(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルーンが接続されたバルーンカテーテルを取り付け、前記バルーンを膨張及び収縮させるＩＡＢＰ駆動装置であって、
電力を供給する第１バッテリ及び第２バッテリと、
前記第１バッテリ及び前記第２バッテリから電力の供給を受けて駆動される被電力供給部と、
前記第１バッテリの電圧であるバッテリ電圧と、前記第１バッテリの電圧降下速度とを検出するバッテリ検出部と、
前記第１バッテリ及び前記第２バッテリと前記被電力供給部との接続を制御するバッテリ制御部と、を有し、
前記バッテリ制御部は、前記バッテリ検出部で検出された前記バッテリ電圧と前記電圧降下速度とが所定の条件を満たす場合に、前記被電力供給部への電力供給元を前記第１バッテリから前記第２バッテリに変更する切替制御を行い、
前記バッテリ制御部は、前記バッテリ電圧が所定の第１検出電圧以上であって前記電圧降下速度が所定の第１速度より遅い場合、又は前記バッテリ電圧が前記第１検出電圧より低く、かつ前記電圧降下速度が前記第１速度より速い第２速度より遅い場合は、前記バッテリ電圧が所定の第１終止電圧以下であることを検出した際に前記切替制御を行い、
前記バッテリ制御部は、前記バッテリ電圧が前記第１検出電圧以上であって前記電圧降下速度が前記第１速度以上である場合、又は前記バッテリ電圧が前記第１検出電圧より低く、かつ前記電圧降下速度が前記第２速度以上である場合は、前記バッテリ電圧が前記第１終止電圧より高い第２終止電圧以下であることを検出した際に前記切替制御を行うことを特徴とするＩＡＢＰ駆動装置。
【請求項２】
バルーンが接続されたバルーンカテーテルを取り付け、前記バルーンを膨張及び収縮させるＩＡＢＰ駆動装置であって、
電力を供給する第１バッテリ及び第２バッテリと、
前記第１バッテリ及び前記第２バッテリから電力の供給を受けて駆動される被電力供給部と、
前記第１バッテリの電圧であるバッテリ電圧と、前記第１バッテリの電圧降下速度とを検出するバッテリ検出部と、
前記第１バッテリ及び前記第２バッテリと前記被電力供給部との接続を制御するバッテリ制御部と、を有し、
前記バッテリ制御部は、前記バッテリ検出部で検出された前記バッテリ電圧と前記電圧降下速度とが所定の条件を満たす場合に、前記被電力供給部への電力供給元を前記第１バッテリから前記第２バッテリに変更する切替制御を行い、
前記バッテリ制御部は、前記バッテリ電圧が所定の第２検出電圧より低く、かつ前記電圧降下速度が所定の第１速度より遅い場合、又は前記バッテリ電圧が前記第２検出電圧以上であって前記電圧降下速度が前記第１速度より速い第３速度より遅い場合は、前記バッテリ電圧が所定の第１終止電圧以下であることを検出した際に前記切替制御を行い、
前記バッテリ制御部は、前記バッテリ電圧が前記第２検出電圧より低く、かつ前記電圧降下速度が前記第１速度以上である場合、又は前記バッテリ電圧が前記第２検出電圧以上であって前記電圧降下速度が前記第３速度以上である場合は、前記バッテリ電圧が前記第１終止電圧より高い第２終止電圧以下であることを検出した際に前記切替制御を行うことを特徴とするＩＡＢＰ駆動装置。
【請求項３】
バルーンが接続されたバルーンカテーテルを取り付け、前記バルーンを膨張及び収縮させるＩＡＢＰ駆動装置であって、
電力を供給する第１バッテリ及び第２バッテリと、
前記第１バッテリ及び前記第２バッテリから電力の供給を受けて駆動される被電力供給部と、
前記第１バッテリの電圧であるバッテリ電圧と、前記第１バッテリの電圧降下速度とを検出するバッテリ検出部と、
前記第１バッテリ及び前記第２バッテリと前記被電力供給部との接続を制御するバッテリ制御部と、を有し、
前記バッテリ制御部は、前記バッテリ検出部で検出された前記バッテリ電圧と前記電圧降下速度とが所定の条件を満たす場合に、前記被電力供給部への電力供給元を前記第１バッテリから前記第２バッテリに変更する切替制御を行い、
前記バッテリ制御部は、前記バッテリ電圧が所定の第１検出電圧以上であって前記電圧降下速度が所定の第１速度より遅い場合、前記バッテリ電圧が前記第１検出電圧より低く、かつ前記電圧降下速度が前記第１速度より速い第２速度より遅い場合、又は前記バッテリ電圧が前記第１検出電圧より高い所定の第２検出電圧以上であって前記電圧降下速度が前記第１速度より速い第３速度より遅い場合は、前記バッテリ電圧が所定の第１終止電圧以下であることを検出した際に前記切替制御を行い、
前記バッテリ制御部は、前記バッテリ電圧が前記第１検出電圧以上で前記第２検出電圧より低く、かつ前記電圧降下速度が前記第１速度以上である場合、前記バッテリ電圧が前記第１検出電圧より低く、かつ前記電圧降下速度が前記第２速度以上である場合、又は前記バッテリ電圧が前記第２検出電圧以上であって前記電圧降下速度が前記第３速度以上である場合は、前記バッテリ電圧が前記第１終止電圧より高い第２終止電圧以下であることを検出した際に前記切替制御を行うことを特徴とするＩＡＢＰ駆動装置。
【請求項４】
前記第１バッテリは、少なくとも前記第２バッテリが前記被電力供給部へ電力を供給している状態において活線挿抜が可能であり、
前記バッテリ制御部は、前記被電力供給部と前記第１バッテリとの接続開始前に、前記バッテリ電圧が所定の放電開始電圧より低い場合は、前記被電力供給部への電力供給元を前記第２バッテリとすることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のＩＡＢＰ駆動装置。
【請求項５】
前記バッテリ検出部は、前記第１バッテリの温度であるバッテリ温度を検出し、
