JP2000515716A - 電源管理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電源管理システム(28)は、内部バッテリ(26)を含む注入ポンプ(34)のような生物医学装置を動作するために電力を自動的に管理する。外部電源が利用できるときには、電源管理システムは、外部電源から生物医学装置を動作し、そしてバッテリ(26)を完全充電状態に維持するように充電器を制御する。電源管理システム(28)は、バッテリの充電状態を自動的に計算し、そして生物医学装置の現在の所要電力のもとでバッテリにより生物医学装置を動作できる計算された時間長さのランタイム表示(24)を与える。電源管理システム(28)は、バッテリの計算された充電状態及びバッテリの計算された容量を環境ファクタ及びバッテリ特性に基づいて自動的に更新する。電源管理システムは、バッテリをリフレッシュするために深い放電／再充電サイクルを自動的に且つ周期的に実行する。

Description

【発明の詳細な説明】 電源管理システム発明の分野 本発明は、一般に、電源システムの管理に係り、より詳細には、バッテリの充 電及びバッテリ状態の決定を制御するためのバッテリを含む電源システムの管理 に係る。先行技術の説明 再充電可能なバッテリは、このようなバッテリを使用するシステムがバッテリ 交換の必要性を著しく低減したという点で技術の進歩をもたらした。このような システムは、同じバッテリ（１つ又は複数）で何年も動作することができる。こ のようなバッテリの使用に伴う環境的な利点とは別に、これらのバッテリは放電 後に再使用することができ、ひいては、長い寿命を有するので、それらの経費は 一般に低いものである。 ある用途では、バッテリ電源で動作できることが強く望まれる。例えば、注入 ポンプを使用して患者に流体を供給する場合に、患者が注入プロセス中に異なる 場所に移動しなければならないケースでは、ポンプが内部バッテリを有すること が望まれる。患者への注入の中断は、多くの場合に望ましくなく、患者の移動中 にポンプが連続的に動作できることが望ましい。更に、内部バッテリは、壁電源 が停電した場合でも注入プロセスを続けることができる。従って、多くの注入ポ ンプは、歩行又は他の動作を支援するためにバッテリ（１つ又は複数）を含んで いる。患者が移動しなければならないとき又は交流電源の停電時に壁電源からポ ンプを引き抜くと、ポンプは直ちにその内部バッテリ電源へ移行し、その連続動 作をサポートする。 再充電可能なバッテリは、別の理由で望ましい。多忙な病院の職員は、通常、 保守の少ない装置を好む。注入ポンプのバッテリを充電することは、他に費やし たい時間をとるだけでなく、バッテリ充電が完了するまで注入ポンプが使用でき ないことも意味する。再充電可能なバッテリ、及び再充電プロセスを遂行させる 自動システムは、注入ポンプの保守の必要性を効率的に低減するので、強く望ま れる。 しかしながら、バッテリは、容量に限度があり、完全に放電した後は、注入ポ ンプのそれ以上の動作をサポートすることができない。バッテリのどれ程の電荷 が残っているか決定できるのは有利ではあるが、バッテリに残された時間、即ち 「ランタイム」の程度を決定できれば更に有利である。これは、既存のバッテリ で現在選択された注入率でポンプを動作することのできる時間長さを注入ポンプ のオペレータに指示する。指示されたランタイムが、患者に予想される歩行時間 より長い場合には、オペレータは、自信をもってそのポンプで患者の歩行注入を 行わせることができる。このようなランタイム指示特徴は、ニッケル−カドミウ ム（ＮｉＣｄ）型バッテリのようなある再充電可能なバッテリに対して特に有用 であるが、これらのバッテリは、蓄積電荷が欠乏すると急激な且つ甚だしい電圧 低下を経験する（鉛−酸バッテリの場合の徐々の電圧低下とは対照的に）。この ような急激な電圧低下は、何の警報もなしにポンプが直ちにカットオフすること になる。ランタイム指示子は、バッテリ電源の急激な終了がいつ予想されるかを オペレータが知るように警告を与える。 バッテリのランタイムの決定は、一般に、少なくともＮｉＣｄバッテリの場合 に多数のファクタに依存する。バッテリが蓄積できる電荷の量、ひいては、その ランタイムは、バッテリの劣化、その充電／放電経歴、及び充電中の温度に依存 する。付加的なファクタは、バッテリが再充電の前に部分的に放電することだけ が許された場合に生じるバッテリ容量の低下を考慮することを含む。更に、バッ テリのランタイムは、バッテリによって供給される電流レベルに直接依存する。 正確なランタイム指示子を与えるためには、これら及び他のファクタを考慮しな ければならない。 自動的に制御される深い放電サイクルは、ＮｉＣｄバッテリをリフレッシュす ると共に、その有効寿命を相当に延長し、これにより、バッテリ交換の必要性を 低減する。しかしながら、このような深い放電サイクルがいつ必要になるかをオ ペレータが手動で決定しそしてそれらをいかに遂行するか学習する必要があるこ とは、病院の職員に対する要件を著しく大きなものにする。加えて、充電中に、 バッテリのあるセルは、他のセルより弱いことがあり、弱いセルを完全な充電へ もっていくには、高速充電手順の後に低レベルの充電が必要である。病院の職員 が充電モードを手動で切り換えそしてバッテリの充電プロセスを監視する必要性 は、貴重な時間に過剰な要求を課すことになる。 上記のように保守の少ない装置が好ましいので、注入ポンプにとって望ましい 特徴は、バッテリの交換が、長期間の使用後、例えば、何年も使用した後に必要 となるだけであり、そして他の点では、注入ポンプ自体がバッテリの再充電及び 再フレッシュに対してバッテリを制御し、そしてバッテリに残されたランタイム の決定のためにバッテリを監視するような自動電源管理システムである。 従って、当業者は、バッテリの再充電を制御するだけでなく、バッテリを自動 的にリフレッシュしてその有効寿命を延長し、バッテリの充電状態を監視し、そ してバッテリのランタイムの正確な指示も与えるような自動電源管理システムの 必要性を認識している。本発明は、これら及び他の必要性を満足する。発明の要旨 簡単に且つ一般的に述べると、本発明は、生物医学装置に供給される電力を自 動的に管理する電源管理システムに向けられる。このシステムは、再充電可能な バッテリを含み、生物医学装置に電力を供給するのに使用される電源を自動的に 決定する。又、このシステムは、バッテリの充電を自動的に制御し、そして生物 医学装置の現在の所要電力に基づいて生物医学装置のバッテリ動作に対して残さ れた時間の表示を与える。 １つの特徴において、電源管理システムは、外部電源がシステムに接続された ときにバッテリを完全充電へと自動的に充電する。更に詳細な特徴において、バ ッテリを全容量へ充電するのに４つの充電モードが使用される。サイクルが時間 的に制限されない限りバッテリにダメージを生じるような割合でバッテリに電荷 を付与する高速充電サイクルが使用される。この高速充電サイクルに続いてトッ プアップ充電サイクルが使用され、そしてバッテリの自己放電によって失われた 電荷を補充する浮動充電サイクルが使用される。周囲温度が所定のスレッシュホ ールドを越えるときには、バッテリを完全充電するためにホット充電モードが使 用される。 更に詳細な特徴において、プロセッサがバッテリの容量を監視し、そして充電 動作及び使用量に基づいてバッテリの残された電荷を計算する。又、プロセッサ は、自己放電及び他の作用によるバッテリ電荷の損失も考慮する。バッテリの計 算された電荷量及び生物医学装置の現在所要電力に基づき、プロセッサは、バッ テリのランタイムを計算し、そしてランタイムを表示する。 別の特徴において、プロセッサは、バッテリの劣化、バッテリが充電された周 囲温度、及びバッテリの放電／充電の完全なサイクル数に基づいて、バッテリの 容量を低下する。計算されたバッテリ容量は、バッテリに蓄積された電荷の量を 計算する際にプロセッサにより使用される。 電源管理システムは、更に、バッテリの温度を表す温度信号を発生するための 温度センサを備え、この温度センサに応答して充電器を制御し、バッテリの温度 が所定の範囲内に保たれるようにする。 別の特徴において、電源管理システムのプロセッサは、バッテリを再コンディ ショニングするために周期的なベースで深い放電サイクルをバッテリに自動的に 受けさせる。バッテリは、所定の低い電圧まで放電され、次いで、充満状態まで 再充電される。更に詳細な特徴において、バッテリは、もしこれが深い放電サイ クルを受けさせられたときに生物医学装置が動作しているときは、この生物医学 装置を付勢する。 