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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen modulare Patientenbetreuungssysteme.
Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine modulare Anschlussanordnung,
wobei Module in einer bequemen, flexiblen, austauschbaren und sicheren Weise
lösbar
aneinander angeschlossen sind. Zusätzlich betrifft die vorliegende
Erfindung ein Schema zur flexiblen, bilateralen und sicheren Bereitstellung von
elektrischem Strom von einer zentralen Verwaltungseinheit an angebrachte
periphere Einheiten.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Systeme,
die mehrere Infusionspumpeinheiten, Messeinheiten wie etwa Blutdrucküberwachungsgeräte und Pulsoxymeter,
und andere Patientenbetreuungseinheiten enthalten, sind auf dem
Gebiet der Medizin bekannt. Zum Beispiel offenbart Kerns et al (US-Patentschrift
Nr. 4,756,706; "Kerns") ein zentral verwaltetes
Pumpensystem, wobei Pump- und Überwachungsmodule
selektiv an einer zentralen Verwaltungseinheit angebracht sind.
Die zentrale Verwaltungseinheit steuert die interne Einstellung und
Programmierung der angebrachten Module und erhält Informationen von ihnen
und zeigt diese an. Jedes Modul mit Ausnahme des ersten Moduls,
das dauerhaft angebracht ist, ist fähig, von der zentralen Verwaltungseinheit
gelöst
zu werden. Wenn es einmal angebracht und programmiert wurde, ist
ein Modul, das anschließend
gelöst
wird, immer noch fähig, unabhängig von
der Verwaltungseinheit tätig
zu sein.
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Kerns
sorgt für
eine Anbringung der Module in einer senkrechten Stapelreihenfolge
in einer Weise, die der in 1 gezeigten ähnlich ist.
Die Anbringung einer zusätzlichen
Einheit am modularen Patientenbetreuungssystem umfasst einen Vorgang
mit mehreren Schritten. Diese Schritte beinhalten (1) das Schieben
einer Stützplatte 62 der
zusätzlichen
Einheit in den Kanal 64 einer vorhergehenden Einheit, und
(2) das Drehen eines Knopfs 120, was verursacht, dass Steckverbinder 122 und 124 der
zusätzlichen
Einheit hervortreten und sich mit entsprechenden Buchsenabschnitten
in der vorhergehenden Einheit verbinden (Kerns, 3 und
Spalte 4, Zeile 7 bis 16). Somit umfasst das Erreichen einer mechanischen
und elektrischen Anschließbarkeit
offensichtlich eine zweihändige
Tätigkeit
mit mehreren Schritten.
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Ferner
sorgt Kerns für
eine einzelne, direkte elektrische Anschließbarkeit von jedem Stapelmodul an
die zentrale Verwaltungseinheit. Jedes Modul wird mit einem gesonderten
Wechselstromsignal von der positiven und der negativen Wechselstromleitung
der zentralen Verwaltungseinheit versorgt. Jedes Modul enthält auch
seine eigene Stromversorgung für
einen autonomen Betrieb, wenn es von der zentralen Verwaltungseinheit
getrennt ist (Kerns, 6).
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Kerns
weist mehrere Nachteile auf. Erstens wird für eine elektrische und mechanische
Anschließbarkeit
einer hinzugefügten
Einheit an die zentrale Verwaltungseinheit eine zweihändige Tätigkeit
mit mehreren Schritten benötigt,
was in der medizinischen Umgebung beschwerlich und zeitaufwendig sein
kann. Da jedes Modul seinen eigenen Satz von elektrischen Pfaden
zur zentralen Einheit benötigt,
ist zweitens die Gesamtanzahl der Module, die gestapelt werden können, nur
um "eins" größer als
die Anzahl der Durchführungskabel
in jedem Modul. Zum Beispiel können
beim in Kerns, 4f gezeigten Aufbau
insgesamt nur vier Module durch ein System, das diese Module verwendet,
untergebracht werden. Drittens werden aufgrund des Mehrfachverkabelungsaufbaus
das Gewicht, die Kosten und die Komplexität vermehrt. Zum Beispiel muss
jedes Signal jedes Kabels über
seinen eigenen Kontaktstift unter den Stiften 122 des Kontaktaufbaus
von Kerns, 3 verfügen. Schließlich vermehrt das Vorhandensein
einer Stromversorgung in jedem funktionellen Modul das Gewicht und
die Kosten.
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Rubalcaba
(US-Patentschrift Nr. 4,898,578) offenbart ebenfalls ein Arzneiinfusionssystem,
das mehrere Infusionspumpenmodule beinhaltet, die selektiv an einer
zentralen Verwaltungseinheit angebracht sind, um für eine zentralisierte
Steuerung zu sorgen. Im Besonderen erhält die zentrale Verwaltungseinheit
Infusionsparameter vom Benutzer und führt dann mit den Parametern
Berechnungen durch, um die gewünschte
Infusionsgeschwindigkeit festzusetzen. Sobald diese Geschwindigkeit
bestimmt ist, kann die zentrale Verwaltungseinheit die Infusion entsprechend
steuern. Rubalcaba stellt jedoch keine Lösung für die oben unter Bezugnahme
auf Kerns beschriebenen Probleme im Zusammenhang mit der elektrischen
und mechanischen Anschließbarkeit von
Einheiten bereit.
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WO-A-96/28209
an Eggers et al betrifft ein modulares Patientenbetreuungssystem,
das eine Patientenüberwachung
und die Lieferung therapeutischer Anforderungen bereitstellt. Im
Besonderen besteht das System aus einer Schnittstelleneinheit und mehreren
funktionellen Patienteneinheiten. Die Schnittstelleneinheit stellt
eine Schnittstelle zwischen dem Benutzer und dem System bereit und
kann dazu ausgebildet und geeignet sein, unterschiedliche Grade
an Funktionalität
bereitzustellen. Schnittstellen mit unterschiedlichen Graden an
Funktionalität
können ausgetauscht
werden, um eine größere Flexibilität, Sicherheit
und Kostenwirksamkeit bereitzustellen. Jede Schnittstelleneinheit
enthält
Schnittstellenanschlüsse
für die Übertragung
von Informationen wie etwa Arzneibibliotheken, Systemkonfigurationswerte,
und die Vorfallsgeschichte. Die funktionellen Einheiten sind intern
programmiert und gesteuert, um einen hohen Grad an Systemmodularität bereitzustellen,
und benötigen
von der Schnittstelleneinheit nur Strom und eine Schnittstellenfunktionalität.
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US-A-5,418,686
an Dieken et al betrifft eine Vorrichtung und ein elektrisches Schaltsystem,
die für
elektrische Geräte
bereitgestellt sind, um eine elektrische Isolierung von freiliegenden
elektrischen Kontakten an zumindest einem von mehreren Modulen des
elektrischen Geräts
bereitzustellen. Die Vorrichtung beinhaltet zumindest eine betätigende
Komponente in einem Modul und zumindest eine Sensorkomponente in
einem zweiten Modul in elektrischer Verbindung mit dem elektrischen
Schaltsystem, wobei die elektrische Isolierung der freiliegenden
elektrischen Kontakte endet, wenn die Sensorvorrichtung einen gewünschten
Standort des Moduls spürt.
Die derartige Anordnung der Vorrichtung und des elektrischen Schaltsystems,
dass sie sich in den Modulen befinden, fördert die elektrische Sicherheit,
während Eingriffe
in die Sicherheitsgesichtspunkte des Geräts auf ein Mindestmaß verringert
werden. Die Vorrichtung und das Schaltsystem sind für medizinische
Geräte
wie etwa diagnostische Handgeräte
und Verbrauchergeräte
wie etwa Telefone nützlich.