前記バッテリ制御部は、前記バッテリ検出部で検出された前記バッテリ電圧と前記電圧降下速度と前記バッテリ温度とが所定の条件を満たす場合に、前記切替制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載のＩＡＢＰ駆動装置。
【請求項６】
第１バッテリ及び第２バッテリから電力の供給を受けて駆動される被電力供給部を有し、取り付けられたバルーンカテーテルのバルーンを、前記被電力供給部の駆動により膨張及び収縮させるＩＡＢＰ駆動装置におけるバッテリ制御方法であって、
前記第１バッテリの電圧であるバッテリ電圧を検出するステップと、
前記第１バッテリの電圧降下速度を検出するステップと、
前記被電力供給部への電力供給元を前記第１バッテリから前記第２バッテリに変更する切替制御に関する終止電圧を、前記バッテリ電圧及び前記電圧降下速度を用いて設定するステップと、
前記バッテリ電圧が前記終止電圧以下であるか否かを判定するステップと、
前記バッテリ電圧が前記終止電圧以下である場合に前記切替制御を行うステップと、を有し、
前記切替制御に関する終止電圧を設定するステップにおいては、
前記バッテリ電圧が所定の第１検出電圧以上であって前記電圧降下速度が所定の第１速度より遅い場合、又は前記バッテリ電圧が前記第１検出電圧より低く、かつ前記電圧降下速度が前記第１速度より速い第２速度より遅い場合は、所定の第１終止電圧を、前記切替制御に関する終止電圧として設定し、
前記バッテリ電圧が前記第１検出電圧以上であって前記電圧降下速度が前記第１速度以上である場合、又は前記バッテリ電圧が前記第１検出電圧より低く、かつ前記電圧降下速度が前記第２速度以上である場合は、前記第１終止電圧より高い第２終止電圧を、前記切替制御に関する終止電圧として設定する
ことを特徴とするＩＡＢＰ駆動装置におけるバッテリ制御方法。
【請求項７】
第１バッテリ及び第２バッテリから電力の供給を受けて駆動される被電力供給部を有し、取り付けられたバルーンカテーテルのバルーンを、前記被電力供給部の駆動により膨張及び収縮させるＩＡＢＰ駆動装置におけるバッテリ制御方法であって、
前記第１バッテリの電圧であるバッテリ電圧を検出するステップと、
前記第１バッテリの電圧降下速度を検出するステップと、
前記被電力供給部への電力供給元を前記第１バッテリから前記第２バッテリに変更する切替制御に関する終止電圧を、前記バッテリ電圧及び前記電圧降下速度を用いて設定するステップと、
前記バッテリ電圧が前記終止電圧以下であるか否かを判定するステップと、
前記バッテリ電圧が前記終止電圧以下である場合に前記切替制御を行うステップと、を有し、
前記切替制御に関する終止電圧を設定するステップにおいては、
前記バッテリ電圧が所定の第２検出電圧より低く、かつ前記電圧降下速度が所定の第１速度より遅い場合、又は前記バッテリ電圧が前記第２検出電圧以上であって前記電圧降下速度が前記第１速度より速い第３速度より遅い場合は、所定の第１終止電圧を、前記切替制御に関する終止電圧として設定し、
前記バッテリ電圧が前記第２検出電圧より低く、かつ前記電圧降下速度が前記第１速度以上である場合、又は前記バッテリ電圧が前記第２検出電圧以上であって前記電圧降下速度が前記第３速度以上である場合は、前記第１終止電圧より高い第２終止電圧を、前記切替制御に関する終止電圧として設定する
ことを特徴とするＩＡＢＰ駆動装置におけるバッテリ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＡＢＰ（大動脈内バルーンポンピング）法においてバルーンカテーテルのバルーンを駆動するために用いられるＩＡＢＰ駆動装置及びＩＡＢＰ駆動装置におけるバッテリ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＡＢＰ駆動装置は、交流電源に接続し、外部から継続的に電力を供給しながら使用するのが、一般的な使用態様である。しかし、ＩＡＢＰ駆動装置には、交流電源に接続できない状態であっても、一定時間バルーンを継続的に駆動できるように、バッテリを搭載しているものがある。このようなＩＡＢＰ駆動装置は、例えば患者を手術室から病室へ搬送する間もバッテリからの電力を用いてバルーンを継続的に駆動し、患者にＩＡＢＰ法を連続的に適用し続けることができる。
【０００３】
また、バッテリを搭載するＩＡＢＰ駆動装置として、複数のバッテリを搭載し、搭載した複数のバッテリを切り替えて使用するものが提案されている（特許文献１参照）。このようなＩＡＢＰ駆動装置は、複数のバッテリを切り替えて使用することにより、バッテリの容量を確保することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２６６６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数のバッテリを切り替えて使用する従来のＩＡＢＰ駆動装置では、バッテリを切り替えるタイミングを適切に検出することが難しいという問題がある。例えば、バッテリの電圧から切替のタイミングを検出する方法では、メモリ効果などの影響により想定を超えてバッテリの電圧が急速に低下した際にバッテリの切り替えが間に合わず、装置への電力の供給が中断してしまうおそれがあった。また、切替時における電力供給の中断を防ぐためには、バッテリの切替タイミングを早くする必要があるが、そのような場合、小型のバッテリでは、要求される容量を確保することが難しいという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑み、バッテリの切り替え時に電力供給が中断する問題を確実に防止し、複数のバッテリを効率的に切り替えて使用するＩＡＢＰ駆動装置及びＩＡＢＰ駆動装置におけるバッテリ制御方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係るＩＡＢＰ駆動装置は、