更に別の特徴において、プロセッサは、完全な充電サイクルを完了し損なうの に基づいてバッテリの電荷量の値の低下を自動的に決定すると共に、完全な充電 サイクルの完了に基づいてバッテリの電荷量の値の増加を自動的に決定する。 ディスプレイは、生物医学装置の現在電力使用量に基づいてバッテリにどれ程 の時間が残されているかを時間増分で指示するランタイムゲージを備えている。 バッテリが完全充電されたことを指示する充満アイコンが、バッテリの放電状態 又は深い放電／再充電動作を表すバッテリ空アイコンと同様に含まれる。 本発明の他の特徴及び効果は、本発明の特徴を例示する以下の詳細な説明及び 添付図面から明らかとなろう。図面の簡単な説明 図１は、交流壁電源、内部バッテリ、及び本発明による電源管理システムへの 接続をもつ医療用注入ポンプの概略図である。 図２は、本発明の原理による電源管理システムの要素を機能的に示すブロック 図である。 図３は、バッテリのランタイム、完全充電アイコン及びバッテリ空アイコンを 示すフロントパネルディスプレイの実施形態を示す図である。 図４Ａないし４Ｄは、本発明による電源管理システムの実施形態を示す図４Ａ −１ないし４Ａ−４、４Ｂ−１ないし４Ｂ−６、４Ｃ−１ないし４Ｃ−５、及び ４Ｄ−１ないし４Ｄ−４の種々の回路図の関係を示す平面図である。 図５は、本発明による電源管理システムの充電サイクルを示す図である。好ましい実施形態の詳細な説明 多数の図面にわたり同じ又は対応する要素を同じ参照番号で示した添付図面を 詳細に説明すれば、図１には、患者１４と、患者に注入されるべき医療流体の貯 溜器１６とを相互接続する流体管路１２において動作する医療用注入ポンプ１０ が示されている。この注入ポンプは、貯溜器から患者へ流体を強制的に送る駆動 機構１８を備えている。一例として、駆動機構は、直線的な蠕動ポンプを含み、 そして別の例として、注射器が貯溜器を構成する注射器型ポンプを含む。他の形 式の機構を使用することもできる。ポンプのフロントパネル２０は、キーパッド ２２及びディスプレイ２４を含む。ポンプの内部に、破断形態で示されているの は、以下に詳細に述べるバッテリ２６及び電源管理システム２８である。電源管 理システム２８は、バッテリに接続されると共に、この用途では電源コード３２ を経て交流壁電源３０にも接続されて示されており、この外部壁電源で動作する か、又はこの外部電源が使用できない場合にバッテリ電源で動作するようにポン プ１０を制御する。 図２は、本発明の原理による電源管理システム２８の実施形態を一般的に示す ブロック図である。この場合に、電源管理システム２８は、生物医学装置、即ち 注入ポンプ１０に組み込まれ、そして外部交流電源３０から注入ポンプ回路３４ へ電力を供給するように示されている。このような注入ポンプ回路は、ディスプ レイ、センサ、モータドライブ（１つ又は複数）、通信回路等を含む。又、注入 ポンプは、主たる中央処理ユニット３６と、種々の他の要素を含み、これは、電 源管理システム２８が接続されるオン／オフスイッチ３８及びキーパッド２２を 含む。 図２において、外部電源、この場合はウオールソケットユニットから利用でき る交流電源３０が、電源管理システム２８へ外部電力を供給する。電源管理シス テム２８に配置された交流センサ４０は、交流電力の存在を検出し、交流電力が 利用できることを指示する検出信号を電源管理システムのプロセッサ４２へ供給 する。電源管理システムのプロセッサ４２は、多数の形態を取り得るが、１つの 実施形態では、部品番号ＴＭＰ４７Ｃ４４６の東芝４ビットＣＭＯＳマイクロコ ントローラより成る。このプロセッサ４２は、ポンプのオン／オフスイッチ３８ の状態を自動的にチェックし、「オン」状態にあることが分かると、オン／オフ 制御装置４４へ制御信号を供給し、ＡＣ／ＤＣコンバータ４６又はバッテリ２６ の出力をＤＣ／ＤＣコンバータ４８へ供給してポンプ回路３４を付勢できるよう にする。ＡＣ／ＤＣコンバータ４６の電圧出力は、バッテリ２６の電圧出力より 大きいので、電源管理システム２８の内部バッテリ２６に直列なダイオードＤ１ は逆バイアスされ、ＡＣ／ＤＣコンバータ４６に直列なダイオードＤ２は順方向 バイアスされ、そして交流電源３０のみがポンプ回路３４へ電力を供給する。 プロセッサ４２は、ここでは、電源管理システムを制御するものとして説明す るが、他の機能を有することもできる。 プロセッサ４２は、交流センサ４０から交流検出信号を受け取ると、バッテリ ２６の状態を更にチェックする。このときには外部電源が利用できるので以下に 述べるようにバッテリ充電又は深い放電／再充電動作を行うことができる。 １つの実施形態においては、１０個のセルを含む再充電可能なニッケル−カド ミウムバッテリパックがバッテリ２６として使用される。電源管理システム２８ は、バッテリ電圧センサ４９、バッテリ電流センサ５０及びバッテリ温度センサ ５１により、バッテリ２６の電圧、電流及び温度を厳密に監視する。このような 回路は、当業者に良く知られており、ここではこれ以上詳細に説明しない。電源 管理システムは、更に、バッテリが電源管理システム内にある時間、バッテリが 経験した放電／充電サイクルの数、及びバッテリの状態に影響する他の関連ファ クタを監視する。交流電源が利用できるときには、電源管理システムは、充電器 ５２をアクチベートして、バッテリを完全充電状態に至らせ、ポンプを付勢する ための将来のバッテリ使用の準備をする。或いは又、ある条件に基づき、システ ム２８は、バッテリに深い放電／再充電サイクルを受けさせ、以下に述べるよう にバッテリの再コンディショニングを行う。 充電器５２は、バッテリを完全充電状態に保持するか又はバッテリにおいて再 コンディショニングの深い放電／再充電手順を遂行するようにプロセッサ４２に より制御される。深い放電動作においては、充電回路５２は、バッテリを、セル 逆転電圧より高い所定の低電圧まで放電する。バッテリを更に放電すると、セル の逆転が生じ、バッテリが永久的にダメージを受ける。更に、弱いセルの電圧が セル逆転電圧より減少する可能性がある場合には、深い放電電圧値を、より高く セットすることができる。 ＮｉＣｄのようなあるバッテリは、周期的な深い放電サイクルによりリフレッ シュ及び再コンディショニングすることができる。この実施形態では、プロセッ サ４２は、システムクロック５４を監視し、そして規定のインターバル、例えば ９０日ごとに、充電器５２がバッテリ２６の深い放電を行いそしてバッテリを完 全充電状態へ再充電するようにさせる。このような再コンディショニングプログ ラムは、部分的な放電及び再充電を繰り返すことによりＮｉＣｄバッテリに確立 される「メモリ」を除去することができる。当業者に良く知られたように、Ｎｉ Ｃｄバッテリは、通常は、整合されないセルを有する。個々のセル容量間のこの 不一致は、バッテリが部分放電及び充電を受けるときに全体的なバッテリ容量を 低下させる。バッテリが部分的に放電され、次いで、各セルを完全充電へともっ ていくに必要な時間未満で充電されるときには、個々のセル容量間の差により、 セルが異なる時間に完全充電に到達する。完全充電シーケンスが完了しない場合 には、セルの「不一致」が次第に大きくなる。この問題は、各部分サイクルごと に不一致が増大するという点で累積的である。その結果、バッテリ容量が明らか に低下する。完全放電までのランタイムが短くなる。しかしながら、この明らか に低いバッテリ容量は、深い放電サイクルを実行しそしてバッテリを完全に充電 することにより除去することができる。プロセッサ４２は、規定のインターバル で、このような動作を自動的に遂行して、バッテリ２６を再コンディショニング する。 １つのケースにおいて、１０セルのＮｉＣｄバッテリが約０．９Ｖ／セルまで 深く放電された。１０セルのケースでは、深い放電時のバッテリ電圧が約９Ｖに なる。所定の放電電圧レベルに達した後に、バッテリは再充電される。少なくと も９０日ごとにバッテリリフレッシュサイクルが開始され、充電器５２は、バッ テリの完全放電及び再充電を行って、バッテリをコンディショニングし、バッテ リゲージの精度を維持する。このサイクルは、装置が外部電源から動作されると き、又は装置が外部電源に差し込まれるが動作しないときに行うことができる。 バッテリが修理のために切断されそして再接続される場合にも、プロセッサ４２ によりリフレッシュサイクルが自動的に開始される。自動リフレッシュサイクル の間に、ポンプのフロントパネルの「Ｅ」アイコン５６がフラッシュする。 １つの実施形態では、４つの充電サイクルが使用される。その第１は、高速充 電サイクルであって、これは、バッテリが深い放電動作を受けたとき、又はバッ テリが約１５分以上使用されたとき、或いは装置が約２４時間オフにされそして プラグを引き抜かれた場合に適用される。