具有上电例程的医疗装置

技术领域

本发明涉及电池供电医疗装置，例如体外胰岛素泵，以及用于此类电池供电医疗装置上电的方法。该方法尤其涉及在上电时测试电池。

背景技术

电池供电医疗装置在多种诊断或治疗应用中被大量使用并且越来越多。在下文出于示例性目的而涉及的领域是体外胰岛素泵，在连续皮下胰岛素输注 (CSII) 的情况下罹患糖尿病者 (PwD) 基本上连续地携带该体外胰岛素泵。

此类体外胰岛素泵和各种其他医疗装置由通用电池供电，该通用电池可拆卸地布置在医疗装置的相应电池舱中。电量耗尽时，通常由使用者直接更换电池。

电池供电医疗装置通常经设计可监测电池，并在电池即将耗尽并需要更换时向使用者提供警报或警示。此外，更换电池后，作为上电例程的一部分，电池供电医疗装置通常会进行电池测试。由此，确保了新插入的电池确实能够为医疗装置供电。为了测试医疗装置的电池，已经开发了许多方法，这些方法通常取决于电压和内部电阻的测量值。

发明内容

然而，根据现有技术执行电池测试通常使电池受到很大的压力，这可能导致意外的电源故障。这可尤其发生在使用了通常不合适的电池，或者错误地使用了较弱或基本没电的电池来代替新电池的情况下。如果在为医疗装置上电时发生此类电源故障，则医疗装置可能完全停止操作，而不向使用者提供任何警告或警报，据悉这也是令使用者担忧和困扰的一些原因。此外，在这种情况下，没有关于电池测试的信息被存储在医疗装置的历史记录存储器或历史记录文件中，从而使电源故障原因的诊断变得复杂，而从监管的角度来看，这进一步成为关键问题。

本发明的总体目的是改进关于电池供电医疗装置的电池测试的现有技术。有利地，避免或至少减少由于电池电量弱或没电而导致的意外电源故障的风险。

总体目的是通过独立权利要求的主题来实现的，具体的结果/或示例性实施例由从属权利要求以及整个公开限定。

一种用于电池供电的医疗装置上电的方法，该方法包括执行初始电池测试。初始电池测试包括以下步骤：

a)在没有将测试负载连接至电池的情况下测定电池的无测试负载电压

b)如果无测试负载电压

c)如果无测试负载电压

c1)在将测试负载连接至电池的情况下测定电池的测试负载电压

c2)将无测试负载电压

c3)如果电压差

其中该方法进一步包括如果电压差 Δ

电池供电医疗装置可包括：

-电池舱，该电池舱设计成可拆卸地容纳电池和接触元件，以电性地接触所述电池；

-测试负载，该测试负载可选择性地联接至电池；

-控制电路，该控制电路配置成执行一种电池一经插入电池舱即用于医疗装置上电的方法。

用于医疗装置上电的方法可以是根据如上所述和/或进一步如下所述的任何实施例的方法。

电池通常是任何合适的类型。在典型的实施例中，电池是通常可用的标准电池，诸如例如，可再充电或不可再充电类型的 AA 或 AAA 电池。电池也可由多个串联的单个电池制成。然而，应注意，本发明不限于特定类型的电池，而是根据医疗装置的规格和要求可使用原则上任何类型的电池，即不可再充电电池（一次性电池）或可再充电电池（二次性电池）。电池舱通常设计成允许使用者更换电池。

由于电池经由电池舱的接触元件接触，因此接触元件与电池的电池端子之间的过渡电阻与电池的内部电阻串联作用。组合电阻在本文件中称为有效内部电阻

用于医疗装置上电的方法的后续步骤可包括：例如，存储器检查、通信控制器检查、电极检查、传感器检查、警报检查、医疗装置电路的一般检查、声学和/或触觉指示装置测试（例如扬声器、蜂鸣器或振动器）、显示测试和本领域通常已知的一般初始化步骤，以及在下面更详细地说明的进一步的电池测试。这些后续步骤中的一些步骤可能与大量的功率消耗相关联，并因此使电池受到很大的压力。根据本发明，仅在成功通过初始电池测试的情况下才执行这些后续步骤。