バルーンが接続されたバルーンカテーテルを取り付け、前記バルーンを膨張及び収縮させるＩＡＢＰ駆動装置であって、
電力を供給する第１バッテリ及び第２バッテリと、
前記第１バッテリ及び前記第２バッテリから電力の供給を受けて駆動される被電力供給部と、
前記第１バッテリの電圧であるバッテリ電圧と、前記第１バッテリの電圧降下速度とを検出するバッテリ検出部と、
前記第１バッテリ及び前記第２バッテリと前記被電力供給部との接続を制御するバッテリ制御部と、を有し、
前記バッテリ制御部は、前記バッテリ検出部で検出された前記バッテリ電圧と前記電圧降下速度とが所定の条件を満たす場合に、前記被電力供給部への電力供給元を前記第１バッテリから前記第２バッテリに変更する切替制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るＩＡＢＰ駆動装置は、バッテリ電圧だけでなく電圧降下速度を検出してバッテリの切替制御を行うため、メモリ効果の影響によるバッテリ電圧の急激な低下を迅速に検出してバッテリの切替を行うことができる。これにより、本発明に係るＩＡＢＰ駆動装置は、バッテリの切り替え時に電力供給が中断する問題を確実に防止することができる。また、電圧降下速度の検出結果に基づきバッテリの切替を遅らせることも可能であり、バッテリの効率的な使用を行うことができる。
【０００９】
また、例えば、前記バッテリ制御部は、前記電圧降下速度が所定の第１速度より遅い場合、前記バッテリ電圧が所定の第１終止電圧以下であることを検出した際に前記切替制御を行ってもよく、
前記バッテリ制御部は、前記電圧降下速度が前記第１速度以上である場合、前記バッテリ電圧が前記第１終止電圧より高い第２終止電圧以下であることを検出した際に前記切替制御を行ってもよい。
【００１０】
電圧降下速度が遅い場合は終止電圧を下げ、電圧降下速度が速い場合は終止電圧を上げることにより、バッテリの切替に要する時間を適切に確保し、バッテリ電圧の急激な低下によってバッテリの切替が間に合わなくなる問題を確実に防止できる。
【００１１】
また、例えば、前記バッテリ制御部は、前記バッテリ電圧が所定の第１検出電圧以上であって前記電圧降下速度が所定の第１速度より遅い場合、又は前記バッテリ電圧が前記第１検出電圧より低く、かつ前記電圧降下速度が前記第１速度より速い第２速度より遅い場合は、前記バッテリ電圧が所定の第１終止電圧以下であることを検出した際に前記切替制御を行ってもよく、
前記バッテリ制御部は、前記バッテリ電圧が前記第１検出電圧以上であって前記電圧降下速度が前記第１速度以上である場合、又は前記バッテリ電圧が前記第１検出電圧より低く、かつ前記電圧降下速度が前記第２速度以上である場合は、前記バッテリ電圧が前記第１終止電圧より高い第２終止電圧以下であることを検出した際に前記切替制御を行ってもよい。
【００１２】
バッテリの放電曲線は、放電終了が近づくと電圧降下速度が大きくなるカーブを描くのが通常である。したがって、バッテリの一般的な放電曲線に適合するように、バッテリ電圧が第１検出電圧より低い領域においては、終止電圧を上下させる電圧降下速度に関する閾値を、バッテリ電圧が第１検出電圧より高い領域での閾値より速くすることができる。このようなＩＡＢＰ駆動装置は、メモリ効果等の影響により、第１バッテリの放電時に、通常時に比べて急激なバッテリ電圧の降下が生じた場合、これを精度良く検出することが可能である。
【００１３】
また、例えば、前記バッテリ制御部は、前記バッテリ電圧が所定の第２検出電圧より低く、かつ前記電圧降下速度が所定の第１速度より遅い場合、又は前記バッテリ電圧が前記第２検出電圧以上であって前記電圧降下速度が前記第１速度より速い第３速度より遅い場合は、前記バッテリ電圧が所定の第１終止電圧以下であることを検出した際に前記切替制御を行ってもよく、
前記バッテリ制御部は、前記バッテリ電圧が前記第２検出電圧より低く、かつ前記電圧降下速度が前記第１速度以上である場合、又は前記バッテリ電圧が前記第２検出電圧以上であって前記電圧降下速度が前記第３速度以上である場合は、前記バッテリ電圧が前記第１終止電圧より高い第２終止電圧以下であることを検出した際に前記切替制御を行ってもよい。
【００１４】
バッテリの放電曲線は、１００％充電状態から放電開始後しばらくの間は電圧降下速度が大きく、その後電圧降下速度が緩やかなプラトーを有する曲線を描くのが通常である。したがって、バッテリの一般的な放電曲線に適合するように、バッテリ電圧が第２検出電圧より高く、バッテリが１００％充電状態に近い領域では、終止電圧を上下させる電圧降下速度の閾値を、バッテリ電圧が低い領域での閾値より速くすることにより、メモリ効果等の影響により、通常時に比べて急激なバッテリ電圧の降下が生じた場合、これを精度良く検出することが可能である。
【００１５】
また、例えば、前記第１バッテリは、少なくとも前記第２バッテリが前記被電力供給部へ電力を供給している状態において活線挿抜が可能であってもよく、
前記バッテリ制御部は、前記被電力供給部と前記第１バッテリとの接続開始前に、前記バッテリ電圧が所定の放電開始電圧より低い場合は、前記被電力供給部への電力供給元を前記第２バッテリとしてもよい。
【００１６】
