DE69230173T2

DE69230173T2 - Wegwerfbarer elektrofluidischer verbinder mit datenspeicherung

Info

Publication number: DE69230173T2
Application number: DE69230173T
Authority: DE
Inventors: Josef Stupecky
Original assignee: Bear Medical Systems Inc
Current assignee: Bird Products Corp
Priority date: 1991-05-10
Filing date: 1992-05-08
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2012-05-09
Also published as: JP2002282361A; CA2109219C; WO1992021163A1; US5197895A; JPH06510624A; CA2109219A1; EP0583409B1; ATE185927T1; US5405269A; JP3315406B2; DE69230173D1; EP0583409A1; EP0583409A4

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine preisgünstige Einweg- Verbindungseinrichtung. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Verbindungseinrichtung, die mehrere Luftleitungen oder Fluidleitungen und Elektroleitungen gleichzeitig zur Verwendung in einem medizinischen Gerät zuverlässig und schnell verbindet. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere, obwohl nicht ausschließlich, medizinische Verbindungseinrichtungen, die einen elektronischen Speicher aufweisen zum Speichern der Ansprecheigenschaften eines am lebenden Organismus angebrachten Sensors, der über die Verbindungseinrichtung mit einem Steuergerät verbunden werden soll.

Hintergrund der Erfindung

In der medizinischen Kunst ist es oft notwendig, sowohl Pneumatikverbindungen als auch Elektroverbindungen zwischen einer am lebenden Organismus angebrachten Vorrichtung und einem Steuergerät, das sich außerhalb vom Körper des Patienten befindet, zu errichten. Es kann ohne weiteres eingeschätzt werden, dass es für das medizinische Personal zeitaufwendig und arbeitsintensiv sein kann, jede einzelne Fluidleitung und elektrische Zuleitung von einer am lebenden Organismus angebrachten Vorrichtung zu erkennen und dann jede Fluidleitung oder elektrische Zuleitung mit ihrem passenden Teil am Steuergerät zu verbinden.
Als ein Beispiel offenbart das US-Patent Nr. 4,989,456 für Stupecky, das dem gleichen Rechtsnachfolger durch Abtretung wie der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, ein Durchflussmessgerät, welches zur Verbindung mit dem Luftweg eines Patienten gedacht ist, um den Luftdurchsatz des Patienten zu messen. Das Überwachen des Atemluftstromes bei kritischer Versorgung von Patienten und in Patienten während einer Narkose ist sehr wichtig, um den Zustand des Patienten genau zu bewerten und den Verlauf der zukünftigen Behandlung auszuwählen. Gemäß der Erfindung von Stupecky weist das Durchflussmessgerät zwei Anschlüsse auf. Jeder Anschluss befindet sich in Fluidverbindung mit einem außerhalb des Patienten gelegenen Steuergeräts zum Umwandeln der pneumatischen Signale von diesen Anschlüssen in ein elektrisches Signal, das den Luftstrom des Patienten darstellt. Somit ist es notwendig, eine Einrichtung zur Verbindung des Durchflussmessgerätes mit dem Steuergerät vorzusehen.
Darüber hinaus hat in der medizinischen Industrie der Bedarf von relativ billigen Einweg-Sensoren zugenommen. Einweg-Sensoren werden benötigt, um die Anforderung an und die Kosten einer Sterilisierung zu reduzieren, die notwendig ist, um das Risiko der Übertragung von Infektionskrankheiten, z. B. AIDS, zu verringern. Leider machen es viele Anwendungen erforderlich, dass am lebenden Körper angebrachte Sensoren Genauigkeiten in der Größenordnung von einigen wenigen Prozent erreichen können, um diagnostisch brauchbar zu sein. Das bedeutet, dass viele Sensoren wie das von Stupecky offenbarte Durchflussmessgerät entweder in verhältnismäßig genauen Herstellungstoleranzen hergestellt sein muß, um die Notwendigkeit für eine Eichung zu vermeiden, die solche Durchflussmessgeräte kostspielig macht, oder vor jeder Verwendung des Durchflussmessgerätes bettseitig geeicht werden muß, was arbeitsaufwendig und oftmals unpraktisch ist. Unter diesen anderen Möglichkeiten können die Herstellungskosten oder das Eichen des Durchflussmessgeräts besonders im Hinblick auf die Forderung unerschwinglich sein, dass das Durchflussmessgerät vorzugsweise wegwerfbar sei. Das Kostenproblem für die Gewährleistung von Genauigkeit ist im Fall von Durchflussmessgeräten besonders akut.
Als weiteres Beispiel einer Vorrichtung, die mehrfache Fluid- und Elektroverbindungen mit einem Steuergerät benötigt, werden bestimmte medizinische Katheter sowohl für die Einführung von Flüssigkeiten in den Körper als auch zur Messung von Druck und Temperatur in unterschiedlichen Teilen des Körpers verwendet. Eine solche als Ösophagus-Katheter bekannte Vorrichtung ist im US-Patent Nr. 4,214,593 mit dem Titel "Esophageal Pressure Monitoring Device" (Vorrichtung zur Überwachung des Druckes in der Speiseröhre) offenbart. Dieses Patent beschreibt einen Ballonkatheter zur Messung von Drücken in der Speiseröhre eines Patienten mit Atmungsproblemen. Für diese Messungen verbinden Pneumatikleitungen ein externes Überwachungs- und Testinstrument mit der im Magen des Patienten angeordneten Ballonmanschette.
Außerdem kann auch vorteilhafterweise eine pH-Sonde oder ein Thermistor im Speiseröhren-Katheter angeordnet sein, so dass er in die Speiseröhre des Patienten eingesetzt wird, wenn das distale Ende des Katheters innerhalb der Speiseröhre angeordnet ist. Mit der pH-Sonde oder dem Thermistor verbundene elektrische Drähte werden an Instrumente angeschlossen, die sich außerhalb des Patienten befinden. Im Fall eines Thermistors tritt entsprechend der Änderung der Körpertemperatur des Patienten eine Widerstandsänderung des Thermistors auf, der durch das Überwachungsinstrument mit einer Messung der Körpertemperatur verbunden ist.
So ist es bei diesem Typ eines medizinischen Gerätes notwendig, sowohl Pneumatikleitungen als auch Elektroleitungen vom Körper des Patienten an ein Überwachungsinstrument, in diesem Beispiel ein Kardiopulmonal-Monitor anzuschließen. Da diese medizinischen Katheter typischerweise nach Gebrauch am einzelnen Patienten weggeworfen werden, müssen die Kosten der Verbindungseinrichtung ohne Preisgabe der Zuverlässigkeit so gering wie möglich gehalten werden.
Außerdem kann, wie es beim oben erörterten Durchflussmessgerät der Fall war, nicht einfach jede pH-Sonde oder jeder Thermistor an Mehrzweck-Kathetern des Standes der Technik befestigt werden, um eine genaue pH-Anzeige oder Anzeige der Temperatur zu bewirken. Das ist so, weil viele pH-Sonden und Thermistoren, besonders billige Sonden und Thermistoren verhältnismäßig große Genauigkeitstoleranzen aufweisen. Folglich sind bei vielen der oben erwähnten Katheter mit Mehrfachfunktion relativ teure pH- Sonden und Thermistoren verwendet worden, die vor einem Gebrauch keine kostspielige Eichung erforderlich machen.
Normalerweise werden für jeden der zahlreichen Pneumatikströme und der elektrischen Drähte getrennte Verbindungseinrichtungen benutzt. Typischerweise werden für jede Pneumatik- oder Fluidverbindungseinrichtung getrennte Luer-Verbinder verwendet, wobei der Luer-Verbinder einen äußeren kegeligen, rohrförmigen Teil umfasst, der in einen kegeligen Innenstecker paßt. Diese Teile werden durch Drehen einer mit Gewinde versehenen Hülse, die mit der angeschlossenen Rohrleitung konzentrisch ist, miteinander befestigt. Die Kraft des Eingriffs zwischen den beiden Teilen ist somit von dem Drehmoment abhängig, das durch den Benutzer aufgebracht wird, was einen breiten Bereich von Eingriffskräften ergibt. Im Fall der Luer-Verbindungsstücke aus Kunststoff kann der Eingriff der zusammenpassenden Teile um genau 1,27 mm (0,05 Zoll) abweichen. Darüber hinaus kann diese Befestigungshülse eine wesentliche axiale Kraft erzeugen, die ihrerseits durch die Wirkung des Kegels des Innensteckers vergrößert wird.
