專利名稱：裝置連接器的固定和拆卸力的控制方法和控制設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于預先確定脫開例如插頭和插座的裝置連接器所要求的拆卸/釋放力的方法和設備。本發(fā)明還涉及防止例如插頭從插座中脫開的裝置連接器的脫開方法和設備。而且，本發(fā)明還涉及防止由于粗心或無意間使為醫(yī)學設備供電的插頭從插座中脫開的方法和設備。
裝置連接器能隨意使導線與裝置或其他設備連接和脫開，裝置連接器包括兩個零件連接件和裝置引入口。通常連接件用插頭形式，而裝置引入口用插座形式。通常導線用于將例如AC或DC電流的電能輸送到裝置。或者，引線用作數(shù)據(jù)傳送的導體。
通常用插頭和插座進行電連接，插頭和插座的組合必須是手不太費力就能將插頭插入插座并將插頭從插座中拔出，使其便于連接和脫開。插頭和插座脫開所需的最小的力叫做拆卸力。用拉力施加拆卸力，拉力是加到插頭和插座的組合上的力，用拉力使插頭和插座的連接分開。盡管插頭容易從插座中脫開，但是，在操作設備時，還可能存在要求插頭承受的拉力要明顯大于拆卸力的情況。通過設置固定元件能夠滿足這些不同形式的相互矛盾的要求，所述的固定元件以獨立于以不同形式獨立完成的插頭和插座的組合所獲得的固定效果進行操作。
通常，插頭和對應的插座構成為能相互滑動的嚙合，插座的插孔深度至少是插頭的插腿長度。插腿可以從支承構件伸出，或者，和支承構件形成一個整體。插腿可以用導體構成，例如，金屬，或者是某些有導電元件的支承構件的組合。插孔通常封裝在絕緣構件內(nèi)。插腿和它對應的插孔之間有摩擦固定力。此外，在某些插頭和插座結構中，每個插頭和插座的封裝具有摩擦固定力。該摩擦固定力與拉力相反，因此，有助于提高使插頭和插座脫開所要求的拆卸力值。
澳大利亞的墻壁上的插座和引線之間傳送電能的通用形式中，相關標準規(guī)定，在插頭中用3個一組的插腿。一個插腿用作“地線”，其余兩個插腿分別是“火線”和“零線”。插腿通常是扁平的矩形，其尺寸約是1.5mm厚×20mm長×5mm寬。插腿設置在中心點周圍?！暗鼐€”插腿相對于中心點幾乎徑向設置，其余兩個插腿按大致切線方向設置。插座中的插孔配置要能插入插頭的插腿，一個插孔對應一個插腿。按這種方式，唯一的取向是使插頭和插座嚙合在一起。澳大利亞傳送電能的另一種通用方式中，只用兩個插腿，省略了接地的插腿。在某些歐洲國家，用兩個一組的圓柱形插腿。在美國插頭通用有圓柱形的接地插腿和兩個大致扁平矩形插腿。還有其他已知的插腿和插座的配置。
引線和電氣設備之間的連接點有國際標準。這些標準通常包括對插頭和插座組合的規(guī)定的拆卸力。
其他形式的電力線中，引線的一端有墻壁插座嚙合插頭，在另一端有裝置嚙合外殼。圖1顯示出現(xiàn)有的裝置嚙合外殼10。裝置嚙合外殼10通常是矩形，它的第一端連接到引線，第二端12與設備連接。第二端12通常有不規(guī)則的“受到擠壓的”六邊形外形，該“受擠壓部分”外形的長度大致是19mm，裝置嚙合外殼10的長度大致是55mm。使用中，裝置嚙合外殼10位于有凹六邊形的插座20的前邊，插座20位于設備5的外側邊內(nèi)。圖2顯示出現(xiàn)有的插座。裝置嚙合外殼10通常能夠插入六邊形結構的長度約為19mm。在設備的插座20中有3個扁平的矩形插腿25，插腿25滑進裝置嚙合外殼10中對應的插孔15。用嚙合表面之間的摩擦力為引線的裝置嚙合外殼10與設備的插座20之間提供固定力，所述的嚙合表面之間例如是(i)裝置嚙合外殼10的第二端12的外壁17與設備中的插座20的內(nèi)壁27之間；(ii)插腿25的外表面與插孔15的內(nèi)壁之間。在圖1和2所示的插頭和插座的情況下，由于只有插頭與插座之間的摩擦引起的固定力，所以拆卸力較小。
其他領域也能用插頭和插座的配置。例如，在通過電話網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信領域，設置包括固定裝置的插頭和對應的插座。圖3和圖4所示的配置中，圖3a、3b、3c分別顯示現(xiàn)有插頭30的正視圖、側視圖、和頂視圖。圖4a和圖4b分別顯示現(xiàn)有插座40的正視圖和側視圖。這種插頭和插座組合通常稱之為RJ系列連接件。
插頭30包括懸臂32，當懸臂32受力時它相對支點旋轉。懸臂32彈性地偏置在上部位置中。正如圖3c所示的，懸臂32有寬的部分34和窄的部分36。寬的部分34和窄的部分36之間的接合處有一對臺肩區(qū)38。
插座40中滑動地容納插頭30，因此，插座40的形狀與插頭30的形狀大致互補。插座40包括適于與插頭30的臺肩38嚙合的臺肩48。插頭30插入插座40時，懸臂32必須旋轉進下面的位置。一旦插頭30完全插入插座40，懸臂32彈回進入上部位置，各個臺肩38和臺肩48相互嚙合。因此插頭30固定在插座40中。插頭30和插座40的嚙合不會脫開，直到懸臂32壓進下部的位置，兩個臺肩38和48的嚙合才脫開。在某些狀態(tài)下，過大的拉力加到引線或插頭30上，使懸臂32由永久變形而折斷或損壞。