第１バッテリを活線挿抜できるＩＡＢＰ駆動装置は、第１バッテリを複数用意することにより、長時間のバッテリ駆動が可能となる。また、バッテリ電圧が放電開始電圧より低い第１バッテリを使用しないことにより、電力供給直後にバッテリ電圧が低下して切替制御が間に合わず、被電力供給部に対して正常に電力が供給されなくなる問題を防止できる。
【００１７】
また、例えば、前記バッテリ検出部は、前記第１バッテリの温度であるバッテリ温度を検出してもよく、
前記バッテリ制御部は、前記バッテリ検出部で検出された前記バッテリ電圧と前記電圧降下速度と前記バッテリ温度とが所定の条件を満たす場合に、前記切替制御を行ってもよい。
【００１８】
バッテリの放電曲線は、温度環境によって変化するため、バッテリ温度を用いて切替制御を行うバッテリ制御部は、メモリ効果等による急激な電圧降下と通常の電圧降下とを適切に識別し、効率的な切替制御を行うことができる。
【００１９】
また、本発明に係るＩＡＢＰ駆動装置におけるバッテリ制御方法は、第１バッテリ及び第２バッテリから電力の供給を受けて駆動される被電力供給部を有し、取り付けられたバルーンカテーテルのバルーンを、前記被電力供給部の駆動により膨張及び収縮させるＩＡＢＰ駆動装置におけるバッテリ制御方法であって、
前記第１バッテリの電圧であるバッテリ電圧を検出するステップと、
前記第１バッテリの電圧降下速度を検出するステップと、
前記被電力供給部への電力供給元を前記第１バッテリから前記第２バッテリに変更する切替制御に関する終止電圧を、前記バッテリ電圧及び前記電圧降下速度を用いて算出するステップと、
前記バッテリ電圧が前記終止電圧以下であるか否かを判定するステップと、
前記バッテリ電圧が前記終止電圧以下である場合に前記切替制御を行うステップと、を有する。
【００２０】
本発明に係るＩＡＢＰ駆動装置におけるバッテリ制御方法によれば、メモリ効果等の影響により、通常時に比べて急激なバッテリ電圧の降下が生じた場合、これを迅速に検出し、バッテリの切り替え条件を適切に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るＩＡＢＰ駆動装置の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示すＩＡＢＰ駆動装置の外観図である。
【図３】図３は、図１に示すＩＡＢＰ駆動装置でのバッテリ駆動開始に関する一連の処理を表すフローチャートである。
【図４】図４は、図１に示すＩＡＢＰ駆動装置における切替制御に関する一連の処理を表すフローチャートである。
【図５】図５は、図１に示すＩＡＢＰ駆動装置における終止電圧の決定に関する一連の処理を表すフローチャートである。
【図６】図６は、バッテリが示す放電曲線の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るＩＡＢＰ駆動装置を、図面に示す実施形態に基づき、詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係るＩＡＢＰ駆動装置１０の概略構成図である。ＩＡＢＰ駆動装置１０は、バルーン８２が接続されたＩＡＢＰ用バルーンカテーテル８０を取り付けて、バルーン８２を膨張及び収縮させるために用いられる駆動装置である。バルーンカテーテル８０は、ＩＡＢＰ駆動装置１０のカテーテル接続部（不図示）に取り付けて使用される。バルーンカテーテル８０の先端に接続されたバルーン８２は、下行大動脈内に留置されて使用される。ＩＡＢＰ駆動装置１０は、心臓の拍動に合わせてバルーン８２を膨張及び収縮させることにより、心臓の血液循環機能を補助することができる。
【００２４】
ＩＡＢＰ駆動装置１０は、電力供給元として電力を供給する第１バッテリ１２及び第２バッテリ１４と、電力供給元からの電力の供給を受けて駆動される被電力供給部３０と、第１バッテリ１２等の電圧であるバッテリ電圧５０を検出するバッテリ検出部２６と、電力供給元と被電力供給部３０との接続を制御するバッテリ制御部２０とを有する。ＩＡＢＰ駆動装置１０は、第１バッテリ１２及び第２バッテリ１４から電力の供給を受けるだけでなく、ＡＣ電源接続部１６を介して交流電源に接続され、交流電源から電力の供給を受けることも可能である。
【００２５】
被電力供給部３０には、バルーン８２を膨張・収縮するための圧力発生手段３２や、バルーン８２の駆動タイミングを制御するタイミング制御部３４や、バルーン８２の内圧等の駆動状態を表示する表示部３６や、圧力発生手段３２のポンプ等を冷却するファンなどで構成される冷却部３８等が含まれる。
【００２６】
圧力発生手段３２は、圧力を発生させるためのポンプのほかに、バルーン８２を膨張させるヘリウム等のガスを貯蔵するガスタンクや、圧力を伝達する圧力伝達隔壁装置（アイソレータ）等を有している。また、タイミング制御部３４はマイクロプロセッサ等の演算手段で構成され、表示部３６は図２に示すような液晶表示装置等で構成される。なお、被電力供給部３０に含まれる圧力発生手段３２等については、任意の公知技術を採用すればよく、その詳細な説明については省略する。
【００２７】
第１バッテリ１２と第２バッテリ１４とは、いずれも被電力供給部３０に電力を供給することが可能である。第１バッテリ１２及び第２バッテリ１４と被電力供給部３０との接続は、バッテリ制御部２０によって制御される。また、第１バッテリ１２及び第２バッテリ１４は、ＩＡＢＰ駆動装置１０を交流電源に接続することにより、筐体に取り付けられた状態で充電することができる。ただし、第１バッテリ１２に関しては、他のＩＡＢＰ駆動装置１０や、ＩＡＢＰ駆動装置１０とは別途用意された充電器等を用いて充電することも可能である。
【００２８】
