DE69527813T2

DE69527813T2 - Kommunikationssystem, zum Beispiel für biomedizinische Anwendungen

Info

Publication number: DE69527813T2
Application number: DE69527813T
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel Dupouy; Abdel Nasser Jhuboo
Original assignee: Fresenius SE and Co KGaA
Current assignee: Fresenius SE and Co KGaA
Priority date: 1995-12-19
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2015-12-20
Also published as: ES2164129T3; EP0780134B1; US5901150A; DE69522814D1; EP0780134A1; DE69527813D1; US5954527A; EP0848516B1; DE69522814T2; ES2182158T3; EP0848516A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf modulare Systeme und wurde ausgearbeitet, wobei besonderes Augenmerk auf die potentielle Anwendung auf dem Gebiet der Biomedizin, beispielsweise für Infusionssysteme und dergleichen, gelegt wurde.
Modulare Systeme gewinnen auf unterschiedlichen Gebieten einschließlich der Konsumentenelektronik (z. B. Hi-Fi-Systemen), Laborausrüstungen, Computersystemen und dergleichen zunehmende Beliebtheit.
Ein modulares System besteht aus einer gewissen Anzahl (angenommen 1 bis n) von Modulen oder Einheiten, welche dazu angepasst sind, vorzugsweise sowohl mechanisch als auch elektrisch in Anordnungen, die vom Verwender in Abhängigkeit von den spezifischen Systemerfordernissen ausgewählt wurden, verbunden zu werden. Die Module können beim Erfüllen verschiedener Erfordernisse entweder identisch oder verschieden sein. Jedes der Module im System kann ein eigenständiger Bestandteil einschließlich aller Elemente, welche den korrkten Betrieb des Moduls selbst sicherstellen, sein und/oder für den Betrieb in Verbindung mit anderen Modulen angepasst sein.
Die vorliegende Erfindung nimmt speziell das Problem der Schaffung einer richtigen Interaktion der verschiedenen Einheiten in einem modularen System, insbesondere bezüglich einer mechanischen/elektrischen Verbindung dieser Einheiten, in Angriff.
Wie angegeben, wurde die Erfindung unter genauer Beachtung ihrer potentiellen Anwendung auf dem Gebiet der Biomedizin, beispielsweise bei Infusionssystemen, ausgearbeitet, worin die Module durch Spritzenpumpen (z. B. von der Art, wie sie entweder in der US-A-5 242 408, der US-A-5 254 096, der US-A-5 295 967 oder in der EP-A-0 646 382 geoffenbart ist), andere Arten von Infusionspumpen (wie peristaltischen Pumpen oder dergleichen) und verwandte medizinische Geräte (z. B. Überwachungssysteme) konstituiert sein können. Während sich der Umfang der Erfindung nicht streng auf dieses Gebiet der potentiellen Anwendung beschränkt, sind gewisse Faktoren wie:
- richtige elektrische Verbindung (einschließlich Stromzufuhr, ohne darauf beschränkt zu sein, und Austauschen von Überwachungssignalen zwischen den verschiedenen Einheiten im System),
- Ermöglichen einer raschen und leichten Einfügung/Entfernung jeglicher Einheit in das und aus dem System, und
- vollkommenes Absichern der mechanischen Verbindung der verschiedenen, in einem Stapel angeordneten Einheiten;
von höchster Wichtigkeit bei biomedizinischen Systemen für die Verhinderung von Schäden für den Patienten, speziell auf Gebieten wie der Intensivpflege, der Neugeborenenbetreuung und auf allen anderen Gebieten, bei denen derartige Systeme verwendet werden.
Erfindungsgemäß wird ein derartiges Problem mittels eines Kommunikationssystems mit den in den angeschlossenen Ansprüchen dargelegten Merkmalen gelöst.
Die Erfindung wird nun beschrieben unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen, in welchen
- Fig. 1 ein modulares System für biomedizinische Anwendungen schematisch darstellt;
- Fig. 2 eine Verbindung von zwei Einheiten im System der Fig. 1 mit mehr Details zeigt;
- Fig. 3 eine weitere Ansicht einer der zwei in Fig. 2 gezeigten Einheiten ist;
- Fig. 4 eine weitere Ansicht der anderen der zwei in Fig. 2 gezeigten Einheiten ist;
- Fig. 5 eine auseinandergezogene Darstellung eines Teils des im modularen System der Fig. 1 bis 4 verwendeten Verbindungssystems ist;
- Fig. 6 eine weitere auseinandergezogene Darstellung, welche Teile des im modularen System der Fig. 1 bis 4 verwendeten Verbindungssystems zeigt, ist;
- Fig. 7 und 8 zwei schematische Schnittansichten entlang der Linie ViJ-ViI von Fig. 5 sind, welche den Betrieb der Verbindungssysteme von Fig. 5 und 6 zeigen;
- Fig. 9 in Form eines Blockdiagramms die im erfindungsgemäßen Kommunikationssystem angenommenen Prinzipien zeigt;
- Fig. 10 und 11 die Struktur gewisser, in Fig. 9 aufscheinender Elemente mit mehr Details zeigen; und
- Fig. 12 ein Diagramm ist, welches das Zeitverhalten gewisser Signale zeigt, die innerhalb des in Fig. 9 schematisch dargestellten Schaltkreises erzeugt werden.
