(57)【要約】  バッテリー動作型の手術ハンド用の安全充電システムは、充電ベース、バッテリーパック、及び制御ロジックを含む。充電ベースは、充電ベースの上部表面近傍に配設されたＲＦＩＤリーダーアンテナと、バッテリーを充電する充電回路と、を具備する。バッテリーパックは、ハンドピースと共に使用されるバッテリーと、バッテリーパックの底部表面近傍に配設されたＲＦＩＤタグアンテナと、を具備する。制御ロジックは、ＲＦＩＤリーダーアンテナによって読み取ったデータポイントに基づいて、バッテリーを充電するべきかどうかを判定する。【選択図】図３
2009545399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリー動作型の手術用ハンドピースのための安全充電システムにおいて、
前記ハンドピースと共に使用されるバッテリーを充電する充電ベースであって、前記充電ベースの上部表面近傍に配設されたＲＦＩＤリーダーアンテナと、前記バッテリーを充電する充電回路と、を有する充電ベースと、
バッテリーパックであって、前記ハンドピースと共に使用される前記バッテリーと、前記バッテリーパックの底部表面近傍に配設されたＲＦＩＤタグアンテナと、を有するバッテリーパックと、
前記ＲＦＩＤリーダーアンテナによって読み取ったデータポイントに基づいて、前記バッテリーを充電するべきであるかどうかを判定する制御ロジックと、
を有するシステム。
【請求項２】
前記データポイントは、前記バッテリーの充電回数である請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記データポイントは、前記バッテリーの充電レベルである請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記バッテリーパックの残りの充電サイクルの回数を示すディスプレイを更に有する請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記バッテリーパックが経験した充電サイクルの回数を示すディスプレイを更に有する請求項１記載のシステム。
【請求項６】
インジケータを更に有する請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記充電ベースは、一次コイルを更に有し、且つ、前記バッテリーパックは、二次コイルを更に有する請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記充電ベースは、ＲＦＩＤリーダー回路を更に有し、且つ、前記バッテリーパックは、ＲＦＩＤタグ集積回路を更に有する請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記バッテリーパックが安全ではないと前記制御ロジックが判定した際に、前記バッテリーパックを無効にする回路を更に有する請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
電力調節回路を更に有する請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
バッテリー動作型の手術用ハンドピースを安全に動作させる方法において
充電ベースとバッテリーパックの間の通信リンクを認識する段階と、
前記バッテリーパックから充電レベルを読み取る段階と、
前記充電レベルに基づいて、前記バッテリーパックを医療処置に使用することが安全であるかどうかを判定する段階と、
を有する方法。
【請求項１２】
前記バッテリーパックを前記医療処置に使用することが安全ではない場合に、前記バッテリーパックを充電する段階を更に有する請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記バッテリーパックから充電回数を読み取る段階と、
前記充電回数を１だけ減分する段階と、
を更に有する請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記バッテリーパックから充電回数を読み取る段階と、
前記充電回数を１だけ増分する段階と、
を更に有する請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記バッテリーパックを医療処置に使用することが安全である場合に、ライトを点灯する段階を更に有する請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
バッテリー動作型の手術用ハンドピースを安全に動作させる方法において、
充電ベースとバッテリーパックの間の通信リンクを認識する段階と、
前記バッテリーパックから充電回数を読み取る段階と、
前記充電回数に基づいて、前記バッテリーパックを医療処置に使用することが安全であるかどうかを判定する段階と、
を有する方法。
【請求項１７】
前記バッテリーパックを前記医療処置に使用することが安全ではない場合に、前記バッテリーパックを無効にする段階を更に有する請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記バッテリーパックを前記医療処置に使用することが安全である場合に、前記バッテリーパックを充電する段階と、
前記充電回数を１だけ減分する段階と、
を更に有する請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
バッテリー動作型の手術用ハンドピースを安全に動作させる方法において、
充電ベースとバッテリーパックの間の通信リンクを認識する段階と、
前記バッテリーパックから充電レベルを読み取る段階と、