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein modulares Patientenbetreuungssystem
bereitzustellen, wobei Module in einer bequemen, flexiblen, austauschbaren
und sicheren Weise lösbar
aneinander angeschlossen sind.
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Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein modulares
Patientenbetreuungssystem bereitzustellen, wobei jede funktionelle
Einheit durch die zentrale Verwaltungseinheit unter Verwendung eines
gemeinsamen Stromschienenschemas gespeist wird, um eine Vielzahl
von Stromleitungen zu vermeiden.
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Es
ist eine weitere Aufgabe, ein flexibles, bilaterales Stromschema
bereitzustellen, wobei jede beliebige funktionelle Einheit irgendwo
in einer linearen Anordnung von Einheiten angeordnet und angemessen
gespeist werden kann. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, dieses Speisungsschema durch Vermeiden von aktiven Stromversorgungsspannungen
an freiliegenden Enden der Stromschiene sicher zu machen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese
und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden in einem modularen
Patientenbetreuungssystem gemäß Anspruch
1 und 2 bereitgestellt. Bevorzugte Ausführungsformen sind in Anspruch
3 bis 18 definiert. Zum Beispiel umfasst das modulare Patientenbetreuungssystem
eine Schnittstelleneinheit, um eine Benutzerschnittstelle zu dem
System bereitzustellen, und um zumindest einer funktionellen Einheit
elektrischen Strom bereitzustellen, wobei die funktionelle Einheit
zu einem lösbaren
Anschluss an die Schnittstelleneinheit fähig ist, um Patiententherapien
oder eine Überwachung
des Zustands des Patienten bereitzustellen, wobei die funktionelle
Einheit zum lösbaren
Anschluss an die Schnittstelleneinheit oder andere funktionelle
Einheiten dient, um eine lineare Anordnung von Einheiten zu bilden.
Die lineare Anordnung von Einheiten umfasst ein ursprungsseitiges
Ende und ein zielseitiges Ende, und jede Einheit weist eine Ursprungsseite
und eine Zielseite auf, wobei die Ursprungsseite jeder beliebigen
Einheit zum lösbaren
Anschluss an die Zielseite einer beliebigen anderen Einheit fähig ist.
In einer Ausführungsform
ist die Ursprungsseite die linke Seite und die Zielseite die rechte
Seite der linearen Anordnung.
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Die
Schnittstelleneinheit kann eine linke Stromleitung zum Speisen von
funktionellen Einheiten an der linken Seite und eine rechte Stromleitung zum
Speisen von funktionellen Einheiten an der rechten Seite aufweisen.
Die Stromversorgungsgesichtspunkte der linken und der rechten Seite
sind im Wesentlichen symmetrisch. Unter Verwendung der linken Seite
als Beispiel sind die Stromversorgungsgesichtspunkte der Schnittstelleneinheit
so eingerichtet, dass Strom an die linke Stromleitung angeschlossen wird,
wenn zur Linken funktionelle Einheiten angebracht sind, doch die
linke Stromleitung elektrisch isoliert belassen wird, wenn zur Linken
keine funktionellen Einheiten angebracht sind. Dies verhindert die gefährliche
und unsichere Situation einer an einer freiliegenden linken Stromleitung
der linearen Anordnung von Einheiten vorhandenen Spannung, die einem
Kurzschließen
oder einer anderweitig unerwünschten
Entladung ausgesetzt wäre.
Zur Erfüllung dieser
Aufgabe beinhaltet die Schnittstelleneinheit eine Stromquelle, um
elektrischen Strom von einer Stromquelle zu erhalten und um elektrischen
Strom bereitzustellen, eine Erfassungsleitung, um das Vorhandensein
eines rechten Spürsignals
wie etwa eines Erdungssignals von einer zur Linken angebrachten
Einheit zu erfassen, ein Mittel, um die Stromquelle bei Vorhandensein
des rechten Spürsignals
mit der linken Stromleitung zu koppeln, und ein Mittel, um die Stromquelle
bei Abwesenheit des rechten Spürsignals
von der Stromquelle zu entkoppeln. In einer Ausführungsform ist die Erfassungsleitung
an eine Gateelektrode eines Feldeffekttransistors angeschlossen, die
Stromquelle an eine Abzugselektrode des Feldeffekttransistors angeschlossen,
und die linke Stromleitung mit einer Sourceelektrode des Feldeffekttransistors
gekoppelt.
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In
einem weiteren Beispiel kann ein flexibles, bilaterales und sicheres
Speisungsschema im modularen Patientenbetreuungssystem eine beispielhafte funktionelle
Einheit aufweisen, die eine linke Leitung und eine rechte Leitung
aufweist, die linke Leitung, um mit der rechten Leitung einer linken
angrenzenden funktionellen Einheit oder der rechten Stromleitung
der linken angrenzenden Schnittstelleneinheit in der linearen Anordnung
in Kontakt zu treten, und die rechte Leitung, um mit der linken
Leitung einer rechten angrenzenden funktionellen Einheit in der
linearen Anordnung oder der rechten Stromleitung der rechten angrenzenden
Schnittstelleneinheit in der linearen Anordnung in Kontakt zu treten.
Die funktionelle Einheit weist eine Last auf, die einseitig gerichtet
mit der linken und der rechten Leitung gekoppelt ist und fähig ist,
elektrischen Strom von einer der beiden Leitungen zu erhalten. Die
funktionelle Einheit weist auch eine rechte Spürsignalleitung auf, um der angrenzenden
rechten Einheit, falls eine solche vorhanden ist, ein rechtes Spürsignal
bereitzustellen, und eine linke Erfassungsleitung auf, um das rechte Spürsignal
von der angrenzenden linken Einheit, falls eine solche vorhanden
ist, zu erfassen. Außerdem weist
die funktionelle Einheit auch eine linke Spürsignalleitung auf, um der
angrenzenden linken Einheit, falls eine solche vorhanden ist, ein
linkes Spürsignal bereitzustellen,
und eine rechte Erfassungsleitung auf, um das linke Spürsignal
von der angrenzenden rechten Einheit, falls eine solche vorhanden
ist, zu erfassen. Schließlich
umfasst die funktionelle Einheit ein Mittel zum zweiseitig gerichteten
Anschließen
der linken Stromleitung an die rechte Stromleitung nur nach dem
Erfassen sowohl des linken als auch des rechten Signals.
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Auf
diese Weise ist eine funktionelle Einheit, die sich in der linearen
Anordnung zwischen zwei anderen Einheiten befindet, fähig, ihre
Last zu speisen, während
sie auch Strom in irgendeiner Richtung wie erforderlich zur angrenzenden
Einheit, die sich weiter von der Schnittstelleneinheit entfernt
befindet, weitergibt. Doch wenn sich die funktionelle Einheit am
linken Ende der linearen Anordnung befindet, bleibt die linke Stromleitung
elektrisch isoliert, da kein rechtes Spürsignal erfasst wird. In der
gleichen Weise bleibt die rechte Stromleitung elektrisch isoliert,
wenn sich die funktionelle Einheit am rechten Ende der linearen Anordnung
befindet, da kein linkes Spürsignal
erfasst wird. Auf diese Weise sind die funktionellen Einheiten zu
einem flexiblen, bilateralen Stromanschluss in der linearen Anordnung
von Einheiten fähig,
und wird zur Sicherheit und zum Schutz verhindert, dass an den Leitungen,
die sich an den Enden der linearen Anordnung von Einheiten befinden,
stromführende
Kontakte vorhanden sind.