充電電流は、１アンペアであり、これ は、発熱を制限するために装置の動作中にオン及びオフにされる。バッテリ温度 センサ５１は、バッテリ温度を監視する。高速充電の終了は、周囲温度センサ５ ８で測定してバッテリの温度が周囲温度より５℃高く上昇したとき、又はバッテ リ電圧がそのピーク値より約９ミリボルト／セル（バッテリが１０個のセルを含 むときには合計９０ミリボルト）だけ減少するか又は全充電時間が４時間を越え たときに検出される。図３に示すように、注入ポンプの一実施形態のフロントパ ネル２０には完全充電を指示する「Ｆ」アイコン６０が存在する。このアイコン は、高速充電サイクルの後には点灯されない。 高速充電サイクルは、製造者の推奨する充電率を越える割合でバッテリに電荷 を付与することによりバッテリを充電状態に戻すのに使用される。あるケースで は、製造者の理想的な充電率が、バッテリを完全充電状態に到達させるのに１５ 時間を必要とし、これは、ユーザの観点から望ましくない。高速充電サイクルの 使用により、バッテリ容量の９０ないし９５％が２時間程度で与えられる。しか しながら、比較的短い時間内に多量の電荷がバッテリに導入されるので、この時 間を制限しそしてバッテリの温度を監視しなければならず、さもなくば、永久的 なバッテリダメージが生じる結果となる。それ故、高速充電サイクルは、時間的 に制限しない限りバッテリのダメージを招くような高い充電率での適用を特徴と する。他方、製造者の推奨する充電率は、一般に、長時間適用しても、バッテリ ダメージは生じない。 高速充電サイクルが完了した後に、プロセッサ４２は、第２の充電サイクル、 即ちトップアップ充電サイクルを開始するように充電器５２を制御する。トップ アップ充電サイクルは、最後の数％の充電をバッテリに追加して終了となる。こ のサイクルは、弱いセルを強いセルと等化させて、全てのセルが同じ量の電荷を 含むようにし、上記のＮｉＣｄのメモリ問題を低減する。セルがトップアップサ イクルにより更に電荷を受け取るにつれて、強いセルは既に充満となりそして過 剰電荷を熱として消散するが、付加的な電荷は弱いセルにより受け入れられ、こ れにより、それらの充電を高めて、強いセルのレベルまでもっていき、全てのセ ルを等化させる。このサイクルは、この実施形態では、Ｃ＝バッテリ定格容量Ａ Ｈとすれば、製造者の推奨する平均率Ｃ／１０（公称１６０ｍＡ）で１８０分間 充電を行う。プロセッサ４２は、充電器のデューティサイクルを制御する。高速 充電サイクルの場合と同様に、バッテリの温度が監視され、プロセッサは、バッ テリの温度が３６℃に到達した場合に充電器５２をオフにする。プロセッサ４２ は、バッテリが３２℃以下に冷却するのを待機し、そして再びトップアップ充電 を適用する。合計時間が５時間を越える場合には、プロセッサは、浮動充電サイ クルへ進むように充電器５２を制御する。トップアップ充電サイクルの完了時に ディスプレイの充満アイコンが点灯される。 第３のサイクルは、浮動充電サイクルであり、これは、トップアップサイクル の終りに開始され、バッテリの完全充電状態を維持する。この充電サイクルは、 自己放電による電荷のロスを補償し、そして電源管理システム２８が外部電源３ ０を利用できる限り、バッテリを常時完全充電状態に維持する。この実施形態で は、このサイクルは、平均率Ｃ／５０（公称４０ｍＡ）で充電する。このモード では、「Ｆ」アイコン６０（図３）が点灯される。 更に別のバッテリ充電モードは、「ホット充電」サイクルである。周囲温度が ２７℃のようなあるレベルを越えると、ホット充電モードは、１つの実施形態で は、１５時間の合計充電時間中に平均率Ｃ／１０（公称１６０ｍＡ）で充電を行 う。バッテリの温度が４３℃を越えた場合には、プロセッサ４２は、バッテリの 温度が４３℃以下に下がるまで充電器５２をオフに切り換える。この充電サイク ルが完了すると、充電器は、浮動充電モードに切り換わる。 周囲温度センサ５８は、バッテリ２６を取り巻く周囲温度を測定する。プロセ ッサ４２は、温度センサ５８からの温度信号が、周囲温度が所定の上限スレッシ ュホールドより低いことを指示しない限り、充電器５２がバッテリ２６を充電す るのを防止する。この上限スレッシュホールドは、充電サイクルに基づいて変化 する。 プロセッサ４２は、外部電源３０が取り付けられたときにバッテリ２６の開路 状態を常時監視する。バッテリ電圧センサ４９により監視されるバッテリ電圧が 著しく高い場合は、バッテリの開路状態を指示するアラーム信号が与えられる。 過剰な電圧は、おそらく、充電器の電圧に等しい電圧となる。５秒のサンプリン グレートを使用して、バッテリ２６に対する開路状態の存在を検出することがで きる。 上記したように、バッテリが放電状態となるまでにバッテリでポンプを動作す ることのできる時間長さをポンプのオペレータに指示することが望ましい。バッ テリのランタイムの決定は、バッテリに残された電荷の量と、バッテリから引き 出される現在の電流とに基づく。引き出される電流は、少なくとも２つの方法で 測定される。第１の例として、バッテリから流れる実際の電流は、当業者に良く 知られた電気回路により直接測定することができる。バッテリの電流センサ５０ は、このような回路であり、バッテリ２６から引き出される電流を表す信号をプ ロセッサに供給する。引き出される電流のこのレベルを使用して、ランタイムを 決定することができる。 バッテリから引き出される電流を測定する別の技術は、各動作モードに対する 既知の電流引出し量、又は注入ポンプに対して選択された注入率を記憶すること である。これらの所定の電流引出し量は、実際のテスト及び測定から公式化し、 そしてメモリ６２に記憶することができる。プロセッサ４２は、主たる中央処理 ユニット（ＣＰＵ）３６からシリアル接続を経てポンプオペレータにより選択さ れた注入率を受け取り、メモリ６２に記憶されているその注入率に対応する電流 引出し量をアクセスし、そしてその電流引出し量を用いてランタイムを決定する ことができる。 バッテリに存在する電荷の量の決定も、多数の方法で行うことができる。１つ の技術では、深い放電サイクル（空のバッテリ）の後に完全充電へもっていくた めにバッテリに実際に付与される電荷の量が、バッテリに存在する電荷の量とし て使用される。この場合には、充電サイクル中にバッテリに流れ込む電流が監視 される。 バッテリの電荷の量を決定する別の方法は、製造者の指定する容量即ち定格容 量、例えば、１８００ｍＡＨ（ミリ−アンペア−時）でスタートして、上記方法 の１つに基づき、バッテリの使用中にバッテリから引き出される電荷の量を決定 し、そして指定の容量から引き出された電荷の量を差し引くことである。しかし ながら、ＮｉＣｄのようなあるバッテリは、使用以外の理由で容量を失い、これ らのロスも考慮しなければならない。例えば、それは、劣化や、経験した再充電 サイクルの数である。バッテリに残されたランタイムを決定するための基礎をプ ロセッサに与えるために、製造者の指定する容量又はそれより少ない量を、キー パッド２２のような入力装置を経てプロセッサに入力することができる。容量を 入力する他の手段は、バッテリに適当なバーコードが取り付けられている場合に は、バーコード読取装置を含む。プロセッサは、この初期容量数値をメモリ６２ に記憶し、プロセッサはこれを用いてランタイムを決定する。別の実施形態にお いては、プロセッサがデフォールト容量を使用し、そして外部入力により変更さ れない限り、設置されたバッテリは、プロセッサの計算時にこの容量を有する。 次いで、バッテリが完全に充電されると、プロセッサは、バッテリ容量をバッテ リに現在ある電荷の量として指定する。 プロセッサ４２は、バッテリに蓄積された電荷の計算された量と、バッテリか ら引き出される現在の電流とに基づいてランタイムを表示する。例えば、バッテ リが、現在、１３００ｍＡＨの容量をもちそして完全に充電された場合には、プ ロセッサは、１２５ｍｌ／時の注入率がポンプに対して選択されたときに５．２ 時間のランタイムを表示する。この注入率における電流の引出し量は、約２５０ ｍＡであると推定される。しかしながら、選択された注入率が８８８ｍｌ／時で ある場合には、引き出される電流が３５０ｍＡと推定され、ランタイムは、３． ７１時間と表示される。１つの実施形態では、注入が生じないとき、例えば、ポ ンプがホールドモードにあるか又は装置がオフであるときに、１２５ｍｌ／時の デフォールト注入率がプロセッサにより仮定される。液晶ディスプレイ２４は、 ランタイム、充満アイコン６０及び空アイコン５６を表示するのに使用される。 図３には、ディスプレイレイアウト２４が示されており、これについて以下に述 べる。 １つの実施形態において、プロセッサ４２は、キーボード２２を経てメモリ６ ２に入力されたバッテリ２６の容量を記憶する。