Der Luer-Verbinder weist mehrere Nachteile auf. Erstens wird der Kontaktdruck in der Verbindungseinrichtung durch die Kraft der Bedienperson bestimmt, welche die Verbindungseinrichtung eingeschraubt hat; deshalb ist der Kontaktdruck nicht konstant und somit die Zuverlässigkeit des Kontakts gering, wenn ein nicht ausreichendes Moment verwendet wird. Wenn der Luer-Verbinder jedoch mit einem zu großen Moment befestigt wird, ist es oft sehr schwer, die Fluidleitungen später abzuschrauben und zu trennen. Zweitens ist es nicht leicht, die Luer-Verbindung mit einander zu verbinden oder zu lösen, da sie eine Einschraub- und Herausschraubbewegung erforderlich macht. Das Problem wird besonders verschärft, wenn mehrere Fluidleitungen verbunden werden müssen. Drittens ist der Luer-Verbinder, wie oben erwähnt, wegen der hohen Einsetzkräfte und dem Bedarf nach einer separaten Befestigungseinrichtung für jedes einzelne Teil nicht für Mehrfachanschluß-Verbindungen mit einem einzelnen Verbinder ausgelegt. Das Verbinden von mehreren Teilen ist zeitaufwendig und für den Benutzer ermüdend, der jede einzelne Fluidleitung genau erkennen und sie mit ihrem genau dazu passenden Teil verbinden muß. Ein Fehler seitens des Benutzers beim Verbinden von mehreren Fluidleitungen mit Luer-Verbindern macht die angeschlossene Vorrichtung nicht betriebsfähig und könnte möglicherweise der Gesundheit des Patienten entgegenwirken. Außerdem sind herkömmliche Luer-Verbinder bei Gebrauch nicht kosteneffektiv, wenn sie mit medizinischen Einweg-Produkten wie einem Einweg-Katheter verwendet werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung nach Patentanspruch 1.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass ihre Modulbauweise die preisgünstige Herstellung einer zuverlässigen Verbindungseinrichtung erleichtert. So sind vorteilhafterweise alle der oberen Gehäuseteile gleich und alle der unteren Gehäuseteile in der Ausführung identisch. Ein oberes und unteres äußeres Gehäuseteil kann in Verbindung mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Kernteilen verwendet werden, um eine große Familie von Verbindungseinrichtungen vorzusehen, welche die erforderliche Anzahl von Fluid- und Elektroverbindungen aufweisen, wie es durch die spezielle Ausführung des Kerns bestimmt ist, der in den Gehäuseteilen enthalten ist.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass eine beständige, blasenfeste Fluidverbindung durch rohrförmige hohle Außenstifte vorgesehen ist, die durch das äußere Kernbauteil gehalten werden. Vorteilhafterweise weisen diese Stifte eine dünne, kegelige, äußere Wandung auf, die so ausgelegt ist, dass sie in Eingriff stehen mit den zusammenpassenden, zylindrischen Öffnungen, die in dem inneren Kernbauteil mit leichtem Festsitz ausgebildet sind. Dieser Aufbau ermöglicht eine vom Benutzer unabhängige, vorbestimmte, ständige Eingriffskraft, während sowohl ein blasenfester Sitz als auch leicht zusammengepreßte äußere und innere Verbindungseinrichtungen bereitgestellt werden. Ein weiterer Vorteil dieses Aufbaus wird erzielt, indem die äußeren Stifte mit einer genügend dünnen Wandung und einer ausreichenden Länge ausgebildet werden, um den Stiften genügende Flexibilität zum Ausgleichen einer kleinen Fehlausrichtung der Stifte und passenden Innenöffnungen, die durch Ungenauigkeiten der einzelnen Teile bei der Herstellung verursacht werden, zu geben.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie im Gegensatz zu den Luer-Verbindungen ein Mittel zum Herstellen von Fluidverbindungen bereitstellt, die eine passende, vorbestimmte Eingriffstiefe aufweisen. Infolgedessen sind die Eingriffskräfte zwischen der äußeren und inneren Verbindungseinrichtung nicht von der Kraft abhängig, die zum Befestigen der beiden Verbinderstücke benutzt wird, wobei nur eine leichte Kraft benötigt wird, um die äußeren und inneren Verbinderbauteile zu befestigen und zu lösen.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass sie die fehlerfreie Verbindung mehrerer Fluid- und Elektroleitungen ermöglicht. Im Gegensatz zu den Luer-Verbindern des Standes der Technik, die es erforderlich machen, dass der Benutzer mehrere Fluidleitungen und einen separaten Elektrotecker oder Stecker einzeln zusammenschaltet, wobei alle dieser mehreren Fluid- und Elektroleitungen an das gemeinsame Kernbauteil angeschlossen sind und gleichzeitig verbunden sind, wenn der äußere Verbinder und der innere Verbinder verbunden werden. Deren unbeabsichtigte falsche Paarung wird verhindert durch das Abschrägen eines Teils der Innenfläche von einer der äußeren Gehäuseschalen zum Festkeilen mit einem entsprechenden äußeren Bereich des Innenkerns, um sicherzustellen, dass der äußere Verbinder und der innere Verbinder nicht in ungenauer Ausrichtung der Fluidleitung und Elektroleitung verbunden sein können.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vorteilhafterweise eine Befestigungshülse vor, die einen einfachen zuverlässigen und starken Befestigungsmechanismus bereitstellt, während außerdem mehrere andere Funktionen ausgeführt werden. Die Hülse hält die beiden Hälften der äußeren Gehäuseschale zusammen. Die Befestigungshülse erzeugt auch eine ausreichende Toleranz, derart, dass sich der äußere Kern leicht in diesen Gehäusehälften bewegen kann und dadurch ein bestimmter Umfang von Fehlausrichtung in Bezug auf die zusammenpassende innere Verbindungseinrichtung tolerieren kann.
Schließlich dient diese Hülse dazu, eine äußere und eine innere Verbindungseinrichtung lösbar miteinander festzuklemmen. Die äußeren Gehäuseteile enthalten flexible Befestigungslamellen oder Klemmbacken, die einen äußeren Steg aufweisen, der ausgelegt ist, um mit einer im inneren Kern ausgebildeten passenden Vertiefung in Eingriff zu kommen. Die flexiblen Lamellen sind genügend elastisch, um einen leichten Eingriff des Steges mit der Vertiefung beim Kuppeln der äußeren Verbindungseinrichtung mit der inneren Verbindungseinrichtung sowie ein leichtes Ausrücken des Steges aus der Vertiefung bei Freigabe der äußeren Verbindungseinrichtung von der inneren Verbindungseinrichtung zu gestatten. Wenn jedoch die Befestigungshülse nach vorn auf die sonst unzerlegten Enden der flexiblen Lamellen geschoben wird, wird verhindert, dass sich diese Lamellen nach oben bewegen, so dass die darin befindlichen äußeren Stege gezwungen sind, in ihren entsprechenden Vertiefungen zu bleiben und die äußere Verbindungseinrichtung mit der inneren Verbindungseinrichtung festzuklemmen. Ein einfaches Verschieben der Befestigungshülse in ihre nicht befestigte Stellung zurück erlaubt es, die äußere Verbindungseinrichtung und die innere Verbindungseinrichtung leicht auseinander zu ziehen.
Die vorliegende Erfindung sieht außerdem ein Ausführungsbeispiel von elektrischen Verbindungseinrichtungen vor, das die Verwendung von verhältnismäßig billigen Sensoren und insbesondere relativ billigen Durchflussmessgeräten, pH-Sensoren und Thermistoren ermöglicht. Derartige billige Sensoren sind gekennzeichnet durch einen breiten Bereich der Genauigkeitstoleranz. Bisher war es nicht praktisch, solche Sensoren in klinischen Anwendungen zu nutzen auf Grund der Notwendigkeit, vor jedem Vorgang, für den der Sensor verwendet werden soll, eine zeitaufwendige Eichung durchzuführen. Wie man es sich durch die vorliegende Erfindung vorgestellt hat, ist jede Verbindungseinrichtung ständig mit einem speziellen Sensor verbunden, dessen Ansprechcharakteristik beim Herstellungsprozess bestimmt wird. Diese Ansprechcharakteristik ist in einem auf der Verbindungseinrichtung angebrachten Mikrochip gespeichert, um während einer klinischen Verwendung des Sensors diese Ansprechcharakteristik durch einen Diagnose- Computer wiederzugewinnen.