In Fig. 1 ist ein modulares System zur Verwendung bei biomedizinischen Anwendungen schematisch mit 10 bezeichnet. In der gezeigten Ausführungsform besteht das System 10 im Wesentlichen aus einer Grundeinheit 20, auf welcher eine Anzahl von Modulen 30 gestapelt sind.
In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform bestehen die Module 30 jeweils aus einer Spritzenpumpe vom Typ, welcher z. B. in den im einleitenden Teil der Beschreibung zitierten Dokumenten vom Stand der Technik geoffenbart ist. Obwohl sich die vorliegende detaillierte Beschreibung im Allgemeinen auf derartige Module bezieht, ist die Erfindung für die Anwendung bei Verbindung aller Arten von Modulen, wie Modulen, die anders sind als Spritzenpumpen, wie z. B. Infusionspumpen einschließlich peristaltischer Pumpen und dergleichen, Überwachungseinheiten etc., geeignet. Außerdem können die Module 30 entweder identisch sein, wie es bei der gezeigten beispielhaften Ausführungsform der Fall ist, oder unterschiedlich, wobei für jegliche Kombination von identischen/unterschiedlichen Modulen keine wie immer gearteten Einschränkungen bestehen.
Jede Anzahl von Modulen 30 (angenommen 1 bis n) kann in das System eingebaut werden. Aus Gründen der Anwendbarkeit ist jedoch eine für den richtigen Betrieb des Systems 10 zugelassene maximale Anzahl von Modulen vorgesehen, zum Beispiel sechs Module (wobei die angegebene Zahl kein einschränkendes Merkmal der Erfindung darstellt). Die Möglichkeit, die Anzahl von Modulen im System zu ermitteln, ist, wie im folgenden erklärt, eine bevorzugte Eigenschaft des Systems selbst.
In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform spielt die Grundeinheit 20 im Wesentlichen eine Hilfsrolle, indem sie eine Gleichstromversorgung zu den Modulen 30 schafft, während sie auch den Betrieb der Module 30 anzeigende Überwachungssignale zeigt. Die Grundeinheit 20 kann auch die Rolle einer Server-Einheit spielen, welche den Datenaustausch zu und von den Modulen 30 sicherstellt, zum Beispiel in Verbindung mit einer Fernbedienungseinheit wie einem (nicht gezeigten) Personal-Computer.
Die Verwendung der Grundeinheit 20 ist nicht obligatorisch, obwohl sie eine bevorzugte Option darstellt. Aus diesem Grund wird in der nachfolgenden Beschreibung auf die Grundeinheit 20 sowie auf die Module 30 im Allgemeinen einfach als "Einheit" verwiesen, wobei keine spezifischen Unterschiede zwischen den jeweiligen Rollen im modularen System gemacht werden.
Wie aus nachfolgender Beschreibung zu erkennen ist, sieht das erfindungsgemäße Verbindungssystem im Allgemeinen das Vorhandensein von zwei komplementären Teilen vor. Während jedes Modul 30 mit der Bestimmung, in jeglicher Position in einem Stapel angeordnet zu sein, im Allgemeinen mit beiden komplementären Teilen, welche an seiner Unterseite bzw. seiner Oberseite angeordnet sind, versehen ist, ist die Grundeinheit 20 mit der Bestimmung, am unteren Ende des Stapels angeordnet zu sein, im Allgemeinen mit nur einem dieser zwei komplementären Teile, zum Beispiel mit demselben an der Oberseite jedes Moduls 30 angeordneten Anschlussteil, versehen.
Obwohl das Ansiedeln der Grundeinheit 20 am unteren Ende des Stapels eine derzeit bevorzugte Option ist, kann die Grundeinheit 20 auch an der Spitze oder in einer dazwischenliegenden Position im Stapel angeordnet sein. In diesen letzteren Fällen ist die Grundeinheit 20 im Allgemeinen mit dem Anschlussteil, welcher an der Unterseite jedes Moduls 30 angeordnet ist, versehen oder mit beiden an den Modulen 30 vorgesehenen Anschlussteilen. Offensichtlich beziehen sich "ober" und "unter", wie hierin verwendet, auf die übliche Anordnung der Einheiten 20, 30 in einem vertikalen Stapel.
Fig. 2 zeigt, wie jedes der Module 30 verriegelbar an der Grundeinheit 20 angebracht werden kann. Dieselbe Anordnung ermöglicht auch das Anbringen jedes der Module 30 an einem darunterliegenden Modul 30 (verschieden von der Grundeinheit 20). Die hierin beschriebene Verriegelungseinrichtung ist somit zum Verbinden jeder dieser "Einheiten" (wie zuvor hierin definiert) im System mit jeder darunterliegenden Einheit angepasst. Indem die Unterseite der Grundeinheit 20 bezogen auf die in der Zeichnung gezeigte Ausführungsform passend modifiziert wird (wobei die Grundeinheit 20 dazu bestimmt ist, am unteren Ende des durch die Einheiten im System gebildeten Stapels angelegt zu sein), kann folglich auch auf dieselbe Einrichtung zurückgegriffen werden, um ein Anbringen der Grundeinheit an der Spitze oder in einer dazwischenliegenden Position im Stapel am darunterliegenden Modul 30 zu ermöglichen.