又、メモリ６２は、バッテリ特 有の種々の率、例えば、劣化による容量の減少率、自己放電による電荷の減少率 等も含む。プロセッサは、システムクロック５４を監視するので、経過時間と、 バッテリ容量の変化に対して特有の記憶された率とに基づいて、バッテリの容量 を更新する。例えば、ある時間周期の後に、プロセッサは、バッテリのこの「劣 化」に基づいてバッテリ容量を表す記憶された数値を低下させる。 プロセッサは、システムクロック５４を監視するので、経過時間と、バッテリ 電荷の変化に対して特有の記憶された率とに基づき、バッテリの電荷を表す記憶 された数値を更新する。例えば、ある時間周期の後に、プロセッサは、バッテリ のこの自己放電に基づきバッテリの電荷を表す記憶された数値を低下させる。 特定の実施形態においては、プロセッサは、バッテリの存在する電荷の量に対 する数値を、完全な充電サイクルの後に現在のバッテリ容量に等しいものとして 記憶する。使用、自己放電、及び他の充電に影響する事象が生じるときに、プロ セッサ４２は、メモリ６２における蓄積電荷を表す数値を減少する。 ＮｉＣｄバッテリがバッテリ２６として使用される場合にランタイムの正確な 表示を与えるために、あるバッテリ特性が重要である。背景技術について述べた ように、ＮｉＣｄバッテリは、劣化及び自己放電に基づき容量及び電荷を失う。 これら特性の認識において、プロセッサ４２は、バッテリの容量及び電荷を表す メモリに記憶された数値を時間に基づいて自動的に減少する。 ＮｉＣｄのような再充電可能なバッテリは、不使用時には自己放電特性により 定常的に電荷を失う。バッテリの自己放電率は、ある場合には製造者により与え られるが、プロセッサ４２により使用するためにメモリ６２にも記憶される。ク ロック５４は、プロセッサ４２により監視されて、バッテリ２６がアイドル状態 であった（浮動充電を含まない）時間が決定され、このバッテリの自己放電率の ためにメモリがアクセスされ、そしてこのバッテリのためにメモリに記憶された 電荷の量がそれに応じて減少される。１つのケースにおいては、バッテリの電荷 の量は、自己放電の影響を考慮するために、１時間のアイドル時間ごとに、５０ アンペア秒だけ減少される。この率では、室温において充満アイコン６０が消え るまでに約２０時間かかることになる。しかしながら、浮動充電が適用されるの で、自己放電により失われる電荷が補充され、そして充満アイコンが点灯し、ラ ンタイムが増加される。 又、再充電可能なＮｉＣｄバッテリは、劣化によってもその充電容量を失う。 この影響を考慮するために、プロセッサ４２は、バッテリの容量を周期的に減少 する。バッテリ２６がシステム２８に接続される時間は、クロック５４を参照す ることによりプロセッサにより決定される。バッテリの容量は、バッテリの製造 者により与えられた所定量だけ減少され、そして調整された容量がメモリ６２に 記憶される。１つのケースでは、バッテリの容量が、１８時間ごとに、１アンペ アー秒の容量増分だけ減少される。この率では、ランタイムゲージ６４（図３） で通知されるべき減少に対し約６か月を要する。４年の使用後に、バッテリは、 それが新しかったときの容量の約７０％の容量となる。この低下した容量は、た とえ完全充電においても、低いランタイムで表される。 ＮｉＣｄバッテリが充電中に蓄積できる電荷の量は、充電中の周囲温度に依存 することが分かっている。周囲温度が上昇するにつれて、バッテリが受け入れる 電荷の量が減少する。３５℃の周囲温度においては、包囲されたバッテリは、そ れが２３℃で受け入れる電荷の約９０％を一時的に受け入れるだけである。１つ の実施形態では、プロセッサは、周囲温度センサ５８から周囲温度を監視し、そ して完全充電においてバッテリに蓄積される電荷の量を所定量だけ減少する。こ の減少は、ランタイムの低下を生じる。１つのケースでは、バッテリ２６に蓄積 される量は、充電中に周囲温度が３５℃より上昇するときに、この温度の影響を 正確に反映するために、２０％だけ自動的に減少される。この影響は、バッテリ の容量に永久的な変化を生じさせるものではなく、バッテリが保持できる電荷の 量を制限し、ひいては、容量に影響する特性が考慮される。 ＮｉＣｄバッテリの容量を低下させる別のファクタは、バッテリが経験した完 全な放電／充電サイクルの数である。１つのケースでは、製造者が５百回のこの ようなサイクルをバッテリに保証し、そしてバッテリの寿命にわたり放電／充電 サイクルを経験するにつれてバッテリ容量の低下が生じることが分かっている。 １つの実施形態では、プロセッサ４２は、２百回の完全な放電／充電サイクルご とにバッテリ２６の容量を３０％低下させる。 ＮｉＣｄバッテリの電荷の量、ひいては、バッテリのランタイムをより正確に 計算するのに使用できると分かっている別の技術は、用途に応じてバッテリの指 定の容量を低下させることである。注入ポンプの場合に、注入ポンプを付勢する ときのバッテリの放電は、理想的なものではなく、従って、バッテリの有効容量 が低いことが分かっている。例えば、多くのＮｉＣｄバッテリの容量は、１つの 注入ポンプが必要とされるときに、定電力放電ではなく、定電流放電に基づいて 指定される。製造者がバッテリの容量を１８００ｍＡＨと指定する場合には、約 ２８％低い１３００ｍＡＨバッテリとしてプロセッサ４２をプログラムするのが より正確であると分かっている。 ＮｉＣｄバッテリに蓄積される電荷の量に影響を及ぼすと分かっている別のフ ァクタは、バッテリを完全に充電できないことである。再充電後のバッテリ２６ の電荷の過剰推定を防止するために、１つの実施形態では、プロセッサにおいて 実施される低下カウンタが含まれ、このカウンタは、バッテリの電荷の量を高速 充電サイクルの終りに所定量だけ低下させる。再充電の後、プロセッサ４２は、 通常、バッテリ容量の値をバッテリに存在する電荷の量の値として記憶する。し かしながら、１つの実施形態では、プロセッサがバッテリにあるものと計算する 電荷の量の値は、高速充電サイクルの後の有効容量から３．１２５％だけ減少さ れる。次いで、トップアップサイクルの完了後に、プロセッサによりバッテリに あると計算される電荷は、その手前の数値から６．２５％だけ増加されるが、バ ッテリの「有効容量」を越えることはない。ここで使用するバッテリの「開始容 量」とは、製造者の定格容量である。「有効容量」とは、定格容量から、劣化、 充電／放電のサイクル数等の影響を差し引いたものである。「利用容量」とは、 有効容量から不完全な充電の影響を差し引いたものである。従って、高速充電サ イクルのみが完了した場合には、バッテリの利用容量は、有効容量より３．１２ ５％だけ低いものとして定格付けされる。トップアップ充電サイクルの後には、 利用容量は、ほとんどの場合に有効容量に等しくなる。 バッテリが新しいもので且つ放電及び充電サイクルを経験していない場合は、 その有効容量は、開始容量より低い。１つの実施形態では、開始容量の９０％の 有効容量が新たなバッテリに指定される。次いで、高速充電サイクルの後に、利 用容量は、有効容量から３．１２５％だけ減少されるが、トップアップ充電サイ クルの後に、利用容量が６．２５％だけ増加され、これは有効容量も３．１２５ ％だけ上昇させる。バッテリの有効容量が開始容量に等しいときには、利用容量 が、トップアップサイクルの後でも開始容量を越えることがない。上記したよう に、有効容量は、時間と、完了した放電／充電サイクルの数との影響により開始 容量から減少される。利用容量は、有効容量がこれらの理由で開始容量から減少 されたときに有効容量を越えることがない。 このような低下カウンタは、高速充電サイクルだけではＮｉＣｄのメモリ作用 を補償できないために必要であることが分かっている。上記のようにバッテリの 計算された電荷を減少すると、より正確な推定値が得られる。 図３を詳細に参照すれば、ランタイムの表示、充満アイコン及び空アイコンが 示されている。棒グラフ６４は、ランタイムを１５分の増分で表し、左側はゼロ 時間でありそして右側は４時間（即ち１５分が１６個）である。残りのランタイ ムが実際に４時間未満になるまで使用中にグラフが減少しないのではなく、４時 間を越えるランタイムは棒グラフには示されない。Ｆアイコン６０は、示される ランタイムには関わりなく、バッテリが完全充電されたことを指示する。Ｅアイ コン５６は、バッテリが完全に放電したことを指示し、そして深い放電／充電サ イクルをバッテリに実行するためにプロセッサが充電器５２を制御するときにフ ラッシュする。他のアイコン及びキャラクタ表示は、電源管理システムには関連 していない。 可聴及び可視アラームを含む指示がユーザに与えられる。１つの実施形態にお いて、１０セルのバッテリパックが１２．１Ｖに達したときに、低バッテリアラ ーム指示が与えられる。