圖5和6顯示出數(shù)據(jù)通信領域中的用于將插頭和插座固定在一起的其他現(xiàn)有的配置。在這種配置中，位于插頭50中的插腿54配置成與插座60中的插孔64滑動地嚙合。在這種配置中，插頭50和插座60主要用插頭50中的螺釘52固定，螺釘52與對應的插孔62嚙合，插孔62的螺紋與螺釘52的螺紋互補。此外，插腿與插孔之間和鞘子55與插座60的相應內(nèi)表面之間摩擦配合。在不首先擰開螺釘52的情況下脫開這種插頭和插座的組合會損壞螺釘或它們互補的螺紋孔，或插頭和插座的整體性，或插座固定到設備上用的固定件。
用于固定連接件和裝置引入口的現(xiàn)有配置存在的問題是，拆卸力太小，因而不能滿足在操作環(huán)境中經(jīng)常會碰到的連接件受到拉力時從裝置引入口脫出的操作狀態(tài)的要求?；蛘?，拆卸力太大，在連接件從裝置引入口脫開之前對連接件和裝置引入口造成物理損壞。例如，在用螺釘將連接件和裝置引入口固定在一起的情況下，在松開螺釘之前連接件和裝置引入口的其他零件將可能損壞。這種配置用于電源電纜時會造成在螺釘松開之前使帶電導線斷裂或裸露在環(huán)境中，或造成裝置其他形式的損壞。還應了解，這種配置的另一個不希望的后果是，連接件可能與所連接的電源電纜斷開，或者，裝置引入口與裝置的其他部分分開。元件脫開的每個例子都會引起短路，或者，使帶電線頭裸露在環(huán)境中，從而產(chǎn)生一種危險情況，如造成裝置進一步損壞，造成觸電，飛弧和著火。而且，造成電源線，連接件，裝置引入口或固定件損壞，造成不能再繼續(xù)使用的狀態(tài)。
裝置偶合件除了通用標準之外，還有國際或國家標準組織頒布的附加標準，或部門(例如，負責制定醫(yī)用設備標準的部門)制定的標準，這些標準可以只要求拆卸力達到特定應用要求。例如，國際標準化組織(ISO)2001年7月8日發(fā)布的名為“呼吸機及相關設備”的標準ISo/TC 121/SC 3 N 1066。
其他例子中，要求按串聯(lián)配置電線組，并且通過互補的插頭和插座相互嚙合連接電線，嚙合的互補的插頭和插座能夠承受的拉力達到規(guī)定的極限而不脫開。通過不要用使連接的插腿和插座松開的最大力，不要有造成元件損壞的足夠高的拉力，就能達到這樣的連接。本發(fā)明可以用于電線組的連接中。
圖1和圖2所示的上述的現(xiàn)有插頭和插座的問題是，插頭和插座之間的固定力由于對應的互補的滑動嚙合面之間的摩擦而產(chǎn)生，該固定力不能滿足有關工業(yè)或設備的規(guī)定的標準力的規(guī)定要求，例如，插頭和插座在脫開之前能承受的規(guī)定的標準力的范圍是100到300牛頓。本例只是為了說明，應該認識到不同的設備和/或不同的產(chǎn)業(yè)可能有不同的標準。本例中，標準力設置為最小力，例如，可以防止意外的中斷。在某些產(chǎn)業(yè)中可能有確定的標準，例如，設置為100牛頓。其原因是，插頭和插座在正常使用中保持連接，而用手加適當?shù)牧梢允蛊涿撻_。也就是說，用戶不必施加比不用輔助設備可能合理施加的外力大的作用力就能使插頭和插座組合連接和脫開。而且，插頭和插座不要設計成使拆卸力超過插頭和相關電線的強度極限。因此，例如可以設置最大拆卸力為300牛頓。
本發(fā)明的優(yōu)選目標是能滿足以下要求，即帶有插頭的可拆卸電線能承受例如大于100牛頓并小于300牛頓的拉力(規(guī)定為軸向拉力)，用戶仍然能容易地使插頭從醫(yī)用設備脫開。
圖1和圖2所示的上述的現(xiàn)有插頭和插座的另一問題是，由于對應的互補滑動嚙合的表面之間的摩擦所引起的插頭和插座之間的固定力在批量生產(chǎn)的元件中是不可預知的。
可以應用到插頭和插座組合的多種安全和管理標準，要使單一的插頭和插座的組合滿足在不同國家，不同設備應用中的不同拆卸力標準是特別困難的。而且，盡管一種標準還可能允許電源線或其他電氣連接件電線永久性地固定到設備上，但從制造商的角度看，希望采用裝置耦合件允許電源線有互換性，以便于制造和系統(tǒng)配置，以滿足大量的標準要求。
本發(fā)明一方面是要克服或至少部分克服現(xiàn)有技術中存在的問題。
本說明書中用的技術術語“包括”不具有排它性。也就是說，裝置“包括特征a、b、c”應理解成還有除特征a、b、c之外的其他特征。
本說明書中用的技術術語“釋放力”是指松開通過固定裝置而固定在一起的連接件和裝置引入口所需的力。
本說明書中指的插頭和插座應理解為包括一般的裝置耦合件。

發(fā)明內(nèi)容
按本發(fā)明的一個方案，提供制造固定夾的制造方法，其中，在預定的釋放力作用下固定夾可以松開。
按本發(fā)明的實施例，提供用于裝置耦合件的固定夾，在預定的釋放力作用下固定夾可以松開。
在本發(fā)明的一種形式中，提供一種裝置，用于預先確定用于插頭和插座組件的拆卸力。