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Ein
modulares Patientenbetreuungssystem weist ein Schnittstellenmodul,
um eine Benutzerschnittstelle zu dem System bereitzustellen und
zumindest ein funktionelles Modul, das zu einem lösbaren Anschluss
an das Schnittstellenmodul fähig
ist, auf. Das funktionelle Modul dient zur Bereitstellung von Patiententherapien
oder zur Überwachung
des Zustands des Patienten und ist zu einem lösbaren Anschluss an das Schnittstellenmodul
oder andere funktionelle Module fähig, um eine lineare Anordnung von
Modulen zu bilden. Die lineare Anordnung von Modulen umfasst ein
Ursprungsende und ein Zielende, und jedes Modul weist eine Ursprungsseite
und eine Zielseite auf, wobei die Ursprungsseite jedes beliebigen
Moduls zu einem lösbaren
Anschluss an die Zielseite jedes beliebigen anderen Moduls fähig ist.
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Physisch
umfasst ein beispielhaftes funktionelles Modul einen ersten Abschnitt,
der von einem Benutzer ergriffen werden kann, und ist es so ausgebildet
und dimensioniert, dass es fähig
ist, durch Ergreifen des ersten Abschnitts mit einer einzelnen Hand
des Benutzers gehalten zu werden. Jedes beliebige Paar von Modulen
einschließlich,
zum Beispiel, des Schnittstellenmoduls und des beispielhaften funktionellen
Moduls ist durch Aufnehmen eines Schwenkverbinderpaars, um einen
schwenkbaren Eingriff des Paars zu gestatten, eines Verriegelungsmechanismus,
um das Paar aneinander zu befestigen, und eines zwischen dem Schwenksteckverbinderpaar
und dem Verriegelungsmechanismus befindlichen Führungsmechanismus, um einen
von der Achse versetzten Eingriff der Module zu hemmen und dem in
Eingriff stehenden Paar mechanische Stabilität bereitzustellen, leicht,
flexibel und austauschbar gekoppelt. Der Verriegelungsmechanismus
ist dazu gestaltet, das Paar automatisch aneinander zu befestigen,
so dass der Eingriff der Module durch eine einhändige Tätigkeit mit einem einzelnen Schritt
stattfindet, ist aber dazu gestaltet, eine manuelle Tätigkeit
mit einer Hand zu erfordern, die von jener Hand, welche den ersten
Abschnitt ergreift, gesondert ist, um die Module während der
Trennung zu entriegeln. Dies sorgt für eine gesteigerte Sicherheit und
Verhütung
eines zufälligen
Lösens
von Modulen. Vorzugsweise nimmt der Verriegelungsmechanismus das
Zusammenkoppeln federnd vor, damit dem Benutzer während der
Anbringung eine fühlbare
Rückkopplung
bereitgestellt wird. Es kann eine optionale Befestigungseinrichtung
zum Befestigen des Verriegelungsmechanismus aneinander aufgenommen sein,
die ein besonderes Werkzeug benötigt,
um den Verriegelungsmechanismus zu lösen, um die Systemsicherheit
nach Wahl des Benutzers noch weiter zu steigern.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Vorderansicht eines elektronischen Mehrfachmodulsystems, wobei
die einzelnen Module gemäß der vorliegenden
Erfindung elektrisch und strukturell verbunden sind;
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2 zeigt
eine Schrägansicht
von zwei Modulen, die strukturelle und elektrische Merkmale für den Modulanschluss
zeigt, die zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet
sind, aber kein Teil davon sind;
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3a zeigt
eine Vorderansicht der in 2 gezeigten
Module, die zum anschließenden
Eingriff miteinander angeordnet sind, wobei Abschnitte weggebrochen
sind, um ein Anschlussschema zu zeigen, das zur Verwendung mit der
vorliegenden Erfindung geeignet ist, aber kein Teil davon ist;
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3b zeigt
die Module von 3a nach dem Eingriff;
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4 zeigt
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines einzelnen
Moduls, die Zwischenverbindungsteile, welche zur Verwendung mit der
vorliegenden Erfindung geeignet sind, aber kein Teil davon sind,
vergrößert und
nicht maßstabsgetreu zeigt;
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5a zeigt
eine Unteransicht von in Eingriff stehenden Modulen, die zur Verwendung
mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, aber kein Teil davon
sind;
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5b zeigt
ein vorderes Schnittbild der Module von 5a, um
ein Verriegelungs- und Sperrschema zu zeigen, das zur Verwendung
mit der vorliegenden Erfindung geeignet ist, aber kein Teil davon ist;
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6 zeigt
ein funktionelles Diagramm der Strombereitstellungsmerkmale der
Schnittstelleneinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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7 offenbart
ein funktionelles Schaltbild der bilateral speisenden Merkmale einer
funktionellen Einheit gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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8 zeigt
ein funktionelles Schaltbild der Einheitserfassungs- und Speisungsmerkmale
eines modularen Patientenbetreuungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
folgenden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im Zusammenhang eines modularen
Patientenbetreuungssystems beschrieben werden, obwohl Fachleute
erkennen würden, dass
die offenbarten Verfahren und Aufbauten leicht an eine breitere
Anwendung angepasst werden können.
Man beachte, dass, wann immer das gleiche Bezugszeichen in Bezug
auf unterschiedliche Figuren wiederholt wird, es sich auf den entsprechenden Aufbau
in jeder Figur bezieht.
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1 offenbart
ein modulares Patientenbetreuungssystem 100 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das modulare Patientenbetreuungssystem 100 umfasst
eine Mehrzahl von Modulen oder Einheiten, einschließlich einer
Schnittstelleneinheit 102 und funktionellen Einheiten 104,
die lösbar
miteinander gekoppelt sind, um eine lineare Anordnung zu bilden. In 1 sind
beispielhafte funktionelle Einheiten 104A, 104B, 104C und 104D mit
einer Schnittstelleneinheit 102 gekoppelt gezeigt. Obwohl
in 1 vier funktionelle Einheiten gezeigt sind, kann
ein modulares Patientenbetreuungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
eine nur mit einer einzelnen funktionellen Einheit 104 gekoppelte
Schnittstelleneinheit 102 umfassen, oder kann es eine mit
so vielen wie "N" funktionellen Einheiten 104 gekoppelte
Schnittstelleneinheit 102 umfassen.
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Die
Schnittstelleneinheit 102 führt im Allgemeinen die Funktionen
(1) des Bereitstellens einer physischen Anbringung des Systems an
Aufbauten wie Tropfsäulen
und Bettseitenteilen, (2) des Bereitstellens von elektrischem Strom
zum System, (3) des Bereitstellens einer Schnittstelle zwischen
dem System und externen Geräten,
(4) des Bereitstellens einer Benutzerschnittstelle zum System, und
(5) des Bereitstellens einer Gesamtsystemsteuerung, die das Bereitstellen
von Informationen zu den funktionellen Einheiten 104 und
das Erhalten von Informationen von diesen beinhaltet, durch. In 1 sind
bestimmte Benutzerschnittstellengesichtspunkte der Schnittstelleneinheit 102 gezeigt,
die eine Informationsanzeige 106, numerische Harttasten 108 und Funktionstasten 110 beinhalten
können.
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Die
funktionellen Einheiten 104 dienen im Allgemeinen zur Bereitstellung
von Patiententherapien oder zur Überwachung
als Reaktion auf Informationen, wovon zumindest einige von der Schnittstelleneinheit 102 erhalten
werden können.
In vielen Fällen dienen
die funktionellen Einheiten 104 auch zum Kommunizieren
von Informationen zur Schnittstelleneinheit 102. Zum Beispiel
kann die funktionelle Einheit 104A eine Infusionspumpeneinheit
sein, um als Reaktion auf bestimmte Befehle, die von der Schnittstelleneinheit 102 erhalten
werden, Fluida zu einem Patienten zu liefern, während die funktionelle Einheit 104B eine
Blutdrucküberwachungseinheit
sein kann, um der Schnittstelleneinheit 102 Patientenblutdruckinformationen
bereitzustellen. Der Umfang der Erfindung ist jedoch nicht so beschränkt.