バッテリパックが１１．４５Ｖに達すると、バッテリ欠 乏アラームが与えられる。バッテリパックが１０．２５Ｖに達すると、装置のモ ータ及び制御回路への電力がオフにされ、バックアップアラーム指示が作動され る。 例えば、ポンプの保守のためにバッテリを取り外す必要があるときには、プロ セッサは、バッテリの最後に決定された容量をメモリ６２に保持する。再プログ ラムされない限り、プロセッサは、保守が完了した後にポンプに挿入されたバッ テリにこの記憶された容量を適用する。従って、精度が失われるおそれなくいつ でもバッテリを取り外すことができる。新たなバッテリ２６がポンプに設置され たときには、オペレータは、その指定の容量（又は上記の減少された容量）をキ ーパッド２２を経てプロセッサ４２に入力する。 バッテリ電圧センサ４９は、バッテリ電圧を常時監視し、そしてそれを表す信 号をプロセッサ４２へ与える。メモリ６２には、バッテリの予想電圧・対・蓄積 電荷の量を指示するテーブルが記憶される。従って、バッテリがある蓄積電荷を 有するとプロセッサが決定した場合には、メモリのテーブルをアクセスして、そ の電荷に対するバッテリの予想電圧を決定することができる。バッテリ電圧セン サ４９により送られる実際の電圧が予想電圧よりも著しく低い場合には、バッテ リの短絡が指示される。ポンプ１０を動作する間にバッテリ電圧が直ちに低下す る場合には、プロセッサ４２は、バッテリ２６に短絡状態があることを決定し、 アラームが発せられる。マルチバッテリパックにおいては、２つ以上のバッテリ セルが短絡したときにバッテリ電圧が低下する。短絡したバッテリセルは、バッ テリが完全に充電された後でなければ検出できない。例えば、ポンプ１０の動作 中に、バッテリ寿命が４時間残っていることをランタイムゲージ６４が指示する が、バッテリ電圧がセル当たり０．９ボルトしかない場合には、プロセッサ４２ は、短絡状態が存在することを決定する。 要約すれば、バッテリ容量を低下させる上記４つのファクタが存在する。それ らは、次の通りである。 １．非理想的放電率 ２．バッテリの劣化 ３．実行される放電／充電サイクルの数 ４．充電中の周囲温度上昇（非永久的） バッテリに実際に蓄積される電荷の量を低下する上記３つのファクタが存在す る。それらは、次の通りである。 １．全てのセルを完全充電するための充電サイクルを完了できない（トップア ップサイクルが完了しない） ２．自己放電 ３．バッテリの使用 電源管理システム２８は、電源オン／オフスイッチ３８とメインＣＰＵ３６と の間のインターフェイスを構成する。注入ポンプがオフであるときに、スイッチ ３８からオン信号を受け取ると、プロセッサ４２は、オン／オフ制御器４４を経 て注入ポンプの残り部分に電力を付与する。電源がオンになると、メインＣＰＵ ３６は、スイッチ選択を受け取り、そして適切な応答を決定する。応答が電源を オフに切り換えることである場合には、メインＣＰＵ３６は、電源管理システム ２８がポンプから電力を除去するよう要求する。次いで、電源管理システムは、 オン／オフ制御器４４をオフモードに制御する。 図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄは、電源管理システムの実施形態を示す回路図で ある。図４Ａ−１ないし４Ａ−４を参照すれば、バッテリ２６は、充電器５２及 びバッテリ電圧モニタ４９に接続されて示されている。バッテリ２６は、内部温 度センサ５１を備えている。それらの動作は、上記した通りである。充電器に入 力される電力は、ＤＣ＿ＩＮＰＵＴと示されており、交流電源３０からの電力が 直流に変換されたものである。又、交流が利用できるときにそれを指示する交流 センサ４０も示されている。システム電源選択回路１００は、交流が利用できる ときに、逆バイアスダイオードＣＲ３により、変換された交流を生物医学装置に 供給し、これをを動作する。しかしながら、バッテリ２６を周期的なリフレッシ ュサイクルのために放電することが所望されるときは、ＰＷＲ＿ＯＮラインがプ ロセッサ４２（図４Ｂ−１ないし４Ｂ−６）によりアクチベートされ、そしてバ ッテリを用いて装置が付勢される。ＶＡＯ遮断回路１０２は、バッテリ電圧を監 視し、その電圧が上記の９．７５ボルトのような所定レベルに到達したときにバ ッテリを回路から切断する。 図４Ｂ−１ないし４Ｂ−６を参照すれば、プロセッサ４２及び周囲温度センサ 回路５８が示されている。図４Ｃ−１ないし４Ｃ−５を参照すれば、４７オーム ７ワット抵抗器Ｒ２７３より成るバッテリリフレッシュサイクル負荷１０４が示 されている。生物医学装置が動作しないときには、プロセッサ４２は、装置Ｑ９ を制御して、バッテリ２６を放電するように負荷Ｒ２７３を適用させる。上記し たように、プロセッサ４２は、装置を使用して、装置が動作するときにバッテリ を放電させる。 図４Ｄ−１ないし４Ｄ−４には、システム電流モニタ５０が示されている。バ ッテリによりＶＡＯ＿ＳＯＵＲＣＥラインを経て付勢される５ボルトの「常にオ ンの電源」１０６も示されている。上記したように、バッテリ電圧があるレベル より低下すると、バッテリが装置から切断され、５ボルトの常にオンの電源は、 付勢されない。 内部ファン６６は、冷却に使用され、主としてバッテリ寿命を延長しそして充 電容量を増加する助けをする。１つの実施形態において、ファンは、６．３ＣＦ Ｍの定格を有する。ファンは、バッテリが高速又はトップアップサイクルで充電 されるときには、常にオンである。浮動充電サイクル中には、プロセッサ４２が ファンを４１℃のバッテリ温度でオンにしそして３５℃でオフにするように制御 し、バッテリが曝される熱を制限する。 図５は、本発明の原理による充電サイクルの実施形態を示す図である。プロセ ッサ４２は、先ず、外部電源（交流電源のような）がシステムに接続されたかど うか決定する。それが接続されそしてバッテリが再充電すべきである場合には、 上記のように、プロセッサは、１００％の高速充電電流で高速充電サイクル７０ を開始する。周囲温度が５℃未満であるか又は４０℃より高いか、或いはバッテ リ温度が４２℃より高い場合には、高速充電が停止され、そして高速冷却７２と して示されたモードに入る。周囲温度が５℃より高いが、３８℃より低くそして バッテリ温度が３３℃より低く且つバッテリ温度から周囲温度を差し引いた値が ２℃未満である場合は、充電サイクルは、１００％の高速充電電流での高速ロッ ク充電７４へと進む。この高速ロック充電サイクル７４において、充電電流が５ 分間付与され、次いで、高速充電サイクル７０へと進む。しかしながら、周囲温 度が５℃より低いか又は４２℃より高い場合は、高速冷却サイクル７２に入る。 バッテリの温度から周囲温度を差し引いた値が５℃より大きいか、又は充電時間 が８時間より長い場合は、高速ロック充電７４がトップアップ冷却サイクル７６ へ進む。５．５時間の冷却時間が経過した後に、浮動充電サイクル７８に入る。 しかしながら、バッテリ温度が３１℃未満である場合には、トップアップ充電サ イクル８０に入り、バッテリに付与される電荷が高速充電の１６％となる。トッ プアップ充電サイクル８０の間に、バッテリ温度が監視され、そしてこれが３５ ℃を越えると、トップアップ冷却充電サイクル５７に入る。このトップアップ充 電サイクル８０において３時間の累積充電時間の後に、浮動充電サイクル７８に 入り、バッテリに付与される電荷が高速充電の量の４％となる。 高速充電サイクル７０に戻ると、バッテリの温度変化が５℃より大きいか、又 はバッテリ電圧の負の変化が９０ｍＶより大きいか、或いは充電時間が３時間よ り長い場合には、トップアップ冷却サイクル７６に入る。 高速冷却サイクル７２に戻ると、３時間が経過し且つ周囲温度が５℃より高い 場合には、ホット充電サイクル８２に入り、バッテリに付与される電荷は、高速 充電量の１６％となる。ホット充電の累積時間が３時間を越えた後に、浮動充電 サイクル７８に入る。しかしながら、バッテリがホット充電されそして周囲温度 が３２℃未満である場合には、高速冷却サイクル７２に入る。 本発明の特定の実施形態を以上に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱 せずに種々の変更がなされ得る。従って、本発明は、請求の範囲のみにより限定 されるものとする。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成９年４月２９日（１９９７．４．２９） 【補正内容】請求の範囲 1. 