バッテリ制御部２０は、第１バッテリ１２と第２バッテリ１４のうち、第１バッテリ１２を優先して被電力供給部３０に接続し、第１バッテリ１２を先に放電させる。また、バッテリ制御部２０は、ＩＡＢＰ駆動装置１０がＡＣ電源に接続されている際、第１バッテリ１２と第２バッテリ１４のうち、第２バッテリ１４を優先して充電する。すなわち、ＩＡＢＰ駆動装置１０のバッテリ制御部２０は、第２バッテリ１４をなるべく放電させないように、あるいは第２バッテリ１４を１００％充電された状態になるべく近づけるように制御する。なお、バッテリ制御部２０による制御については、後ほど具体例を挙げて詳述する。
【００２９】
第１バッテリ１２と第２バッテリ１４は、繰り返し充放電が可能な二次電池であり、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）蓄電池、リチウムイオン（Ｌｉ・ＩＯＮ）蓄電池、ニッカド（ＮｉＣｄ）蓄電池等を採用可能であるが、二次電池の種類は特に限定されない。第１バッテリ１２と第２バッテリ１４は、ＩＡＢＰ駆動装置１０の筐体内部に収納されている。図２に示すように、第１バッテリ１２は筐体に対して着脱自在であるのに対して、第２バッテリ１４は、常時ＩＡＢＰ駆動装置１０の筐体内部に固定された状態で使用される。
【００３０】
第１バッテリ１２は、ＩＡＢＰ駆動装置１０の電源が投入されており、かつ、第２バッテリ１４が図１に示す被電力供給部３０に電力を供給し、被電力供給部３０の圧力発生手段３２がバルーン８２の膨張・収縮を行っている状態において、活線挿抜可能であることが好ましい。このような活線挿抜が可能な第１バッテリ１２を有するＩＡＢＰ駆動装置１０は、第１バッテリ１２を複数用意することにより、ＡＣ電源がない環境においても、長時間の駆動が可能となる。さらには、第１バッテリ１２を複数用意することにより、バッテリの劣化を抑制することが可能となる。
【００３１】
第１バッテリ１２は、第１バッテリ１２の使用履歴を記憶する記憶部１２ａを有する。記憶部１２ａは、例えば半導体メモリなどの不揮発性メモリ等で構成されるが、特に限定されない。記憶部１２ａは、第１バッテリ１２の充電日時、充電時間、充電機器のシリアルナンバー、放電日時、放電を行ったＩＡＢＰ駆動装置１０のシリアルナンバー、放電終了時の電圧等を記憶する。
【００３２】
バッテリ検出部２６は、第１バッテリ１２の電圧（起電力）であるバッテリ電圧と、第１バッテリ１２の電圧降下速度と、第１バッテリ１２の温度とを検出する。第１バッテリ１２の電圧降下速度は、単位時間当たりの電圧降下（Ｖ／秒）とすることができるが、電圧降下速度の算出方法はこれに限定されず、第１バッテリ１２が放電した電気量当たりの電圧降下を、電圧降下速度としてもよい。
【００３３】
図６は、バッテリ検出部２６が検出するバッテリ電圧５０を模式的に表したものである。図６では、２０℃における第１バッテリ１２の放電曲線６０を実線で表示し、０℃における第１バッテリ１２の放電曲線６２を破線で表示している。第１バッテリ１２の電圧であるバッテリ電圧は、被電力供給部３０に接続され、被電力供給部３０に電力を供給することにより、放電曲線６０、６２に示すように、放電時間の経過とともに降下する。
【００３４】
また、バッテリ検出部２６は、例えば放電曲線６０、６２の傾きを算出したり、所定時間経過前後におけるバッテリ電圧の差分を経過時間で割ったりすることにより、第１バッテリ１２の電圧降下速度を検出する。放電曲線６０、６２に示すように、第１バッテリ１２が電力を供給する被電力供給部３０の消費電力はほぼ一定であっても、電圧降下速度は放電の進行とともに変化する。なお、図６に示す放電曲線６０、６２は、メモリ効果等を生じていない第１バッテリ１２が、１００％充電状態から終止電圧５２まで放電を行った場合における理想的な放電曲線である。
【００３５】
さらに、バッテリ検出部２６は、第１バッテリ１２の表面又は周辺等に取り付けられたサーミスタ等の出力信号により、第１バッテリ１２の温度であるバッテリ温度を検出する。放電曲線６０、６２の違いから理解できるように、第１バッテリ１２の理想的な放電曲線は温度によって変化する。そのため、後述するバッテリ制御部２０は、バッテリ温度を検出することにより、実際に検出されたバッテリ電圧５０及び電圧降下速度が、理想的な値に対してどの程度乖離しているのかを、適切に認識することができる。
【００３６】
図１に示すバッテリ制御部２０は、被電力供給部３０への電力供給元を決定し、被電力供給部３０と電力供給元との接続を制御する。バッテリ制御部２０は、演算部２０ａと回路部２０ｂとを有している。回路部２０ｂは、被電力供給部３０と電力供給元との間に配置されたスイッチ回路で構成されており、ＡＣ電源接続部１６を介して接続される交流電源と、第１バッテリ１２と、第２バッテリ１４からなる３つの電力供給元のうちいずれかを、被電力供給部３０に接続する。
【００３７】
演算部２０ａは、マイクロプロセッサとメモリ等で構成され、回路部２０ｂの動作を制御する。また、演算部２０ａは、バッテリ検出部２６で検出されたバッテリ電圧５０、電圧降下速度及びバッテリ温度を用いて、これらの値を理想的な放電曲線６０から予想される値と比較することにより、回路部２０ｂがどの電力供給元を被電力供給部３０に接続するかを決定する。
【００３８】
ＩＡＢＰ駆動装置１０を内蔵バッテリで駆動する場合、バッテリ制御部２０は、第１バッテリ１２と第２バッテリ１４のうち、第１バッテリ１２を優先して被電力供給部３０に接続し、第１バッテリ１２を先に放電させる。第１バッテリ１２が放電を行っている際、バッテリ制御部２０は、バッテリ検出部２６からデータを受け取ることにより、放電中の第１バッテリ１２の状態を認識する。さらに、バッテリ検出部２６で検出されたバッテリ電圧５０と電圧降下速度等とが所定の条件を満たす場合に、バッテリ制御部２０は、被電力供給部３０への電力供給元を第１バッテリ１２から第２バッテリ１４に変更する切替制御を行う。
