考任何前述实施例的第十一实施例，所述致动装置(108)可以是能够热偏转的。

根据参考任何前述实施例的第十二实施例，所述致动装置(108)可以是热弯曲换能器和/或所述致动装置(108)可以包括形状记忆合金。

根据参考任何前述实施例的第十三实施例，所述致动装置(108)可以是能够机械偏转或电偏转的。

根据参考任何前述实施例的第十四实施例，所述致动装置(108)可以构造成一旦超过预定阈值或降至预定阈值以下就发生偏转，以便通过所述偏转使所述卡扣元件(103)和所述棘爪(104)在所述自由轮转方向(106)上相对于彼此逐卡扣地移动。

根据参考任何前述实施例的第十五实施例，所述电子部件(109)可以是电容器或电阻器或线圈或电光元件。

根据参考任何前述实施例的第十六实施例，所述电子部件(109)可以是RFID谐振电路(207)的可调元件。

根据参考任何前述实施例的第十七实施例，所述设备(100)还可包括基板(210)，所述基板(210)上布置有所述闩锁机构(101)，并且所述电子部件(109)可以布置在所述闩锁机构(101)与所述基板(210)之间。

根据参考任何前述实施例的第十八实施例，所述设备(100)还可包括基板(210)，所述基板(210)上设置有所述闩锁机构(101)，并且所述电子部件(109)可以是电容器，其中第一电容器板(201)设置在所述基板(210)处，第二电容器板(202)设置在所述卡扣元件(103)和/或所述棘爪(104)处，并且其中响应于所述卡扣元件(103)和/或所述棘爪(104)相对于所述基板(210)的逐卡扣移动，电容器板(201、201)的相互排列改变，其中所述电容器的电容改变。

根据参考任何前述实施例的第十九实施例，所述设备(100)可以构造成灭菌循环计数器，其中，所述致动装置(108)随着每个灭菌过程使所述卡扣元件(103)和所述棘爪(104)在所述自由轮转方向(106)上相对于彼此分别移动一个卡扣(102a、102b)。

资料来源：

[1]X.-Q.Sun，S.Zhou，W.N.Carr，“A surface micromachined latchingaccelerometer”，International Conference on Solid State Sensors and Actuators1997，1189-1192，

[2]H.Mehner，C.Weise，S.Schwebke，S.Hampl，M.Hoffmann，“A passivemicrosystem for detecting multiple acce]eration events beyond a threshold”Microelectronic Engineering 145(2015)，104-111。

Claims (18)

1.一种阈值检测设备(100)，包括：

闩锁机构(101)，所述闩锁机构布置在基板(210)上并且包括：具有至少两个卡扣(102a、102b)的卡扣元件(103)，以及被构造成接合在两个卡扣(102a、102b)之间的卡扣间隙(105)中的棘爪(104)，

其中，所述卡扣元件(103)在自由轮转方向(106)上相对于所述棘爪(104)可移动，并且其中所述卡扣元件(103)在阻挡方向(107)上相对于所述棘爪(104)的移动能够由所述棘爪(104)阻挡，

可偏转的致动装置(108)，被构造成通过偏转使所述卡扣元件(103)和所述棘爪(104)在所述自由轮转方向(106)上逐卡扣地相对于彼此移动，

其中，所述偏转的致动装置(108)被构造成在每次超过预定阈值时将所述卡扣元件(103)相对于所述棘爪(104)逐卡扣地移动一个卡扣，其中所述偏转的致动装置(108)被构造成在再次降至所述预定阈值以下之后将其自身重置到其初始位置，使得阈值事件的发生是多次可检测的，以及

电子部件(109)，被构造成根据所述卡扣元件(103)相对于所述棘爪(104)的逐卡扣移动改变其电特性，

其中所述闩锁机构(101)被构造成MEMS微系统。

2.根据权利要求1所述的阈值检测设备(100)，其中所述电子部件(109)是电容器，其中第一电容器板(201)被设置在所述基板(210)处，第二电容器板(202)被设置在所述卡扣元件(103)和/或所述棘爪(104)处，并且其中在所述卡扣元件(103)和/或所述棘爪(104)相对于所述基板(210)逐卡扣移动时，电容器板(201、201)相对于彼此的相互排列改变，其中所述电容器的电容改变。

