(57)【要約】  バッテリ（３０）は、セル（３２）を接点（７８、８０）に選択的に結合する回路（１６４、２３４、２６０）を含む。バッテリが短絡している可能性があると接点に存在する信号が示す場合には、電圧が、周期的にのみ、その接点の間に提供される。バッテリが規定された認識コードを受け取るまで、電流が制限された電圧だけが、接点の間に提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷を蓄積する少なくとも１つのセル（３２）と、
前記少なくとも１つのセルに接続されており、前記少なくとも１つの再充電可能なセルから電流が供給されるときに経由される少なくとも２つの接点（７８、８０、８２）と
を備えているバッテリ（３０）であって、
制御回路（１６４、２３４、２６０）が、前記少なくとも１つのセルの間と前記接点（７８、８０、８２）とに接続されて、前記接点への前記セルの接続を調整し、前記接点の少なくとも１つに存在する信号をモニタし、
前記制御回路は、
前記モニタされる接点（８２）における第１の規定された信号の検出に応答して、通信電圧が前記接点の間に印加されるように、前記少なくとも１つのセルを前記接点に接続し（３１４）、かつ、前記通信電圧が印加される間は、前記モニタされる接点に存在する前記信号をモニタし（３１８）、
第２の規定された信号が前記モニタされる接点（８２）に生じる場合には、このバッテリに接続されている装置に給電する（３２０）ために、電流が前記接点を経由して前記セルから供給されうるように、前記少なくとも１つのセルを前記接点に接続し、
前記第２の規定された信号が前記モニタされる接点（８２）に生じない場合には、前記通信電圧の前記接点間への印加のオンおよびオフを繰り返し（３３８、３４０）、前記通信電圧が前記接点（７８、８０、８２）間に印加されるときには、前記モニタされる接点に存在する電圧をモニタし（３１８）て、前記第２の規定された信号の存在／不在に基づき、前記装置に給電するための電流を供給するために、前記少なくとも１つのセルが前記接点に接続されるべきかどうかを判断するように構成されている
ことを特徴とするバッテリ。
【請求項２】
前記通信電圧の前記接点（７８、８０）間への印加のオンおよびオフを繰り返すとき、前記制御回路（１６４、２３４、２６０）は、更に、
前記通信電圧が前記接点に印加される間は、第３の規定された信号が前記モニタされる接点に生じるかどうかをモニタし（３４２）、
前記第３のモニタされる印加信号が前記モニタされる接点に生じる場合には、前記通信電圧の前記接点間へのオンおよびオフの繰り返しを終了し、
前記第１の規定された信号が前記モニタされる接点に生じるかどうかを判断するために、前記モニタされる接点（８２）に存在する信号をモニタするように構成されている、請求項１に記載のバッテリ。
【請求項３】
前記接点は、カソード接点（７８）と、アノード接点（８０）と、感知接点（８２）とを含み、
前記制御回路（１６４、２３４、２６０）は、前記感知接点（８２）に存在する信号をモニタするために前記感知接点に接続されている、請求項１または２に記載のバッテリ。
【請求項４】
前記感知接点（８２）は、更に、前記バッテリからデータが読み出される、または前記バッテリにデータが書き込まれるときに経由されるデータ接点として機能する、請求項３に記載のバッテリ。
【請求項５】
前記制御回路（１６４、２３４、２６０）は、更に、
前記少なくとも１つのセル（３２）からの電圧を前記モニタされる接点（８２）に選択的に印加し、
前記モニタされる接点において前記第１の規定された信号が検出される前に、前記少なくとも１つのセルからの電圧を前記モニタされる接点に印加し、
前記モニタされる接点（８２）において前記第１の規定された信号が検出されると、前記モニタされる接点への前記電圧の印加をネゲートする（３１６）ように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項６】
前記制御回路（１６４、２３４、２６０）が前記第１の規定された信号を求めて前記モニタされる接点（８２）をモニタするとき、前記制御回路は前記接点をモニタし、前記接点に存在する信号が第１の電圧レベルから第２の電圧レベルに変化するかどうかを判断する（３１２）、請求項１〜５のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項７】
前記制御回路（１６４、２３４、２６０）が前記第２の規定された信号を求めて前記モニタされる接点（８２）をモニタするとき、前記制御回路は前記接点をモニタして、認識コードを含む信号が受け取られたかどうかを判断する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項８】
前記制御回路（１６４、２３４、２６０）は、前記少なくとも１つのセル（３２）と前記接点（７８）の１つとを選択的に接続／切断する少なくとも１つのスイッチ（１６４、２３４）を含んでいる、請求項１〜７のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項９】
前記制御回路は、
前記接点（７８、８０）の間への前記通信電圧の印加を制御するように、選択的に設定される第１のスイッチ（２３４）と、
前記装置に給電するための電流が前記少なくとも１つのセル（３２）から前記接点（７８、８０）を経由して供給されうるように、選択的に設定される第２のスイッチ（１６４）と
を含んでいる、請求項１〜８のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項１０】
選択的に作動可能な電流制限器（２１２、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２３０）が、前記少なくとも１つのセル（３２）と前記接点（７８、８０）の１つとの間に配置されており、
前記通信電圧が電流が制限された電圧となるように前記接点（７８、８０）の間に前記通信電圧を与えるために、前記制御回路（１６４、２３４、２６０）が、前記電流制限器を選択的に作動させる、請求項１〜９のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項１１】
前記制御回路は、更に、前記装置に給電するための電流が前記セルから供給されうるように前記少なくとも１つのセル（３２）を前記接点（７８、８０）に接続するときには、前記電流制限器を非活性化するように構成されている、請求項１０に記載のバッテリ。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのセル（３２）と前記制御回路（１６４、２３４、２６０）とは殺菌可能なハウジング（７０、７２）の中に含まれている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項１３】