前記バッテリーパックから充電回数を読み取る段階と、
前記充電レベル及び充電回数に基づいて、医療処置において使用するべく前記バッテリーパックを充電することが安全であるかどうかを判定する段階と、
を有する方法。
【請求項２０】
前記医療処置において前記バッテリーパックを使用することが安全である場合に、前記バッテリーパックを充電する段階と、
前記充電回数を１だけ減分する段階と、
を更に有する請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
バッテリー動作型の手術用ハンドピースを安全に動作させる方法において、
充電ベースとバッテリーパックの間の通信リンクを認識する段階と、
前記バッテリーパックから充電回数を読み取る段階と、
前記充電回数に基づいて、前記バッテリーパックによって安全に実行可能である医療処置の回数を判定する段階と、
前記バッテリーパックによって安全に実行可能である前記医療処置の回数を表示する段階と、
を有する方法。
【請求項２２】
バッテリー動作型の手術用ハンドピースのための安全充電システムにおいて、
前記ハンドピースと共に使用されるバッテリーを充電する充電ベースであって、前記ハンドピースと通信する第１回路と、前記バッテリーを充電する充電回路と、を有する充電ベースと、
前記ハンドピースと共に使用される前記バッテリーと、前記充電ベースと通信する第２回路と、を有するバッテリーパックと、
前記第１回路によって受信したデータポイントに基づいて、前記バッテリーを充電するべきかどうかを判定する制御ロジックと、
を有するシステム。
【請求項２３】
前記データポイントは、前記バッテリーの充電回数である請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
前記データポイントは、前記バッテリーの充電レベルである請求項２２記載のシステム。
【請求項２５】
前記バッテリーパックの残りの充電サイクルの回数を示すディスプレイを更に有する請求項２２記載のシステム。
【請求項２６】
インジケータを更に有する請求項２２記載のシステム。
【請求項２７】
前記充電ベースは、一次コイルを更に有し、且つ、前記バッテリーパックは、二次コイルを更に有する請求項２２記載のシステム。
【請求項２８】
前記バッテリーパックが安全ではないと前記制御ロジックが判定した際に、前記バッテリーパックを無効にする回路を更に有する請求項２２記載のシステム。
【請求項２９】
電力調節回路を更に有する請求項２２記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手術用ハンドピースのための安全なバッテリー充電システムに関し、更に詳しくは、手術用ハンドピースのためのバッテリー充電制限ベースに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在実施されている多くの手術は、電動型の手術ツールの使用を伴っている。手術ツールは、通常、手術の際に外科医が保持及び操作可能なハンドピースの形態を有する。伝統的に、それぞれのハンドピースは、手術装置のメインコンソールに装着されるケーブルをも具備する。このようにして、メイン手術コンソールは、ハンドピースに電力を供給し、且つ、その動作を制御する。
【０００３】
例えば、１つのハンドピースは、眼科手術において、眼の後部への薬剤の投与などの特定の処置を外科医が実行できるようにするべく設計される。ハンドピースは、自身に電力を供給するケーブルを備えている。ケーブルは、眼科手術において多くの異なる処置を実行するべく設計された手術コンソールに装着される。外科医は、ハンドピースを使用し、必要な薬剤を供給する。
【０００４】
ケーブルを使用してハンドピースに電力を供給する代わりに、バッテリー動作型の、従って、手による操作が更に容易なハンドピースを具備することが望ましいであろう。ケーブルアタッチメントを除去し、且つ、バッテリー電力を内蔵することにより、ハンドピースの携帯性と操作性が向上する。バッテリー動作型のハンドピースは、同一の処置を実行するべく、多数回にわたって充電可能である。
【０００５】
但し、バッテリー電力の使用は、安全性の問題をも提起する。外科医は、処置を安全に実行するべく十分な電力がバッテリーによって供給可能であることを確認しなければならない。換言すれば、処置の安全な実行を許容するべく、バッテリーを十分に充電しなければならない。これは、中断された場合に患者に危害が及ぶことになるハイリスクの処置の場合に特に当て嵌まる。例えば、切開部を焼灼するべく使用されるバッテリー動作型ハンドピース内のバッテリーが十分に充電されていない場合には、このハンドピースの使用は、患者に危害を加える可能性があろう。ハンドピースが焼灼処置において適切に機能することを停止した場合には、有害な出血が患者に発生する可能性が高くなろう。
【０００６】
別の例は、眼の後部への薬剤の供給である。バッテリー動作型の薬剤供給装置内のバッテリーが、十分に充電されず、この結果、装置が機能を停止した場合には、外科医は、装置を引き抜いて、新しく挿入しなければならなくなる。薬剤供給装置は、通常、眼に挿入される専用の針を含むため、１つの針の除去と別の針の挿入は、患者に危害を及ぼしうる不必要な傷を生成することがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