【００３９】
バッテリ制御部２０が切替制御を行う条件は、特に限定されないが、例えば、第１バッテリ１２のバッテリ電圧５０が所定の終止電圧５２（図６参照）以下となった場合に、切替制御を行うことができる。さらに、バッテリ制御部２０は、切替制御を行う終止電圧５２を、第１バッテリ１２の電圧降下速度に基づき変更することができる。また、さらに、バッテリ制御部２０は、切替制御を行う終止電圧５２を、第１バッテリ１２の電圧降下速度及びその電圧降下速度が検出されたバッテリ電圧５０とを組み合わせた条件に基づき、変更することができる。
【００４０】
以下、図３から図５を用いて、図１に示すＩＡＢＰ駆動装置１０におけるバッテリ制御方法を、具体例を挙げて説明する。ただし、本発明は具体例に示される内容に限定されるものではない。
【００４１】
図１に示すＩＡＢＰ駆動装置１０がバッテリによる運転を開始する際、バッテリ制御部２０は、第１バッテリ１２と第２バッテリ１４のうちどちらを被電力供給部３０への電力供給元とするかを決定する。図３は、バッテリ制御部２０が、電力供給元を決定する際の一連の処理を表すフローチャートである。
【００４２】
図３に示すステップＳ００１では、バッテリ制御部２０が電力供給元を決定する処理を開始する。図３に示す処理は、回路部２０ｂが被電力供給部３０と第１バッテリ１２とを接続する前に行われる。図３に示す処理は、バッテリによる運転を開始する時の他に、第２バッテリ１４を使用して被電力供給部３０を駆動している最中に第１バッテリ１２が取り付けられた時などに行われる。
【００４３】
ステップＳ００２では、図１に示すバッテリ検出部２６が第１バッテリ１２のバッテリ電圧５０を検出し、検出結果をバッテリ制御部２０に送信する。ステップＳ００３では、バッテリ制御部２０の演算部２０ａが、検出されたバッテリ電圧５０が所定の放電開始電圧５４より低いか否かを判断する。
【００４４】
ステップＳ００３において、バッテリ電圧５０が放電開始電圧５４以上であると判断された場合、ステップＳ００４へ進む。ステップＳ００４では、バッテリ制御部２０が回路部２０ｂを制御し、第１バッテリ１２と被電力供給部３０と回路部２０ｂを介して接続することにより、被電力供給部３０への電力供給元を第１バッテリ１２とする。
【００４５】
これに対して、ステップＳ００３において、バッテリ電圧５０が放電開始電圧５４より低いと判断された場合、ステップＳ００５へ進む。ステップＳ００５では、バッテリ制御部２０が回路部２０ｂを制御し、第２バッテリ１４と被電力供給部３０とを、回路部２０ｂを介して接続することにより、被電力供給部３０への電力供給元を第２バッテリ１４とする。図３に示す処理を行うことにより、ＩＡＢＰ駆動装置１０は、電圧が低い第１バッテリ１２の使用を回避する。また、ＩＡＢＰ駆動装置１０は、電圧が低い第１バッテリ１２が放電開始直後に急激な電圧降下を示し、これによりバッテリの切替制御が間に合わなくなる問題を防止できる。なお、図６に示すように、放電開始電圧５４は、放電曲線６０のプラトー付近の電圧とすることができるが、特に限定されない。
【００４６】
図３に示す処理の後、被電力供給部３０は、第１バッテリ１２又は第２バッテリ１４から電力の供給を受けて駆動され、ＩＡＢＰ駆動装置１０によるバルーン８２の駆動が開始される。ここで、被電力供給部３０への電力供給元を第１バッテリ１２として被電力供給部３０が駆動される場合（図３のステップＳ００４に進んだ場合）、バッテリ制御部２０は、適切なタイミングで被電力供給部３０への電力供給元を第１バッテリ１２から第２バッテリ１４に変更できるように、図４に示す一連の処理を実施する。
【００４７】
図４のステップＳ１０１では、第１バッテリ１２の放電状態を監視し、被電力供給部３０への電力供給元を、所定の条件で第１バッテリ１２から第２バッテリ１４に変更する一連の処理を開始する。図４のステップＳ１０２では、第１バッテリ１２の終止電圧５２を、第１終止電圧５２ａに初期設定する。ステップＳ１０２で設定される第１終止電圧５２ａは、第１バッテリ１２が図６に示すような理想的な放電曲線６０に沿って放電すれば、確実に切替制御が行える電圧に設定される。すなわち、第１終止電圧５２ａは、バッテリ電圧５０が第１終止電圧５２ａ以下であることを検出直後に切替制御を開始すれば、第１バッテリ１２にメモリ効果等が生じない限り、電力供給の中断が発生することなく円滑に、第１バッテリ１２から第２バッテリ１４へ電力供給元を切り替えることができる電圧に設定される。なお、図３〜図５に示す具体例では、第１バッテリ１２の温度は２０℃であると仮定して説明を行う。
【００４８】
図４のステップＳ１０３では、バッテリ検出部２６が、第１バッテリ１２のバッテリ電圧５０を検出し、検出結果をバッテリ制御部２０に送信する。また、ステップＳ１０４では、バッテリ検出部２６が、第１バッテリ１２の電圧降下速度を検出し、検出結果をバッテリ制御部２０に送信する。
【００４９】
図４のステップＳ１０５では、バッテリ制御部２０の演算部２０ａが、ステップＳ１０３及びステップＳ１０４で検出されたバッテリ電圧５０及び電圧降下速度に基づき、終止電圧５２を算出し直す。なお、ステップＳ１０５の終止電圧算出プロセスについては、後ほど図５を用いて詳述する。
【００５０】