Die in Fig. 2 gezeigte Verriegelungseinheit bildet eine Art von "Skischuh"- Verriegelungseinheit, da sie irgendwie der Vorrichtung zum Anbringen der Schuhe an den Skiern ähnelt. Jede Einheit im System ist mit einem Rahmen in einer vorzugsweise verlängerten Form ausgestattet, wodurch eine jeweilige Vorderseite definiert wird, welche dazu bestimmt ist, für jede den Betrieb des Systems 10 wartende Person offen zu sein. Zwecks Ermöglichung einer Verbindung ist jede Einheit 20, 30 an einem Ende des jeweiligen Rahmens mit einem vorzugsweise vorspringend gestalteten Abschnitt 21 ausgestattet, welcher üblicherweise in den geformten Rahmen der Einheit integriert ist. Der gestaltete Abschnitt 21 definiert einen verlängerten Schlitz oder eine verlängerte Vertiefung 22 mit Öffnung zum zentralen Bereich der jeweiligen Einheit und Ausdehnung in allgemein horizontaler Richtung in einer im Wesentlichen orthogonalen Richtung bezogen auf die Vorderseite des Rahmens der jeweiligen Einheit.
Obwohl ein einzelner Vorsprung 21, welcher einen jeweiligen einzelnen Schlitz oder eine jeweilige einzelne Vertiefung 22 definiert, in den angeschlossenen Zeichnungen gezeigt ist, können zwei oder mehr Vorsprünge und/oder zwei oder mehr Schlitze oder Vertiefungen 22, welche dasselbe Betriebsprinzip verkörpern, vorgesehen sein. Die Verwendung eines einzelnen Vorsprungs 21 mit einem einzigen Schlitz oder einer einzigen Vertiefung 22 ist eine derzeit bevorzugte Wahl, da sie hinsichtlich der Verlässlichkeit eine gute Lösung darstellt und gleichzeitig eine unnötige strukturelle Komplexität vermeidet.
Der Schlitz oder die Vertiefung 22, welche(r) an der Oberseite der jeweiligen Einheit 20 oder 30 vorgesehen ist, ist dazu bestimmt, in einer typischen eindringenden/aufnehmenden Anordnung eine an einem entsprechenden Ort an der Unterseite jedes Moduls 30 vorgesehene jeweilige komplementäre Eingriffgestaltung 231 aufzunehmen (siehe Fig. 4). In der gezeigten Ausführungsform ist die eindringende Gestaltung 231 nicht in der Grundeinheit 20 vorgesehen, da diese letztere Einheit hier dazu bestimmt ist, am unteren Ende des durch die Einheiten im System geformten Stapels angelegt zu sein, wobei nicht erwartet wird, dass Einheiten darunter angeordnet sind.
Obwohl die gezeigte Ausführungsform eine einzelne eindringende Gestaltung 231 vorsieht, welche an der Unterseite (unteren Seite) jedes Moduls 30 angeordnet ist, um in einen jeweiligen Schlitz 22 in der darunterliegenden Einheit einzugreifen, können auch zwei oder mehr derartige eindringende Gestaltungen 231 vorgesehen sein. · Beim Anbringen irgendeines der Module 30 an einer darunterliegenden Einheit (entweder an der Grundeinheit 20 oder an einem anderen Modul 30) wird die eindringende Gestaltung 231 des oberen Moduls 30 in den Schlitz oder die Vertiefung 22 der darunterliegenden Einheit eingeführt, wie durch einen Pfeil in Fig. 2 schematisch dargestellt, während der Endabschnitt des oberen Moduls gegenüber der eindringenden Gestaltung 231 (und dem Schlitz oder der Vertiefung 22) zwecks Sicherstellung einer richtigen (mechanischen und elektrischen) Verbindung von zwei im Allgemeinen mit 23 und 24 bezeichneten komplementären Teilen herabgesenkt wird.
Fig. 2 bis 4 zeigen, dass in der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsform jedes der Module 30 mit den beiden Teilen 23 und 24, welche an der Ober- und Unterseite der Module angelegt sind, ausgestattet ist, während nur der Teil 23 in der Grundeinheit 20, welche dazu bestimmt ist, am unteren Ende des modularen Systems angelegt zu sein, vorgesehen ist. In der dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist der Teil 23 an der Oberseite der Einheiten 20, 30 zum Eingriff durch den an der Unterseite jedes Moduls 30 angesiedelten Teil 24 angelegt, wenn die zwei involvierten Module mit ihren in einer Paarbeziehung aneinanderstoßenden Rahmen plaziert sind. Die Anordnung kann jedoch umgekehrt werden, wodurch sie einen dem Teil 24 ähnlichen Teil an den Oberseiten der Grundeinheit 20 und der Module 30 vorsieht, wobei diese letzteren mit den jeweiligen Teilen 23 an ihren Unterseiten versehen werden. Dennoch ist die für den Teil 23 ausgearbeitete Lösung einschließlich einer Drehabdeckung mit der Bestimmung, offen gedreht zu werden, wenn ein Modul 30 an einer anderen Einheit angebracht wird, eine bevorzugte Wahl für die Montage an der Oberseite jeder Einheit 20, 30, da eine derartige Drehabdeckung den gesamten Anschlussteil und insbesondere die hier vorgesehenen elektrischen Bestandteile (den Stecker) schützt. Bei