3.根据权利要求1所述的阈值检测设备(100)，其中所述致动装置(108)的偏转发生在与基板平面水平的平面内。

4.根据权利要求1所述的阈值检测设备(100)，其中所述致动装置(108)的偏转发生在与基板平面垂直的平面内，所述阈值检测设备(100)还包括转向设备(700)，通过所述转向设备(700)，所述致动装置(108)导向与基板平面垂直的偏转移动能够被转向为导向与基板平面水平的移动。

5.根据权利要求1所述的阈值检测设备(100)，其中，所述卡扣(102a、102b)在所述自由轮转方向(106)上沿着所述卡扣元件(103)一个接一个地布置，使得所述棘爪(104)在所述逐卡扣移动中将从一个卡扣间隙(105a)连续地接合到相应的下一个相邻的卡扣间隙(105b)中。

6.根据权利要求1所述的阈值检测设备(100)，其中，所述卡扣元件(103)是能够自由旋转的齿轮，其中所述卡扣(102a、102b)以在径向上布置在所述齿轮(103)的外侧或内侧的齿的形式构造。

7.根据权利要求1所述的阈值检测设备(100)，其中，所述卡扣元件(103)是相对于所述棘爪(104)可移动的齿条，并且其中所述卡扣(102a、102b)以布置在所述齿条(103)上的齿的形式构造。

8.根据权利要求1所述的阈值检测设备(100)，其中，所述致动装置(108)致动所述卡扣元件(103)，以使所述卡扣元件(103)在所述自由轮转方向(106)上相对于所述棘爪(104)分别逐卡扣地进一步移动一个卡扣(102a、102b)。

9.根据权利要求8所述的阈值检测设备(100)，其中，所述致动装置(108)作用于所述卡扣元件(103)的卡扣(102a、102b)，以使所述卡扣元件(103)相对于所述棘爪(104)逐卡扣地进一步移动。

10.根据权利要求1所述的阈值检测设备(100)，其中，所述卡扣元件(103)通过拉伸元件(501)偏置，并且其中所述致动装置(108)致动所述棘爪(104)，其中在所述棘爪(104)进行释放与卡扣间隙(105a)的接合的移动时，在所述棘爪(104)再次接合在所述卡扣元件(103)的相邻的下一个卡扣间隙(105b)中之前，偏置的卡扣元件(103)由于所述偏置在每种情况下向前移动一个卡扣(102a、102b)。

11.根据权利要求1所述的阈值检测设备(100)，其中所述致动装置(108)是可热偏转的。

12.根据权利要求11所述的阈值检测设备(100)，其中所述致动装置(108)是热弯曲换能器，或者其中所述致动装置(108)包括形状记忆合金。

13.根据权利要求1所述的阈值检测设备(100)，其中，所述致动装置(108)是可机械偏转或可电偏转的。

14.根据权利要求1所述的阈值检测设备(100)，其中，所述致动装置(108)被构造成一旦超过预定阈值或降至预定阈值以下就偏转，以便通过所述偏转使所述卡扣元件(103)和所述棘爪(104)在所述自由轮转方向(106)上相对于彼此逐卡扣地移动。

15.根据权利要求1所述的阈值检测设备(100)，其中所述电子部件(109)是电阻器或线圈或电光元件。

16.根据权利要求1所述的阈值检测设备(100)，其中，所述阈值检测设备(100)包括RFID谐振电路(207)，所述电子部件(109)是所述RFID谐振电路(207)的可调元件。

17.根据权利要求1所述的阈值检测设备(100)，其中所述电子部件(109)被布置在所述闩锁机构(101)与所述基板(210)之间。

18.根据权利要求1所述的阈值检测设备(100)，所述阈值检测设备(100)被构造成灭菌循环计数器，其中，所述致动装置(108)随着每个灭菌过程使所述卡扣元件(103)和所述棘爪(104)在所述自由轮转方向(106)上相对于彼此分别移动一个卡扣(102a、102b)。