動作のための電力を必要とする生物医学装置を再充電可能なバッテリ及び外 部電源から動作するために電力を管理する電源管理システムにおいて、 外部電源が電源管理システムに接続されたときには外部電源から生物医学装 置を付勢し、そして外部電源が電源管理システムに接続されないときにはバッ テリから生物医学装置を付勢するための接続手段と、 充電制御信号に応答してバッテリに電荷を供給するためにバッテリに接続さ れた充電器と、 外部電源が電源管理システムに接続されたときには充電器に充電制御信号を 与えて充電器がバッテリに電荷を供給するようにし、バッテリにおける電荷量 の値を自動的に決定し、バッテリが受けた放電／充電サイクルの数に基づいて バッテリにおける電荷量の上記決定された値を自動的に調整し、バッテリにお ける電荷量の上記調整及び決定された値と、生物医学装置の所要電力とに基づ いてバッテリのランタイムを自動的に決定し、そして上記ランタイムを表す表 示信号を発生するプロセッサと、 上記表示信号に応答して上記決定されたランタイムを表示するディスプレイ とを備えたことを特徴とする電源管理システム。 2. 上記プロセッサは、バッテリから生物医学装置を動作することに基づいてバ ッテリにおける電荷量の値を自動的に減少し、そしてバッテリにおける電荷の 値の減少を反映するようにランタイムを自動的に更新する請求項１に記載の電 源管理システム。 3. 上記ランタイムのディスプレイとは別に、バッテリが完全に充電されたこと を指示する完全充電指示器を更に備え、 上記プロセッサは、バッテリの充電が完了した後に上記完全充電指示器を点 灯する請求項１に記載の電源管理システム。 4. 上記プロセッサは、バッテリの深い放電を行いそしてバッテリを完全に再充 電するように充電器を自動的に且つ周期的に制御する請求項１に記載の電源管 理システム。 5. 上記生物医学装置は、これが動作しているときにバッテリの深い充電を行う ようにプロセッサが充電器を制御するときにはバッテリから動作される請求項 ４に記載の電源管理システム。 6. 上記プロセッサは、バッテリの所定率の自己放電に基づきバッテリにおける 電荷量の値の減少を自動的に計算する請求項１に記載の電源管理システム。 7. 上記プロセッサは、完全な充電サイクルを完了できないことに基づきバッテ リにおける電荷量の値の減少を自動的に決定する請求項１に記載の電源管理シ ステム。 8. 上記プロセッサは、完全な充電サイクルを完了することに基づきバッテリに おける電荷量の値の増加を自動的に決定する請求項７に記載の電源管理システ ム。 9. 上記プロセッサは、バッテリの劣化に基づき電荷を蓄積するためのバッテリ の計算された容量を自動機に調整する請求項１に記載の電源管理システム。 10．プロセッサに周囲温度信号を与える周囲温度センサを更に備え、プロセッサ は、バッテリの充電容量の値を含み、そしてプロセッサは、バッテリを充電す るときに周囲温度信号に基づき上記容量の値の減少を自動的に計算する請求項 １に記載の電源管理システム。 11．上記プロセッサは、サイクルが時間的に制限されない限りバッテリにダメー ジを生じるような率でバッテリに電荷を付与する高速充電サイクルと、この高 速充電サイクルに続くトップアップ充電サイクルと、バッテリの自己放電によ り失われた電荷を補充する浮動充電サイクルとにおいてバッテリを充電するよ うに充電器を制御する請求項１に記載の電源管理システム。 12．プロセッサに周囲温度信号を与える周囲温度センサを更に備え、 上記プロセッサは、周囲温度が第１の所定のスレッシュホールドを越えるこ とを周囲温度信号が指示するときはホット充電サイクルでバッテリを充電する ように充電器を制御し、ホット充電サイクルは、高速充電サイクルに比して低 いレベルで長い時間周期にわたってバッテリに電荷を付与することを含む請求 項１１に記載の電源管理システム。 13．選択された動作モードに基づいて電力を必要とする生物医学装置を再充電可 能なバッテリ及び外部電源から動作するために電力を管理する電源管理システ ムにおいて、 外部電源が電源管理システムに接続されたときには外部電源から生物医学装 置を付勢し、そして外部電源が電源管理システムに接続されないときにはバッ テリから生物医学装置を付勢するための接続手段と、 充電制御信号に応答してバッテリに電荷を供給しそしてバッテリの深い放電 を行うためにバッテリに接続された充電器と、 メモリを有し、メモリに記憶されたバッテリの充電容量の値を有するプロセ ッサであって、外部電源が電源管理システムに接続されたときに充電器に充電 制御信号を与えて充電器がバッテリに電荷を供給するようにし、バッテリが受 けた放電／充電サイクルの数に基づいて上記メモリに記憶されたバッテリの充 電容量の値を自動的に調整し、生物医学装置を付勢するためのバッテリの使用 を自動的に監視し、上記メモリに記憶されたバッテリの充電容量の値に基づい てバッテリにおける電荷量の値を自動的に計算しそしてバッテリの使用に基づ いて上記バッテリにおける電荷量の値を自動的に更新し、バッテリにおける電 荷量の計算された値と、選択された動作モードでの生物医学装置の現在の所要 電力とに基づいてバッテリのランタイムを自動的に決定しそして上記電荷量の 値及び生物医学装置の所要電力が変化するときにランタイムを自動的に更新し 、そして上記ランタイムを表す表示信号を発生するプロセッサと、 上記表示信号に応答して上記決定されたランタイムを表示するディスプレイ とを備えたことを特徴とする電源管理システム。 14．上記プロセッサは、バッテリの深い放電を行いそしてバッテリを完全に再充 電するように充電器を自動的に且つ周期的に制御する請求項１３に記載の電源 管理システム。 15．上記生物医学装置は、これが動作しているときにバッテリの深い充電を行う ようにプロセッサが充電器を制御するときにはバッテリ電源から動作される請 求項１４に記載の電源管理システム。 16．上記生物医学装置は、これが動作しているときにバッテリの深い充電を行う ようにプロセッサが充電器を制御するときにはバッテリ電源から動作される請 求項１５に記載の電源管理システム。 17．上記プロセッサは、完全な充電サイクルを完了できないことに基づきバッテ リにおける電荷量の値の減少を自動的に決定する請求項１３に記載の電源管理 システム。 18．上記プロセッサは、完全な充電サイクルを完了することに基づきバッテリに おける電荷量の値の増加を自動的に決定する請求項１７に記載の電源管理シス テム。 19．上記プロセッサは、サイクルが時間的に制限されない限りバッテリにダメー ジを生じるような率でバッテリに電荷を付与する高速充電サイクルと、この高 速充電サイクルに続くトップアップ充電サイクルと、バッテリの自己放電によ り失われた電荷を補充する浮動充電サイクルとにおいてバッテリを充電するよ うに充電器を制御する請求項１３に記載の電源管理システム。 20．外部電源に接続でき、内部の再充電可能なバッテリを有し、そして動作のた めの電力を必要とする生物医学装置の電力を管理する方法において、 外部電源が接続されたときには外部電源から生物医学装置を付勢し、 外部電源が接続されないときには内部バッテリから生物医学装置を付勢し、 外部電源が接続されたときにバッテリを完全充電状態に再充電し、 バッテリが受けた放電／充電サイクルの数に基づいてバッテリの充電容量を 自動的に決定し、 バッテリの上記決定された充電容量に基づいてバッテリにおける電荷量の値 を自動的に決定し、 バッテリおける電荷量の上記決定された値と、生物医学装置の所要電力とに 基づいて、バッテリのランタイムを自動的に決定し、そして バッテリのランタイムの長さを表示する、 という段階を備えたことを特徴とする方法。 21．バッテリから生物医学装置を動作することに基づいてバッテリにおける電荷 量の値を自動的に減少し、そして バッテリにおける電荷の値の減少を反映するようにランタイムを自動的に更 新するという段階を含む請求項２０に記載の方法。 22．バッテリ充電が完了した後にバッテリが完全に充電されたことをランタイム から個別に指示する段階を更に含む請求項２０に記載の方法。 23．バッテリの深い放電を自動的及び周期的に行い、そしてバッテリを完全充電 状態に再充電する段階を更に備えた請求項２０に記載の方法。 24．生物医学装置が動作されているときにバッテリの深い放電サイクルが開始さ れたときにはバッテリの深い放電を生じさせるためにバッテリから生物医学装 置を動作する段階を更に備えた請求項２３に記載の方法。 25．バッテリの所定率の自己放電に基づきバッテリの電荷量の値の減少を自動的 に計算する段階を更に備えた請求項２０に記載の方法。 26．バッテリの充電容量の値を指定し、そして バッテリを充電するときの周囲温度に基づいて上記容量の値の減少を自動的 に決定する段階を更に備えた請求項２０に記載の方法。 27．完全な充電サイクルを完了できないことに基づいてバッテリに蓄積される電 荷量の値を自動的に減少する段階を更に備えた請求項２０に記載の方法。 