Spezieller ist in diesem Ausführungsbeispiel ein programmierbarer Mikrochip auf dem Außenkern angebracht und mit einem oder mehreren der aus dem Außenkern vorstehenden Elektrostifte elektrisch verbunden. Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann der Außenkern mit einem Sensor, z. B. einem Durchflussmessgerät oder einem pH-Sensor oder Thermistor, der an einem Mehrzweck- Katheter befestigt ist, sowie der in dem Mikrochip gespeicherten Ansprechcharakteristik des Sensors verbunden sein.
Wenn der Sensor ein Thermistor oder eine pH-Elektrode ist, wird der Thermistor oder die pH-Elektrode zum Beispiel vorteilhafterweise geeicht, indem die Stifte der Verbindungseinrichtung elektrisch mit einem Computer verbunden werden. Speziell werden die Stifte der Verbindungseinrichtung vor einem klinischen Gebrauch dieser Verbindungseinrichtung mit Thermistor oder pH-Elektrode elektrisch mit einem Eich-Computer verbunden, der die Ansprechcharakteristiken des Thermistors oder der Elektrode feststellt. Wenn der Computer die Ansprechcharakteristiken des Thermistors oder der pH-Elektrode bestimmt hat, speichert er anschließend die Ansprechcharakteristiken in dem elektronischen Speicher des Mikrochips.
Die Verbindungseinrichtung mit dem Sensor wird anschließend vom Computer getrennt, verpackt und zu einem Benutzer versandt. In der Klinik wird die Verbindungseinrichtung mit dem Sensor mit einem in einer medizinischen Einrichtung verwendeten Diagnose- Computer und dem im Körper eines Patienten angeordneten Sensors elektrisch verbunden. Der Sensor erzeugt ein Signal, welches den vorbestimmten Parameter des Patienten darstellt. Dieses Signal wird durch die Stifte der Verbindungseinrichtung zum Diagnose- Computer geführt. Der Diagnose-Computer fragt den Mikrochip ab, um die Ansprechcharakteristiken des Sensors zu bestimmen. Auf der Grundlage der Ansprechcharakteristiken wendet der Diagnose- Computer einen Korrekturfaktor auf das Signal vom Sensor an, um einen genauen Wert für den vorbestimmten Parameter des Patienten zu berechnen.
Wenn der Sensor ein Durchflussmessgerät ist, wird dieses in einer Fluidverbindung durch die Verbindungseinrichtung mit einem dazugehörigen Druckgeber zum Eichen angeordnet. Sowohl mit dem Mikrochip als auch mit dem Meßwandler ist ein Eich-Computer elektrisch verbunden. Durch das Durchflussmessgerät wird ein vorgewähltes Luftvolumen mit einer vorgewählten Geschwindigkeit geleitet, was bewirkt, dass der Druckgeber als Reaktion ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt. Der Computer vergleicht dieses Ausgangssignal mit der bekannten tatsächlichen Durchflußgeschwindigkeit der Luft, um die Ansprechcharakteristiken des Durchflussmessgeräts festzustellen und speichert dann die Ansprechcharakteristik im Mikrochip. Der Sensor mit Außenkern und der Mikrochip werden anschließend von dem Eich-Computer und dem Druckgeber getrennt für eine darauffolgende klinische Verwendung mit einem Diagnose-Computer und Druckmeßwertwandler.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer äußeren und inneren Verbindungseinrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und mit einem medizinischen Gerät verwendet wird;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der äußeren Verbindungseinrichtung und der inneren Verbindungseinrichtung der vorliegenden Erfindung, die die äußere Ausführung der elektrischen und fluidischen Kontaktbereiche von beiden Verbindungseinrichtungen darstellt;
Fig. 3 eine Ansicht in auseinandergezogenen Einzelteilen der äußeren Verbindungseinrichtung, die die innere Ausführung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 eine Ansicht in auseinandergezogenen Einzelteilen der inneren Verbindungseinrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht im Schnitt der äußeren Verbindungseinrichtung und der inneren Verbindungseinrichtung, die miteinander entsprechend der vorliegenden Erfindung mit der in festgeklemmter Stellung gezeigten Befestigungshülse verbunden sind;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht der oberen Gehäuseschale nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 die Querschnittsansicht von einem der Ausführungsbeispiele eines gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten Außenkerns;
Fig. 8 die Querschnittsansicht von einem der Ausführungsbeispiele eines gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten Innenkerns;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht der gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten Befestigungshülse;
Fig. 10 eine vergrößerte Ansicht im Schnitt der gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten äußeren Fluid-Verbindungseinrichtung und inneren Fluid-Verbindungseinrichtung;
Fig. 11 eine perspektivische Ansicht, die ein alternatives Ausführungsbeispiel der Pneumatik-Verbindungseinrichtung und der Elektro-Verbindungseinrichtung zeigt;
Fig. 12 eine vergrößerte Ansicht im Schnitt der äußeren Verbindungseinrichtung und der inneren Verbindungseinrichtung, wie sie zusammengeschaltet sind;
Fig. 13 eine vergrößerte Querschnittsansicht der äußeren Verbindungseinrichtung und der inneren Verbindungseinrichtung, die mit der in der festgeklemmten Stellung gezeigten Befestigungshülse zusammen verbunden sind;
Fig. 14 eine vergrößerte Ansicht des Kerns einer äußeren Verbindungseinrichtung, der im unteren äußeren Gehäusestück angeordnet ist und die Verbindung des Endes des pneumatisch-elektrischen Kabels mit einem rohrförmigen, hohlen, äußeren Pneumatik-Stift und äußeren Elektro-Stiften zeigt;
Fig. 15 eine Vergrößerung, welche die Art und Weise darstellt, in der eine beständige, blasenfeste, fluidische Verbindungseinrichtung durch einen leichten Festsitz zwischen den rohrförmigen unteren, äußeren Pneumatik-Stiften und den in der inneren Verbindungseinrichtung ausgebildeten passenden, zylindrischen Öffnungen vorgesehen ist;
Fig. 16 eine Vergrößerung, welche die Art und Weise darstellt, in der der äußere Pneumatik-Stift eine ausreichende Flexibilität aufweist, um eine kleine Fehlausrichtung des Stiftes und der passenden inneren Öffnung auszugleichen;
Fig. 17 die perspektivische Ansicht einer inneren Verbindungseinrichtung zur Befestigung an dem Gehäuse eines Instrumente s oder dergleichen;
Fig. 18 eine ebene Ansicht von oben der inneren Verbindungseinrichtung von Fig. 17, die an der Wand des Gehäuses befestigt ist;
Fig. 19 die perspektivische Ansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung im Funktionseingriff mit einem Mehrzweck-Katheter, die den äußeren Kern in einer Darstellung mit auseinandergezogenen Bauteilen zeigt;
Fig. 20 die perspektivische Ansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung im Funktionseingriff mit einem Durchflussmessgerät, die den äußeren Kern in einer Ansicht mit auseinandergezogenen Bauteilen zeigt;
Fig. 21A ein Ablaufdiagramm, das die Schritte zur Eichung des Sensors der in Fig. 19 gezeigten Verbindungseinrichtung darstellt;
Fig. 21B ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsschritte des Sensors der in Fig. 19 gezeigten Verbindungseinrichtung darstellt;
Fig. 22A ein Ablaufdiagramm, das die Eichschritte des Sensors der in Fig. 20 gezeigten Verbindungseinrichtung darstellt;
Fig. 22B ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsschritte des Sensors der in Fig. 20 gezeigten Verbindungseinrichtung darstellt.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