医療処置において使用されるバッテリー動作型のハンドピースの安全な動作を保証するシステムを具備することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の原理による一実施例においては、本発明は、バッテリー動作型の手術用ハンドピース用の安全な充電システムである。安全な充電システムは、充電ベースと、バッテリーパックと、制御ロジックと、を含む。充電ベースは、充電ベースの上部表面近傍に配設されたＲＦＩＤリーダーアンテナと、バッテリーを充電する充電回路と、を含む。バッテリーパックは、ハンドピースと共に使用されるバッテリーと、バッテリーパックの底部表面近傍に配設されたＲＦＩＤタグアンテナと、を含む。制御ロジックは、ＲＦＩＤリーダーアンテナによって読み取ったデータポイントに基づいて、バッテリーを充電するべきであるかどうかを判定する。
【０００９】
本発明の原理による別の実施例においては、本発明は、バッテリー動作型の手術用ハンドピースを安全に動作させる方法である。本方法は、充電ベースとバッテリーパックの間の通信リンクを認識する段階と、バッテリーパックから充電レベルを読み取る段階と、充電レベルに基づいて、医療処置のためにバッテリーパックを使用することが安全であるかどうかを判定する段階と、を含む。
【００１０】
本発明の原理による別の実施例においては、本発明は、バッテリー動作型の手術用ハンドピースを安全に動作させる方法である。本方法は、充電ベースとバッテリーパックの間の通信リンクを認識する段階と、バッテリーパックから充電回数を読み取る段階と、充電回数に基づいて、医療処置のためにバッテリーパックを使用することが安全であるかどうかを判定する段階と、を含む。
【００１１】
本発明の原理による別の実施例においては、本発明は、バッテリー動作型の手術用ハンドピースを安全に動作させる方法である。本方法は、充電ベースとバッテリーパックの間の通信リンクを認識する段階と、バッテリーパックから充電レベルを読み取る段階と、バッテリーパックから充電回数を読み取る段階と、充電レベル及び充電回数に基づいて、医療処置において使用するためにバッテリーパックを充電するのが安全であるかどうかを判定する段階と、を含む。
【００１２】
本発明の原理による別の実施例においては、本発明は、バッテリー動作型の手術用ハンドピースを安全に動作させる方法である。本方法は、充電ベースとバッテリーパックの間の通信リンクを認識する段階と、バッテリーパックから充電回数を読み取る段階と、充電回数に基づいて、バッテリーパックによって安全に実行可能な医療処置の回数を判定する段階と、バッテリーパックによって安全に実行可能な医療処置の回数を表示する段階と、を含む。
【００１３】
以上の概略的な説明及び以下の詳細な説明は、いずれも、例示及び説明を目的としたものに過ぎず、特許請求された本発明の更なる説明を提供することを意図したものであることを理解されたい。以下の説明及び本発明の実施により、本発明の更なる利点及び目的が定義され、且つ、明らかとなる。
【００１４】
本明細書に包含され、且つ、その一部を構成する添付の図面は、本発明のいくつかの実施例を示しており、説明文と共に、本発明の原理を説明するべく機能する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例による充電ベースの斜視図である。
【図２】本発明の一実施例によるバッテリー動作型の手術用ハンドピースの斜視図である。
【図３】本発明の一実施例による充電ベース及びバッテリーパックの分解断面図である。
【図４】本発明の一実施例による一動作方法のフローチャートである。
【図５】本発明の一実施例による一動作方法のフローチャートである。
【図６】本発明の一実施例による一動作方法のフローチャートである。
【図７】本発明の一実施例による一動作方法のフローチャートである。
【図８】本発明の一実施例による一動作方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の例示用の実施例を詳細に参照するが、それらの例は、添付の図面に示されている。これらの図面の全体を通じて、可能な場合には常に、同一の参照符号を使用して同一又は類似の部分を示している。
【００１７】
図１は、本発明の一実施例による充電ベースの斜視図である。充電ベース１００は、その上部表面１１５上に配設された２つのホルダ１０５、１１０を含む。これらのホルダ１０５、１１０は、それぞれ、バッテリーパック（図示されてはいない）を受け入れるべく設計されている。バッテリーパック（図示されてはいない）は、ホルダ１０５、１１０内に載置される。ホルダ１０５、１１０は、充電ベース１００の上部表面１１５上にバッテリーパックを配置してバッテリーパック（図示されてはいない）と充電ベース１００の間の通信リンクを実現するベく設計されている。又、ホルダ１０５、１１０は、充電を実施できるように、バッテリーパック（図示されてはいない）を上部表面１１５上に配置するべく設計されてもいる。
【００１８】
充電ベース１００の前面１５５は、電源インジケータ１５０と、２つのディスプレイ１２０、１２５と、２つの「充電中」インジケータ１３０、１３５と、２つの「充電完了」インジケータ１４０、１４５と、を具備する。電源インジケータ１５０は、充電ベースがターンオン又は電源投入された際に点灯する発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）である。
【００１９】
「充電中」インジケータ１３０は、ホルダ１０５と関連付けられている。「充電中」インジケータ１３５は、ホルダ１１０と関連付けられている。充電ベース１００が、ホルダ１０５内に配置されたバッテリーパックを充電している際には、「充電中」インジケータ１３０が点灯する。同様に、充電ベース１００がホルダ１１０内に配置されたバッテリーパックを充電している際には、「充電中」インジケータ１３５が点灯する。「充電中」インジケータ１３０、１３５は、ＬＥＤによって実装可能である。
【００２０】