本發(fā)明的另一種形式中，提供一種裝置，用于預先確定用于插頭和插座組件的粗心或無意間的拆卸力。
按本發(fā)明的另一個方案，提供適用于嚙合插頭和插座的固定夾。
按本發(fā)明的另一實施例，提供包括插頭、插座和固定夾的插頭固定組件，插頭和固定夾包括適用于在預先確定的釋放力作用下松開的各個互補的嚙合機構。
按本發(fā)明的另一實施例，提供包括插頭、插座和固定夾的插頭固定組件，其中，插頭包括凸片，固定夾包括凸片嚙合機構，適用于在預先確定的釋放力作用下松開。
按本發(fā)明的另一實施例，提供包括插頭、插座和固定夾的插頭固定組件的釋放力的改變方法，其中，插頭包括凸片，固定夾包括有楔形角的凸片嚙合機構，適用于在預先確定的釋放力作用下松開。本方法包括改變楔形角。
按本發(fā)明的另一實施例，提供包括插頭、插座和固定夾的插頭固定組件的釋放力的改變方法，其中，，插頭包括凸片，固定夾包括有楔形角的凸片嚙合機構，適用于在預定的釋放力作用下松開。本方法可以包括改變固定夾的彈性。
插頭固定組件的構成方法最好允許在預先確定釋放力作用下插頭從插座脫開，該方法包括重新配置插頭固定夾的能力，因此至少在釋放力的作用下插頭脫開后，插頭可以重新連接到插座，并保持與插座連接直到再受到釋放力的作用。
構成插頭固定組件的優(yōu)選方法包括該組件能使用戶通過施加拆卸力使插頭從插座脫開，所述的拆卸力明顯小于用固定夾時插頭從插座脫開所需的釋放力。


圖1是現(xiàn)有的插頭示意圖；圖2是現(xiàn)有的插座示意圖；圖3是現(xiàn)有的插頭示意圖；圖4是現(xiàn)有的插座示意圖；圖5是現(xiàn)有的插頭示意圖；圖6是現(xiàn)有的插座示意圖；圖7(a)、7(b)和7(c)是按本發(fā)明實施例的夾頭的示意圖；圖8(a)、8(b)、8(c)和8(d)是按本發(fā)明實施例的插頭的不同視圖；圖9(a)、9(b)、9(c)和9(d)是按本發(fā)明實施例的固定夾的示意圖；圖10(a)和10(b)是按本發(fā)明實施例的插頭、固定夾和夾頭組件的示意圖；圖11是按本發(fā)明實施例的插頭、固定夾和夾頭組件的示意圖；圖12是按本發(fā)明實施例的插頭、固定夾和夾頭組件的示意圖；圖13(a)、13(b)和13(c)是按本發(fā)明實施例的夾頭的示意圖；圖14(a)、14(b)和圖14(c)是按本發(fā)明實施例的插頭的示意圖；圖15(a)、15(b)、15(c)和15(d)是按本發(fā)明實施例的固定夾的示意圖；圖16(a)和16(b)是按本發(fā)明實施例的插頭、固定夾和夾頭組件的示意圖；圖17是按本發(fā)明實施例的插頭、固定夾和夾頭組件的示意圖；圖18是按本發(fā)明實施例的插頭、固定夾和夾頭組件的示意圖；圖19是按本發(fā)明實施例的連接到固定夾和插座的插頭的示意圖；圖20是圖19所示插頭的另一視圖；圖21是圖19所示插頭、按本發(fā)明實施例的插座和固定夾的另一視圖；圖22是圖19所示插頭、插座和固定夾的另一視圖；圖23是圖22所示插頭、插座和固定夾的另一視圖；圖24是圖22所示插頭、插座和固定夾的另一視圖；圖25是圖22所示插頭、插座和固定夾的另一視圖；
圖26是圖22所示插頭、插座和固定夾的另一視圖；圖27是圖22所示插頭、插座和固定夾的另一視圖；圖28是圖22所示插頭、插座和固定夾的另一視圖；圖29是圖22所示插頭、插座和固定夾的另一視圖；圖30是圖22所示插頭、插座和固定夾的另一視圖；圖31是圖22所示固定夾(只有一個)的另一視圖；圖32是按本發(fā)明一個實施例的插頭的透視圖；圖33是按本發(fā)明一個實施例的夾子的透視圖；圖34顯示出連接狀態(tài)的插頭和夾子，并包括作用力圖；圖35是彎曲度和剛度與玻璃含量的關系曲線圖；圖36是插頭所遇到的力的作用力圖；圖37是圖36所示力的作用力主體圖；圖38是拉力與傾斜角的關系曲線圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在一種形式中，按本發(fā)明的設備包括3個元件(i)插座，(ii)插頭和(iii)固定夾?，F(xiàn)在描述這些元件中的每個元件。
按本發(fā)明實施例的插座適合用于給醫(yī)療設備供給總電能的導線，插座構成為可拆卸可插入的夾頭70的一部分，如圖7所示。夾頭70插入或以其他方式固定到醫(yī)療設備(未示出)的外殼中的孔中。夾頭70插入外殼中時，夾頭70的表面71通常與外殼的表面齊平。一對通常為“D”形的插孔74從夾頭表面延伸到夾頭70中。按本例的標準測試，插孔74的深度大致是16mm。每個D形插孔74的直徑大致是9mm。該對“D”形插孔其背面相互并列配置。每個插孔的中心是大致為圓柱形的插腿76，插腿76延伸到插孔74中的長度大致是9mm。當插頭插入時插腿76提供與插頭電接觸。按本發(fā)明的另一形式，插座包括單一的大致為梯形的插孔而不是如圖7(a)所示的那一對“D”形插孔。在插孔74的邊上和夾頭70的表面71上設置一對凸片72，每個凸片有穿過它的圓柱形孔78。凸片72用于允許與固定夾的樞軸嚙合?？?8的直徑大致是4.5mm。孔78還包括一個缺口78a，缺口78a的功能以下將參見圖10(b)說明。按本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凸片72大致是“D”形，也可以用如矩形的其它形狀，其條件是它們有足夠的強度支承固定夾90(見圖9(a)到9(d))。為了清楚，應該認識到，圖7中的夾頭有一對“D”形插孔74和一對包括兩個大致是正方形凹槽75的插孔74。