A. Gesamtbeschreibung der äußeren Verbindungseinrichtung und der inneren Verbindungseinrichtung

Fig. 1 zeigt ein typisches Beispiel eines medizinischen Gerätes, das die entsprechend der vorliegenden Erfindung konstruierte äußere Verbindungseinrichtung und innere Verbindungseinrichtung verwendet. Die Verbindungseinrichtung 2 nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine äußere Aufnahme-Verbindungseinrichtung 3 und eine innere Aufnahme-Verbindungseinrichtung 4. Im gezeigten Beispiel ist die äußere Verbindungseinrichtung 3 durch einen Zwei-Strom-Pneumatikschlauch 5 an einen Luftstrom-Meßwertwandler 7 angeschlossen. Exemplarische Ausführungsbeispiele des Luftstrom-Meßwertwandlers 7 sind offenbart und beansprucht in der anhängigen Patentanmeldung des Anmelders, laufende Eingangs-Nr. 432,040, am 6. November 1989 eingereicht für "Gas Flow Meter Housing" sowie das US-Patent Nr. 4,989,456 für "Variable Area Obstruction Gas Flow Meters".
Die am Gehäuse des Instrumentes 8 befestigte innere Eingangs- Verbindungseinrichtung 9 hat vorteilhafterweise einen ähnlichen Aufbau wie die innere Verbindungseinrichtung 4 zur Verbindung mit einer anderen äußeren Verbindungseinrichtung 3, die gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich konstruiert ist. Die innere Verbindungseinrichtung 4 ist mit einem Mess- und Überwachungsinstrument 8 durch ein Kabel 6 verbunden, das sowohl aus einem oder mehreren Pneumatikrohren oder -leitungen als auch einem oder mehreren elektrischen Drähten von dem Meßwertwandler 7 besteht.
In dem gezeigten Beispiel stellt das Pneumatik-Elektrokabel 6 sowohl Fluidleitungen für Daten des Luftstroms oder Fluiddaten zum Mess- und Überwachungsinstrument 8 als auch elektrische Leitungen für elektrische Signaldaten zum Mess- und Überwachungsinstrument 8 bereit. Das Mess- und Überwachungsinstrument 8 wird typischerweise den Luftdruck sowie den Luftdurchsatz des Atmungssystems messen und überwachen.
Das Instrument 8 hat vorteilhafterweise mehrere innere Eingangs- Verbindungseinrichtungen 9. So kann, obwohl es nicht gezeigt ist, eine von diesen anderen Verbindungseinrichtungen mit einem Katheter über Pneumatik- und Elektrokabel verbunden werden, wie es vorstehend mit Bezug auf das US-Patent Nr. 4,214,593 und die anhängige US-Patentanmeldung laufende Eingangs-Nr. 515,370 beschrieben ist.
In Fig. 2 ist der äußere Aufbau der äußeren und inneren Verbindungseinrichtung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die äußere Verbindungseinrichtung 3 ist aus einer oberen äußeren Gehäuseschale 13a, einer unteren äußeren Gehäuseschale 13b, der Zugentlastungshülse 11 und der verschiebbaren Befestigungshülse 14 gebildet. Das Kabel 5 ist vorteilhafterweise eine Kombination von einem Luftstromkabel und einem Elektrokabel, und ist durch die Spannungsentlastung 11 mit der äußeren Verbindungseinrichtung 3 verbunden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei rohrförmige, hohle, äußere Pneumatikstifte 17 und zwei äußere Elektrostifte 18 vorgesehen.
Jede Hälfte der äußeren Gehäuseschalen 13a, 13b weist eine flexible Verschließlamelle oder Klemmbacke 16 mit einem Klemmsteg 34 auf, der in Fig. 3 an der Umfangskante dargestellt ist. Wie unten mit Bezug auf die Fig. 5, 12 und 13 beschrieben ist, wird dieser Klemmsteg ausgelegt, um mit einem Schlitz in der inneren Verbindungseinrichtung 4 in Eingriff zu kommen. Die Spitze der Lamelle 16 (und somit der Steg 34) kann aufgrund der Elastizität des Kunststoffmaterials, das die äußere Gehäuseschale 13 bildet, leicht nach oben und unten bewegt werden. Wie unten ausführlich beschrieben, bewegt sich die Befestigungshülse 14 verschiebbar über die äußere Gehäuseschale 13, um die Verbindung zwischen der äußeren Verbindungseinrichtung 3 und der inneren Verbindungseinrichtung 4 festzuklemmen, indem die Auf- und Abwärtsbewegung der Lamelle 16 verhindert wird. Ein Steg 36 (Fig. 9) erstreckt sich um den gesamten Umfang der Hülse 14 und erleichtert das Festhalten der Hülse mit den Fingern einer Hand, so dass der Benutzer sie leicht aus einer unverschlossenen in eine verschlossene Stellung und aus einer verschlossenen in eine unverschlossene Stellung bewegen kann.
Die innere Verbindungseinrichtung 4 ist vorteilhafterweise aus zwei inneren Gehäuseschalen 20, der Zugentlastungshülse 12 und dem inneren Kern 21 gebildet. Die Gehäuseschale 20 kann identisch sein, um die Kosten der Herstellung der Teile und deren Zusammenbau zu senken. Vorzugsweise sind mehrere Vorsprünge 42 an der inneren Gehäuseschale 20 vorgesehen, um ein Rutschen der Finger auszuschliessen, wenn der Benutzer die innere Verbindungseinrichtung in die äußere Verbindungseinrichtung einsetzt. Das Kabel 6, das vorteilhafterweise eine Kombination von Pneumatikstrom-Verbindungseinrichtung und Elektro-Verbindungseinrichtung umfasst, ist durch die Zugentlastungshülse 12 mit der inneren Verbindungseinrichtung 4 verbunden. In dem in den Fig. 2 und 4 gezeigten speziellen Ausführungsbeispiel sieht dieser Kern 21 jeweils zwei innere Pneumatik-Aufnahmen 22 und zwei innere Elektro-Aufnahmen 23 vor, die den äußeren Pneumatikstiften 17 und den äußeren Elektrostiften 18 in der äußeren Verbindungseinrichtung 3 entsprechen. Der innere Kern 21 ist von den inneren Gehäuseschalen 20 verlängert, um in die Öffnung, die zwischen den äußeren Gehäuseschalen 13a und 13b ausgebildet ist, eingesetzt zu werden.
Das nicht richtige Zusammenpassen der äußeren Verbindungseinrichtung und der inneren Verbindungseinrichtung wird verhindert, indem ein Abschnitt der inneren Ausführung dieser Öffnung so ausgebildet ist, dass sie sich mit einem entsprechenden äußeren Abschnitt des inneren Kerns 21 verkeilt. So ist am inneren Kern 21 bezüglich der Fig. 2 an einer Ecke eine abgeschrägte Kante 41 ausgebildet, die an ihrer einen Ecke einen vorbestimmten Winkel aufweist. Die äußere Gehäuseschale 13 weist einen dreieckigen Abschnitt 40 auf, der der abgeschrägten Kante 41 des inneren Kerns 21 entspricht. Wegen dieser Kombination der abgeschrägten Kante 41 und des dreieckigen Abschnitts 40 ist die genaue Stellung zur Zusammenschaltung der äußeren Verbindungseinrichtung 3 und der inneren Verbindungeinsrichtung 4 definiert und ein umgekehrtes Einsetzen wird verhindert.

B. Ausführliche Beschreibung der Konstruktion und des Zusammenbaus der äußeren Verbindungseinrichtung

Fig. 3 zeigt eine Ansicht in auseinandergezogenen Bauteilen der äußeren Verbindungseinrichtung 3, die der vorliegenden Erfindung entsprechend konstruiert ist. Die Innenräume der jeweiligen äußeren Gehäuseschalenteile 13a und 13b sind so ausgeführt, um ein äußeres Kernteil 19 aufzunehmen und festzuhalten. Gemäß den Fig. 3 und 7 hält dieser Kern 19 sowohl die äußeren rohrförmigen Pneumatikstifte 17 als auch die äußeren Elektrostifte 18. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die äußeren Pneumatikstifte 17 durch ein Spritzwerkzeug für Kunststoff geformt, um mit dem Kern 19 einstückig zu sein. Die äußeren Elektrostifte 18 werden durch die Kanäle 62, 63 (Fig. 7) in das Äußere des Kerns 19 getrennt eingesetzt. Die ringförmigen Ansätze 64, 65 in den Kanälen 62, 63 (Fig. 7) erfassen die Elektrostifte 18 und halten sie fest. Mit Bezug auf Fig. 3 und 6 positionieren die inneren Stege 43a und 44b den Kern 19 in den Gehäuseschalen 13a und 13b. Ein weiterer Steg 45 in jeder der Gehäuseschalen 13a und 13b hält die Zugentlastungshülse 11 fest.
Die äußere Verbindungseinrichtung wird zusammengesetzt, indem zuerst das Ende des Pneumatik-Elektrokabels 5 durch die Zugentlastungshülse 11 eingesetzt wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Kabel 5 zwei Pneumatikrohre auf, deren jeweilige Enden in die Aufnahmebuchsen 61 (siehe Fig. 7) des äußeren Kerns 19 eingesetzt und fest verbunden sind. Ein alternatives Ausführungsbeispiel der äußeren Verbindungseinrichtung ist in Fig. 14 dargestellt. In dieser Darstellung wurde die obere Hälfte der Gehäuseschale entfernt, und das Kabel 5a enthält ein Pneumatikrohr, das mit einer einzelnen Aufnahmebuchse verschweißt ist, die mit einem einzelnen äußeren rohrförmigen Pneumatikstift 17a in Verbindung steht. Das Kabel 5a umfasst außerdem zwei elektrische Zuleitungen 100, 101, die jeweils an die inneren Enden 102, 103 der beiden äußeren elektrischen Kontaktstifte 17a, 17b angelötet sind.
Mit Bezug zurück auf Fig. 3 wird der äußere Kern 19 anschließend zwischen den Stegen 43a und 44b der unteren Hälfte der Gehäuseschale 13b eingesetzt, und die Zugentlastung 11 wird innerhalb ihres kernförmigen Vorsprungs 71 in den halbrunden Ausschnitt 70 und seine rechtwinklige Basis 72 zwischen dem inneren Steg 45 und der hinteren Wandung 73 der Gehäuseschale 13b eingesetzt. Die obere Hälfte der Gehäuseschale 13a wird anschließend über den Kern 19 und die Zugentlastung 11 eingeschnappt. Wie unten beschrieben, werden die äußeren Gehäuseteile halbdauernd durch die Befestigungshülse 14 zusammengehalten.