「充電完了」インジケータ１４０は、ホルダ１０５と関連付けられており、且つ、「充電完了」インジケータ１４５は、ホルダ１１０と関連付けられている。充電ベース１００がホルダ１０５内に配置されたバッテリーパックの充電を終了した際には、「充電完了」インジケータ１４０が点灯する。同様に、充電ベース１００がホルダ１１０内に配置されたバッテリーパックの充電を終了した際には、「充電完了」インジケータ１４５が点灯する。「充電中」インジケータ１４０、１４５は、ＬＥＤによって実装可能である。
【００２１】
ディスプレイ１２０は、ホルダ１０５と関連付けられており、ディスプレイ１２５は、ホルダ１１０と関連付けられている。ディスプレイ１２０は、ホルダ１０５内に配置されたバッテリーパックに関する情報を提供する。同様に、ディスプレイ１２５は、ホルダ１１０内に配置されたバッテリーパックに関する情報を提供する。ディスプレイ１２０、１２５は、数値を表示する能力を有する任意のタイプの小さなディスプレイであってよい。このような１つのディスプレイは、簡単な７セグメント液晶ディスプレイである。別の実施例においては、ディスプレイ１２０、１２５は、数値に加えて、文字を表示する能力を有する。このようにして、ディスプレイ１２０、１２５は、情報を充電ベース１００のユーザーに対して提供する。
【００２２】
図２は、本発明の一実施例によるバッテリー動作型の手術用ハンドピースの斜視図である。ハンドピース２００は、作業先端部２０５と、上部端部２１０と、本体２１５と、バッテリーパック２２０と、任意選択のインジケータ２３０と、を含む。作業先端部２０５は、上部端部２１０の上方において、ハンドピースの一端に配置される。一実施例においては、作業先端部２０５は、眼科手術の際に眼内に挿入されるべく設計される。ハンドピース２００が薬剤供給装置である場合には、作業先端部２０５は、適量の薬剤を眼に投与するべく設計された針である。本体２１５は、外科医の手の中に保持されるべく設計される。
【００２３】
バッテリーパック２２０は、作業先端部２０５とは反対側のハンドピース２００の端部に配置される。バッテリーパック２２０は、ハンドピース２００内に統合することも可能であり、或いは、本体２１５から取り外し可能なものであってもよい。取り外し可能である場合には、バッテリーパック２２０は、多数の異なるハンドピースに電力を供給するべく設計される。このようにして、バッテリーパック２２０は、いくつかの異なるバッテリー電力供給型のハンドピースと共に使用されるユニバーサルなバッテリーパックである。このような場合には、バッテリーパック２２０は、バッテリーパックをハンドピース本体２１５に接続するための電気的且つ機械的コネクタ（図示されてはいない）を具備する。同様に、本体２１５も、バッテリーパック２２０のコネクタと結合するべく設計された電気的且つ機械的コネクタ（図示されてはいない）を具備する。本体２１５上において見出される同一のコネクタは、バッテリーパック２２０によって動作するべく設計されたその他のハンドピース上においても見出される。このシステムにおいては、単一のバッテリーパックを異なるハンドピースと共に使用可能である。バッテリーパック２２０がもはや動作不能となった場合には、新しいバッテリーパックをハンドピース本体２１５に結合可能である。バッテリーは、限られた寿命を、一般には、ハンドピース本体自身よりも格段に短い寿命を具備するため、ユニバーサルなバッテリーパックを使用するシステムによれば、ハンドピース本体２１５を相対的に長期間にわたって使用可能である。更には、バッテリーパックが、本明細書に記述されたユニバーサルなタイプである場合には、バッテリーパック２２０を充電することが容易である。
【００２４】
同様に、作業先端部２０５及び上部端部２１０も、ハンドピース２００の本体２１５から取り外し可能であってよい。異なる作業先端部及び上部端部を本体２１５と共に使用可能である。このような場合には、ハンドピース本体２１５は、異なる作業先端部と共に使用されるユニバーサルな本体である。
【００２５】
インジケータ２３０は、任意選択である。この実施例においては、インジケータ２３０は、バッテリーパックを交換する必要がある際に点灯するＬＥＤである。バッテリーパック２２０がもはや安全に充電できなくなった際には、インジケータ２３０が点灯し、この結果、バッテリーパック２３０を無効にする。底部表面２２５は、図１の充電ベース１００の上部表面１１５上に配置されたホルダ１０５又はホルダ１１０内に載置されるように設計される。
【００２６】
ハンドピース２００は、任意のタイプの電動型の手術又は治療ツールであってよい。例えば、ハンドピース２００は、照明器、レーザー、焼灼装置、又は薬剤供給装置であってよい。一実施例においては、ハンドピース２００は、薬剤を眼の後部に注入する装置である。ハンドピース２００は、バッテリーによって電力を供給可能な駆動メカニズム及びヒーターを含む。ヒーターは、薬剤を適切な温度に温め、且つ、駆動メカニズムは、薬剤を針を通じて眼内に供給するプランジャを動作させる。
【００２７】
ハンドピース２００は、制御回路（図示されてはいない）を包含することも可能であり、或いは、手術コンソールへの無線接続を介して制御することも可能である。一実施例においては、ハンドピース２００は、ハンドピース２００によって実行される様々な機能を制御可能な簡単な集積回路を含む。例えば、ハンドピース２００は、ヒーターコイル又はモーターの動作を制御する簡単な回路を包含可能である。メイン手術コンソールに対する有線接続を除去し、且つ、制御回路及びバッテリー電力のすべてをハンドピース内に配置することにより、移動性に優れ、且つ、使用が容易な装置が実現する。
【００２８】