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Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung ist die bestimmte Funktion jeder einzelnen
funktionellen Einheit 104 nicht kritisch. Die vorliegende
Erfindung ist vielmehr auf das elektrische Speisungsschema des modularen
Patientenbetreuungssystems 100 gerichtet. Somit ist es
für die
Zwecke des Verstehens der vorliegenden Erfindung nur wichtig, zu
erkennen, dass die funktionellen Einheiten 104 (1) Mittel
zum lösbaren
Koppeln miteinander und mit der Schnittstelleneinheit 102 benötigen, und
(2) elektrischen Strom benötigen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Schnittstelleneinheit 102 und
die funktionellen Einheiten 104 seitlich austauschbar.
Durch "seitlich
austauschbar" ist
gemeint, dass die Module beim Bilden einer linearen Anordnung von
Modulen in jeder beliebigen Reihenfolge angeordnet werden können. Somit
können
die Module des modularen Patientenbetreuungssystems 100 in 1 statt
dessen von links nach rechts in der Abfolge 104C, 102, 104B, 104D, 104A angeordnet
sein, ohne dass seine Funktionalität beeinflusst wird. Damit sie
seitlich austauschbar sind, sollten die Einheiten 102 und 104 von 1 an
ihrer jeweiligen linken Seite im Wesentlichen identische Verbindungsmerkmale
aufweisen, und an ihren rechten Seiten entsprechende im Wesentlichen
identische Verbindungsmerkmale aufweisen. Wenn die Einheiten statt
dessen für
eine Kopplung in einer senkrechten linearen Anordnung dienen würden, was
im Umfang der vorliegenden Erfindung liegt, würden die Verbindungsmerkmale
an ihren jeweiligen Oberseiten im Wesentlichen identische Verbindungsmerkmale
aufweisen, und würden
sie an ihren Unterseiten entsprechende im Wesentlichen identische
Verbindungsmerkmale aufweisen. Wegen der Klarheit der Erklärung ist
jedoch nur eine physische Anordnung von links nach rechts beschrieben.
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Um
die oben beschriebene seitliche Austauschbarkeit zu erzielen, sollte
jede der Einheiten 102 und 104 auch über ein
Strom-, ein Einheitserfassungs- und ein Kommunikationsschaltsystem
verfügen,
das komplementär
ist. Mit "komplementär" ist gemeint, dass
die Einheiten 102 und 104 im Allgemeinen Strom-,
Einheitserfassungs- und
Kommunikationsschaltungskontakte an einer ersten Seite und an einer
zweiten Seite aufweisen, und dass die Kontakte der ersten Seite
einer Einheit an entsprechende Kontakte der zweiten Seite jeder
beliebigen anderen Einheit angeschlossen werden können, wobei
das modulare Patientenbetreuungssystem 100, das die gesamte
lineare Anordnung von Einheiten umfasst, völlig betriebsfähig ist.
Zum Beispiel ist in 1 die erste Seite einer Einheit
die linke Seite und die zweite Seite einer Einheit die rechte Seite.
Ferner muss in diesem Beispiel, wie später näher erklärt ist, die funktionelle Einheit 104C fähig sein,
elektrischen Strom von der Schnittstelleneinheit 102 zu
ihrer Linken zu erhalten und diesen zur Einheit 104D zu
ihrer Rechten zu übertragen;
doch wenn sie physisch mit der funktionellen Einheit 104B ausgetauscht
ist, muss die Einheit 104C fähig sein, elektrischen Strom
von der Schnittstelleneinheit 102 zu ihrer Rechten zu erhalten
und diesen zur Einheit 104A zu ihrer Linken zu übertragen,
und so weiter.
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Wie
in 1 gezeigt kann jede funktionelle Einheit 104 einen
Einheitskennungsanzeiger 112 enthalten, der eine logische
Adresse der funktionellen Einheit in der linearen Anordnung identifiziert.
Die logische Adresse einer funktionellen Einheit 104 gibt ihre
Position in der linearen Einheit in Bezug zu anderen funktionellen
Einheiten 104 an. Die logische Adresse einer funktionellen
Einheit, wie etwa der Einheit 104B, wird durch die Schnittstelleneinheit 102 verwendet,
um die funktionelle Einheit 104B in einer später zu beschreibenden
Kommunikationsschienenumgebung zu identifizieren und einzigartig
mit ihr zu kommunizieren. In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung entspricht die logische Adresse einer funktionellen
Einheit ihrer Reihenfolgeposition in der linearen Anordnung von
funktioneller Einheit. Somit kann das in 1 gezeigte
System veranschaulichend funktionelle Einheiten 104A bis 104D mit
logischen Adressen A, B, C und D aufweisen, die von links nach rechts
geordnet sind. In dieser Ausführungsform
bildet die linke Seite der ganz links außen befindlichen Einheit eine
Ursprungsseite der linearen Anordnung, während die rechte Seite der
ganz rechts außen
befindlichen Einheit eine Zielseite der linearen Anordnung bildet.
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Unter
Bezugnahme auf 2 bis 4 werden
mechanische und elektromechanische Gesichtspunkte der Schnittstelleneinheit 102 und
der funktionellen Einheiten 104, die zur Verwendung mit
der vorliegenden Erfindung geeignet sind, aber kein Teil davon sind,
beschrieben. Die Verbindungsmerkmale der Schnittstelleneinheit 102 sind
im Wesentlichen mit den Verbindungsmerkmalen der funktionellen Einheiten 104 identisch.
Daher wird nur eine beispielhafte Einheit 104A beschrieben
werden. Wenn dies zur Klarheit erforderlich ist, wird auch eine
beispielhafte Einheit 104B, die im Wesentlichen mit der Einheit 104A identisch
ist und zum Anschluss daran dient, beschrieben werden.
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2 zeigt
eine Schrägdarstellung
der beispielhaften Einheiten 104A und 104B, bevor
sie eingriffsfähig
verbunden sind, während 3a und 3b passende
geschnittene Ansichten der Einheiten 104A und 104B während bzw.
nach dem Verbindungsvorgang zeigen.
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Wie
in 2 gezeigt umfasst die Einheit 104A ein
Gestell 200, das eine linke Seite 202, eine Vorderseite 204 und
eine rechte Seite 206 aufweist. Obwohl 2 nummerierte
Bestandteile an den Einheiten 104A und 104B gemäß ihrer
Sichtbarkeit in der Schrägzeichnung
zeigt, sollte sich versehen, dass die Einheiten 104A und 104B im
Wesentlichen identische nummerierte Bestandteile enthalten. Die Einheit 104A umfasst
ferner einen Steckverbinderabschnitt 208 an der rechten
Seite 206, einen Steckbuchsenabschnitt 210 an
der linken Seite 202, ein an der rechten Seite 206 gebildetes
vorspringendes Erhebungsmerkmal 212, ein an der Zinken
Seite 202 gebildetes Vertiefungsmerkmal 214, ein
nahe der Unterseite der rechten Seite 206 gebildetes Sperrmerkmal 216 und
einen Riegel 218 nahe der Unterseite der linken Seite 202.
Die Einheit 104A umfasst ferner eine Abdeckung 220,
die an den Steckverbinderabschnitt 208 angebunden ist,
um den Steckverbinderabschnitt 208 während Zeiten der Nichtverwendung abzudecken,
und eine in der rechten Seite 206 nahe dem Steckverbinderabschnitt 208 gebildete
Tasche 222, um die Abdeckung 222 ansonsten aufzunehmen.
Die Einheit 104A umfasst ferner eine Abdeckung 224,
die an den Steckbuchsenabschnitt 210 angebunden ist, um
den Steckbuchsenabschnitt 210 während Zeiten der Nichtverwendung
abzudecken, und eine in der linken Seite 202 nahe dem Steckbuchsenabschnitt 210 gebildete
Tasche 226, um die Abdeckung 224 ansonsten aufzunehmen.