28．完全な充電サイクルを完了することに基づいてバッテリに蓄積される電荷量 の値を自動的に増加する段階を更に備えた請求項２７に記載の方法。 29．サイクルが時間的に制限されない限りバッテリにダメージを生じるような率 でバッテリに電荷を付与する高速充電サイクルでバッテリを充電し、 この高速充電サイクルに続くトップアップ充電サイクルでバッテリを充電し 、そして バッテリの自己放電により失われた電荷を補充する浮動充電サイクルでバッ テリを充電する、 という段階を更に備えた請求項２０に記載の方法。 30．上記プロセッサは、周囲温度が第２の所定のスレッシュホールドより高いこ とを指示する周囲温度信号に応答してホット充電サイクルを自動的に停止する 請求項１２に記載の電源管理システム。 31．プロセッサがバッテリ充電容量の値を自動的に記憶し、そしてバッテリが生 物医学装置から除去される場合にその記憶された値を保持するところのメモリ を更に備えた請求項１に記載の電源管理システム。 32．バッテリ電圧信号を発生するバッテリ電圧センサを更に備え、上記プロセッ サは、バッテリ電圧信号を電圧スレッシュホールドと比較し、そしてバッテリ 電圧信号がスレッシュホールドを越える場合にバッテリオープン状態を指示す る請求項１に記載の電源管理システム。 33．バッテリ電圧信号を発生するバッテリ電圧センサと、 蓄積電荷レベルをバッテリ電圧に関連付けるデータが記憶されたメモリとを 更に備え、 上記プロセッサは、バッテリ電圧信号及び蓄積電荷をメモリに記憶された対 応データと比較し、そしてバッテリ電圧が記憶されたバッテリ電圧より著しく 低いことをバッテリ電圧信号が指示する場合に、バッテリ短絡状態を指示する 請求項１に記載の電源管理システム。 34．生物医学装置の種々の動作に対して引き出される電流レベルが記憶されたメ モリを更に備え、 上記プロセッサは、生物医学装置の現在の動作を決定し、その動作に対して 引き出される記憶された電流をメモリから検索し、そしてバッテリの最後の既 知の充電レベルから動作時間にわたるその検索された電流引出しレベルを差し 引くことにより、バッテリに残された電荷量を決定する請求項１に記載の電源 管理システム。 35．充電指示器を更に備え、上記プロセッサは、バッテリが充電される時間中に この充電指示器をフラッシュする請求項１に記載の電源管理システム。 36．プロセッサがバッテリ充電容量の値を自動的に記憶し、そしてバッテリが生 物医学装置から除去される場合にその記憶された値を保持するところのメモリ を更に備えた請求項１３に記載の電源管理システム。 37．上記ランタイムのディスプレイとは別に、バッテリが完全に充電されたこと を指示する完全充電指示器を更に備え、 上記プロセッサは、バッテリの充電が完了した後に上記完全充電指示器を点 灯する請求項１３に記載の電源管理システム。 38．バッテリ電圧信号を発生するバッテリ電圧センサを更に備え、上記プロセッ サは、バッテリ電圧信号を電圧スレッシュホールドと比較し、そしてバッテリ 電圧信号がスレッシュホールドを越える場合にバッテリオープン状態を指示す る請求項１３に記載の電源管理システム。 39．バッテリ電圧信号を発生するバッテリ電圧センサと、 蓄積電荷レベルをバッテリ電圧に関連付けるデータが記憶されたメモリとを 更に備え、 上記プロセッサは、バッテリ電圧信号及び蓄積電荷をメモリに記憶された対 応データと比較し、そしてバッテリ電圧が記憶されたバッテリ電圧より著しく 低いことをバッテリ電圧信号が指示する場合に、バッテリ短絡状態を指示する 請求項１３に記載の電源管理システム。 40．生物医学装置の種々の動作に対して引き出される電流レベルが記憶されたメ モリを更に備え、 上記プロセッサは、生物医学装置の現在の動作を決定し、その動作に対して 引き出される記憶された電流をメモリから検索し、そしてバッテリの最後の既 知の充電レベルから動作時間にわたるその検索された電流引出しレベルを差し 引くことにより、バッテリに残された電荷量を決定する請求項１３に記載の電 源管理システム。 41．充電指示器を更に備え、上記プロセッサは、バッテリが充電される時間中に この充電指示器をフラッシュする請求項１３に記載の電源管理システム。 42．プロセッサに周囲温度信号を与える周囲温度センサを更に備え、 上記プロセッサは、周囲温度が第１の所定のスレッシュホールドを越えるこ とを周囲温度信号が指示するときはホット充電サイクルでバッテリを充電する ように充電器を制御し、ホット充電サイクルは、高速充電サイクルに比して低 いレベルで長い時間周期にわたってバッテリに電荷を付与することを含む請求 項１９に記載の電源管理システム。 43．上記プロセッサは、周囲温度が第２の所定のスレッシュホールドより高いこ とを指示する周囲温度信号に応答してホット充電サイクルを自動的に停止する 請求項４２に記載の電源管理システム。 44．バッテリの充電容量の値をメモリに記憶し、そしてバッテリが生物医学装置 から除去されるときにその記憶された値を保持する段階を更に含む請求項２０ に記載の方法。 45．生物医学装置の種々の動作に対して引き出される電流レベルを記憶し、 生物医学装置の現在の動作を決定し、その動作に対して引き出される記憶さ れた電流をメモリから検索し、そしてバッテリの最後の既知の充電レベルから 動作時間にわたるその検索された電流引出しレベルを差し引くことにより、バ ッテリに残された電荷量を決定する段階を更に含む請求項２０に記載の方法。 46．バッテリが充電されている時間中に充電指示器をフラッシュする段階を更に 含む請求項２０に記載の方法。 47．周囲温度を感知しそしてその感知された周囲温度を表す周囲温度信号を発生 し、 周囲温度が第１の所定のスレッシュホールドを越えることを周囲温度信号が 指示するときはホット充電サイクルでバッテリを充電し、ホット充電サイクル は、高速充電サイクルに比して低いレベルで長い時間周期にわたってバッテリ に電荷を付与するという段階を更に含む請求項２９に記載の方法。 48．ホット充電サイクルで充電する上記段階は、更に、周囲温度が第２の所定の スレッシュホールドより高いことを指示する周囲温度信号に応答してホット充 電サイクルを自動的に停止することを含む請求項４７に記載の方法。 49．バッテリ電圧を感知しそしてバッテリ電圧信号を発生し、 上記バッテリ電圧信号を電圧スレッシュホールドと比較し、そしてバッテリ 電圧信号がスレッシュホールドを越える場合にバッテリオープン状態を指示す るという段階を更に含む請求項２０に記載の方法。 50．バッテリ電圧を感知しそしてバッテリ電圧信号を発生し、 蓄積電荷レベルをバッテリ電圧に関連付けるデータを記憶し、 バッテリ電圧信号及び蓄積電荷をメモリに記憶された対応データと比較し、 そしてバッテリ電圧が記憶されたバッテリ電圧より著しく低いことをバッテリ 電圧信号が指示する場合に、バッテリ短絡状態を指示するという段階を更に含 む請求項２０に記載の方法。 51．動作のための電力を必要とする生物医学装置を再充電可能なバッテリ及び外 部電源から動作するために電力を管理する電源管理システムにおいて、 充電制御信号に応答してバッテリに電荷を供給するためにバッテリに接続さ れた充電器と、 周囲温度信号を与える周囲温度センサと、 サイクルが時間的に制限されない限りバッテリにダメージを生じるような率 でバッテリに電荷を付与する高速充電サイクルと、この高速充電サイクルに続 くトップアップ充電サイクルと、バッテリの自己放電により失われた電荷を補 充する浮動充電サイクルと、周囲温度が第１の所定のスレッシュホールドを越 えることを周囲温度信号が指示するときのホット充電サイクルとにおいてバッ テリを充電するように充電器を自動的に制御するプロセッサとを備え、上記ホ ット充電サイクルは、高速充電サイクルに比して低いレベルで長い時間周期に わたってバッテリに電荷を付与することを含むことを特徴とする電源管理シス テム。 52．上記プロセッサは、周囲温度が第２の所定のスレッシュホールドより高いこ とを指示する周囲温度信号に応答してホット充電サイクルを自動的に停止する 請求項５１に記載の電源管理システム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スミス オリヴァー ジェイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92127 サンディエゴ タートルバック レーン 11399