為了清楚，應該認識到，圖7(a)到圖7(c)的夾頭有一對“D”形插孔74和一對包括兩個大致是正方形凹槽75的插孔。
按本發(fā)明的另一實施例，一對插孔74包括兩個大致是正方形凹槽，每個正方形凹槽具有用于偏振的倒圓角。兩個凹槽之間具有薄的分割壁。
圖8(a)、8(b)、8(c)和8(d)是分別顯示按本發(fā)明實施例的插頭80的端視圖、平面圖和透視圖。插頭80包括一對凸片82，和一對插腿接收插孔84用于接收夾頭70的插腿76。插頭80的端部86用于可滑動地插入夾頭70的插座的插孔74中按該方式，插頭80的部分長度接收在夾頭70中，但是，凸片82仍然留在插孔74的外邊，以使固定夾的傾斜表面95能與固定夾90嚙合。在本發(fā)明的另一種形式中，夾頭70具有單個大致是梯形的槽，以代替一對插孔74，插頭80具有相應的形狀，以便能插入大致為梯形的插孔中。本發(fā)明的另一種形式中，在插頭80上只有一個凸片82。
圖9(a)、9(b)、9(c)和9(d)是分別顯示按本發(fā)明實施例的固定夾90的端視圖、平面圖和透視圖。固定夾90包括一對插腿92和一對接頭片94，一個接頭片94位于一對懸臂96的各個端部。一個或兩個插腿包括凸輪或凸起物，凸輪或凸起物的功能以下將參見圖10(b)說明。懸臂96可以按圖9(b)上的箭頭指示的方向彈性彎曲，并在與該對插腿92相對的長度位置的端部用橋形件99連接。插腿92插入夾頭70的凸片72的孔78中，如圖10(a)到圖12所示。一旦插腿92這樣插入，固定夾90就可以相對插腿92旋轉，如圖10(b)所示。在一種形式中，在插頭80沒有插入夾頭70中時只有固定夾90能插入夾頭70中。圖10(b)顯示出固定夾90的水平位置，但是，一旦固定夾90旋轉成圖11和圖12所示的垂直位置，接頭片94就能與插頭80的凸片82嚙合。固定夾90包括在它的橋形件99中的凹槽98，凹槽98內(nèi)可以接收插頭80的上部88或導線。固定夾90包括一對傾斜表面95。
圖10(a)和10(b)顯示出在非鎖定位置中的插座70、插頭80、和固定夾90的組件。固定夾90在插頭80可滑動地插入之前放在夾頭70的凸片72中就位。為了將插頭80鎖定就位，固定夾90必須從圖10(b)所示的位置旋轉90度到圖11和圖12所示的位置。在固定夾90旋轉和與插頭80嚙合的過程中，懸臂96有輕微的變形，從而使接頭片94在插頭80的凸片82上通過，一旦接頭片94在凸片82的插腿上通過，就能防止固定夾90旋轉，并按此方式鎖定就位，直到插頭去除。
如圖10(b)所示，上述的缺口78a和凸輪或凸起物92a設計成固定夾90按箭頭“C”指示的方向旋轉時成一條直線。凸輪或凸起物92a與孔78的內(nèi)表面連接(圖7C)，以產(chǎn)生垂直(上或下)固定固定夾的摩擦力。這樣保持固定夾不接觸插頭連接件而使組裝容易。缺口78a和凸輪/凸起物92a可以設置在其他位置來代替圖示的典型位置，因此，在組裝過程中，固定夾可以固定在其他暫時的位置。
插頭80可以按圖11和圖12所示的箭頭A的方向拉拔而從組件中拆除。在按該方向拆卸插頭80的過程中，固定夾90的懸臂96按箭頭B指示的方向有輕微變形，能使凸片82脫開。而且，在按箭頭A指示的方向拆卸插頭80的過程中，凸片82在各個對應的斜面95上通過。從組件拆卸插頭80所需的力取決于多種因素，這些因素包括(i)懸臂96的彈性，(ii)凸片82與接頭片94之間的摩擦，和(iii)凸片82與斜面95之間的摩擦。因此，為了調(diào)節(jié)插頭80從組件中拆除所需要的力，可以單獨地或幾個一批地調(diào)節(jié)這些因素(i)，(ii)，(iii)中的每個因素。
一旦插頭連接到插座和固定夾就位以固定連接到插座的插頭，則可以用兩種方式中的任何一種方式從插座拆卸插頭，使插頭從插座脫開。按第一種方式，插頭拆卸分兩步進行，按連續(xù)的方式，固定夾首先從插頭脫開，然后從插座拆卸插頭。按第二種方式，脫開固定夾并同時從插座至少部分拆卸插頭。
從插座拆卸插頭的第一種方式是在插頭或它的連接電線或設備沒有無意識的或不注意所加的拆卸力的情況下通常采用的方式。這種方式可以分兩步進行。按插頭連接到插座時固定夾就位的方式相反的方式，首先固定夾從插頭松開。作為該過程的一部分，固定夾上加足夠的力，所以隨著接觸片96在凸片82上通過引起懸臂96變形。固定夾90不接觸插頭，這就是說，固定夾90從圖11和圖12所示的位置旋轉到圖10所示的位置。一旦旋轉的固定夾從插頭脫開，按適合插頭和插座組合的通用方式從插座拆卸插頭。在這一階段，拆卸插頭所需的力應小于插頭和固定夾組裝的釋放力。