Hinwendung zur auseinandergezogenen Ansicht von Fig. 5 wird gezeigt, dass der auf der Grundeinheit 20 vorgesehene obere Anschlussteil 23 im Wesentlichen aus einem Stützblock besteht, welcher aus einem zylindrischen Gehäuse 301 zusammengesetzt ist, das zur Anbringung am Rahmen der Grundeinheit 20 angepasst ist, wobei sich die Zentralachse des zylindrischen Gehäuses 301 horizontal erstreckt. Das Gehäuse 301 ist vorzugsweise an der hinteren Seite des Rahmens der Grundeinheit 20 angelegt (wobei dasselbe auch auf die Module 30 zutrifft) und ist an seinem äußeren Ende mit einem vorstehenden Zapfen oder Schaft 31 zum Anbringen eines im Allgemeinen mit 32 bezeichneten Drehglieds mit Federvorspannung versehen.
Das Gehäuse 301 trägt im Allgemeinen an seiner Oberseite einen Anschlussstecker 33 (entweder vom eindringenden oder vom aufnehmenden Typ), welcher im Allgemeinen von multipoliger Art ist. Stecker vom betitelten Typ und die verbundende Verkabelung/ der verbundene Kreislauf, welche(r) im Gehäuse 301 angelegt ist, sind herkömmlich und erfordern hier keine detaillierte Beschreibung.
Das Drehglied 32 besteht im Allgemeinen aus einem drehbar am Schaft 31 angebrachten zylindrischen Antriebsknopf 34. Aus dem Knopf 34 erstreckt sich koaxial ein Dachziegelförmiger Abdeckabschnitt 35 mit dem Schaft 31 und der äußeren zylindrischen Fläche des Gehäuses 30.
Der Knopf 34 ist vorzugsweise mit einer äußeren gerippten oder gerillten Oberfläche ausgestattet, welche es dem Glied 32 ermöglicht, gegen die elastische Kraft einer Drehfeder 36 gedreht zu werden, welche um den Schaft 31 angebracht ist und gegen einen weiteren sich horizontal aus dem Rahmen 301 in der Nähe des Schafts 31 erstreckenden Zapfen 37 wirkt. Das mit 38 bezeichnete Element ist ein am Knopf 34 angebrachter und von einem flachen Abdeckglied 39 abgedeckter Magnet. Der (nur in Fig. 6 gezeigte) Hinweis 38a bezeichnet einen entsprechenden im Gehäuse 301 angebrachten Sensor zwecks Ermittlung des Elements 38, wenn der Knopf 34 in die in Fig. 8 gezeigte Position gedreht wird, wobei ein elektrisches Signal geschaffen wird, welches den sich in verriegelter Position befindlichen Anschlussteil 23 anzeigt (siehe unten). Eine ähnliche Anordnung wird somit für beide in Fig. 5 und 6 gezeigte Teile 23 eingenommen. Es ist auch zu erkennen, dass zu einer äquivalenten Anordnung gegriffen werden kann zwecks Ermittlung der Drehung von Knopf 34 in die Verriegelungsposition von Fig. 8, wobei eine andere Art von Detektionseinrichtung (z. B. eine optische, mechanische etc.) verwendet wird.
Im Wesentlichen wirkt die Feder 36 derart, dass sie das Glied 32 drängt, sich (entgegen dem Uhrzeigersinn, unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 6) um den Schaft 31 in eine erste Winkelposition zu drehen, in welcher das Abdeckglied 35 gegen eine im Gehäuse 301 vorgesehene Wellengestaltung 40 stößt. In einer derartigen Winkelposition bedeckt das Abdeckglied 35 den Stecker 33 und den Abschnitt des Gehäuses 30, welcher den Stecker 33 umgehend umgibt.
Ein weiteres mit 41 bezeichnetes axial kürzeres Element erstreckt sich aus dem Knopf 34 zwecks Abgrenzung eines Schlitzes 42, welcher sich im Allgemeinen entlang einer schneidenden Ebene bezogen auf die vom Knopf 34 definierte angenommene zylindrische Fläche erstreckt, und zwar innerhalb des Glieds 32 (welches üblicherweise aus einem einzigen Stück eines geformten Materials wie einem Plastikmaterial hergestellt ist).
Der Schlitz 42 soll als Verriegelungsglied wirken, um eine im Anschlussteil 24 enthaltene jeweilige eindringende Gestaltung 43 aufzunehmen, wie detaillierter in Fig. 4 und 6 gezeigt. In Fig. 6 wurden dieselben Bezugsziffern zur Bezeichnung derselben Elemente oder jener Elemente verwendet, welche funktionell identisch sind mit jenen, die bereits in Verbindung mit Fig S beschrieben wurden.
Während Fig. 5 nur den Teil 23 zeigt, wie er an der Oberseite der Grundeinheit 20 vorgesehen ist, zeigt Fig. 6 auch den an der Unterseite jedes Moduls 30 vorgesehenen Teil 24. Genauer gesagt, in den Modulen 30 bildet das Gehäuse 301 des "oberen" Anschlussteils 23, wie in Fig. 6 gezeigt, den oberen Abschnitt eines größeren Gehäuses, welches dazu angepasst ist, an der hinteren Seite des Rahmens des jeweiligen Moduls 30, welcher sich über das gesamte Modul erstreckt und dadurch mit seinem unteren, im Allgemeinen mit 302 bezeichneten Teil einen weiteren Gehäuseabschnitt definiert, angebracht zu werden. Der Gehäuseabschnitt 302 beherbergt einen nach unten gerichteten Stecker 44, welcher komplementär ist zu, d. h. angepasst ist für eine gleitende Verbindung mit dem Stecker 