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Wie
in 3a und 3b gezeigt
sind die Einheiten 104A und 104B im Allgemeinen
dazu gestaltet, unter Verwendung der folgenden Schritte verbunden
zu werden: (1) Schrägstellen
der Einheiten in Bezug zueinander, während der Steckverbinderabschnitt 206 in
den Steckbuchsenabschnitt 210 eingesetzt wird, (2) Abwärtschwenken
der Einheiten in eine beinahe parallele Stellung, so dass das vorspringende
Erhebungsmerkmal 212 im Vertiefungsmerkmal 214 aufgenommen
wird und der Riegel 218 im Sperrmerkmal 216 aufgenommen
wird, und (3) Pressen der Einheiten zueinander, so dass der Riegel 218 in
das Sperrmerkmal 216 gesperrt wird.
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Der
Steckverbinderabschnitt 208 der Einheit 104A ist
zur schwenkbaren Verbindung mit dem Steckbuchsenabschnitt 210 der
Einheit 104B angeordnet und ausgebildet, um eine mechanische
und elektrische Kopplung der Einheiten 104A und 104B zu
erreichen. Der Steckverbinderabschnitt 208 und der Steckbuchsenabschnitt 210 können auch
ein elektrisches Steckverbindungspaar mit 15 Stiften für die elektrische
Kopplung bilden. Dieses elektrische Steckverbindungspaar dient zur
elektrischen Kopplung von elektronischen Bestandteilen, die in den Einheiten 104A und 104B enthalten
sind, wobei diese elektronischen Bestandteile in 3a und 3b allgemein
als Elemente 300 gezeigt sind. Die Geometrie des Steckverbinderabschnitts 208 und
des Steckbuchsenabschnitts 210 beinhaltet eine Einführung und
eine Abschrägung,
um die Möglichkeit
eines Fallenlassens und eines von der Achse versetzten Einsetzens
zu verringern. Vorteilhafter Weise ist die Geometrie des Stecker-Buchsen-Paars
so gestaltet, dass sie das Abfallen einer Einheit, wenn sie verhakt,
aber noch nicht verriegelt ist, verhindert. Die mechanischen Eigenschaften
des Stecker-Buchsen-Paars sind in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer
08/403,502 ausführlich
beschrieben.
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Das
vorspringende Erhebungsmerkmal 212 ist an der rechten Seite 206 der
Einheit 104A ausgebildet, um mit dem Vertiefungsmerkmal 214,
das in der linken Seite der Einheit 104B ausgebildet ist,
einzugreifen, um mehrere Kontaktflächen für eine verbesserte Stabilität in der
Vorwärts-Rückwärts-Richtung
bei Schwingungen der verbundenen Einheiten bereitzustellen. Ferner
beinhaltet die Geometrie des vorspringenden Erhebungsmerkmals 212 eine
Einführung
und eine Abschrägung
zur mechanischen Führung
in das Vertiefungsmerkmal 214, so dass die Wahrscheinlichkeit
eines von der Achse versetzten Einsetzens verringert wird.
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Der
Riegel 218 dient dazu, während der Verbindung mit einem
Sperrmerkmal 216 einzugreifen. Dies hält die Einheiten nach der Anbringung
mechanisch aneinander. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Riegel 218 mit
einer Vorspannungskraft federbelastet, die ausreicht, dass er sicher
mit dem Sperrmerkmal 216 eingreift, sich schließt, und
verriegelt bleibt, bis er durch eine Bedienungsperson gelöst wird.
Außerdem
können
Techniken, die in der Technik bekannt sind, verwendet werden, um
den Riegel 218 und das Sperrmerkmal 216 so zu
formen, dass bei der Anbringung eine leichte Schwingung durch die Einheiten 104A und 104B schwingt,
um dem Benutzer eine fühlbare
Rückkopplung
bereitzustellen.
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Die
Abdeckung 220 dient zum Abdecken der Steckverbinderabschnitte 208 während der
Transports und Zeiten der Nichtverwendung. In einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung ist die Abdeckung 220 aus einem elastomeren
Material hergestellt, das elastisch und wasserdicht ist. Die Abdeckung 220 ist
an den Steckverbinderabschnitt 208 angebunden, um die Möglichkeit
zu verringern, dass sie durch den Benutzer verloren oder verlegt
wird, und ist so dimensioniert und ausgebildet, dass sie zum Schutz
aufwärts
und über
das Steckhakenmerkmal 208 geschwungen werden kann. Die
Tasche 222 ist in der rechten Seite 206 unter
dem Steckverbinderabschnitt 208 ausgebildet, um die Abdeckung 220 aufzunehmen,
die in der Tasche 222 sitzt, wenn sie nicht in Verwendung
steht. Die Abdeckung 220 kann aus der Tasche 22 aufwärts geschwungen
werden, um den Steckverbinderabschnitt 208 abzudecken, um
den Steckverbinderabschnitt 208 vor Staub oder Fluida zu
schützen.
Ein gleichartiger Zweck, ein gleichartiges Material und eine gleichartige
Gestaltung gelten für
die Abdeckung 224 und die Tasche 226. Vorteilhafter
Weise sind die Abdeckungen 220 und 224 und die
Taschen 222 und 226 so ausgebildet und dimensioniert,
dass die Abdeckungen sich bündig
einsenken, aber teilweise zusammengepresst sind, wenn die Einheiten 104A und 104B angebracht sind,
wodurch eine zusätzliche
Stoßpolsterung
bereitgestellt wird und ein Klappern während Schwingungen oder des
Transports verhindert wird.
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Die
Größe und die
Geometrie der Einheit 104A ist im Wesentlichen so, dass
sie durch eine einzelne Hand eines Benutzers gehalten werden kann, obwohl
die Erfindung nicht notwendigerweise so beschränkt ist. Dies ist im Allgemeinen
die gleiche Benutzerhand, die bei der Einheitsanbringung die oben beschriebene
fühlbare
Rückkopplung
erhält.
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4 zeigt
eine auseinandergezogene Ansicht der Einheit 104A, um den
Steckverbinderabschnitt 208 und den Steckbuchsenabschnitt 210 prägnanter
zu zeigen. Im Besonderen umfasst der Steckverbinderabschnitt 208 elektrische
Kontakte 400, die an einer gekrümmten Lippe 404 enthalten sind,
welche an einem Körperabschnitt 406 ausgebildet
ist. Ferner umfasst der Steckbuchsenabschnitt 210 elektrische
Abschnitte 408, die in eine Öffnung 410 vorspringen,
welche im Körperabschnitt 412 ausgebildet
ist. Die Kontaktgeometrie und die Ausrichtung der elektrischen Kontakte 400 und 408 können gestatten,
dass während
des Anschlusses ein erster Satz von einzelnen elektrischen Kontaktpaaren,
der durch Verbinden der Steckverbindungen gebildet wird, vor einem
zweiten Satz von elektrischen Kontakten eine Verbindung herstellt.
Ein Ergebnis dieser Geometrie und Ausrichtung wird sein, dass der
erste Satz von Kontakten während
des Lösens
ebenfalls nach dem zweiten Satz von Kontakten aufbrechen wird. Dies
stellt zum Beispiel sicher, dass während der Modulanbringung zuerst
ein elektrischer Erdanschluss zwischen den Einheiten hergestellt
werden kann, der einen Pfad schafft, um eine elektrostatische Entladung
abzuleiten.
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Außerdem können die
Körperabschnitte
aus einem Material mit geringer Oberflächenenergie/einem hydrophoben
Material hergestellt sein, um Fluid von freiliegenden Oberflächen abzustoßen. Außerdem können die
elektrischen Kontakte 400 und 408 in die Körperabschnitte 406 und 412 eingegossen sein,
was verhindert, dass sich fremde Fluida neben elektrischen Anschlüssen ansammeln.