從插座拆卸插頭的第二種方式是在插頭、或它的連接電線或設備受到無意識的或不注意的拆卸力的情況下通常采用的方式。在第二種方式中，在固定夾脫出時同時出現(xiàn)從插座拆卸至少一部分插頭。這種方式只用一步。
由于能調(diào)節(jié)影響在利用固定夾時從插座拆卸插頭所需的力的一系列因素，因此可以控制所需的力來實現(xiàn)上述的連續(xù)(兩步)和同時(一步)拆卸方式。通過實踐本發(fā)明，以達到按一步方式拆卸插頭用的高釋放力閾值即，使連接的插頭和插座組合能抗其值高達100到300牛頓的無意識的或不注意所加的拆卸力，同時在進行兩步拆卸時允許固定夾容易脫開。在本實施例中，為此要施加一個與插頭和插座的組合大致垂直的力從而使固定夾從插頭脫開。通常大致垂直于插頭和插座組合的力值應是任何典型用戶用一只手容易加的力。
確定用于插頭、插座和固定夾組合的適當?shù)尼尫帕Φ姆椒ㄒ紤]到外部的決定因素，例如，可以用的標準，例如呼吸設備的標準，它要求連接件能持續(xù)承受300牛頓的力一分鐘。一旦滿足了最小拆卸力的全部外部確定因素，然后就可以確定實際釋放力問題。
一種方式是，考慮到要用固定夾的設備的其他方面來確定釋放力。例如，設備按通過導線輸送的拉力方向移動所要求的力，可以用作確定的因素。在典型狀態(tài)下，比較理想的是將最大釋放力值設置在可使固定夾能松開的水平，而不是給設備加足夠的力來移動設備。這種配置用于防止由于有拉力被傳送到該設備而使設備從一個高度移動較平面高度。本發(fā)明的優(yōu)點是，自由停留在運輸車上或其他臺架上的設備不會被拉到運輸車上或臺架的邊緣、造成砸到人和砸到地板上的危險，因為在足夠的拉力輸送到設備、使設備移動到運輸車上或臺架的邊緣之前，固定夾會松開并使插頭由于拆卸而與裝置入口脫開，同樣，可以采用這種配置，以防止作為按其他方式在引起脫開的方向移動的結果使設備與其他關鍵系統(tǒng)脫開。例如，按本發(fā)明，呼吸設備可以構成為通過總電源線施加的拉力會引起總電源插頭固定夾松開并使得總電源插頭在按本發(fā)明預先確定的作用力從設備脫開，同時，呼吸設備仍然連接到例如備用電池電源的輔助電源。同樣，如果呼吸設備在離開總電源的方向移動，在總電源線用的松開力小于施加到備用電源和呼吸設備之間的連接上的松開力的情況下，本發(fā)明將允許備用電源插頭脫開之前總電源插頭脫開。按這種方式，可以通過參考移動與其連接的設備所需的力并參考要移動的設備表面來確定釋放力。平的表面移動會受到設備的重量和沿著與相對表面接觸的設備點引起的平面移動阻力的影響。因此在確定拆卸力時，應考慮接觸材料的設備點和相對表面。這些表面可以用相同的或不同的材料構成，例如構成設備基座的橡膠基座，這些表面可以與相對表面進行相同或不同的處理。這些表面可以是平整的，也可以有影響設備移動的不平整的表面結構。例如，設備具有通常使用的基座，該基座接觸表面上通過導線加拉力移動?；梢詷嫵蔀橐粋€工件，它作為設備的環(huán)繞表面，例如，基座可以是壓印在設備金屬外殼的凸塊，或者由設備的塑料外殼模壓的?；蛘撸梢怨潭ǖ皆O備外殼上，或者固定到穿過外殼中的孔的設備元件上?；墓潭梢杂糜谝部梢圆挥糜诠潭ㄔO備外殼相對它的內(nèi)部元件就位。然后，設備基座可以接觸平的相對表面，或與相對面中的嚙合點嚙合，相對面例如是構成為接收設備基座的凹槽?；蛘撸鄬Ρ砻婵梢跃哂猩叩穆∑鹞?，以便與設備基座或設備外殼嚙合。同樣，設備可以有凹槽，以接收相對表面的固定突起物。這種結構將影響按任何期望方向相對相對表面移動設備所需的力。
按本發(fā)明的固定夾和插頭的組合也可以構成為插頭在水平面中包圍固定夾，按環(huán)繞平面的角度形式移動，而不是上述的實施例中固定夾從水平面移動到垂直平面。
在一種優(yōu)選的形式中，插座用填充了尼龍66的玻璃構成，固定夾用尼龍構成，插頭使用在導線和終端組件上模塑的PVC。
在另一種形式中，本發(fā)明還包括在固定夾上適當?shù)囟ㄎ坏慕宇^片，以響應按無意的或偶然的方式加的釋放力而松開固定夾，接頭片會變形，可以用肉眼看出發(fā)生的事件。這在正式指出發(fā)生這樣一件事件比較有用。通過使接頭片變形的這種不可逆轉的方式，盡管插頭可以重新插入插座，和固定夾重新生效，但是，肉眼仍然能看到無意的或偶然的插頭拆卸。
圖13(a)到圖18顯示出本發(fā)明的另一種形式，與圖7到圖12所示的形式不同。相同的參考數(shù)字指示類似的特征。
在厚度為2.5mm測試尺寸為40mm×27mm、圓角半徑為1.6mm的金屬平板中的外殼孔中，插座組件裝入醫(yī)療設備中。插座能承受330牛頓的拉出力。組件包括雙極單擲開關，IEC320總連接件和特設的DC插座用固定夾將總電源和DC插頭固定在插座中。當100牛頓的釋放力加到導線上時，固定夾從插頭松開，插頭從插座脫開。插頭、插座和開關組件遵從IEC320標準。