33 im Teil 23 sowie mit einem L- förmigen Glied 45 mit Federvorspannung, dessen distaler unterer Schenkel sich horizontal erstreckt zwecks Definierung eines weiteren eindringenden Abschnitts 43. Speziell ist das Element 45 mit einem vertikalen Schenkelabschnitt 46 ausgestattet, um welchen eine Vorspannungsfeder 47 angelegt ist, welche das Element 45 weiter vom Gehäuseabschnitt 302 nach außen ragen lässt, während sie allen Kräften, die versuchen, das Glied 45 weiter aus dem Gehäuseabschnitt 302 zu ziehen, widersteht. Der Schenkelabschnitt 46 des Elements 45 ist schiebbar in einem jeweiligen (in der Zeichnung nicht ersichtlichen) zylindrischen Sitz, welcher im Gehäuseabschnitt 302 vorgesehen ist, angebracht. Das Glied 45 wird am Gehäuseabschnitt 302 sicher festgehalten, und zwar durch eine Haltemutter 48, welche auf das Ende des sich in den Gehäuseabschnitt 302 erstreckenden Schenkelabschnitts 46 gewunden ist. Es ist vorteilhaft, das Gehäuse 301 (im Fall des in Fig. 5 gezeigten Teils 23) und das Gehäuse 301-302 (wie in Fig. 6 gezeigt) zu einem in sich geschlossenen Glied zu machen, da dies den leichten Austausch jedes Anschlussteils 23, 24, welcher möglicherweise bei Verwendung beschädigt wurde, ermöglicht, ohne zum Rahmen der jeweiligen Einheit 20, 30 zugreifen und ihn auseinandernehmen zu müssen. Zu diesem Zweck wird der elektrische Anschluss des Gehäuses 301 oder 301-302 und der darin angebrachten Elemente (wie der Stecker 33, 44 und der angeschlossenen Verkabelung, falls anwendbar) durch "schnelle" Anschlussmittel bekannten Typs, welche nur in Fig. 6 gezeigt und im Allgemeinen mit 49 bezeichnet sind, sichergestellt. Derartige schnelle Anschlusseinrichtungen sind herkömmlich und müssen hier nicht detailliert beschrieben werden.
Um irgendeines der Module 30 an eine darunterliegende Einheit (entweder Grundeinheit 20 oder ein anderes Modul 30) zu schließen, wird die eindringende Gestaltung 231 in den Schlitz 22 eingeführt, während die zwei Einheiten dazu gebracht werden, leicht entlang ihrer gewöhnlichen Längsrichtung zu gleiten und das entgegengesetzte Ende des Moduls 30 auf die darunterliegende Einheit gesenkt wird. Diese Art von "Skischuh"-Eingriffsbewegung bringt die beiden Anschlussteile 23, 34 in eine wechselseitige, zueinandergekehrte Kontaktbeziehung, wenn die beiden Einheiten 20 und 30 gegeneinander angeordnet sind. Zwecks Ermöglichung eines richtigen Verriegelns wird der Drehknopf 34 in der darunterliegenden Einheit gedreht (im Uhrzeigersinn, unter Bezugnahme auf Fig. 2, 5 und 6), wodurch das Drehglied 32 veranlasst wird, eine zweite Winkelposition zu erreichen, in welcher die Abdeckung 35 den darin liegenden Stecker 33 und die umgebende Vertiefung freilegt, während der Schlitz 42 eine jeweilige erste Position (in Fig. 7 schematisch gezeigt) erreicht, bei der sein offenes Ende nach oben ausgerichtet ist. Unter diesen Bedingungen kann der Anschlussteil 24 in der oberen Einheit 30 gesenkt werden, wodurch der jeweilige Stecker 44 in den Stecker 33 in der darunterliegenden Einheit eingreift, während eine weitere eindringende Gestaltung 43, welche von der Feder 47 in einer vertikalen Gleichgewichtsposition gehalten wird, von oben in den Schlitz 42 eindringt (Fig. 7). Wenn das obere Modul 30 vollständig herabgesenkt ist, wodurch der jeweilige Rahmen auf der darunterliegenden Einheit zu liegen kommt, wird der Knopf 34 weiter gedreht, was bewirkt, dass das Drehglied 32 eine dritte Winkelposition erreicht, wodurch der Schlitz 42, welcher die weitere eindringende Gestaltung 43 des "oberen" Moduls schiebbar aufgenommen hat, in eine jeweilige zweite Winkelposition ausgerichtet wird, wodurch der Schlitz 42 ungefähr auf einer horizontalen Ebene liegt (Fig. 8). An diesem Punkt wird die eindringende Gestaltung 43 an einer seitlichen Verlängerung oder Vertiefung 42a, welche an der Oberseite des Schlitzes 42 vorgesehen ist, angelegt. Wenn die eindringende Gestaltung 43 von der Feder 47 nach oben gedrängt wird, greift die eindringende Gestaltung 43 schnappend in die Vertiefung 42a ein, welche sich im Allgemeinen bezogen auf das Drehglied 32 radial erstreckt. An diesem Punkt wird der Knopf 34 durch die eindringende Gestaltung 43 verriegelt, wodurch das Drehglied 32 unter der Aktion der Feder 36 vom Drehen gegen den Uhrzeigersinn (unter Bezugnahme auf Fig. 6 bis 8) abgehalten wird. Unter diesen Bedingungen, da die eindringende Gestaltung 43 in die Vertiefung 42a des Schlitzes 42 geschlossen ist, wird das "obere" Modul 30 sicher an die darunterliegende Einheit geschlossen, während die elektrische Verbindung zwischen den beiden so angelegten Einheiten durch die Verbindung der Stecker 33 und 44 sichergestellt ist. Vorzugsweise ist ein entsprechender Abschnitt des Rahmens jedes Moduls 30, welcher den Anschlussteil 24 umgibt, insgesamt in Form eines zylindrischen Schlitzes (annähernd ein Viertel einer angenommenen zylindrischen Fläche) gestaltet, um zur zylindrischen Form des oberen Teils des Anschlussteils 23 (der Abdeckung 32 und des entsprechender Teils), welcher hierin einzuführen ist, eine komplementäre Form zu schaffen, wodurch eine stärkere Formverkoppelung zwischen den beiden in einer wechselseitigen, zueinandergekehrten Beziehung zusammengeschlossenen Einheiten sichergestellt ist.