図３は、本発明の一実施例による充電ベース及びバッテリーパックの分解断面図である。図３においては、バッテリーパック３００は、充電ベース３３０上に載置されるべく設計される。バッテリーパック３００は、バッテリー３０５と、二次コイル３１０と、ＲＦＩＤタグ集積回路３１５と、ＲＦＩＤタグアンテナ３２０と、バッテリー充電制御回路３８０と、を含む。充電ベース３３０は、円形のホルダリム３３５と、一次コイル３４０と、ベース充電制御回路３４５と、電力調節回路３５０と、電線３５５と、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３６０と、ＲＦＩＤリーダー回路３６５と、制御回路ロジック３７０と、を含む。
【００２９】
バッテリーパック３００は、円筒の形状を有する。図２を参照して説明したように、バッテリーパック３００は、ハンドピースから取り外し可能なユニバーサルなバッテリーパックであってよい。この結果、充電できるように、バッテリーパック自体をハンドピースから取り外すことが可能となる。バッテリーパック３００の底部表面３２５が充電ベース３３０の上部表面３７５上に載置されている際に、バッテリーパックは、円形のホルダリム３３５内において係合される。この位置においては、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３６０は、ＲＦＩＤタグアンテナ３２０に近接した状態に配置され、これにより、通信リンクを確立可能である。
【００３０】
この結果、ＲＦＩＤシステムにより、バッテリーパック３００と充電ベース３３０の間において充電回数及び充電レベルなどの情報の転送を実施可能である。バッテリーパック３００は、ＲＦＩＤタグ集積回路（ＩＣ）３１５及びＲＦＩＤタグアンテナ３２０を含むＲＦＩＤタグを具備する。ＲＦＩＤタグＩＣ３１５は、通常、充電回数などの情報を保存可能なメモリを含む。更には、ＲＦＩＤタグＩＣ３１５は、製品識別子などのその他の情報を保存することも可能である。ＲＦＩＤタグアンテナは、バッテリーパック３００の底部表面３２０近傍のどこかに配置可能である。ＲＦＩＤシステムの読み取り及び書き込み能力を改善するために、バッテリーパック３００が充電ベース３３０の上部表面３７５上に載置されている際にＲＦＩＤタグアンテナ３１５がＲＦＩＤリーダーアンテナ３６０に近接した状態となるように、バッテリーパック３００の底部表面３２５近傍の場所にＲＦＩＤタグアンテナ３１５を配置することが望ましい。
【００３１】
ＲＦＩＤシステムのＲＦＩＤリーダー部分は、充電ベース３３０内に含まれている。ＲＦＩＤリーダーアンテナ３６０は、充電ベース３３０の上部表面３７５に近接した状態において配置されている。ＲＦＩＤリーダー回路３６５も、充電ベース３３０内に配置されている。ＲＦＩＤリーダー回路３６５は、ＲＦＩＤタグから情報を読み取るべく設計されている。
【００３２】
ＲＦＩＤシステムの１つのタイプである受動型ＲＦＩＤシステムにおいては、ＲＦＩＤタグは、内部電源を具備していない。この代わりに、受動型ＲＦＩＤタグは、その電源について、ＲＦＩＤリーダー回路３６５によって生成された電磁場に依存している。ＲＦＩＤリーダー回路３６５によって生成され、且つ、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３６０から放射された電磁場は、ＲＦＩＤタグアンテナ３２０内に小さな電流を誘発する。この小さな電流により、ＲＦＩＤタグＩＣ３１５の動作を実現可能である。この受動型システムにおいては、ＲＦＩＤタグアンテナ３２０は、ＲＦＩＤリーダー回路３６５によって生成され、且つ、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３６０によって放射された電磁場から電力を収集すると共に、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３６０によって受信されるアウトバウンド信号を伝送するべく、設計されている。
【００３３】
動作の際には、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３６０は、ＲＦＩＤリーダー回路３６５によって生成された信号を伝送する。ＲＦＩＤタグアンテナ３２０は、この信号を受信し、且つ、小さな電流がＲＦＩＤタグアンテナ３２０内に誘発される。この小さな電流は、ＲＦＩＤタグＩＣ３１５に電力を供給する。この結果、ＲＦＩＤタグＩＣ３１５は、ＲＦＩＤタグアンテナ３２０を通じてＲＦＩＤリーダーアンテナ３６０及びＲＦＩＤリーダー回路３６５に信号を伝送可能である。このようにして、ＲＦＩＤタグ及びＲＦＩＤリーダーは、高周波リンク上において相互に通信可能である。ＲＦＩＤタグＩＣ３１５は、バッテリー３０５の充電回数又は充電レベルなどの情報をＲＦＩＤタグアンテナ３２０を通じてＲＦＩＤリーダーに伝送する。この情報は、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３６０及びＲＦＩＤリーダー回路３６５によって受信される。このようにして、情報をバッテリーパック３００から充電ベース３３０に転送することができる。
【００３４】
同様の方式において、ＲＦＩＤリーダーは、情報をＲＦＩＤタグに伝送することができる。例えば、ＲＦＩＤリーダー回路３６５は、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３６０によって放射される高周波信号上において、新しい充電回数を伝送することができる。ＲＦＩＤタグアンテナ３２０は、この新しい充電回数を有する高周波信号を受信する。次いで、ＲＦＩＤタグＩＣ３１５は、新しい充電回数をそのメモリ内に保存可能である。更には、ＲＦＩＤシステムは、受動型である必要はない。バッテリー３０５により、ＲＦＩＤタグに電力を供給することも可能である。