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5A und 5B zeigen
Einheiten 104A und 104B mit zusätzlichen
Merkmalen. 5A zeigt eine Unteransicht von
gekoppelten Einheiten 104A und 104B. Die Einheit 104B umfasst
den Riegel 218 zum Eingriff mit dem Sperrmerkmal 216 der
Einheit 104A. Eine Befestigungseinrichtung 500 kann
eingesetzt werden, um ein Mittel bereitzustellen, um die Anbringung
der Einheiten 104A und 104B dauerhaft zu machen,
bis die Befestigungseinrichtung 500 durch einen Benutzer
unter Verwendung einer Lösetechnik
gelöst
wird. Diese Lösetechnik
kann die Verwendung eines besonderen Werkzeugs (nicht gezeigt) einsetzen,
das nur bestimmten Benutzern verfügbar gemacht ist. 5B zeigt
eine Seitenansicht des Riegels 218 in Eingriff mit dem
Sperrmerkmal 216, und zeigt ferner eine Riegelzunge 502 des
Riegels 218, die in einem Bereich, der mit dem Sperrmerkmal 216 überlappt,
eine Öffnung 504 bildet.
Die Befestigungseinrichtung 500, die zum Beispiel eine Schraube
ist, wird von der Unterseite der funktionellen Einheit 104A nahe
dem Sperrmerkmal 216 durch die Öffnung 504 und in
einen Ansatz 516, der in der funktionellen Einheit 104A nahe
dem Sperrmerkmal 216 vorhanden ist, eingesetzt. Die gezeigte
Gestaltung stellt vorteilhafter Weise eine dauerhafte Anbringung
der Einheiten bereit, bis ein Benutzer wie etwa ein medizinischer
Techniker die Befestigungseinrichtung 500 löst. Auf
diese Weise werden zum Beispiel verschiedenste Personen um und im
Bereich des modularen Patientenbetreuungssystems 100 daran gehindert,
entweder eine absichtliche oder eine unbeabsichtigte Trennung der
Einheiten zu verursachen.
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Die
bis jetzt beschriebene einzigartige Kombination der Modulelemente
sorgt für
viele Vorteile hinsichtlich der Stabilität, der Sicherheit, des Schutzes,
und der Leichtigkeit der Verwendung. Zum Beispiel kann die Anbringung
einer funktionellen Einheit durch eine einhändige Tätigkeit mit einem einzelnen Schritt
erreicht werden, während
das Vorhandensein des Riegels 218 und des Sperrmerkmals 216 vorschreibt,
dass das Lösen
durch eine Tätigkeit
mit zwei Schritten stattfinden muss. Dies ist in einer medizinischen
Umgebung, wo eine rasche, leichte Anbringung von Einheiten an der
linearen Anordnung nötig
sein kann, aber die Trennung von Einheiten nur auf einen ausdrücklichen,
begründeten
Wunsch eines Benutzers hin und nicht zufällig zulässig sein sollte, vorteilhaft.
Dieses Merkmal wird durch das Einsetzen einer Befestigungseinrichtung 500,
wobei weitere Schritte benötigt
werden, um Module zu lösen,
verbessert.
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Die
Leichtigkeit der einhändigen
Tätigkeit
mit einem Schritt bei der Anbringung von Einheiten wird verbessert,
wenn der Riegel 218 und das Sperrmerkmal 216 während des
Anbringungsvorgangs eine fühlbare
Rückkopplung
bereitstellen. Dies ist in der medizinischen Umgebung vorteilhaft,
da die Augen des Benutzers während
der Anbringung freigegeben werden, um heikleren im Moment stattfindenden
Ereignissen, Aufmerksamkeit zu schenken, wie etwa der Sicherstellung,
dass Nadeln, Leitungen, Fluida oder Pumpen während der mechanischen Bewegung nicht
behindert werden. Außerdem
kann die Vermeidung der Notwendigkeit einer visuellen Rückkopplung
zum Benutzer während
medizinischer Notfälle, bei
denen die Augen des Benutzers vorteilhafter auf den vorliegenden
Notfall gerichtet sind, kostbare Augenblicke sparen.
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Und
außerdem
stellt das Vorhandensein des mit dem Vertiefungsmerkmal 214 in
Eingriff stehenden vorspringenden Erhebungsmerkmals 212 eine zusätzliche
Stabilität
der Einheiten in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung während der
Handhabung und des Missbrauchs bereit. Diese Merkmale stellen auch
eine Führung
während
des Anschlusses bereit, um ein von der Achse versetztes Einsetzen
zu verhindern. Durch das Pressen der Abdeckungen 220 und 224 gegeneinander
und die Taschen 222 und 226 werden auch Schwingungen
von gekoppelten Einheiten weiter verringert.
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Und
außerdem
sind mehrere Mittel vorhanden, um die elektrischen Anschlüsse vor
einem Fluideintritt zu schützen,
wenn die Einheiten nicht verbunden sind. Erstens verhindern die
Kontaktgeometrie, die Kontaktausrichtung und die Hakengeometrie, wie
sie in 4 gezeigt sind, dass sich Fluid an den Oberflächen des
Steckverbinderabschnitts 208 ansammelt. In der gleichen
Weise verhindern die Kontaktgeometrie, die Kontaktausrichtung und
die Kontaktstelle der elektrischen Kontakte 408, dass sich Fluid
an den Oberflächen
des Buchsenabschnitts 210 ansammelt. Die Verwendung eines
Materials mit geringer Oberflächenenergie/eines
hydrophoben Materials für
die Körperabschnitte 406 und 412,
das Eingießen
der Kontakte 400 und 408, und das Vorhandensein
der Abdeckungen 220 und 224 hemmen die Ansammlung
und den Eintritt von unerwünschtem
Fluid weiter.
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Beim
modularen Patientenbetreuungssystem 100 von 1 wird
den funktionellen Modulen 104 elektrischer Strom durch
die Schnittstelleneinheit 102 geliefert. Die Schnittstelleneinheit 102 wiederum kann
durch herkömmliche
Verfahren, die in der Technik bekannt sind, gespeist werden. Unter
den elektrischen Kontakten 408 und 400 am Verbindungspunkt von
beliebigen zwei Einheiten ist zumindest ein elektrischer Strompfad
vorhanden.
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Das
Ziel eines Modulspeisungssystems, das gemäß der vorliegenden Erfindung
gestaltet ist, ist erstens, dass die Schnittstelleneinheit 102 durch Speisen
unmittelbar benachbarter Module Strom für jedes beliebige angebrachte
Modul oder jeden Satz von Modulen bereitstellt. Somit muss die Schnittstelleneinheit 102 in 1 elektrischen
Strom zu allen funktionellen Einheiten 104 liefern, indem
sie die funktionellen Einheiten 104B und 104C speist,
die wiederum einen Teil dieses Stroms verwenden und wiederum zumindest
einen Teil dieses Stroms weiter entlang zu den Einheiten 104A bzw. 104D übertragen.
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Zweitens
muss das Modulspeisungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
eine seitliche Austauschbarkeit der Module gestatten, weshalb das Speisungssystem
jeder beliebigen funktionellen Einheit 104 bilateral sein
muss. Mit "bilateral" ist gemeint, dass
die funktionelle Einheit 104 Strom entweder von ihrer ersten
oder von ihrer zweiten Seite erhalten kann und diesen Strom, falls nötig, zu
angebrachten Einheiten an ihrer zweiten bzw. ersten Seite übertragen
kann.