Die beiden derart verbundenen Einheiten können nur durch positives Einwirken auf den Knopf 34 getrennt werden, wodurch das Drehglied 32 zum Drehen (gegen den Uhrzeigersinn, unter Bezugnahme auf Fig. 5 bis 8) gebracht wird, um die lösbare Verriegelungstätigkeit der in der Vertiefung 42a aufgenommenen eindringenden Gestaltung 43 zu überwinden. Der als Verriegelungsglied für die Gestaltung 43 wirkende Schlitz 42 wird somit in die quasivertikale Position der Fig. 7 zurückgebracht, wodurch eine weitere eindringende Gestaltung 43 freigesetzt wird. An diesem Punkt kann das obere Modul 30 gehoben werden, um den jeweiligen unteren Stecker 44 aus dem oberen Stecker 33 in der darunterliegenden Einheit herauszulösen und schließlich die jeweilige eindringende Gestaltung 23 aus dem an der Oberseite der darunterliegenden Einheit vorgesehenen Schlitz 22 herauszulösen.
Aus dem Vorangegangenen ist zu erkennen, dass die geoffenbarte Anordnung eine starke und verlässliche Verbindung zwischen überlagerten Einheiten sicherstellt und gleichzeitig für einen einfachen und leichten Verriegelungs/Entriegelungsvorgang sorgt.
Dieselbe Anordnung lässt zu, dass jegliche Anzahl von Modulen 30 zu einer Säule über der Grundeinheit 20 gestapelt wird.
In Fig. 4 bezeichnet die Bezugsziffer 50 eine Platte, welche an der Hinterseite des Rahmens des Moduls 30, welches hier gezeigt ist, angelegt ist. Die Platte 50 kann eine Abdeckung für eine Batterieabteilung im Modulrahmen bilden und trägt vorzugsweise ein zentrales Endstück 51 mit einem gewundenen Loch 52 darin. Das Loch 52 ist dazu angepasst, eine Schraube aufzunehmen, welche in einer (nicht gezeigten) vertikalen Versteifungssäule vorgesehen ist, die wahlweise bereitgestellt werden kann, um die mechanische Verbindung der überlagerten Module 30 weiter zu stärken, insbesondere wenn mehrere solche Module 30 (typischerweise vier bis sechs) gestapelt sind. Natürlich kann eine andere Versteifungseinrichtung ausgearbeitet werden.
Das Blockdiagramm der Fig. 9 zeigt auf absichtlich vereinfachte Weise die elektrische Verbindung der Grundeinheit 20 mit einer Anzahl von Modulen 30: eine derartige Anzahl ist an sich nicht entscheidend für die Erfindung.
Vorzugsweise sorgt die Anordnung der Erfindung dafür, dass jedes der Module 30 als unabhängige Einheit betriebsfähig und für einen eigenständigen Betrieb geeignet ist. Ein elektrischen Anschluss innerhalb des Systems ist somit vornehmlich dafür bestimmt, jeder Einheit die Möglichkeit zum Übertragen/Erhalten von Informationen zu und aus jeder anderen Einheit im System zu geben. Dies ist besonders bedeutend im Fall von Modulen, welche dazu bestimmt sind, als Überwachungseinheiten, z. B. für die Oxymetrie-Überwachung eines Patienten und dergleichen, in Betrieb zu sein. Im Wesentlichen wird ein elektrischer Anschluss mittels der Anschlussteile 23, 24 und speziell mittels der jeweiligen Stecker 33 und 44, welche in Fig. 9 nicht im Detail gezeigt sind, realisiert.
Da die Module 30 in jeglicher Anzahl auf der Grundlage 20 angeordnet werden können, findet eine Übertragung von Information wie digitalen Daten innerhalb des Systems (und möglicherweise zu und von einer externen Ausrüstung) in typischer Datenweg-artiger Weise auf einer in Fig. 9 im Allgemeinen mit 60 bezeichneten gemeinsamen Leitung statt. Jedes gut bekannte Protokoll kann zu diesem Zweck verwendet werden. Im Wesentlichen sind alle Einheiten im System (wobei sich der Begriff "Einheit" wieder entweder auf die Grundeinheit 20 oder auf irgendeines der Module 30 bezieht) im Allgemeinen mit jeweiligen, mit TX und RX bezeichneten Übertragungs- und Aufnahmeöffnungen ausgestattet.
Vorzugsweise ist der Übertragungsöffnung TX damit auf bekannte Weise eine entsprechende, mit ENTX bezeichnete Freigabeverbindung, welche die Datenübertragung ermöglicht, zugeordnet.
Vorzugsweise ist die gewählte Übertragungsverbindung ein LTC-485-Verbrauchspuffer von niedriger Leistung mit folgenden Merkmalen:

Aufnahmepuffer:

- hohe Impedanz, egal, ob unter Strom oder nicht
- resistent gegenüber Umkehr der Eingangsspannung
- resistent gegenüber hohen Eingangsspannungen (z. B. > 5V)

Übertragungspuffer:

- hohe Impedanz, egal, ob unter Strom oder nicht
- resistent gegenüber Umkehr der Eingangsspannung
- resistent gegenüber hohen Eingangsspannungen (z. B. > 5V)
- resistent gegenüber Übertragung auf einer kurzgeschlossenen Leitung Die Übertragung wird, wie im Vorangegangenen erklärt, auf einer einzigen Leitung unterschiedlich durchgeführt. Vorzugsweise ist die Grundeinheit 20 mit einem Differential- Anpassungswiderstand ausgestattet. Die Leitung 60 wird zwecks Vermeidung jeglicher Instabilität bei Deaktivierung der Übertragungspuffer mittels einer im Allgemeinen mit 61 bezeichneten Pull-up/Pull-down-Widerstandsvorrichtung vorgespannt.
Eine Einrichtung zum Detektieren eines Systems mit Überlastung (d. h. mehr Module als eine maximale Anzahl, welche mit dem System verbunden ist) ist vorzugsweise vorgesehen, und zwar zusammen mit einer zusätzlichen Einrichtung zum Zeigen des Anschlusses jedes Moduls 30 im System in der Grundeinheit 20, sogar, wenn das fragliche Modul 30 zu dem Zeitpunkt nicht sicher eingeschaltet wird.
Wie angezeigt, besteht jedes einzelne Modul 30 vorzugsweise aus einer in sich geschlossenen Einheit, welche zum unabhängigen, eigenständigen Betrieb tauglich ist, d. h. sogar, wenn das Modul vom System entfernt oder getrennt wird und/oder bei Fehlen einer Stromzufuhr von der Grundeinheit 20.
Zwecks Sicherstellung eines korrekten Betriebs des Systems, insbesondere in Verbindung mit dem Austausch betrieblicher Daten, müssen den Modulen 30 richtige Adressen zugeordnet werden, welche der Grundeinheit 20 (und möglicherweise den anderen Modulen) bekannt sein müssen. Die Grundeinheit 20 muss auch in der Lage sein nachzuprüfen, wie viele Module 30 im System vorhanden und/oder aktiviert sind, i. a. um zu kontrollieren, dass eine maximale Anzahl von Modulen, definiert durch die charakteristischen Eigenschaften des Systems und der Grundeinheit 20 (zum Beispiel sechs Module), nicht überschritten wird.
Zu diesem Zweck werden die verschiedenen Einheiten im System (durch die Teile 23, 24) verbunden, und zwar über eine im Allgemeinen mit 100 bezeichnete weitere Leitung, welche vorzugsweise aus einem ersten und einem zweiten Kabel 101, 102, die die jeweiligen Blöcke 201 (in der Grundeinheit 20) und 301 (in den Modulen 30) verbinden, zusammengesetzt ist, wie detaillierter in Fig. 10 und 11 gezeigt. Es ist zu erkennen; dass sich das Kabel 102 aus der Grundeinheit 20 zu den und durch die Module(n) 30 in einer typischen "Gänseblümchenketten"- bzw. Verkettungsanordnung erstreckt, während alle Einheiten 20, 30 mit dem Kabel 101 in einer Datenweg-artigen Anordnung verbunden sind. Der Block 201 in der Grundeinheit 20 erzeugt (am Output CLKR des Mikroprozessors uP) ein Signal T1 mit einer bekannten Frequenz, welche vom direkt darüberliegenden Modul 30 durch die mit ADIN bezeichnete Input-Öffnung empfangen wird, und sendet es auf dem Kabel 102 zu den Modulen 30 (Fig. 11). Ein derartiges Modul 30 sendet das empfangene Signal bei unberührter Frequenz zurück zur Grundeinheit 20 über die Leitung 101 (welche einen offenen Sammelanschluss für alle Module 30 repräsentiert) und teilt die Frequenz des eingehenden Signals (z. B. durch zwei). In der in Fig. 11 gezeigten beispielhaften Ausführungsform wird dies mittels einer Sperrvorrichtung vom D-Typ 103 bewerkstelligt. Das resultierende Signal wird über die Leitung 102 zu irgendeinem nachfolgenden Modul 30 im System gesendet. Diese Einteilung wird für alle Module 30 im System mit solcherart geteilter Frequenz auf kaskadierte Weise wiederholt. Somit misst jedes Modul 30 die Dauer der Halbwertszeiten des eingehenden Signals und definiert folglich eine physikalische Adresse, welche zum Übertragen über Leitung 60 verwendet wird.
Im Zeitdiagramm von Fig. 12 repräsentieren mit 1 bis 7 bezeichnete Signale schematisch die über Leitung 101 zur Grundeinheit 20 zurückgekehrten Signale und damit den Effekt der Teilung durch zwei der Frequenz des Grundsignals, welches von jedem einzelnen einer entsprechenden Anzahl von Modulen im System in der Einheit 20 erzeugt wurde. Im Allgemeinen ist die Frequenz des Signals T1 so gewählt, dass sie klein genug ist, um von bei einer Millisekunde arbeitenden Echtzeit-Unterbrechungsprogrammen gemessen zu werden. Zum Beispiel ist T1 mit einer Periode von 10 ms gewählt, was für die Perioden der geteilten Signale Werte entsprechend 20, 40, 80, 160, 320 ms und so weiter ergibt.
Aufgrund des offenen Sammelanschlusses der Module 30 implementiert das Kabel 101 eine "UND"-Funktion, um ein Impulssignal, so wie die im Diagramm der Fig. 12 mit B1 und B2 bezeichneten Signale, zu geben, dessen Periode vom "längsten" geteilten Signal (d. h. dem Signal mit der längsten Periode von allen Signalen, welche von den Modulen 30 erzeugt wurden als Ergebnis der kaskadierten Teilung durch zwei des Signals T1), das zur Grundeinheit 20 zurückgesendet wird und somit die Anzahl der Module 30 anzeigt, abhängt. Ein derartiges Signal kann von der Grundeinheit 20 verwendet werden, um sicherzustellen, dass die zur Anwendung im System zugelassene maximale Anzahl von Modulen 30 nicht überschritten wird.
Speziell in Fig. 12 entsprechen die mit B1 und B2 bezeichneten Signale dem möglichen Zeitverhalten des auf dem Kabel 101 vorhandenen "UND"-Signals, wie von der Grundeinheit 20 durch die in Fig. 10 mit SURCH bezeichnete Input-Öffnung abgetastet, wo sechs bzw. sieben Module 30 (wiewohl sie nicht notwendigerweise aktiviert sind) im System vorhanden sind.
Eine (in Übereinstimmung mit Fig. 10 mit SURCH bezeichnete) zeitliche Schwellenwertfunktion ist in Fig. 12 durch einen vertikalen Balken schematisch dargestellt, um zu zeigen, wie Signale wie B1 oder B2 (auf bekannte Weise) unterschieden werden können, um festzustellen, dass die maximale Anzahl von Modulen 30 (z. B. sechs in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform) überschritten wird, und um entsprechend zu handeln (d. h. Aussenden eines Warnsignals).
Natürlich kann dieselbe Funktion wie die im Vorangegangenen beschriebene derart angeordnet werden, dass sie auf gleichwertige Weise auszuführen ist, z. B. durch verschiedene logische Funktionen und/oder unter Verwendung verschiedener Signale, z. B. eher den aus den Teilerschaltungen 103 austretenden geteilten Signalen als den Eingabesignalen zu diesen Schaltungen, wie beschrieben und gezeigt wurde. Ebenso kann jede einzelne der Einheiten 20, 30 im System die in Verbindung mit der Funktion der Grundeinheit 20 beschriebene Rolle spielen. Es ist auch zu erkennen, dass in einer vereinfachten Ausführungsform des Verriegelungssystems der Erfindung auf das Abdeckglied 35 verzichtet werden kann, welches dazu bestimmt ist, den Stecker 33 abzudecken, wenn irgendein Teil 23 nicht mit einem jeweiligen komplementären Teil 24 verbunden ist. In diesem Fall können die erste und die zweite Winkelposition des Glieds 35 einfach miteinander übereinstimmen, um eine einzige "Ruhe"-Position zu ergeben, oder das Drehglied 32, wo der Schlitz 42 zur Aufnahme einer derartigen Gestaltung 43 bereit ist.