ステップＳ１０６では、バッテリ制御部２０の演算部２０ａが、ステップ１０５で算出された終止電圧５２と、直前に検出されたバッテリ電圧５０とを比較し、第１バッテリ１２のバッテリ電圧５０が、終止電圧５２以下であるか否かを判断する。ステップＳ１０６において、第１バッテリ１２のバッテリ電圧５０が終止電圧５２より高いと判断された場合は、ステップＳ１０３へ戻り、ステップＳ１０３〜ステップＳ１０６の処理を繰り返す。
【００５１】
これに対して、ステップＳ１０６において、第１バッテリ１２のバッテリ電圧５０が終止電圧５２以下であると判断された場合は、ステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７では、バッテリ制御部２０は、被電力供給部３０への電力供給元を第１バッテリ１２から第２バッテリ１４に変更する切替制御を行う。より具体的には、バッテリ制御部２０が回路部２０ｂを制御し、回路部２０ｂが被電力供給部３０と第１バッテリ１２を接続している状態から、回路部２０ｂが被電力供給部３０と第２バッテリ１４を接続している状態へと接続状態を変化させる。このようにして、ＩＡＢＰ駆動装置１０では、第１バッテリ１２から第２バッテリ１４への電力供給元の切替が行われ、第１バッテリ１２及び第２バッテリ１４から順番に被電力供給部３０への電力供給が行われることにより、長時間のバッテリ運転が可能となる。
【００５２】
図５は、図４においてステップＳ１０５として示される終止電圧算出プロセスの詳細である。図５のステップＳ２０１では、図１に示すバッテリ制御部２０の演算部２０ａが、図４に示す直前のステップＳ１０３及びステップＳ１０４で算出されたバッテリ電圧５０及び電圧降下速度を用いて、終止電圧５２を算出する。なお、図５に示す処理は、ステップＳ２０８又はステップＳ２０９へ進まない限り、図４に示す処理と並行して継続される。すなわち、図５に示す処理は、処理に用いる変数であるバッテリ電圧５０と電圧降下速度を、図４に示すステップＳ１０３やステップＳ１０４が繰り返される度に更新しながら、図４に示す切替制御Ｓ１０７が開始されるまで継続される。
【００５３】
図５に示すように、バッテリ制御部２０は、バッテリ電圧５０が第１検出電圧５６ａ以上である状態においては、バッテリ電圧５０が第２検出電圧５６ｂより低いか否かの判断（ステップＳ２０２）と、そのバッテリ電圧５０を検出した際における電圧降下速度が第３速度又は第１速度より遅いか否かの判断（ステップＳ２０３及びステップＳ２０５）の組み合わせにより、終止電圧５２を決定する。なお、第２検出電圧５６ｂは、第１検出電圧５６ａより高い（図６参照）。
【００５４】
すなわち、図５に示すように、バッテリ制御部２０は、バッテリ電圧５０が第２検出電圧５６ｂより低く、かつ電圧降下速度が第１速度より遅い場合（ステップＳ２０２はＹＥＳ、ステップＳ２０５はＹＥＳ（ただしステップＳ２０４はＮＯ））、又はバッテリ電圧５０が第２検出電圧５６ｂ以上であって電圧降下速度が第１速度より速い第３速度より遅い場合（ステップＳ２０２はＮＯ、ステップＳ２０３はＹＥＳ）は、終止電圧５２を初期設定値である第１終止電圧５２ａに維持する。
【００５５】
また、バッテリ制御部２０は、バッテリ電圧５０が第２検出電圧５６ｂより低く、かつ電圧降下速度が第１速度以上である場合（ステップＳ２０２はＹＥＳ、ステップＳ２０５はＮＯ（ただしステップＳ２０４はＮＯ））、又はバッテリ電圧５０が第２検出電圧５６ｂ以上であって電圧降下速度が第１速度より速い第３速度以上の場合（ステップＳ２０２はＮＯ、ステップＳ２０３はＮＯ）は、終止電圧５２を第１終止電圧５２ａより高い第２終止電圧５２ｂに設定する（ステップＳ２０９）。
【００５６】
ステップＳ２０３又はステップＳ２０５でＮＯと判断される場合は、第１バッテリ１２にメモリ効果等が現れることにより、図６に示す理想的な放電曲線６０に比べて電圧降下速度が速くなっていると考えられる。したがって、このような場合は、第１バッテリ１２の終止電圧５２を、初期設定より高い第２終止電圧５２ｂとすることにより、バッテリ制御部２０は、通常より早く第２バッテリ１４への切替制御を開始する。このような制御を行うことにより、第１バッテリ１２が速い電圧降下速度を示す場合でも、切替制御に要する時間を適切に確保し、バッテリの切り替え時に電力供給が中断する問題を確実に防止することができる。
【００５７】
また、ステップＳ２０３とステップＳ２０５の比較から理解できるように、バッテリ電圧５０が第２検出電圧５６ｂ以上である場合と、バッテリ電圧５０が第２検出電圧５６ｂより低い場合とで、電圧降下速度の閾値を変化させている。これは、図６の放電曲線６０に示されるように、第１バッテリ１２は、１００％充電に近い領域で電圧降下速度が速く、ある程度放電が進んだ領域で電圧降下速度が遅くなる傾向があるからである。すなわち、バッテリ電圧５０が第２検出電圧５６ｂ以上である場合に、第１速度より速い第３速度を判断基準とすることにより、バッテリ制御部２０は、理想的な放電曲線６０に比べて急激な電圧降下速度を第１バッテリ１２が示す場合のみを、適切に検出することができる。また、バッテリ電圧５０が第２検出電圧５６ｂより低い場合に、第３速度より遅い第１速度を判断基準とすることにより、バッテリ制御部２０は、放電曲線６０に比べて急激な電圧降下速度を第１バッテリ１２が示す場合は、これを適切に検出することができる。
【００５８】
次に、図５に示すように、バッテリ制御部２０は、バッテリ電圧５０が第２検出電圧５６ｂより低く、第３検出電圧５６ｃ以上である状態においては、バッテリ電圧５０が第１検出電圧５６ａより低いか否かの判断（ステップＳ２０４）と、そのバッテリ電圧５０を検出した際における電圧降下速度が第１速度又は第２速度より遅いか否かの判断（ステップＳ２０５及びステップＳ２０７）の組み合わせにより、終止電圧５２を決定する。なお、第３検出電圧５６ｃは、第１検出電圧５６ａより低い（図６参照）。