【００３５】
本発明は、ＲＦＩＤシステムを具備するものとして説明しているが、任意のその他のタイプの無線システムを使用し、情報をバッテリーパック３００と充電ベース３３０の間において転送することができる。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）プロトコルを使用し、バッテリーパックと充電ベースの間における通信を確立することができる。次いで、この通信リンク上において、情報をバッテリーパック３００と充電ベース３３０の間において転送可能である。システムがＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）プロトコルを利用する場合には、ブロック３１５、３２０、３６０、及び３６５は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信のための回路を含む。情報を転送するべく使用されるその他の実施例は、赤外線プロトコル、８０２．１１、ファイヤワイヤ、又はその他の無線プロトコルを含む。同様に、ブロック３１５、３２０、３６０、及び３６５も、これらのその他のタイプの通信用の回路を含む。
【００３６】
バッテリーパック３００の底部表面３２５が充電ベース３３０の上部表面３７５上に載置されている際には、バッテリーパックは、円形のホルダリム３３５内において係合される。この位置においては、前述のように、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３６０は、ＲＦＩＤタグアンテナ３２０に近接した状態において配置され、これにより、通信リンクを確立可能である。更には、一次コイル３４０も、二次コイル３１０とアライメントされ、充電の実施が可能となる。
【００３７】
図３に示された実施例には、誘導性充電回路が示されている。誘導性充電は基本的に２つの部分に分割された変圧器を利用する。変圧器の一次コイル３４０は、その上部表面３７５に近接した状態において充電ベース３３０内に配置される。変圧器の二次コイル３１０は、その底部表面３２５に近接した状態においてバッテリーパック３００内に配置される。充電ベースが電線３５５を通じてＡＣ電源に接続された際に、一次コイル３４０にエネルギーが供給される。二次コイル３１０が充電ベース３３０の上部表面３７５上に配置された際に、二次コイル３１０内に電流が誘発される。この電流がバッテリー３０５を充電する。
【００３８】
充電回路のその他の要素は、電力調節回路３５０、ベース充電制御回路３４５、及びバッテリー充電制御回路３８０を含む。電力調節回路３５０は、サージ保護及びフィルタリング用の要素を具備可能である。ベース充電制御回路３４５及びバッテリー充電制御回路３８０は、バッテリー３０５を充電するべく使用される充電方法を制御する。周知のように、異なるタイプのバッテリーには、異なる充電アルゴリズムが適している。バッテリー３０５がリチウムイオン電池である場合には、バッテリー３０５が過充電されない又は過電圧状態に晒されないことを保証するアルゴリズムが適している。換言すれば、リチウムイオン電池の場合には、電圧制限アルゴリズムが適している。
【００３９】
リチウムイオン電池であるものとして記述しているが、バッテリー３０５は、任意のタイプの充電可能なバッテリーであってよいことを理解されたい。選択されたタイプのバッテリーと共に、適切且つ周知の充電アルゴリズムを使用可能である。
【００４０】
又、充電ベース３３０は、制御ロジック３７０をも含む。制御ロジック３７０は、図４〜図８に更に詳しく示されている様々な安全アルゴリズムを実装するべく設計されている。動作の際には、制御ロジック３７０は、充電ベース１００の前面１５５上の様々なインジケータを起動する。又、制御ロジック３７０は、充電プロセスをターンオン及びオフすると共に、バッテリーパック３００と充電ベース３３０の間における充電回数などの情報の読み取り及び書き込みを制御する。
【００４１】
バッテリーパック及び充電ベースの動作の一例が図４〜図８に示されている。図４は、充電ベース及びバッテリーパックによって実行される１つの安全動作のフローチャートである。段階４０５において、バッテリーパックと充電ベースの間の通信リンクを認識する。これは、バッテリーパックが充電ベース上に配置された際に実行される。通信リンクは、前述のＲＦＩＤシステムを介して確立される。段階４１０において、充電ベースは、バッテリーパックから充電レベルを読み取る。充電レベルは、そのバッテリーが含む電荷の量を示している。例えば、バッテリーが半分だけ充電されている際には、充電レベルは５０％である。
【００４２】
段階４１５において、制御ロジックは、バッテリーパックを充電する必要があるかどうかを判定する。充電する必要がない場合には、段階４４０において、制御ロジックは、バッテリーパックを使用する準備が整っていることを示す「充電完了」灯を点灯する。バッテリーパックを充電する必要がある場合には、段階４２０において、充電ベースは、ＲＦＩＤリーダーアンテナ３６０及びＲＦＩＤリーダー回路を通じて、バッテリーパックから充電回数を読み取る。前述のように、充電回数は、ＲＦＩＤタグＩＣ３１５上に配置された又はこれと関連するメモリ内に保存されている。段階４２５において、制御ロジックは、充電回数を減分し、且つ、バッテリーパックが充電プロセスの最中にあることを示す「充電中」灯を点灯する。充電回数は、減分された後に、ＲＦＩＤリーダーによってＲＦＩＤタグに伝送される。減分済みの充電回数は、ＲＦＩＤタグＩＣ３１５上に配置された又はこれと関連するメモリ内に保存される。段階４３０において、バッテリーパックを充電する。バッテリーパックを充電した後に、段階４３５において、「充電完了」灯を点灯し、バッテリーパックが使用する準備が整ったことを通知する。バッテリーパックが充電ベースから取り外された際に、ＲＦＩＤ通信リンクが切断され、且つ、「充電完了」ライトがターンオフされる。このようにして、ＲＦＩＤ通信リンクを使用し、充電ベース上におけるバッテリーパックの存在又は不存在を確立する。