C. Ausführliche Beschreibung der Konstruktion und des Zusammenbaus der inneren Verbindungseinrichtung

Der innere Aufbau der inneren Verbindungseinrichtung 4 ist am besten in der Ansicht mit auseinandergezogenen Bauteilen der Fig. 4 ersichtlich. Wie oben beschrieben, sind die obere innere Gehäuseschale und die untere innere Gehäuseschale 20 in der Ausführung gleich und umschließen einen Innenkern 21. Der Kern (Fig. 4 und 8) ist im allgemeinen rechteckig ausgeführt und ist durch die Gehäuseschalen innerhalb einer Innenkammer umgeben, die durch den innenliegenden Steg 48, das Innere der vorderen Wand 49 der inneren Gehäuseschale 20 und dem Abschnitt der Seitenwand gebildet ist, der zwischen dem Steg 48 und der vorderen Wand 49 liegt, gebildet ist. Vorteilhafterweise enthält der Kern 20 sowohl in seiner oberen als auch seiner unteren Vorderseite (siehe Fig. 4 und 5) einen freigegebenen Abschnitt 55, wobei die sich ergebenden Kantenstege 110 innerhalb der Schlitze 57 liegen, die in der Vorderseite der Gehäuseschalen 20 ausgebildet sind. Die Zugentlastungshülse 12 ist zwischen dem Inneren der Hinterseite der Gehäuseschalen 20 und dem innenliegenden Steg 50 angeordnet.
Der Zusammenbau der inneren Verbindungseinrichtung wird durchgeführt, indem das Pneumatik-Elektrokabel 6 durch die Zugentlastung 12 geführt wird und deren Enden mit den entsprechenden inneren Pneumatik- und Elektro-Aufnahmen 22, 23 verbunden werden, die durch den inneren Kern 21 gehalten werden. Die gesamte innere Anordnung der Verbindungseinrichtung wird anschließend zusammengeschnappt und durch Verwendung eines geeigneten Kitts oder Klebstoffes zusammen festgehalten.

D. Ausführliche Beschreibung der Befestigungshülse

Die Befestigungshülse 14 führt vorteilhafterweise mehrere Funktionen aus. Gemäß Fig. 3, 5 und 12 wird die Befestigungshülse 14 über einen oberen Steg 33 gedrückt, der am Umfangsende von jeder der Lamellen 16a, 16b ausgebildet ist. Dies wird leicht ausgeführt, da die Außenseite 75 von jedem der Stege 33, wie es in den Fig. 5 und 12 am besten ersichtlich ist, abgeschrägt ist, so dass senkrecht zur Ebene von jeder Lamelle 16 eine Kraft erzeugt wird, wenn die Verschließkante der Hülse 14 gegen diese abgeschrägten Stege drückt. Diese senkrechte Kraft bewirkt, dass sich die freitragenden Enden der Lamellen 16a, 16b in Richtung zueinander bewegen und der gesamten Hülse 14 erlauben, über die entsprechenden Stege 33 zu rutschen. Nach dem Einbau wird jedoch die Befestigungshülse durch einen an der oberen Fläche der äußeren Hälfte der Gehäuseschalen 13 ausgebildeten Steg 46 und durch die Stege 33 (die eine rechtwinklige Kante 76 darstellen, die dem Ende der Hülse 14 gegenüberliegt), nachdem sie angebracht wurde, in der Stellung festgehalten. Somit ist dieser Abstand, um den die Hülse 14 auf die äußere Verbindungseinrichtung geschoben werden kann, durch den Abstand zwischen dem Steg 46 und dem Steg 33 bestimmt.
Die Befestigungshülse 14 klemmt die obere Gehäuseschale 13a und die untere äußere Gehäuseschale 13b fest zusammen und stellt so ein Mittel bereit, um diese obere Gehäuseschale und diese untere Gehäuseschale ohne Klebstoff oder Kitt festzuhalten, während sich der äußere Kern 19 in den Gehäuseschalenstücken leicht bewegen und einen bestimmten Umfang einer Fehlausrichtung mit Bezug auf eine passende innere Aufnahme tolerieren kann.
Selbst wenn die Hülse 14 eine teilpermanente Sicherung der Bauteile vorsieht, die eine äußere Verbindungseinrichtung 3 komplett machen, kann die Befestigungshülse 14 jedoch leicht entfernt werden, indem die Enden der flexiblen Lamellen 16a, 16b per Hand zusammengedrückt werden, so dass die Stege 33 die innenliegende Öffnung der Befestigungshülse freigeben.
Die Art und Weise, in der die Befestigungshülse eine äußere und eine innere Verbindungseinrichtung zusammen festklemmt, ist in Fig. 12, die den Querschnitt eines äußeren Stifts darstellt, der an der linken Seite mit einem an der rechten Seite befindlichen inneren Stift verbunden ist, und in den Fig. 5 und 13 am besten ersichtlich, die einen Querschnitt der jeweiligen Stifte veranschaulichen, nachdem sie miteinander verbunden wurden. Mit Bezug zuerst auf Fig. 12 ist die Eintrittskante 80 des Steges 34 der Lamellen 16a und 16b abgeschrägt, so dass die freitragenden Enden der Lamellen 16a, 16b durch die Vorderkanten 81 des inneren Kerns 21 auseinander gedrückt werden. Die Stege 34 verschieben sich anschließend entlang der jeweiligen oberen und unteren Flächen 82 des inneren Kerns, bis der Steg durch den freigegebenen Abschnitt 55 im inneren Kern 20 (Fig. 4) in eine in den Flächen 82 ausgebildete Vertiefung 83 abfällt. Solange wie die Befestigungshülse 14 an dem Steg 46 festgehalten wird, können sich die freitragenden Enden der Lamellen 16a, 16b ungehindert voneinander wegbiegen und dadurch ihre Stege 34 aus den jeweiligen Vertiefungen 83 an der Oberseite und Unterseite des Kerns 20 lösen, wenn eine mittlere Kraft aufgebracht wird, um die äußere Verbindungseinrichtung und innere Verbindungseinrichtung auseinander zu ziehen.
Das gemeinsame Festklemmen der äußeren und der inneren Verbindungseinrichtung wird erreicht, indem die Befestigungshülse 14 verschoben wird, bis sie an dem Steg 33 anstößt. Wie in Fig. 13 am besten ersichtlich ist, wird die Hülse 14 anschließend durch halbkugelige Puffer 90, die an den oberen Flächen der Lamellen 16a und 16b angeordnet sind, in ihrer festgeklemmten Stellung gehalten. Die freitragenden Enden beider Lamellen werden dann daran gehindert, sich von dem inneren Kern 21 wegzubiegen, und deshalb ist der Steg 34 an dem Ansatz 85 "festgeklemmt", der durch das Herunterdrücken des abgeschrägten Abschnitts 55 relativ zur Fläche 42 ausgebildet ist. [in die Vertiefung 83, wodurch die äußere und die innere Verbindungseinrichtung miteinander festgeklemmt werden.] [?]

E. Ausführliche Beschreibung der Bereitstellung einer lecksicheren Zusammenschaltung durch die Erfindung

Ein bedeutendes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Art und Weise, in der eine beständige, lecksichere Zusammenschaltung zwischen mehreren Pneumatikleitungen hergestellt wird. Mit Bezug auf Fig. 10 weist der rohrförmige äußere Stift 17 des äußeren Kerns 19 mit Ausnahme des hinteren Abschnitts L, wo sich der Stift 17 in einen hinteren zylindrischen Abschnitt 120 ändert, um den größten Teil seiner Länge einen vorbestimmten Kegelwinkel Θ auf. Dieses zylindrische Ende 120 sitzt fest im Innenstecker 22, der in dem inneren Kern 21 ausgebildet ist. Dieser Stecker beginnt mit einem Kegelwinkel β, der größer als der Kegelwinkel Θ des äußeren Stiftes ist. Infolgedessen wird der äußere Stift 17 sehr leicht in den Einsatz der Öffnung des Innensteckers 22 geführt. Am unteren Ende dieses Steckers 22 läuft sein kegelförmiger Abschnitt in einen zylindrischen Abschnitt 121 in der gleichen Weise zusammen wie der äußere Stift 17. Der zylindrische Abschnitt 121 dieses Steckers hat jedoch einen Innendurchmesser (typischerweise 0,0254 bis 0,0508 mm [0,001 bis 0,002 Zoll]), der etwas kleiner ist als der Außendurchmesser des zylindrischen hinteren Abschnitts 120, wodurch ein Festsitz er zeugt wird. Der hintere Abschnitt 121 des Pneumatikstiftes 17 ist vorteilhafterweise mit einer dünnen Wanddicke des Radius von [0,254 mm (0,010 Zoll)] ausgebildet, so dass der Außendurchmesser des Kunststoffstiftes sich zusammendrücken wird, um dessen leichtes Einsetzen in den Innenstecker 22 zu erlauben und die gewünschte blasenfeste Zusammenschaltung bereitzustellen.