应当理解，医疗装置在执行任何操作时，特别是在执行初始电池测试时，会汲取无法避免的基线电流。因此，电池的真实开路电压

当在步骤 (a) 中测定和测量无测试负载电压时，基线电流是从电池汲取的唯一电流。因此，电池负载最小，并且无测试负载电压尽可能接近开路电压。

在该方法的步骤 (b) 中，提供警报并且该方法终止，即，如果无测试负载电压低于预定的无测试负载电压阈值，则不执行后续步骤。该步骤确保仅在电池至少能够提供这些步骤所需的功率的情况下才执行初始电池测试的后续步骤。因此，在此步骤中会筛选出非常弱或接近空电量的电池。该警报可以像其他警报一样在医疗装置的一个或多个指示装置上提供，在医疗装置的显示器上指示和/或在远程装置（例如，遥控器或智能电话）上提供。

在步骤 (c1) 中，测定和测量电池的另一电压作为测试负载电压，其中将测试负载连接至电池。连接和断开测试负载由医疗装置的控制电路控制。对于此测量，除了基线电流外，还会从电池中汲取额外的测试负载电流，从而导致有效内部电阻上的电压降更大。

选择测试负载和测试负载电流，使得连接测试负载不会使电池受到很大的压力，因此可将其视为“弱”测试负载。测试负载电流仅需足够大即可在无测试负载电压和测试负载电压之间产生可安全测量的电压差。

在步骤 (c2) 中，将在步骤 (b) 中测定的无测试负载电压

根据比较结果，如果电压差高于电压差阈值，则如前所说明在步骤 (c3) 中提供警报并且方法终止。否则，通过执行该方法的后续步骤来继续并完成上电。因此，仅在电池能够以上电例程各自方法的后续步骤为医疗装置供电而没有突然发生故障的危险时才执行该方法的后续步骤。

特别要注意的是，初始电池测试不依赖于明确的阻抗测量，并且进一步不需要任何费力的计算步骤。仅需要两次电压测量和随后的阈值比较。因此，其可以高效且直接的方式来实现。根据无测试负载电压的电压差阈值的确定在下面进一步更详细地说明。

总体而言，初始电池测试为两步测试，第一步由方法步骤 (a)、(b) 定义，并且第二步由方法步骤 (c1)、(c2)、(c3) 定义。

在某一实施例中，电压差阈值是无测试负载电压的线性函数。这种类型的实施例相对于以很少的计算努力进行简单的评估是特别有利的。

在某一实施例中，测试负载是恒定电阻测试负载。在典型的非限制性实例中，例如，对于一些类型的体外胰岛素泵，无测试负载电压

在某一实施例中，初始电池测试包括将初始电池测试的结果存储在医疗装置的历史记录存储器中。根据本公开的初始电池测试确保弱电量或接近耗空电量的电池提供足够的电以在任何完全故障之前存储电池测试的结果。为了装置诊断的目的，非常需要存储电池测试的结果，并且可进一步成为常规要求。在一个特定实施例中，在任何情况下都不会存储结果，只有在满足表明电池可能电量不足的存储标准时才存储结果。至少可存储是否通过了如前所说明的初始电池测试。在进一步的实施例中，可针对步骤 (a)、(b) 所定义的初始电池测试的第一步骤以及如步骤 (c1)、(c2)、(c3) 所定义的初始电池测试的第二步骤存储结果。此外，可存储诸如无测试负载电压和测试负载电压的数值和/或可存储二进制测试结果（例如，“通过”或“失败”）。