Claims

1. Kommunikationssystem zur Verwendung in einem modularen System (10) einschließlich einer Mehrzahl von Einheiten (20, 30), wobei

- zumindest eine (20) dieser Einheiten einen Generator (uP) zum Erzeugen eines Signals mit einer vorgegebenen Frequenz (T1) einschließt;

- eine gemeinsame Kommunikationsleitung (100) vorgesehen ist, die eine kaskadierte Verbindung der anderen Einheiten (30) in dem System gewährleistet, und zwar für den Empfang des von der zumindest einen (20) dieser Einheiten erzeugten Signals mit einer vorgegebenen Frequenz (T1);

- jede der anderen Einheiten (30) eine Frequenzteilerschaltung (103) zum Teilen der Frequenz des über die gemeinsame Kommunikationsleitung (100) empfangenen Signals und zum Senden des Signals mit einer entsprechenden geteilten Frequenz über die gemeinsame Kommunikationsleitung (100) zu einer jeweiligen, möglicherweise im System vorhandenen, kaskadierten anderen Einheit (30) einschließt, wobei die jeweilig niedrigste geteilte Frequenz, die im System vorhanden ist, die Anzahl der anderen Einheiten (30) anzeigt;

- die zumindest eine Einheit (20) eine Abtasteinrichtung (SURCH) zum Abtasten der jeweilig niedrigsten geteilten Frequenz, die im System vorhanden ist, einschließt.

2. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzteilerschaltung (103) die Frequenz des über die gemeinsame Kommunikationsleitung (100) empfangenen Signals durch zwei teilt.

3. Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Kommunikationsleitung (100) ein Verbindungskabel (102) einschließt, welches die Teilerschaltungen (103) der anderen Einheiten (30) in einer Verkettungsanordnung verbindet.

4. Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Kommunikationsleitung (100) eine Abtastführung (101) einschließt, mittels derer zumindest eines der Signale, von denen eines über die gemeinsame Kommunikationsleitung (100) empfangen wird und eines eine entsprechende geteilte Frequenz hat, von jeder der anderen Einheiten (30) zur Abtasteinrichtung (SURCH) in der zumindest einen Einheit (20) gesendet wird.

5. Kommunikationssystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die anderen Einheiten (30) in einer offenen Kollektoranordnung mit der Abtastführung (101) verbunden sind, wobei die Abtastführung an den von den anderen Einheiten (30) zur Abtasteinrichtung (SURCH) gesendeten Signalen eine logische UND-Funktion implementiert.

6. Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinrichtung eine Zeitschwellenfunktion (SURCH) einschließt, welche das Erreichen eines untersten Grenzwerts durch die jeweilig niedrigste geteilte Frequenz detektiert, wobei sie somit anzeigt, dass eine maximale Anzahl von den anderen Einheiten (30) mit dem System verbunden wird.

7. Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des über die Kommunikationsleitung (100) empfangenen Signals die physikalische Adresse der jeweiligen der anderen Einheiten (30) bestimmt, wie vom Kommunikationsprotokoll zwischen den Einheiten (20, 30) im System verwendet.