【００５９】
すなわち、図５に示すように、バッテリ制御部２０は、バッテリ電圧５０が第１検出電圧５６ａ以上であって電圧降下速度が第１速度より遅い場合（ステップＳ２０４はＮＯ、ステップＳ２０５はＹＥＳ（ただしステップＳ２０２はＹＥＳ））、又はバッテリ電圧５０が第１検出電圧５６ａより低く、かつ電圧降下速度が第１速度より速い第２速度より遅い場合（ステップＳ２０４はＹＥＳ、ステップＳ２０７はＹＥＳ（ただし、ステップＳ２０２はＹＥＳ、ステップＳ２０６はＮＯ））は、終止電圧５２を初期設定値である第１終止電圧５２ａに維持する。
【００６０】
また、図５に示すように、バッテリ制御部２０は、バッテリ電圧５０が第１検出電圧５６ａ以上であって電圧降下速度が第１速度以上である場合（ステップＳ２０４はＮＯ、ステップＳ２０５はＮＯ（ただしステップＳ２０２はＹＥＳ））、又はバッテリ電圧５０が第１検出電圧５６ａより低く、かつ電圧降下速度が第１速度より速い第２速度より遅い場合（ステップＳ２０４はＹＥＳ、ステップＳ２０７はＮＯ（ただし、ステップＳ２０２はＹＥＳ、ステップＳ２０６はＮＯ））は、終止電圧５２を第１終止電圧５２ａより高い第２終止電圧５２ｂに設定する（ステップＳ２０９）。
【００６１】
ステップＳ２０７でＮＯと判断される場合、ステップＳ２０３又はステップＳ２０５でＮＯと判断される場合と同様に、第１バッテリ１２にメモリ効果等が現れることにより、図６に示す理想的な放電曲線６０に比べて電圧降下速度が速くなっていると考えられる。したがって、このような場合も、第１バッテリ１２の終止電圧５２を第２終止電圧５２ｂとすることにより、バッテリの切り替え時に電力供給が中断する問題を確実に防止することができる。
【００６２】
また、ステップＳ２０５とステップＳ２０７の比較から理解できるように、バッテリ電圧５０が第１検出電圧５６ａ以上である場合と、バッテリ電圧５０が第１検出電圧５６ａより低い場合とで、電圧降下速度の閾値を変化させている。これは、図６の放電曲線６０に示されるように、第１バッテリ１２は、電圧降下速度が遅いプラトー領域を経た後、終止電圧５２に近い領域で電圧降下速度が速くなる傾向があるからである。すなわち、バッテリ電圧５０が第１検出電圧５６ａより低い場合に、第１速度より速い第２速度を判断基準とすることにより、バッテリ制御部２０は、理想的な放電曲線６０に比べて急激な電圧降下が第１バッテリ１２に生じた場合のみ、これを通常の電圧降下と区別して適切に検出することができる。なお、ステップＳ２０３において判断基準とされる第３速度、およびステップＳ２０７において判断基準とされる第２速度は、それぞれ、第１速度より速い速度である限りにおいて、同じ速度であってよく、異なる速度であってもよい。
【００６３】
次に、図５に示すように、バッテリ制御部２０は、バッテリ電圧５０が第３検出電圧５６ｃより低い場合、終止電圧５２を第１終止電圧５２ａとする（ステップＳ２０６及びステップＳ２０８）。
【００６４】
上述の具体例で示したように、ＩＡＢＰ駆動装置１０は、バッテリ検出部２６で検出されたバッテリ電圧５０と電圧降下速度とに基づき、終止電圧５２を調整することにより、被電力供給部３０への電力供給元を、第１バッテリ１２から第２バッテリ１４へ適切なタイミングで変更することができる。これにより、ＩＡＢＰ駆動装置１０は、バッテリの切り替え時に電力供給が中断する問題を確実に防止できるとともに、第１バッテリ１２を適切に放電させることで、バッテリが小型であっても要求される放電容量を確保することが可能である。
【００６５】
なお、ＩＡＢＰ駆動装置１０におけるバッテリ制御方法は、実施形態等で示す態様に限定されず、様々な変形例を有している。例えば、図３に示す具体例では、第１バッテリ１２を使用するか否かの判断を、バッテリ電圧５０が放電開始電圧５４より低いか否かにより行っているが、図３に示す処理は、第１バッテリ１２の記憶部１２ａに記憶されている使用履歴に基づいて判断を行う処理に置き換えることが可能である。例えば、バッテリ制御部２０は、記憶部１２ａの使用履歴から、その第１バッテリ１２がメモリ効果を示さないであろうと推定できる場合は、たとえバッテリ電圧５０が終止電圧５２に近くても、第１バッテリ１２を被電力供給部３０に接続し、第１バッテリ１２を無駄なく放電させることができる。
【００６６】
また、バッテリ制御方法の具体例では説明を省略したが、ＩＡＢＰ駆動装置１０のバッテリ制御部２０は、バッテリ電圧５０及び電圧降下速度に加えて、バッテリ温度を用いて、切替処理における終止電圧５２を決定してもよい。これにより、ＩＡＢＰ駆動装置１０は、第１バッテリ１２をより適切に放電させることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０…ＩＡＢＰ駆動装置
１２…第１バッテリ
１２ａ…記憶部
１４…第２バッテリ
２０…バッテリ制御部
２０ａ…演算部
２０ｂ…回路部
２６…バッテリ検出部
３０…被電力供給部
３２…圧力発生手段
３４…タイミング制御部
３６…表示部
３８…冷却部
５０…バッテリ電圧
５２…終止電圧
６０、６２…放電曲線
【図１】
0006638224.tif 000002
【図２】
0006638224.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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