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 動作のための電力を必要とする生物医学装置を再充電可能なバッテリ及び外 部電源から動作するために電力を管理する電源管理システムにおいて、 外部電源が電源管理システムに接続されたときには外部電源から生物医学装 置を付勢し、そして外部電源が電源管理システムに接続されないときにはバッ テリから生物医学装置を付勢するための接続手段と、 充電制御信号に応答してバッテリに電荷を供給するためにバッテリに接続さ れた充電器と、 外部電源が電源管理システムに接続されたときには充電器に充電制御信号を 与えて充電器がバッテリに電荷を供給するようにし、バッテリにおける電荷量 の値を自動的に決定し、バッテリにおける電荷量の決定された値と、生物医学 装置の所要電力とに基づいてバッテリのランタイムを自動的に決定し、そして 上記ランタイムを表す表示信号を発生するプロセッサと、 上記表示信号に応答して上記決定されたランタイムを表示するディスプレイ とを備えたことを特徴とする電源管理システム。 2. 上記プロセッサは、バッテリから生物医学装置を動作することに基づいてバ ッテリにおける電荷量の値を自動的に減少し、そしてバッテリにおける電荷の 値の減少を反映するようにランタイムを自動的に更新する請求項１に記載の電 源管理システム。 3. 上記ランタイムのディスプレイとは別に、バッテリが完全に充電されたこと を指示する完全充電指示器を更に備え、 上記プロセッサは、バッテリの充電が完了した後に上記完全充電指示器を点 灯する請求項１に記載の電源管理システム。 4. 上記プロセッサは、バッテリの深い放電を行いそしてバッテリを完全に再充 電するように充電器を自動的に且つ周期的に制御する請求項１に記載の電源管 理システム。 5. 上記生物医学装置は、これが動作しているときにバッテリの深い充電を行う ようにプロセッサが充電器を制御するときにはバッテリから動作される請求項 ４に記載の電源管理システム。 6. 上記プロセッサは、バッテリの所定率の自己放電に基づきバッテリにおける 電荷量の値の減少を自動的に計算する請求項１に記載の電源管理システム。 7. 上記プロセッサは、完全な充電サイクルを完了できないことに基づきバッテ リにおける電荷量の値の減少を自動的に決定する請求項１に記載の電源管理シ ステム。 8. 上記プロセッサは、完全な充電サイクルを完了することに基づきバッテリに おける電荷量の値の増加を自動的に決定する請求項７に記載の電源管理システ ム。 9. 上記プロセッサは、バッテリの劣化に基づき電荷を蓄積するためのバッテリ の計算された容量を自動機に調整する請求項１に記載の電源管理システム。 10．プロセッサに周囲温度信号を与える周囲温度センサを更に備え、プロセッサ は、バッテリの充電容量の値を含み、そしてプロセッサは、バッテリを充電す るときに周囲温度信号に基づき上記容量の値の減少を自動的に計算する請求項 １に記載の電源管理システム。 11．上記プロセッサは、バッテリが受けた放電／充電サイクルの数に基づいて電 荷を蓄積するようにバッテリの計算された容量を調整する請求項１０に記載の 電源管理システム。 12．上記プロセッサは、サイクルが時間的に制限されない限りバッテリにダメー ジを生じるような率でバッテリに電荷を付与する高速充電サイクルと、この高 速充電サイクルに続くトップアップ充電サイクルと、バッテリの自己放電によ り失われた電荷を補充する浮動充電サイクルとにおいてバッテリを充電するよ うに充電器を制御する請求項１に記載の電源管理システム。 13．上記プロセッサは、周囲温度が所定のスレッシュホールドを越えるときには ホット充電サイクルにおいてバッテリを充電するように充電器を制御する請求 項１２に記載の電源管理システム。 14．選択された動作モードに基づいて電力を必要とする生物医学装置を再充電可 能なバッテリ及び外部電源から動作するために電力を管理する電源管理システ ムにおいて、 外部電源が電源管理システムに接続されたときには外部電源から生物医学装 置を付勢し、そして外部電源が電源管理システムに接続されないときにはバッ テリから生物医学装置を付勢するための接続手段と、 充電制御信号に応答してバッテリに電荷を供給しそしてバッテリの深い放電 を行うためにバッテリに接続された充電器と、 外部電源が電源管理システムに接続されたときには充電器に充電制御信号を 与えて充電器がバッテリに電荷を供給するようにし、生物医学装置を付勢する ためのバッテリ使用を自動的に監視し、バッテリにおける電荷量の値を自動的 に計算しそしてバッテリの使用に基づいて上記値を自動的に更新し、バッテリ における電荷量の計算された値と、選択された動作モードでの生物医学装置の 現在の所要電力とに基づいてバッテリのランタイムを自動的に決定しそして上 記電荷量の値及び生物医学装置の所要電力が変化するときにランタイムを自動 的に更新し、そして上記ランタイムを表す表示信号を発生するプロセッサと、 上記表示信号に応答して上記決定されたランタイムを表示するディスプレイ とを備えたことを特徴とする電源管理システム。 15．上記プロセッサは、バッテリの深い放電を行いそしてバッテリを完全に再充 電するように充電器を自動的に且つ周期的に制御する請求項１４に記載の電源 管理システム。 16．上記生物医学装置は、これが動作しているときにバッテリの深い充電を行う ようにプロセッサが充電器を制御するときにはバッテリ電源から動作される請 求項１５に記載の電源管理システム。 17．上記生物医学装置は、これが動作しているときにバッテリの深い充電を行う ようにプロセッサが充電器を制御するときにはバッテリ電源から動作される請 求項１６に記載の電源管理システム。 18．上記プロセッサは、完全な充電サイクルを完了できないことに基づきバッテ リにおける電荷量の値の減少を自動的に決定する請求項１４に記載の電源管理 システム。 19．上記プロセッサは、完全な充電サイクルを完了することに基づきバッテリに おける電荷量の値の増加を自動的に決定する請求項１８に記載の電源管理シス テム。 20．上記プロセッサは、サイクルが時間的に制限されない限りバッテリにダメー ジを生じるような率でバッテリに電荷を付与する高速充電サイクルと、この高 速充電サイクルに続くトップアップ充電サイクルと、バッテリの自己放電によ り失われた電荷を補充する浮動充電サイクルとにおいてバッテリを充電するよ うに充電器を制御する請求項１４に記載の電源管理システム。 21．外部電源に接続でき、内部の再充電可能なバッテリを有し、そして動作のた めの電力を必要とする生物医学装置の電力を管理する方法において、 外部電源が接続されたときには外部電源から生物医学装置を付勢し、 外部電源が接続されないときには内部バッテリから生物医学装置を付勢し、 外部電源が接続されたときにバッテリを完全充電状態に充電し、 バッテリにおける電荷の量の値を自動的に決定し、 バッテリにおける電荷の量の上記決定された値と、生物医学装置の所要電力 とに基づいて、バッテリのランタイムを自動的に決定し、そして バッテリのランタイムの長さを表示する、 という段階を備えたことを特徴とする方法。 22．バッテリから生物医学装置を動作することに基づいてバッテリにおける電荷 量の値を自動的に減少し、そして バッテリにおける電荷の値の減少を反映するようにランタイムを自動的に更 新するという段階を含む請求項２１に記載の方法。 23．バッテリ充電が完了した後にバッテリが完全に充電されたことをランタイム から個別に指示する段階を更に含む請求項２１に記載の方法。 24．バッテリの深い放電を自動的及び周期的に行い、そしてバッテリを完全充電 状態に再充電する段階を更に備えた請求項２１に記載の方法。 25．生物医学装置が動作されているときにバッテリの深い放電サイクルが開始さ れたときにはバッテリの深い放電を生じさせるためにバッテリから生物医学装 置を動作する段階を更に備えた請求項２４に記載の方法。 26．バッテリの所定率の自己放電に基づきバッテリの電荷量の値の減少を自動的 に計算する段階を更に備えた請求項２１に記載の方法。 27．バッテリの充電容量の値を指定し、そして バッテリを充電するときの周囲温度に基づいて上記容量の値の減少を自動的 に決定する段階を更に備えた請求項２１に記載の方法。 28．完全な充電サイクルを完了できないことに基づいてバッテリに蓄積される電 荷量の値を自動的に減少する段階を更に備えた請求項２１に記載の方法。 29．完全な充電サイクルを完了することに基づいてバッテリに蓄積される電荷量 の値を自動的に増加する段階を更に備えた請求項２８に記載の方法。 30．サイクルが時間的に制限されない限りバッテリにダメージを生じるような率 でバッテリに電荷を付与する高速充電サイクルでバッテリを充電し、 この高速充電サイクルに続くトップアップ充電サイクルでバッテリを充電し 、そして バッテリの自己放電により失われた電荷を補充する浮動充電サイクルでバッ テリを充電する、 という段階を更に備えた請求項２１に記載の方法。