在某一实施例中，该方法包括，如果在步骤 (c2) 中确定电压差

在某一实施例中，该方法可进一步包括在步骤 a) 之前：

0)打开医疗装置的电源。

例如可通过以下方式来打开电源：通过启动开关；通过在电池与医疗装置的导体之间建立连接，诸如通过关闭电池舱或通过将电池插入电池舱，通过将电池与电池接触点连接等。优选关闭电池的电路和医疗装置的处理器。此类开关是技术人员通常已知的，并且包括按钮、晶体管、感应开关、继电器等。

与初始电池测试设计成使电池受到很大的压力相反，进一步的电池测试是专用的压力测试，该压力测试会对新插入的电池施加压力到常规操作的极限。举例来说，对于一些类型的体外胰岛素泵，进一步的电池测试可包括在 4 ms 内汲取 ~1.0 A 的电池电流。进一步的电池测试例如如果测试结束时的电压下降到预定阈值以下（例如，下降到 985 mV以下），则可视为失败。

在某一实施例中，电池供电医疗装置包括一个或多个 DC/DC 升压型转换器，该DC/DC 升压型转换器为医疗装置的至少一些功能单元供电。在某一实例中，此类实施例的测试负载电性地布置在电池接触点与 DC/DC 升压型转换器的输入侧之间。经由 DC/DC 升压型转换器供电的功能单元通常包括控制电路（尤其是微控制器或处理器）、一个或多个指示装置或显示器（如前所说明）、致动器（诸如在输注泵的情况下为电机）、通信接口等。通常，医疗装置的大多数功能组件和电路均经由 DC/DC 升压型转换器供电。为了操作医疗装置，必须确保在任何时间点，DC/DC 升压型转换器一侧的输入侧所需的最小输入电压均不会低于该值。此要求也适用于初始电池测试。然而，在一些替代性实施例中，测试负载布置在 DC/DC 升压型转换器的输出侧。

在某一实施例中，控制电路包括处理器或计算机和计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括指令，当该指令由处理器或计算机执行时，该指令使处理器或计算机控制执行用于医疗装置上电的方法。在如前所说明的具有 DC/DC 升压型转换器的实施例中，处理器或计算机通常经由 DC/DC 升压型转换器供电。

在某一实施例中，医疗装置为体外胰岛素泵，该体外胰岛素泵配置成由使用者在衣服下和/或附接至身体长时间地携带。

在某一实施例中，本公开可适于并用于各种电池供电的装置，该电池供电的装置包括任何电池供电医疗装置，包括但不限于药物输注泵（包括胰岛素泵）、血糖传感器、连续葡萄糖传感器、心脏去纤颤器、心脏监控装置等。然而，体外胰岛素泵尤其重要，因为它们的故障可直接导致严重的医疗并发症，并且它们需要可基本上全天候连续运行。此外，它们通常由普通的通用电池供电，诸如例如，可再充电或不可再充电的 AA 或 AAA 电池，并且已知由于错误和/或缺乏意识，偶尔会使用或重复使用通常不合适的和/或几乎没电的电池。在此类情况下，上电过程期间可能发生如前所说明的电源故障。

如本领域中已知的，胰岛素泵设计用于高精度地管理在微升或亚微升范围内的少量液体。通常将另外的胰岛素泵设计成根据随时间变化的基础输注曲线基本上连续地施用药物，并且根据需要进一步施用较大的药物量。

一种用于根据无测试负载电压

(1)通过实验确定有效内部电阻

(2)基于如步骤 (1) 中确定的函数关系，在不将测试负载连接至电池的情况下，将使医疗装置上电的电池的最小无测试负载电压

(3)基于如步骤 (1) 中确定的函数关系，在将测试负载连接至电池的情况下，将使医疗装置上电的电池的最小测试负载电压

(4)根据最小无测试负载电压

在某一实施例中，该方法包括将有效内部电阻

在某一实施例中，该方法包括将电压差阈值 Δ

应注意，用于确定电压差阈值 Δ

相反，根据无测试负载电压

下面在示例性实施例的上下文中更详细地提供关于本发明的该方面的进一步的解释和方面。

附图说明

在下文中，另外参考附图更详细地讨论示例性实施例。

图 1 示意性地示出了具有电池的示例性的电池供电医疗装置；

图 2 示出了用于医疗装置上电的示例性操作流程；

图 3 示出了根据无测试负载电压的电压差阈值的示例性曲线图。

具体实施方式

图 1 示出了电池供电医疗装置 1，其在示意性功能视图中示例性地为胰岛素泵以及电池 2。电池 2 可拆卸地布置在医疗装置 1 的电池舱 11 内。此外，电池 2，例如可再充电或不可再充电的 AA 电池或 AAA 电池，被建模为具有开路电压