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Drittens
wurde herausgefunden, dass ein Modulspeisungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Schnittstelleneinheit 102 und funktionelle
Einheiten 104 umfassen muss, die, falls sie an der Ursprungsseite
oder an der Zielseite einer linearen Anordnung angeordnet sind,
nicht gestatten, dass an den offenen elektrischen Kontakten, die
an diesen Enden vorhanden sein werden, eine Spannung vorhanden ist.
Eine derartige Anforderung stellt zum Beispiel eine vermehrte Sicherheit
der Einheit vor einem Stromausfall aufgrund eines unbeabsichtigten
oder absichtlichen Kurzschließens
der freiliegenden Stromleitung bereit.
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Unter
Zuwendung zu 6 bis 8 wird ein
Modulspeisungssystem gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. 6 zeigt
ein funktionelles Diagramm der Stromgesichtspunkte der Schnittstelleneinheit 102,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung gestaltet ist. Die Schnittstelleneinheit 102 umfasst
einen Mikroprozessor 600, eine Stromquelle 602,
einen linken Transistor 604 und einen rechten Transistor 606.
Die Stromquelle 602 ist dazu geeignet, entweder durch Erzeugen
ihres eigenen Stroms wie von einer Gleichstromspannungsquelle wie
etwa einer eingebauten Batterie oder durch Anpassen von Strom von
einer externen Wechselstrom- oder Gleichstromquelle, wie in der
Technik bekannt ist, eine 8-Volt-Gleichstromspannung bereitzustellen.
Die acht Volt Gleichstrom, die durch die Stromquelle 602 bereitgestellt
werden, werden durch eine Leitung 607 in Bezug auf die
Erdungsplatte der Schnittstelleneinheit 102, die in 6 im
Allgemeinen durch das Element 608 bezeichnet ist, bereitgestellt.
Die Schnittstelleneinheit 102 umfasst ferner eine linke
und eine rechte Stromleitung 610 bzw. 612 zur
Kopplung und zur Bereitstellung von Strom an linke bzw. rechte funktionelle
Einheiten, wenn diese angeschlossen sind. Die Stromleitungen 610 und/oder 612 werden
jedoch offen gelassen werden, wenn keine angrenzenden Einheiten angeschlossen
sind. Die Schnittstelleneinheit 102 umfasst ferner eine
linke und eine rechte Modulerfassungsleitung 614 bzw. 616,
um das Vorhandensein von angebrachten funktionellen Einheiten an
der linken bzw. rechten Seite zu erfassen. Die Schnittstelleneinheit 102 umfasst
ferner Erdungsleitungen 618 bis 620, um linke
bzw. rechte Spürsignale
(die in dieser Ausführungsform
Erdungssignale sind) an angrenzend angebrachte Einheiten bereitzustellen.
Es wird bemerkt, dass die nicht gezeigten zusätzlichen elektrischen Kontakte
ein gesamtes Erdungsplattensignal an angebrachte funktionelle Einheiten
bereitstellen, wie in der Technik bekannt ist.
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Wie
in 6 gezeigt ist die Leitung 607 der Stromquelle 602 mit
der Sourceelektrode des linken Transistors 604 und auch
mit der Sourceelektrode des rechten Transistors 606 gekoppelt.
In der gezeigten Ausführungsform
sind die Transistoren 604 und 606 in dieser Ausführungsform
p-Kanal-Anreicherungs-MOSFETs. Die Gateelektrode des linken Transistors 604 ist
mit der linken Modulerfassungsleitung 614 gekoppelt, während die
Gateelektrode des rechten Transistors 606 mit der rechten
Modulerfassungsleitung 616 gekoppelt ist. Schließlich ist
die Abzugselektrode des linken Transistors 604 mit der
linken Stromleitung 610 gekoppelt, während die Abzugselektrode des
rechten Transistors 606 mit der rechten Stromleitung 612 gekoppelt
ist.
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Wie
in 6 gezeigt wird der Transistor 604 leiten
(d.h., einen "Kurzschluss" zwischen seiner
Abzugselektrode und seiner Sourceelektrode schaffen), wenn sich
seine Gateelektrode in Bezug auf die Sourceelektrode in einem L-Zustand
befindet, und wird er nicht leiten (d.h., eine "Stromkreisunterbrechung" schaffen), wenn
sich seine Gateelektrode in einem H-Zustand befindet. Der Transistor 606 verhält sich
in der gleichen Weise. Somit wird der Transistor 604 leiten,
wenn die linke Modulerfassungsleitung 614 durch eine Anbringung
an ein externes Signal wie etwa ein Signal, das durch eine angebrachte funktionelle
Einheit zur Linken bereitgestellt wird, geerdet ist, und wird somit
die Stromleitung 610 mit der Stromquellenleitung 607 gekoppelt
sein, um Strom bereitzustellen. Wenn die linke Modulerfassungsleitung 614 offen
gelassen ist, wie, wenn zur Linken keine Einheit angebracht ist,
leitet der Transistor 604 nicht und belässt er die Stromleitung 610 elektrisch von
der Stromquellenleitung 607 isoliert. Dies ist natürlich ein
erwünschtes
Ergebnis. Gleichartige Eigenschaften sind für die rechte Modulerfassungsleitung 616,
den Transistor 606 und die rechte Stromleitung 612 vorhanden.
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Es
wird bemerkt, dass die in 6 gezeigte Kopplung
der linken Modulerfassungsleitung 614 mit dem Mikroprozessor 600 am
Stift MODDETL die hier beschriebenen Speisungsmerkmale nicht beeinflusst,
da der Stift MODDETL nur zu Erfassungszwecken des Mikroprozessors
für nachstehend
zu beschreibende Zwecke dient. Eine gleichartige Anmerkung gilt
für die
rechte Modulerfassungsleitung 616 und den Stift MODDETR
des Mikroprozessors 600. Schließlich wird bemerkt, dass zum
Schutz vor Sperrspannungen Schottky-Dioden 626 bzw. 628 über die Abzugselektrode
und die Sourceelektrode der Transistoren 604 und 606 bereitgestellt
sind, wie in der Technik bekannt ist.
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7 zeigt
ein funktionelles Diagramm der Stromgesichtspunkte einer beispielhaften
funktionellen Einheit 104A, die gemäß der vorliegenden Erfindung
gestaltet ist. Die funktionelle Einheit 104A umfasst einen
Mikroprozessor 700 und eine Last 702 wie etwa
einen Infusionspumpenmotor. Es wird bemerkt, dass die Last jedoch
jede beliebige Art von elektrischem System darstellen kann, das
Strom benötigt.
Die funktionelle Einheit 104A umfasst ferner einen linken
Transistor 7047 und einen rechten Transistor 706.
Die Last 702 erhält
elektrischen Strom, der zwischen einem Eingangsknoten 707 und
Erdungsplatte, die in 7 im Allgemeinen durch das Element 708 bezeichnet
ist. Die funktionelle Einheit 104A umfasst ferner eine
linke Stromleitung 710, eine rechte Stromleitung 712,
eine linke Modulerfassungsleitung 714, eine rechte Modulerfassungsleitung 716,
eine linke Erdungsleitung 718 und eine rechte Erdungsleitung 720.
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Wie
in 7 gezeigt ist die Abzugselektrode des linken Transistors 704 mit
der Abzugselektrode des rechten Transistors 706 gekoppelt.