可以用尼龍66和增強玻璃制造插座。4個快動按鈕和4個固定夾環(huán)能承受釋放力，所說的4個是舉例。為了保證裝配好，可以調(diào)節(jié)4個按鈕的長度。DC插頭和插座的外形設計成使IEC320插頭不能安裝進DC插座，DC連接是有極性的。在使用時不能接近DC接點，或通過標準測試手指接近DC接點，因為，DC接點深深地凹進。
按IEC320模塑插頭按IEC320的模塑插頭與標準IEC320插頭一樣，只是還具有附加的夾緊凸片。這些凸片有兩個目的。結合升高的識別標志和零件數(shù)量，它們有助于夾緊插頭以便于插頭的插入和插頭的去除。它們還用于嚙合和起動插頭固定裝置。
模塑的特定DC插頭(見圖19和20)模塑的特定DC插頭的形狀根據(jù)標準IEC320，只是它有不同的外形，它較長并有附加的夾緊凸片。該插頭要求的電源是2.5A的30V DC，對于按標準規(guī)定的插入數(shù)量，連接是可靠的，而且，接觸電阻不超過10mΩ。插頭有規(guī)定的顏色。插頭還有識別標志和所示的零件數(shù)量。
插頭固定夾(見圖21到31)有兩個固定夾用于固定AC插頭和DC插頭。它們用例如尼龍66的尼龍構成。為了改變要求的插頭拆卸力可以調(diào)節(jié)斜角100(見圖27)和固定凸片101(見圖28和31)。可以調(diào)節(jié)固定夾的厚度。
在插座背面的引出端在本例中，在插座背面的引出端和導線安裝在由ResMed公司制造的流量發(fā)生器“S6”和“S7”中。
已經(jīng)參照構成為傳播電磁能的電源線、連接件、和裝置引入口描述了本發(fā)明的實施例。但是，本發(fā)明還可以用于其他系統(tǒng)的預估功能。
例如，其他系統(tǒng)涉及具有光纖和終端的其他傳播系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明還適用于換氣的醫(yī)療設備。
在醫(yī)用換氣機領域(即，呼吸設備)中，氣體導入系統(tǒng)可以用于連接吸氣源到病人接口，或者，連接傳感器端口到轉換器，以檢測壓力或其他系統(tǒng)參數(shù)。
在適于輸送非侵入性的正壓通氣呼吸設備中，或者，鼻腔連續(xù)正壓治療的呼吸設備中，必需的元件是流量發(fā)生器，它具有供給可吸入氣體的出口和氣體導管，在氣體導管中，可吸入的氣體從流量發(fā)生器移動到病人的接口，例如，連接到氣體導管的面罩，將可吸入的氣體輸送到使用者。在吸氣設備中，還包括呼吸回路的其他元件，例如，加濕器或一字式過濾器。加濕器用在呼吸設備中，向要供給使用者的可吸入氣體加濕氣。通常加濕器放在呼吸回路中可吸入氣體源與病人接口之間。美國專利文獻US-A-6338473和美國外觀設計US-419658中公開了一字式加濕器的例子。PCT專利申請PCT/AU02/00155和PCT/AU02/00156公開了一字式加濕器和流量發(fā)生器構成一個整體的例子。加濕器也可以放在流量發(fā)生器與病人接口之間，例如美國專利申請文獻No.09/099665中公開的。每件引用文獻的全部內(nèi)容在本申請中引作參考。
通常在呼吸回路中全部的主要元件模塊，例如流量發(fā)生器、一字式過濾器、加濕器、病人接口借助于橡膠摩擦裝配套管并用不同長度的氣體導管與連接到不同長度的氣體導管的每個元件流體地連接。
用本發(fā)明的呼吸回路的優(yōu)點是，如果呼吸回路承受釋放力，則固定裝置松開，允許回路的一部分受釋放力的作用，在規(guī)定點從呼吸回路的其余部分脫開。規(guī)定點通常確定成位于用合適的連接件和固定夾將其相互連接的兩個元件之間。本發(fā)明允許呼吸回路構成為使系統(tǒng)的元件(例如，流量發(fā)生器、加濕器、或病人接口)的損壞最小。而且，本發(fā)明能減小用戶或其他人受到傷害的機會。例如，如果超過釋放力的拉力加到氣體導管上造成氣體導管從加濕器上脫開，則拉力不會導致加濕器脫離的操作位置，因而不會導致由加濕器掉到用戶身上和地板上造成傷害和損壞。同樣，可以防止流量發(fā)生器脫離它的操作位置，和引起傷害和損壞。通過防止因固定夾暴露在釋放力下屈服而使拉力完全加到病人接口上，本發(fā)明防止用戶因為配戴病人接口而感到不舒服，或防止拉力方向拉緊的病人接口和固定帶對使用者造成傷害。同樣，呼吸設備能防止響應拉力除去一字式過濾器之前因固定夾松開而造成的污染。
用本發(fā)明的優(yōu)點是，如果呼吸回路受到其大小至少是釋放力大小的拉力的作用，固定裝置會屈服而允許回路的一部分回路承受釋放力，在期望位置與回路的其余部分脫開。脫開點的位置在受拉力作用的元件與用固定裝置連接的在拉力源下游的下一個元件之間。
用不同等級的釋放力系統(tǒng)，回路構成為允許“精巧的系統(tǒng)脫開”。精巧的系統(tǒng)脫開的意思是指元件的可控制分開。例如，當拉力加到回路上時，設計成在最小拉力作用下松開的連接將是首先屈服于拉力的連接，由此使最靠近拉力源的一個元件或多個元件(即，這些元件位于相關脫開裝置的上游)與其余的元件脫開。按該方式，其余的元件由破壞性拉力脫開。