F. Ausführliche Beschreibung der Kompensation von der Massenproduktion von Spritzteilen innewohnenden Ungenauigkeiten durch die Erfindung

Ein weiteres Merkmal der äußeren Verbindungseinrichtung ist ihre Fähigkeit, Ungenauigkeiten, die der Massenproduktion von Spritzteilen innenwohnen, zu kompensieren. So ist, wie oben angemerkt, der äußere Kern vorteilhafterweise nicht in die äußeren Gehäuseschalen 13 eingekittet. Infolgedessen ist der äußere Kern 19 in den äußeren Gehäuseschalen 13 leicht bewegbar, da er nicht an den äußeren Gehäuseschalen 13 mit einem Bindemittel oder einem Klebstoff befestigt ist. Infolgedessen wird von der äußeren Verbindungseinrichtung 3 eine gewisse Fehlausrichtung in bezug auf die passende innere Verbindungseinrichtung 4 toleriert. Somit werden der Pneumatik-Stift 17 und der Elektro-Stift 18 leichter in die innere Verbindungseinrichtung 3 passen, wenn die äußere und innere Verbindungseinrichtung zusammengeschaltet sind.
Außer der Fähigkeit des äußeren Kerns 19, sich selbst in den äußeren Gehäuseschalen 13 zu bewegen, besteht darin, dass der Aufbau der rohrförmigen äußeren Pneumatikstifte 17, nämlich ihre lange kegelige Wand, wie es in den Fig. 15 und 16 am besten gezeigt ist, typischerweise in einem Bereich von 0,432 mm bis herunter auf 0,254 mm (0,017 bis 0,010 Zoll) Dicke liegen, die diesen äußeren Stiften 17 eine gute Flexibilität gibt, so dass sich die Stifte sehr genau zum Aufnahmestecker 22 des inneren Kerns ausrichten.
Die Flexibilität dieses äußeren Pneumatikstiftes 17 ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung, da sie außerdem der billigen Herstellung von Spritzteilen aus Kunststoff innewohnende kleine Fehlausrichtungen kompensiert. Dieses Merkmal ist am besten in der vergrößerten Schnittansicht von Fig. 15 veranschaulicht, die eine Pneumatik-Verbindung mit zwei Anschlüssen zeigt. Wenn die Mittenabstände SM und SF als Abstand der äußeren Stifte 17a, 17b und Innenstecker 22a, 22b nicht genau gleich sind, werden sich die äußeren Stifte 17a, 17b etwas biegen, um die Fehlausrichtung auszugleichen, die eine leckdichte Verbindung aufrechterhält. Der bevorzugte Umfang der Biegung für jeden liegt im Bereich von 0,127 bis 0,203 mm (0,005 bis 0,008 Zoll) je Stift.
Die Tatsache, dass die Abdichtung durch einen Festsitz zwischen zwei zylindrischen Flächen in dem gemäß den Fig. 10 und 15 als "L" bezeichneten Bereich erreicht wird, gibt der Verbindungseinrichtung eine Anzahl von weiteren bedeutenden Vorteilen. So benötigt die Verbindungseinrichtung keine präzise Eingriffstiefe für eine feste Verbindung. Es ist ausreichend, wenn sich nur ein Teil der Gesamtlänge "L" des zylindrischen Bereiches in Eingriff befindet, wobei das Ende des Pneumatikstiftes 17 die Unterseite in der inneren Aufnahme 22 nicht zu erreichen braucht. Gemäß Fig. 10 bleibt, nachdem eine leckdichte Verbindung hergestellt ist, zwischen dem Ende des äußeren Pneumatikstiftes 17 und der Unterseite des Innenzylinders 121 in der Endaufnahme 22 ein Abstand D. Der Abstand D hat typischerweise die Größenordnung von 0,762 mm (0,03 Zoll). Dieser Abstand D erlaubt eine zusätzliche Bewegungsstrecke des äußeren Stiftes in die innere Aufnahme, um Spielräume und Toleranzen unterzubringen, die für eine genaue Funktion des Verschließmechanismus notwendig sind.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist gemäß Fig. 16, dass die Vorderseiten des äußeren Stiftes 17 und der inneren Aufnahme 22 nicht in einem vollen Kontakt sein müssen, und da der innere Aufnahmestecker 22 einen größeren Kegelwinkel als der flexible äußere Stift 7 aufweist, kann die Verbindungseinrichtung eine winklige Fehlausrichtung τ von mehreren Grad tolerieren, ohne eine feste Abdichtung um die Verbindungen herum zu verlieren.

G. Ausführliche Beschreibung einer an einer Konsole angebrachten inneren Aufnahme

Wie zuvor mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, kann die Verbindungseinrichtung nach dieser Erfindung vorteilhafterweise als eine an einer Konsole angebrachten Aufnahme 9 verwendet werden. Die bevorzugte Konstruktion dieser Aufnahme ist in den Fig. 17 und 18 veranschaulicht, die eine Abschrägungsfläche 130 darstellt, um einen beliebigen Innenkern 21 von gewünschter Ausführung aufzunehmen. Der Innenkern 21 ist in der mit Ansatz versehenen Abschrägungsfläche 130 angebracht und an einer Instrumentenkonsole 40 montiert. Eine genaue Orientierung der Außen- und Innenteile der Verbindungseinrichtung wird durch den Rastkeil 41 am Innenkern gewährleistet, der mit dem in der Fig. 2 dargestellten Keil der gleichen Form zusammenpaßt.
Da diese Verbindungseinrichtungen als Wegwerftyp von Vorrichtungen bestimmt sind und sie zu reparieren nicht beabsichtigt ist, wird überall das Kleben und Ultraschallschweißen zur Verbindung von einzelnen Bauteilen und zur Befestigung von Rohrleitungen genutzt. Alle Komponenten mit Ausnahme der elektrischen Kontaktstifte sind mit geringsten Herstellungskosten spritzgegossen.
Die Modulbauweise der äußeren Verbindungseinrichtung und der inneren Verbindungseinrichtung erlaubt unzählige pneumatischelektrische Kombinationen. So veranschaulichen die Fig. 1 bis 4 die Zusammenschaltung von zwei Pneumatik- und zwei Elektroleitern. Fig. 14 veranschaulicht die äußere Verbindungseinrichtung zum Zusammenschalten von einem Pneumatikleiter und zwei Elektroleitern. Fig. 11 veranschaulicht einen äußeren Kern 140 und einen inneren Kern 141, die den in Fig. 3 und in Fig. 14 dargestellten und oben beschriebenen Kernen mit der Ausnahme gleich sind, dass der äußere Kern 140 und der innere Kern 141 ein gleichzeitiges Zusammenschalten einer einzelnen Pneumatikleitung (wenn der äußere Pneumatikstift 17a in die Innenaufnahme 22a eingesetzt ist) und den vier elektrischen Leitern (wenn die vier äußeren Elektrostifte 18a in die vier inneren Aufnahmen 23a eingesetzt sind) vorsieht.