【００４３】
図４においては、制御ロジックは、バッテリーパックから読み取った充電レベルを閾値充電レベルと比較することにより、バッテリーパックを充電する必要があるかどうかを判定している。大部分のハンドピースは、１回の充電により、何回かの処置を実行可能である。従って、それぞれの処置の前にバッテリーをフル充電する必要はない。例えば、１つのフル充電されたバッテリーパックは、８回の処置にわたってハンドピースに電力を供給することができる。このような場合には、それぞれの処置は、バッテリー電荷の約１２．５％を消費する。充電レベルの閾値は、２５％に設定可能である。これは、バッテリー上に残っている電荷が、処置を安全に実行するのに必要なものの２倍であることを保証する。換言すれば、充電することなしに、ハンドピースを６回にわたって使用可能である。６回目の使用の後に、充電レベルが２５％未満である場合には、バッテリーパックをフル充電する。２５％未満ではない場合には、充電しない。いずれの場合にも、制御ロジックは、次回の処置を安全に実行するために十分なものを上回るバッテリー寿命が存在することを保証している。
【００４４】
閾値は、異なるハンドピースについて異なる方式で設定可能である。それぞれのハンドピースは、異なる処置を実行するべく設計されており、且つ、異なる処置は、異なる電力レベルを必要とするため、閾値は、使用するハンドピースのタイプ及び実行する処置のタイプに依存している。或いは、この代わりに、単一の大きな閾値を設定し、バッテリーパックが任意の処置について十分な電力を具備することを保証することも可能である。これは、多数の異なるハンドピースと共に使用されるバッテリーパックの場合に有益であろう。このような場合には、ユニバーサルなバッテリーパックは、異なる電力要件を有する異なるハンドピースに電力を供給可能である。
【００４５】
図５は、本発明の安全充電システムの別の動作モードを示すフローチャートである。段階５０５において、バッテリーパックと充電ベースの間において通信リンクを認識する。前述のように、この通信リンクは、ＲＦＩＤシステムによって確立される。段階５１０において、バッテリーパックから充電レベルを読み取る。段階５１５において、制御ロジックは、バッテリーパックを充電する必要があるかどうかを判定する。充電する必要がない場合には、即ち、バッテリーパックから読み取った充電レベルが閾値を上回っている場合には、段階５２０において、「準備完了」又は「充電完了」灯を点灯する。バッテリーパックは充電されない。この代わりに、制御ロジックは、バッテリー上に残っている電荷を示す充電レベルが、処置を安全に実行するのに十分なものであると判定した。バッテリーパックを取り外した際に、ＲＦＩＤリンクが切断され、この結果、制御ロジックは、バッテリーパックが取り外されたことを知る。
【００４６】
バッテリーパックを充電する必要がある場合には、段階５２５において、ＲＦＩＤリーダーは、ＲＦＩＤタグから充電回数を読み取る。段階５３０において、制御ロジックは、充電回数がゼロに到達したかどうかを判定する。充電回数がゼロに到達している場合には、段階５３５において、充電ベースは、バッテリーパックを充電しない。或いは、この代わりに、バッテリーパックを無効にする。段階５４０において、「パックの交換」灯を点灯する。このライトは、充電ベース又はバッテリーパック自体の上に配置可能である。
【００４７】
段階５３０において、充電回数がゼロに到達していないと制御ロジックが判定した場合には、段階５４５において、制御ロジックは、充電回数を１だけ減分し、且つ、「充電中」灯を点灯する。減分済みの充電回数をＲＦＩＤタグに書き込む。段階５５０において、充電ベースは、バッテリーパックを充電する。バッテリーパックがフル充電された後に、段階５５５において「充電完了」灯を点灯する。
【００４８】
図５においては、充電回数が安全な処置における１つの役割を果たしている。通常、バッテリーパックの充電は、６００〜１０００回に制限されている。即ち、同一の充電パックを充電可能な回数は、６００〜１０００回に過ぎない。この数値を超えた場合には、バッテリーパックは、電荷を適切に保持できなくなる可能性がある。又、バッテリーパックに障害が発生し易くなる。初期充電回数を設定可能である。例えば、充電回数を７００に設定可能である。数値７００をＲＦＩＤタグ内に保存する。バッテリーパックを充電するたびに、充電回数を１だけ減分する。従って、初めて充電した際に、カウントは６９９となる。この充電回数数において実装されたカウンタは、バッテリーパックの充電回数を追跡する。充電回数がゼロに到達した際には、もはやバッテリーパックを充電することはできない。バッテリーパックは、任意の数の既知の技術を用いて無効にすることができる。
【００４９】
初期充電回数は、バッテリーパック内において使用するバッテリーのタイプに基づいている。特定のバッテリーは、相対的に多数回にわたって充電可能である。その他のバッテリーは、そうではない。更には、リチウムイオン電池などのいくつかのバッテリーは、特定の貯蔵寿命をも具備する。これらのファクタのすべてを使用し、初期充電回数を判定可能である。
【００５０】