可以相互連接的呼吸回路元件按重要性級別劃分，按系統(tǒng)的整體的特定利益采用不同級別的釋放力連接。例如，從加濕器和與病人接口互連的氣體導管之間的連接的釋放力特性安全觀點看的優(yōu)點是，釋放力小于能加到該連接上的釋放力，該連接將連接加濕器的氣體導管入口連接到一字式過濾器，并且小于移動流量發(fā)生器所需的力。操作這種結構，如果拉力加到氣體導管上，氣體導管互連加濕器到病人接口，氣體導管和加濕器之間的連接會屈服于拉力，由此防止加濕器拉向使用者。移動加濕器所需的力最好大于釋放力，以進一步減小加濕器移動的機會。移動加濕器所需的力的大小由采用的固定裝置確定，例如，將加濕器固定到它的預定位置用的固定夾，或者，底座或橡膠底座，底座使加濕器與設置加濕器的底座表面之間引起摩擦夾緊。
而且，如果回路包括一字式過濾器，以便可以防止流量發(fā)生器被呼吸回路的使用者進口端污染，則使具有最小釋放力的連接的優(yōu)選位移的位置在比連接一字式過濾器和流量發(fā)生器之間的氣體通路的一個或多個連接的位置更靠近用戶接口的位置。通過操作松開裝置，如果相關連接受到拉力大小支配，該拉力大小至少具有相關釋放力的大小，則系統(tǒng)的污染防止系統(tǒng)仍舊是不受污染的。
在確定流量發(fā)生器和一字式過濾器之間的一個或多個連接的最大釋放力時，可以設置最大釋放力的大小等于或大于流量發(fā)生器的移動力。這樣做的結果是，可以確定拉力的優(yōu)選順序。關于流量發(fā)生器移動之前一字式過濾器和流量發(fā)生器之間的連接受到的拉力最好應從系統(tǒng)的整體性加以考慮，反之亦然。采用本發(fā)明可以獲得任何結構。
本發(fā)明的其他特征是固定夾和插頭對可以有色碼，顏色代表固定夾和插頭對的特性。例如特性是具有規(guī)定大小的釋放力。用與對應的固定夾匹配的插頭時，要求的預定的釋放力的特征就是組合。
除了色碼之外，固定夾和插頭可以引入例如榫舌和凹槽的其它的引導造型，以允許固定夾和插頭對準確匹配，防止固定夾和插頭對的不匹配連接。這樣使用固定夾和插頭對可以用在多插頭插座系統(tǒng)，防止插頭和插座之間非故意的不匹配。例如，使用具有相同結構的兩個插頭，使它們的插腿和各個插座幾乎靠近。用著色的固定夾和著同樣顏色的插頭提供與固定夾相關的肉眼看得見的插頭和插座正確配對指示。第二個插座可以連接到具有不同顏色的固定夾，用顏色指示預定的具有同樣顏色的插頭連接到脫開的插座。
固定夾和插頭組合的十字標志的位置用于肉眼指引元件的正確組裝。
根據(jù)上述的內(nèi)容，發(fā)明人有效開發(fā)出一種通過其可以正確預估移動插頭系統(tǒng)所需的力的模式。在本例中，“力”是指從插座拔出插頭所必需的拆卸力，和/或使固定夾與插頭脫開所需的釋放力。通常情況下，釋放力設計成大于拆卸力。因此，在一個實施例中，預估的模式是針對釋放力而不是針對拆卸力確定的模式。但是，預估的模式也可以只用于預估拆卸力，例如，在不用夾子或僅僅保證釋放力將大于拆卸力的情況下。
按另種說法，發(fā)明人通過控制以上定義的各種參數(shù)可以設計插頭系統(tǒng)，并預測所設計的插頭系統(tǒng)是否能滿足釋放拆卸力的標準范圍，例如100到300牛頓，以適用于任何規(guī)定的用途。
在設計插頭固定夾以達到規(guī)定的釋放力時，發(fā)明人提供了幾種考慮條件。例如設計圖32和33所示的插頭80和固定夾90，設計條件包括接頭片的寬度、材料的剛度和傾斜角。以下描述的優(yōu)選模式是根據(jù)對彈性/塑性分析提供分析答案，成型方法不限于這種方法。例如，模式可以用有限元素分析(FEA)公式化。
接頭片寬度.比較好的是，插頭80，要能通過一對過咬緊(overbite)的接頭片在懸臂的任何一邊用固定夾固定。見圖34，為了釋放插腿，固定夾兩端的懸臂必須有偏斜，偏差量是“D”，因此，在接觸處插頭受到的力是Ftab。簡單的懸臂梁偏差表示成D＝Fxtab*L＾3/3*E*I其中，D＝松開插頭所需的偏差Fxtab＝偏移懸臂梁需要的力L＝懸臂的長度E＝材料的楊氏模量，和I＝慣性量假設D、L和E保持恒定量，慣性量I增加，則松開插頭需要的力Fxtab增加。在這種情況下，接頭片寬度增加，則慣性量I增加，因此力Fxtab增加。
對矩形部分而言，I＝寬度*高度＾3/12這就是說，寬度增加會導致松開插頭所需的力線性增加。
材料剛度。材料的剛度取決于玻璃含量。從Charles A.Harper，附錄C.20的“現(xiàn)代塑料手冊”可以查到加入尼龍66中不同的玻璃纖維量。
表1

樣品處于50％的相對濕度的平衡狀態(tài)中圖35顯示出玻璃纖維含量與彎曲剛度之間的關系曲線。這個曲線是指數(shù)式外插曲線，用于估算在較小玻璃含量時的特性。
傾斜角。傾斜量將確定要拉動的插頭有多硬，以獲得從凸片松開固定夾所需的足夠的垂直力。見圖36，N＝在所選擇的傾斜角的固定夾與插頭之間的接觸力，F(xiàn)ytab＝插頭通過固定夾接頭片(假設大約垂直)所受到的力，F(xiàn)pull＝從導線夾拉開插頭所需的力。