H. Ausführliche Beschreibung einer Verbindungseinrichtung mit Mikrochip

Mit Bezug jetzt auf die Fig. 19 und Fig. 20 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Verbindungseinrichtung der vorliegenden Erfindung dargestellt, das im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 200 bezeichnet ist. Wie gezeigt wird, ist die Verbindungseinrichtung 200 im wesentlichen mit der in Fig. 1 dargestellten Verbindungseinrichtung 2 mit der Ausnahme identisch, dass der äußere Kern 202 der Verbindungseinrichtung 200 einen Speicher 204 als elektronischen Chip enthält, der an dem äußeren Kern 202 angebracht ist. Der Speicher 204 kann vorteilhafterweise mit dem äußeren Kern 202 löslich verbunden sein. In dem in den Fig. 19 und 20 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Speicher 204 ein elektronisch löschbarer, programmierbarer Lese-Schreib-Speicher (EEPROM), der eine Kapazität von 1.000 (1K) oder 2.000 (2K) Datenbits aufweist.
Wie außerdem in den Fig. 19 und 20 dargestellt ist, ist der Speicher 204 mit zumindest zwei oder mehreren elektrischen Stiften der Verbindungseinrichtung des äußeren Kerns 202 elektrisch verbunden. Spezieller ist der Speicher 204 mit den elektrischen Stiften 206, 208 der Verbindungseinrichtung des äußeren Kerns 202 elektrisch verbunden. Folglich kann der Speicher-Chip 204 in einer Verbindungseinrichtung angeordnet sein, die an einem Sensor wie dem in der Fig. 20 gezeigten Durchflussmessgerät 221 oder dem Thermistor 210 oder pH-Fühl-Chip 219 eines in Fig. 19 gezeigten Katheters 211 mit Mehrfachfunktion befestigt ist. Der Thermistor 210 kann eine an sich bekannte, beliebige geeignete Temperaturfühlvorrichtung sein. Der pH-Fühl-Chip 219 kann auch eine beliebige Vorrichtung sein, die geeignet ist, um den pH- Wert eines Patienten am lebenden Organismus durchgeführt zu fühlen. Das in Fig. 20 dargestellte Durchflussmessgerät 221 kann vom Typ einer Vorrichtung sein, die im US-Patent Nr. 4,989,456 offenbart ist.
Gemäß Fig. 19 und Fig. 20 kann der Speicher 204 mit einem Eich- Computer 212 verbunden sein, indem der Innenkern 213 der inneren Aufnahme 214 der Verbindungseinrichtung mit dem äußeren Kern 202 befestigt und der Computer 212 über die Leitungen 215 mit dem Innenkern 213 elektrisch verbunden wird. Es soll verständlich werden, dass während die Offenbarung oben einen Speicher 204 erörtert, der mit dem äußeren Kern 202 verbunden ist, der Speicher 204 abwechselnd mit dem Innenkern 214 verbunden sein kann. Es soll weiter verständlich werden, dass Sensoren mit der Verbindungseinrichtung 200 verbunden sein können, die anders sind als der Thermistor 210 oder der pH-Fühl-Chip 219.
Bei der Beschreibung der Funktion der Verbindungseinrichtung 200, wenn diese entweder mit dem einen oder mit beiden von Thermistor 210 und pH-Fühl-Chip 219 verbunden ist, wird ein Querverweis auf die Fig. 19, 21A und 21B gemacht. Wie im Block 216 der Fig. 21A angegeben ist, das den Thermistor 210 als ein Beispiel nimmt, sind die elektrischen Stifte 206, 208 der Verbindungseinrichtung des äußeren Kerns 202 mit dem Speicher-Chip 204 und dem Thermistor 210 verbunden, und der Innenkern 213 ist elektrisch mit dem Eich-Computer 212 verbunden. Anschließend wird der äußere Kern 202 mit dem inneren Kern 213, wie bei Block 218 angegeben, in Eingriff gebracht.
Nach der vorliegenden Erfindung kann der Eich-Computer 212 zur Bestimmung der Ansprechcharakteristiken des Thermistors 210 programmiert werden. Spezieller kann der Thermistor in einer Versuchsumgebung angebracht werden, deren Temperatur und Temperaturänderung dem Eich-Computer 212 bekannt sind. Durch die Verbindungseinrichtung 200 empfängt der Eich-Computer 212 ein die Temperatur der Testumgebung darstellendes Signal vom Thermistor 210 und vergleicht dieses Signal mit der wahren Temperatur der Versuchsumgebung wie im Block 220 angegeben. Auf der Grundlage des Vergleiches gemäß Block 220 stellt der Eich-Computer 212 die Ansprechcharakteristiken des Thermistors 210, wie es im Block 221 angegeben ist, fest.
Wie im Block 222 angegeben, speichert der Eich-Computer 212, nachdem er die Ansprechcharakteristiken des Thermistors 210 nachgeprüft hat, diese im Speicher 204. Falls gewünscht, können zusätzliche Daten im Speicher 204 gespeichert werden, z. B. Daten der Herstellung, die Loszahl und die Seriennummer des Sensors. Der innere Kern 213 wird anschließend aus dem Eingriff mit dem äußeren Kern 202 gebracht.
Wenn es gewünscht ist, den Thermistor 210 zu verwenden, um z. B. die Körperkerntemperatur eines Patienten zu messen, wird der Katheter 211 mit dem Thermistor 210 durch an sich bekannte Mittel in den Körper des Patienten eingeführt, wie es im Block 224 von Fig. 21B angegeben ist. Der äußere Kern 202 kann mit dem inneren Kern 213 in Eingriff gebracht werden, und der innere Kern 213 kann elektrisch mit einem Diagnose-Computer (nicht gezeigt) verbunden werden wie es im Block 226 angegeben ist. So wird das Signal der Temperatur des Patienten vom Thermistor 210 durch die Verbindungseinrichtung 200 zu dem Diagnose-Computer geleitet.
Wie im Block 228 angegeben, ist der Diagnose-Computer programmiert, um den Speicher 204 zur Bestimmung der Ansprechcharakteristiken des Thermistors 210 abzufragen. Auf der Grundlage der Ansprechcharakteristiken des Thermistors 210 wendet der Diagnose-Computer einen Korrekturfaktor auf das Signal vom Thermistor 210 an, d. h. "eicht" das Signal von diesem Thermistor 210, um einen genauen Wert für die Temperatur des Patienten zu bestimmen. Dieser Schritt ist im Block 230 in der Fig. 21B angegeben.
Mit Bezug jetzt auf die Fig. 20, 22A und 22B ist die Funktion der Verbindungseinrichtung 200 mit dem Durchflussmessgerät 221 dargestellt. Spezieller ist, wie im Block 232 in der Fig. 22A angegeben, der äußere Kern mit dem Durchflussmessgerät 221 verbunden. Anschließend wird, wie beim Block 234 angegeben, der äußere Kern mit dem inneren Kern 213 verbunden. Entsprechend der vorliegenden Erfindung befindet sich der innere Kern 213 in Fluidverbindung mit einem Druckgeber, der vorteilhafterweise mit dem Eich-Computer 212 aufgenommen ist. Der innere Kern 213 ist außerdem elektrisch verbunden mit dem Eich-Computer 212, und der Druckgeber ist elektrisch verbunden mit dem Eich-Computer 212.
Als nächstes wird ein vorgewähltes Luftvolumen, wie beim Block 236 angegeben, durch das Durchflussmessgerät 221 mit einer vorgewählten Geschwindigkeit geleitet. Das Volumen und die Durchflußgeschwindigkeit der Luft sind dem Computer 212 bekannt. Entsprechend bekannter Prinzipien erzeugt der Druckgeber ein elektrisches Signal, das die Durchflußgeschwindigkeit der Luft durch das Durchflussmessgerät 221 darstellt wie es durch dieses gefühlt wird. Der Computer 212 vergleicht das Signal aus dem Druckgeber mit der tatsächlichen Durchflußgeschwindigkeit der Luft und bestimmt die Ansprechcharakteristik des Durchflussmessgerätes 221 wie es beim Block 238 angegeben ist.
Wie es beim Block 240 angegeben ist, speichert der Computer 212 die Ansprechcharakteristik des Durchflussmessgerätes 221 im Speicher 204 zusammen mit den anderen vorbestimmten Daten, z. B. den Daten der Herstellung, der Losnummer und der Seriennummer des Durchflussmessgerätes. Der äußere Kern 202 wird anschließend aus dem inneren Kern 213 gelöst.
Wenn es gewünscht ist, das Durchflussmessgerät 221 klinisch zu nutzen, wird es in einen Patienten eingeführt wie es beim Block 242 in Fig. 22B angegeben ist. Anschließend kann der äußere Kern 202 mit einem inneren Kern (nicht gezeigt) in Eingriff gebracht werden, der seinerseits mit einem Druckgeber (nicht gezeigt), der dem oben erörterten Druckgeber ähnlich ist, und der außerdem mit einem Diagnose-Computer (ebenfalls nicht gezeigt) wie beim Block 244 angegeben elektrisch verbunden ist.
Der Diagnose-Computer empfängt das elektrische Signal von dem Druckwandler, das die Durchflussgeschwindigkeit der Luft des Patienten darstellt, wie sie durch das Durchflussmessgerät 221 gefühlt wird. Wie beim Block 246 angegeben, fragt der Diagnose- Computer den Speicher 204 ab, um die Ansprechcharakterisik des Durchflussmessgerätes 221 zu bestimmen. Anschließend kann der Diagnose-Computer, wie beim Block 248 angegeben, einen Korrekturfaktor auf das Signal von dem Druckgeber anwenden, das die Ansprechcharakteristik des Durchflussmessgerätes 204 darstellt.
Es soll aus der obigen Offenbarung deutlich werden, dass die Verbindungseinrichtung 200 mit dem Speicher 204 die Verwendung eines Sensors erlaubt, der eine relativ große Toleranz der Messgenauigkeit aufweist. Wie unterschiedlich angegeben ist, brauchen das Durchflussmessgerät 221, der pH-Fühlchip 219 oder der Thermistor 210 nicht nach einer vergleichsweise genauen Ansprechcharakteristik hergestellt zu werden, weil die Ansprechcharakteristik jedes einzelnen Sensors bestimmt und im Speicher 204 des äußeren Kerns 202 gespeichert werden kann, der mit dem speziellen Sensor zur anschließenden Wiedergewinnung durch einen Diagnose-Computer während der Verwendung des speziellen Sensors verbunden ist.

I. Zusammenfassung einiger bedeutender Merkmale der Erfindung

Zusammenfassend bietet die in dieser Patentanmeldung beschriebene Konstruktion der Verbindungseinrichtung diese Vorteile:
1. Die Fähigkeit, in einem Gehäuse mehrfache pneumatische, elektrische oder beide Verbindungen bereitzustellen.
2. Sehr geringe Kosten, leicht zusammenzubauen.
3. Eine sehr gute Fähigkeit der Abdichtung selbst unter den Bedingungen einer Fehlausrichtung.
4. Geringe Einsetzkraft.
5. Sehr einfacher Eingriff mit Einzelbewegung und Festklemmen.
6. Einfacher, zuverlässiger und starker Befestigungsmechanismus.
7. Geeignet für Massenproduktion.
8. Kann intelligenten Speicher enthalten.
Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen offenbart wurde, wird verständlich, dass sich die vorliegende Erfindung über die speziell offenbarten Ausführungsbeispiele hinaus auf andere alternative Ausführungsbeispiele der Erfindung erstreckt. So ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung nicht durch die speziell offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt sein soll, sondern durch Verweis auf die Patentansprüche, die folgen, festgelegt sein soll.