Die Transistoren 704 und 706 sind in dieser Ausführungsform p-Kanal-Anreichungs-MOSFETs. Die Sourceelektrode
des linken Transistors 704 ist mit der linken Stromleitung 710 gekoppelt,
während die
Sourceelektrode des rechten Transistors 706 mit der rechten
Stromleitung 712 gekoppelt ist. Die linke Stromleitung 710 ist durch
einen Widerstand 722 auch mit der linken Modulerfassungsleitung 714 gekoppelt,
welche wiederum direkt mit der Gateelektrode des rechten Transistors 706 gekoppelt
ist. Entsprechend ist die rechte Stromleitung 712 durch
einen Widerstand 724 mit der rechten Modulerfassungsleitung 716 gekoppelt,
die wiederum direkt mit der Gateelektrode des linken Transistors 704 gekoppelt
ist. Die linke Stromleitung 710 ist mit der Kathode einer
Diode 726 gekoppelt, deren Anode wiederum mit dem Eingangsknoten 707 der
Last 702 gekoppelt ist. Desgleichen ist die rechte Stromleitung 712 mit
der Kathode einer Diode 728 gekoppelt, deren Anode wiederum
mit dem Eingangsknoten 707 der Last 702 gekoppelt
ist. Auf diese Weise wird dann, wenn an der Leitung 710 eine positive
Stromspannung vorhanden ist, Strom zur Last 702 geliefert,
ohne zur Leitung 712 geliefert zu werden, sofern nicht
beide Transistoren 704 und 706 leitend sind. Desgleichen
wird dann, wenn an der Leitung 712 eine positive Stromspannung
vorhanden ist, Strom zur Last 702 geliefert, ohne zur Leitung 710 geliefert
zu werden, sofern nicht beide Transistoren 704 und 706 leitend
sind.
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Wie
in 7 gezeigt wird der Transistor 704 leiten
(d.h., einen "Kurzschluss" zwischen seiner
Abzugselektrode und seiner Sourceelektrode schaffen), wenn sich
seine Gateelektrode in Bezug auf die Sourceelektrode in einem L-Zustand
befindet, und er wird nicht leiten (d.h., eine "Stromkreisunterbrechung" schaffen), wenn
sich seine Gateelektrode in einem H-Zustand befindet. Der Transistor 706 verhält sich
in der gleichen Weise. Die Gateelektrode des Transistors 704 wird
auf einen L-Zustand gezwungen werden, wenn die rechte Modulerfassungsleitung 716 durch
eine angrenzend angebrachte Einheit zur Rechten geerdet ist. Entsprechend
wird die Gateelektrode des Transistors 706 auf einen L-Zustand gezwungen
werden, wen die linke Modulerfassungsleitung 714 durch
eine angrenzend angebrachte Einheit zur Linken geerdet ist. Es wird
bemerkt, dass zum Schutz vor Sperrspannungen Schottky-Dioden 730 bzw. 732 über die
Abzugselektrode und die Sourceelektrode der Transistoren 704 und 706 bereitgestellt sind,
wie in der Technik bekannt ist. Es wird bemerkt, dass das Modul 104A wie
oben beschrieben und in 7 gezeigt eine seitlich symmetrische
Speisungsanordnung bildet.
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Wie
hierin beschrieben sorgt ein modulares Patientenbetreuungssystem 100,
das die Schnittstelleneinheit 102 von 6 und
funktionelle Module gemäß 7 umfasst,
vorteilhafter Weise für
eine bilaterale Strombeschaffung und eine Übertragung durch die funktionellen
Module 104, während
eine elektrische Isolierung von Stromleitungen von Einheiten am
Ursprungsende bzw. am Zielende bereitgestellt wird.
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8 zeigt
die Module von 6 und 7 in einer
beispielhaften Anordnung angeordnet, die eine funktionelle Einheit 104A am
Ursprungsende (am linken Ende), eine funktionelle Einheit 104D am Zielende
(am rechten Ende) und Einheiten 104B, 102 bzw. 104C in
der Mitte umfasst. Wie in 8 gezeigt sind
die elektrischen Leitungen zwischen den Einheiten gemäß dem folgenden
einfachen Schema angeordnet. Die linken Stromleitungen (610 oder 710)
sind in jedem beliebigen Paar von angrenzenden Einheiten mit rechten
Stromleitungen (712 oder 612) gekoppelt. Die linken
Modulerfassungsleitungen (714 oder 614) sind in
jedem beliebigen Paar von angrenzenden Einheiten mit rechten Erdungsleitungen
(620 oder 720) gekoppelt. Schließlich sind
die linken Erdungsleitungen (618 oder 718) in
jedem beliebigen Paar von angrenzenden Einheiten mit rechten Modulerfassungsleitungen
(716 oder 616) gekoppelt.
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Die
Speisungsgestaltung des in 8 gezeigten
modularen Patientenbetreuungssystems 100, die als Beispiel
eines Systems gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dient, funktioniert vorteilhafter Weise
wie folgt:
Von der Schnittstelleneinheit 102 nach
links gesehen erdet die Leitung 720 der Einheit 104B die
Gateelektrode des linken Transistors 704 der Einheit 102 über die
Modulerfassungsleitung 614. Der Transistor 604 wird
eingeschaltet, und dadurch wird Strom durch die linke Stromleitung 610 der
Einheit 102 zur rechten Stromleitung 712 der Einheit 104B geliefert,
wodurch die Last 702 der Einheit 104B gespeist
wird. Die linke Erdungsleitung 618 der Einheit 102 erdet
die Gateelektrode des linken Transistors 704 der Einheit 104B durch
die rechte Modulerfassungsleitung 716, wodurch der Transistor 704 leitend
gemacht wird. Außerdem
erdet die rechte Erdungsleitung 720 der Einheit 104A die
Gateelektrode des rechten Transistors 706 der Einheit 104B,
wodurch der Transistor 706 leitend gemacht wird. Das Ergebnis
ist, dass beide Transistoren 704 und 706 der Einheit 104B leitend sind,
und somit die Stromleitung 712 der Einheit 104A Strom
von der linken Stromleitung 710 der Einheit 104B erhalten
wird. Daher wird die Last 702 der Einheit 104A gespeist
werden, und werden somit die Einheiten 104A und 104B an
der linken Seite vollständig
gespeist.
Der linken Modulerfassungsleitung 714 der
Einheit 104A wird jedoch kein Erdungssignal bereitgestellt, da
es die ganz links außen
befindliche Einheit ist. Somit bleibt der rechte Transistor 706 der
Einheit 104A abgeschaltet. Das Ergebnis ist, dass die linke
Stromleitung 710 der ganz links außen befindlichen Einheit 104A von
der rechten Stromleitung 712 isoliert ist, was das gewünschte Ergebnis
ist. Es sollte einem Durchschnittsfachmann in Anbetracht der seitlichen Symmetrie
der oben beschriebenen Speisungsanordnung klar sein, dass die Einheiten 1040 und 104D an
der rechten Seite in einer gleichartigen, aber spiegelbildlichen
Weise zu den Einheiten 104A und 104B an der linken
Seite tätig
sind. Somit wird beiden Einheiten 104c und 104D Strom
bereitgestellt, doch bleibt die rechte Stromleitung 712 der
ganz rechts außen
befindlichen Einheit 104D elektrisch von einer Stromquelle
isoliert. Dies ist natürlich
das gewünschte
Ergebnis.
Zusätzlich
sollte es einem Durchschnittsfachmann klar sein, dass die Einheiten 102 und 104A bis 104D in 8 mit
dem gewünschten
Ergebnis (1) des Speisens aller Einheiten, (2) der elektrischen
Isolierung der linken Stromleitungen 710 oder 610 der ganz
links außen
befindlichen (Ursprungs)einheit, und (3) der elektrischen Isolierung
der rechten Stromleitungen 712 oder 612 der ganz
rechts außen
befindlichen (Ziel)einheit, in jeder beliebigen Reihenfolge angeordnet
werden können.
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Es
wurden verschiedenste Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben. Die Beschreibungen sollen erläuternd und
nicht beschränkend
sein. Somit wird es Fachleuten offensichtlich sein, dass an der wie
beschriebenen Erfindung Abänderungen
vorgenommen werden können,
ohne vom Umfang der nachstehend dargelegten Ansprüche abzuweichen.