充電回数は、減分されるものとして記述しているが、増分することも可能であることを理解されたい。この場合には、充電回数は、ゼロから開始可能であろう。バッテリーパックを充電するたびに、充電回数を１だけ増分する。充電回数が閾値数に到達した際には、バッテリーパックを無効にするか、或いは、バッテリーパックは、もはや充電されない。
【００５１】
図６は、本発明の安全充電システムの別の動作モードを示すフローチャートである。段階６０５において、バッテリーパックと充電ベースの間において通信リンクを認識する。前述のように、この通信リンクは、ＲＦＩＤシステムによって確立される。段階６１０において、バッテリーパックから充電回数を読み取る。段階６１５において、制御ロジックは、充電回数がゼロに到達したかどうかを判定する。到達している場合には、段階６２０において、充電ベースは、バッテリーパックを充電しないと共に／又は、バッテリーパックを無効にする。段階６２５において、「パックの交換」インジケータを点灯する。段階６１５において、充電回数がゼロに到達していないと制御ロジックが判定した場合には、段階６３０において、制御ロジックは、充電回数を１だけ減分し、且つ、「充電中」ライトを点灯する。減分済みの充電回数をＲＦＩＤタグに書き込む。段階６３５において、充電ベースは、バッテリーパックを充電する。バッテリーパックがフル充電された後に、段階６４０において「充電完了」灯を点灯する。段階６４５において、残っている充電回数をディスプレイ上に表示する。
【００５２】
図６においては、残りの充電回数を表示し、医師に、何時、新しいバッテリーパックを注文するべきかを指示することができる。このようにして、充電回数自体を表示する。充電回数は、バッテリーパックを充電可能な回数の値を示しており、従って、その残りの寿命に関する有用な情報を付与する。同様に、充電レベルなどのその他の有用な情報を表示することも可能である。
【００５３】
図７は、本発明の安全充電システムの別の動作モードを示すフローチャートである。段階７０５において、バッテリーパックと充電ベースの間において通信リンクを認識する。前述のように、この通信リンクは、ＲＦＩＤシステムによって確立される。段階７１０において、バッテリーパックから充電回数を読み取る。段階７１５において、バッテリーパックから充電レベルを読み取る。段階７２０において、制御ロジックは、バッテリーを充電する必要があるかどうかを判定する。又、制御ロジックは、バッテリーパックを充電するべきであるかどうか、即ち、バッテリーパックをもはや安全に使用できないのではないかどうかを判定することも可能である。
【００５４】
バッテリーパックを充電する必要がある場合には、段階７２５において、制御ロジックは、充電回数を１だけ減分し、且つ、「充電中」灯を点灯する。減分済みの充電回数をＲＦＩＤタグに書き込む。段階７３０において、充電ベースは、バッテリーパックを充電する。バッテリーパックがフル充電された後に、段階７３５において「充電完了」灯を点灯する。
【００５５】
バッテリーパックを充電する必要がない場合には、段階７４０において、カウントを減分しない。段階７４５において、「充電完了」灯を点灯し、バッテリーパックが使用するべく準備が整っていることを通知する。この場合には、バッテリー上に十分な電荷が残っている状態にあり、従って、バッテリーパックは充電されなかった。
【００５６】
図８は、本発明の安全充電システムの別の動作モードを示すフローチャートである。段階８０５において、バッテリーパックと充電ベースの間において通信リンクを認識する。前述のように、この通信リンクは、ＲＦＩＤシステムによって確立される。段階８１０において、バッテリーパックから充電回数を読み取る。段階８１５において、制御ロジックは、バッテリーパックによって安全に実行可能な医療処置の回数を判定する。段階８２０において、この回数をディスプレイ上に表示する。このようにして、残りの処置回数、充電レベル、又は充電回数などの有用な情報を表示可能である。
【００５７】
制御ロジックは、前述のように、バッテリーパックによって実行可能な処置回数を判定可能である。フル充電されたバッテリーが８回の処置を実行可能である場合には、次回にバッテリーが充電ベースに挿入された際に表示される数は、７である。或いは、この代わりに、充電レベルを読み取り、処置を実行するのに必要な電荷の量によって除算することも可能である。次いで、この結果を表示可能である。例えば、処置が、フル充電されたバッテリー内に含まれる電荷の１０％によって実行可能であり、且つ、バッテリーが７０％だけ充電されている場合には、７回の処置を実行可能である。この回数を１だけ減算し、安全性マージンの維持を保証することができる。このような場合には、７０％の電荷を有するバッテリーパックは、６回の処置を安全に実行可能である。数値６をディスプレイ上に表示する。
【００５８】
以上の内容から、本発明は、バッテリー電力供給型の手術用ハンドピースを安全に動作させる改善されたシステム及び方法を提供することを理解可能である。本発明は、所定の処置に関するバッテリーパックの適切な充電を保証することにより、望ましくないバッテリー障害を防止する。本明細書においては、本発明を例示しており、従って、当業者によって様々な変更が実施可能である。
【００５９】
本発明のその他の実施例は、本明細書に開示された本発明の仕様の検討及び実施から当業者に明らかとなろう。仕様及び例は、例示を目的としたものに過ぎないと見なされるべく意図されており、本発明の真の範囲及び精神は、添付の請求項によって示されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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