假定這些力合成圖37所示的自由體圖，規(guī)定全部這些力之總和等于0，F(xiàn)ytab/Fpull＝Tan X，其中，X＝角度(度)，則Fpull＝Fytab/Tan X…………(B)其中，F(xiàn)ytab是常數(shù)(接頭片或材料均無變化)為了測試釋放力預定模式的精度，選擇最小釋放力Fpull≥100N。第一個嘗試是，規(guī)定大致理想的釋放力值。用下列參數(shù)的下列值畫出等式(B)所描述的關系曲線，因此，給我們提供在不同的傾斜角可能的作用力值范圍。
參數(shù)接觸處的接頭片寬度＝1.7mmX＝45度，材料＝加10％的玻璃的尼龍66獲得的結果Fpull＝31.7N(牛頓，平均值)圖38是將以上的值代入等式(B)獲得的。從這個結果看出，預估的釋放力太小。根據(jù)這個模式，需要改變3個典型參數(shù)中的一個或多個參數(shù)，以使插頭系統(tǒng)的最小釋放力至少是100N。
第二個嘗試是，傾斜角從45度變成60度，即，X＝60度(從45度上升到60度)，該值代入等式(B)，獲得預估的釋放力。從圖38看出，如果接頭片寬度相同和玻璃含量相同，該預估值應是~54N。當然，這個力太小，所以，其他參數(shù)要變化，即接頭片寬度＝2.2mm(從1.7mm增大的)-長度增加29.5％；玻璃含量＝15％(從10％增大的)-這是從400增大到480psi，增加了20％。考慮到所有這些變化，預估的釋放力＝54*1.295*1.2＝83.9N。插座終端拉力增加45.35N，我們預計預估的釋放力是129.25N。
獲得的實際的拉開力與由插座終端引起的力加在一起是143.75N。因此，與預估的129.25N相比，差是14.5N，或者是11％?？赡芤鸬钠铍S著接頭片寬度增加插頭實際上遇到更大的固定夾懸臂的剛度，使懸臂更難偏移。其原因是，接頭片寬度朝著固定夾更硬的形狀部分增大，這使我們要有更復雜的偏移懸臂機構而不是簡單的懸臂梁偏移。但是，通過簡單的改變懸臂梁偏移模式，以便在后面采用更加全面的模式。
盡管已經(jīng)顯示和描述了最有用的優(yōu)選實施例，但是，本發(fā)明的精神和范圍不限于這里的詳細描述。
權利要求
1.一種插頭固定組件，包括插頭；與插頭連接的插座；和固定夾，其中，插頭包括凸片，固定夾包括適于在預先確定的釋放力作用下脫開的凸片嚙合機構。
2.按權利要求1的插頭固定組件，其中，插頭構成為在預先確定的釋放力作用下從插座脫開，并且插頭固定組件可以重新構成，在插頭至少受到釋放力作用脫開后，插頭可以重新連接到插座，并保持連接到插座直到再受到釋放力作用為止。
3.按權利要求1的插頭固定組件，其中，在使用中，通過施加拆卸力可使插頭從插座脫開，所述的拆卸力明顯小于在用固定夾時體插頭從插座脫開所需的釋放力。
4.插頭固定組件的釋放力的改變方法，包括以下步驟提供具有插頭的插頭固定組件；插座與插頭連接；固定夾，其中，插頭包括凸片，固定夾包括凸片嚙合機構，所述的嚙合機構具有適于在預先確定的釋放力作用下脫開的楔形角；和改變楔形角。
5.按權利要求4的方法，還包括構成插頭固定組件，以允許在預先確定的釋放力作用下插頭從插座脫開，和包括重新構成插頭固定組件的能力，使得插頭在至少釋放力作用下插頭脫開后，插頭可以重新連接到插座，并保持連接到插座直到再受到釋放力作用為止。
6.按權利要求4的方法，還包括構成插頭固定組件，包括用戶能夠通過施加拆卸力使插頭從插座脫開，所述的拆卸力明顯小于在用固定夾時插頭從插座脫開所需的釋放力。
7.插頭固定組件的釋放力的改變方法，包括以下步驟提供具有插頭的插頭固定組件；插座與插頭連接；固定夾，其中，插頭包括凸片，固定夾包括凸片嚙合機構，所述的嚙合機構具有適于在預先確定的釋放力作用下脫開的楔形角；和改變固定夾的彈性。
8.按權利要求7的方法，還包括構成插頭固定組件，以允許在預先確定的釋放力作用下插頭從插座脫開，和包括重新構成插頭固定組件的能力，使得插頭在至少釋放力作用下插頭脫開后，插頭可以重新連接到插座，并保持連接到插座直到再受到釋放力作用為止。
9.按權利要求7的方法，還包括構成插頭固定組件，以包括用戶能夠通過施加拆卸力使插頭從插座脫開，所述的拆卸力明顯小于在用固定夾時插頭從插座脫開所需的釋放力。
全文摘要
提供用于預先確定脫開例如插頭和插座的裝置耦合件所需的預定的拆卸力的方法和設備。本發(fā)明還涉及防止例如插頭從插座脫開的裝置耦合件脫開的方法和設備。而且本發(fā)明涉及防止將電能供給醫(yī)療設備的插頭從插座無意間或偶然脫開的方法和設備。
文檔編號H01R13/639GK1495972SQ0315246
公開日2004年5月12日 申請日期2003年6月23日 優(yōu)先權日2002年6月25日
發(fā)明者菲利普·J·詹金森, 菲利普 J 詹金森, 尼古拉斯·J·里德, 斯 J 里德, A 瓊斯, 菲利普·A·瓊斯 申請人:雷斯梅德有限公司