Claims

1. Elektro- und Fluid-Mehrfachverbindungseinrichtung (2, 200) für medizinische Geräte, um eine Vielzahl von Elektroleitungen und Fluidleitungen miteinander zu verbinden und voneinander zu trennen, mit:

einer Gehäuseschale, die männliche (13a) und weibliche (20) obere Schalenbereiche sowie männliche (13b) und weibliche (20) untere Schalenbereiche aufweist, wobei die oberen und unteren männlichen Schalenbereiche (13a, 13b) sowie die oberen und unteren weiblichen Schalenbereich (20, 20) unabhängig von der Anzahl der durch die Verbindungseinrichtung bewirkten Elektro- und Fluidverbindungen im wesentlichen die gleichen sind; und

einer modularen Kernbaugruppe (19, 21), die zwischen und innerhalb der oberen und unteren Gehäuseschalen gehalten ist, wobei die Kernbaugruppe eine männliche Komponente (19, 202) mit einer Anzahl von Fluidstiften (17) und einer Anzahl von Elektrostiften (18) aufweist, die sich von dem Ende der männlichen Kernbaugruppenkomponente (19, 202) erstrecken, wobei die Anzahl der Fluidstifte (17) und die Anzahl der Elektrostifte (18) abhängig von der jeweiligen Anwendung verschieden ist und zahlenmäßig der Anzahl von Fluidverbindungen bzw. Elektroverbindungen entspricht, wobei die Kernbaugruppe außerdem eine weibliche Komponente (21, 213) aufweist, die Fluidsteckeröffnungen (22), die den Fluidstiften (17) entsprechen, und Elektrosteckeröffnungen (23) aufweist, die den Elektrostiften (18) entsprechen.

2. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Fluidstifte (17) eine Außenwand hat, die über einen Großteil der Länge davon mit einem spitz zulaufenden Winkel geformt ist, der in einen zylindrischen Bereich übergeht, und daß jeder der Fluidstecker (22) zu einem engeren zylindrischen Innenbereich spitz zuläuft, der einen Innendurchmesser hat, der etwas kleiner ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Bereichs des Fluid stifts (17), so daß ein Preßsitz erreicht wird, wenn die Fluidstifte (17) in die Fluidstecker (22) eingesetzt sind.

3. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Fluidstecker (22) eine Umfangsöffnung hat, die größer ist als der zylindrische Bereich der Fluidstifte (17).

4. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß:

die männliche Kernbaugruppenkomponente (19, 202) innerhalb der oberen (13a, 20) und unteren (13b, 20) Gehäuseschalen gehalten ist, um so eine Bewegung der männlichen Kernbaugruppenkomponente (19, 202) innerhalb der oberen (13a, 20) und der unteren (13b, 20) Gehäuseschalen zu ermöglichen, um so eine Fehlausrichtung bezüglich der weiblichen Kernbaugruppenkomponente (21, 213) zu tolerieren;

die Fluidstifte (17) entlang ihrer Längsachsen biegbar sind, um eine Fehlausrichtung zwischen den Fluidstiften (17) und den Fluidsteckern (22) zu kompensieren; und

an der männlichen (19, 202) und weiblichen (21, 213) Kernbaugruppenkomponente eine Einrichtung (40, 41) vorgesehen ist, um das Nichtzusammenpassen der männlichen (19, 202) und weiblichen (21, 213) Kernbaugruppenkomponente zu verhindern.

5. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidstifte (17) entlang ihrer Längsachsen biegbar sind, um eine Fehlausrichtung zwischen den Fluidstiften (17) und den Fluidsteckern (22) zu kompensieren.

6. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, außerdem gekennzeichnet durch eine Einrichtung (40, 41), um das Nichtzusammenpassen der männlichen (19, 202) und weiblichen (21, 213) Kernbaugruppenkomponente zu verhindern.

7. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 6, bei der die Einrichtung zum Verhindern des Nichtzusammenpassens der männlichen (19, 202) und weiblichen (21, 213) Kernbaugruppenkomponente ein konstruktives Bauteil (41) mit einer vorbestimmten Ausgestaltung, das an der weiblichen Kernbaugruppenkomponente (21, 213) gebildet ist, und ein zusammenpassendes konstruktives Bauteil (40) an der oberen (13a) oder unteren (13b) männlichen Gehäuseschale enthält.

8. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der die Einrichtung zum Verhindern des Nichtzusammenpassens der männlichen (19, 202) und weiblichen (21, 213) Kernbaugruppenkomponente eine Abschrägung (41) an einer Kante der weiblichen Kernbaugruppenkomponente (21, 213) und einen dreieckigen Abschnitt (40) enthält, der in der oberen (13a) oder unteren (13b) männlichen Gehäuseschale gebildet ist, wobei der dreieckige Abschnitt (40) mit der Abschrägung (41) zusammenpaßt.

9. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, außerdem gekennzeichnet durch:

eine Einrichtung (14, 16a, 16b, 85), um wahlweise die obere (13a) untere (13b) männliche Gehäuseschale an der oberen und unteren weiblichen Gehäuseschale (20) zu befestigen.

10. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der obere (13a) und untere (13b) männliche Gehäuseschale jeweils flexible Befestigungsklammern (16a, 16b) aufweist, die mit Halteschultern (85) in der weiblichen Kernbaugruppenkomponente (21, 213) eingreifen können, wobei die Klammern (16a, 16b) eine ausreichende Flexibilität haben, so daß sich die jeweiligen Klammern (16a, 16b), wenn deren Enden nicht zusammengedrückt sind, auseinanderbewegen, um von den Schultern (85) außer Eingriff zu kommen, wobei die Verbindungseinrichtung außerdem aufweist:

eine Befestigungshülse (14), die die flexiblen Befestigungsklammern (16a, 16b) umgibt und die zwischen einer Freigabeposition, die von den jeweiligen Enden der flexiblen Klammern (16a, 16b) entfernt ist, und einer Befestigungsposition in Juxtaposition mit den Enden der flexiblen Klammern (16a, 16b) bewegbar ist, um ein Verbiegen der Klammern (16a, 16b) zu verhindern, um deren Außereingriffkommen von den Schultern (85) zu verhindern.

11. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, außerdem gekennzeichnet durch:

eine Hülse (14), die den männlichen oberen Schalenbereich (13a) und den männlichen unteren Schalenbereich (13b) umgibt, wobei die Hülse (14) angeordnet und dazu ausgestaltet ist, um

(a) die oberen (13a, 20) und unteren (13b, 20) Gehäuseschalen zusammenzuhalten,

(b) eine Bewegung der männlichen Kernbaugruppenkomponente (19, 202) zwischen dem männlichen oberen Schalenbereich (13a) und dem männlichen unteren Schalenbereich (13b) zu ermöglichen, um dadurch eine Fehlausrichtung mit der weiblichen Kernbaugruppenkomponente (21, 213) zu tolerieren, und

(c) den oberen (13a) und unteren (13b) männlichen Schalenbereiche an dem oberen und unteren weiblichen Schalenbereiche (20) zu befestigen, indem sie über die oberen (13a, 20) und unteren (13b, 20) Gehäuseschalen von einer Freigabeposition in eine Befestigungsposition geschoben wird.

12. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die Verbindungseinrichtung einen elektrischen Strompfad zwischen einem Sensor (7, 210, 219, 211) und einem medizinischen Gerät (212) bewirkt, wobei die Verbindungseinrichtung außerdem eine elektrische Speichereinrichtung (204) enthält, die an der Verbindungseinrichtung montiert ist und mit der medizinischen Vorrichtung (212) elektrisch gekoppelt werden kann.

13. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 12, bei der der Sensor (210, 219) an einem Katheter (211) befestigt ist, wobei die Verbindungseinrichtung außerdem aufweist:

einen hohlen, von der männlichen Kernbaugruppenkomponente (19, 202) vorstehenden Pneumatikstift (17), der mit einer entsprechenden Fluid-Verbindungseinrichtung an dem Katheter (211) eingreifen kann; und

einem hohlen Pneumatikaufnahme (22) in der weiblichen Kernbaugruppenkomponente (21, 213), die mit einer entsprechenden Fluid-Verbindungseinrichtung in dem medizinischen Gerät (212) eingreifen kann, wobei die Pneumatikaufnahme (22) in der weiblichen Kernbaugruppenkomponente (21, 213) angeordnet ist, um den Pneumatikstift (17) aufzunehmen, um eine Fluidverbindung zwischen dem medizinischen Gerät (212) und dem Katheter (211) zu ermöglichen.

14. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 13, bei der der Sensor ein Durchflußmeßgerät (7, 221) ist, das in einen Patienten eingesetzt werden kann.

15. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 13, bei der der Sensor ein Thermistor (210) ist und der Thermistor (210) an dem Katheter (211) angebracht ist, um den Thermistor (210) in einen Patienten einzusetzen.

16. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 13, bei der der Sensor ein pH-Sensor (219) ist und der pH-Sensor (219) an dem Katheter (211) angebracht ist, um den Sensor in einen Patienten einzusetzen.

17. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 13, bei der ein Speicher (204) an der männlichen Kernanordnungskomponente (19, 202) angebracht ist.