医疗装置 1 进一步包括连接至电池接触点 11a 的 DC/DC 升压型转换器 14。医疗装置 1 进一步包括连接至 DC/DC 升压型转换器的输出侧的控制电路 15。因此，控制电路 15 以及如下所说明的其他组件经由 DC/DC 升压型转换器 14 由电池 2 供电。

控制电路 15 包括具有相应的软件固件代码的处理器 151、存储器 152 以及用于测定和测量电池 2 的终端电压

如果开关 13 闭合，则由测试负载

应当指出，处理器 151、存储器 152 和电压测量电路 153 也可以微控制器的形式集成为控制电路 15 的核心元件。控制电路 15 可以并且通常确实进一步包括本领域通常已知的各种其他组件和功能单元。

体外胰岛素形式的电池供电医疗装置 1 进一步包括电机形式的致动器 16、显示器 17 和至少一个声学和/或触觉指示装置 18，所有这些在控制电路 15 的控制下运行。

应注意，出于清晰和简洁的原因并且为了在本发明的上下文中集中于特定相关的方面，图 1 中所示的设计是示意性的和简化的。举例来说，可存在多于一个 DC/DC 升压型转换器，其提供所示的不同功能组件，DC/DC 升压型转换器可被省略。此外，测试负载

控制电路 15 实现用于医疗装置 1 上电的方法，该方法另外参考图 2 进行更详细地说明。操作流程在步骤 S 中开始，其中将电池 2 放入电池舱 11 中，从而为医疗装置1 尤其是控制电路 15 供电。在步骤 S01 中，经由电压测量电路 153 测量电压

在随后的步骤 S02 中，将无测试负载电压

如果在步骤 S02 中确定无测试负载电压

在随后的步骤 S05 中，确定电压差 Δ

Δ

并且由控制电路 15，尤其是处理器 151 来评估。这方面也将在下面进一步讨论。

如果在步骤 S05 中确定电压差 Δ

如果在步骤 S05 中确定电压差 Δ

在下文中，将更详细地讨论电压差阈值 Δ

在研究电池供电医疗装置，尤其是如前所说明的体外胰岛素泵的启动行为时，发现只要有效内部电阻

因此，为了给出有效的内部电阻

此外，从图 1 可以看出以下情况：

其中方程式(2a) 在初始电池测试期间在开关 13 断开的情况下应用，并且方程式(2b) 在初始电池测试期间在开关 13 断开的情况下应用。

在下文中，DC/DC 升压型转换器 14 的输出侧上的电压（即，控制电路 15 的电源电压）被称为

通过分别针对

因此，方程式(4a)、(4b) 表示电池 2 的电压

在方程式（4a、4b）中，有效内部电阻可由其阈值代替，为此可根据方程式 (1a) 上电，得出最小无测试负载电压

图 3 的图示意性地示出了在以开路电压

如下所说明的进一步的计算简化可在另一实施例中使用。代替曲线 A，使用曲线B 的线性近似值。可获得曲线 B 作为与曲线 A 在参考值

名称列表

1 电池供电医疗装置/体外胰岛素泵

11 电池舱

11a 接触元件

13 开关

14 DC/DC 升压型转换器

15 控制电路

151 处理器

152 存储器

153 电压测量电路

16 致动器/电机

17 显示器

18 指示装置

2 电池

21 理想的电池

Δ

Δ

Δ

A，B 曲线。