前記制御回路（１６４、２３４、２６０）は、前記第１の規定された信号が検出され、次に前記第２の規定された信号が検出されるかどうかを判断するために、前記接点の１つにおいてモニタする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのセル（３２）はリチウムイオンセルである、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項１５】
前記制御回路（１６４、２３４、２６０）は、前記接点の１つ（７８）から前記少なくとも１つのセル（３２）への電流の流れを調整する第３のスイッチ（１５２）を含んでおり、
前記制御回路は、更に、第４の規定された信号の存在を求めて前記接点の１つをモニタし、前記第４の規定された信号が検出されると、充電器（４０）から前記接点（７８、８２）を経由して前記少なくとも１つのセル（３２）に電流が供給されうるように前記スイッチ（１５２）を設定するように構成されている、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのセルが再充電可能である、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項１７】
動力生成ユニット（５４）を備えており、外科的医療処置を実行するための電動式外科用器具（５０）であって、前記動力生成ユニット（５４）に付勢電流を提供するために、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のバッテリ（３０）が装着されている電動式外科用器具。
【請求項１８】
少なくとも１つの再充電可能なセル（３２）と、
前記少なくとも１つの再充電可能なセルに接続されており、前記少なくとも１つの再充電可能なセルから電流が供給されるときに経由される少なくとも２つの接点（７８、８０、８２）と
を備えているバッテリ（３０）において、
選択的に作動可能な電流制限器（２１２、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２３０）が、前記少なくとも１つのセル（３２）と前記接点（７８、８０）の１つとの間に配置されており、
制御回路（１６４、２３４、２６０）は、前記接点（７８、８０、８２）の少なくとも１つと前記電流制限器（２１２、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２３０）とに接続されて、前記電流制限器を作動させ、
前記制御回路は、
前記接点（７８、８０、８２）の１つに存在する信号に基づき、前記バッテリによって給電されうる装置（５０）が前記バッテリ（３０）に装着されているかどうかを判断し（３１２）、
前記バッテリが装置に装着されていることが検出されると、前記バッテリが前記少なくとも１つのセル（３２）から前記接点を経由して電流が制限された電圧を供給するように、前記電流制限器を作動させ（３１４）、
認識コードを含む信号が前記バッテリに装着された前記装置（５０）から受け取られるかどうかを判断し（３１８）、
前記認識コードが前記装着された装置（５０）から受け取られる場合には、前記電流制限器（２１２、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２３０）を非活性化して、前記電流制限器によって制限されない電流を、前記少なくとも１つのセル（３２）から前記端子（７８、８０、８２）を経由して前記装着された装置（３２０、３２２）に供給するように構成されている
ことを特徴とするバッテリ。
【請求項１９】
前記接点は、カソード接点（７８）と、アノード接点（８０）と、感知接点（８２）とを含んでおり、
前記制御回路（１６４、２３４、２６０）は、前記感知接点（８２）に存在する信号をモニタし、前記装置が前記バッテリに接続されているかどうかまたは前記認識コードが受け取られるかどうかの少なくとも一方を判断するために、前記感知接点に接続されている、請求項１８に記載のバッテリ。
【請求項２０】
前記制御回路（１６４、２３４、２６０）は、前記感知接点（８２）に存在する信号をモニタし、装置が前記バッテリに装着されているかどうかまたは前記認識コードが受け取られるかどうかの両方を判断するために、前記感知接点に接続されている、請求項１８に記載のバッテリ。
【請求項２１】
前記感知接点（８２）は、更に、前記バッテリからデータが読み出されるとき、または前記バッテリにデータが書き込まれるときに経由されるデータ接点として機能する、請求項１９または２０に記載のバッテリ。
【請求項２２】
前記制御回路（１６４、２３４、２６０）が、更に、
前記装置が前記バッテリに装着されているかどうかを判断するために前記制御回路（１６４、２３４、２６０）によってモニタされる前記接点（７８、８０、８２）に、前記少なくとも１つのセル（３２）からの電圧を選択的に印加し、
装置（５０）が前記バッテリ（３０）に装着されていると判断する前に、前記少なくとも１つのセルからの電圧を前記モニタされる接点に印加し、
装置（５０）が前記バッテリに装着されていると判断すると、前記接点への前記電圧の印加をネゲートする（３１６）ように構成されている、請求項１８〜２１のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項２３】
前記制御回路（１６４、２３４、２６０）は、前記接点に存在する信号が第１の電圧レベルから第２の電圧レベルに変化するかどうかを判断することにより、前記装置（５０）が前記バッテリに装着されているかどうかを判断する（３１２）、請求項１８〜２２のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項２４】
前記制御回路は、前記少なくとも１つのセル（３２）と、前記バッテリに装着された前記装置（５０）に電流が供給されるときに経由される前記接点の１つとを選択的に接続する第１のスイッチ（１６４）を含み、
前記制御回路は、前記認識コードを含む信号を受け取ると、前記第１のスイッチを閉じる（３２０）、請求項１８〜２３のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項２５】
前記制御回路は、前記電流制限器（２１２、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２３０）を非アクティブ／アクティブにするために選択的に閉鎖／開放される第２のスイッチ（２３４）を含んでいる、請求項１８〜２４のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項２６】
前記制御回路（１６４、２３４、２６０）は、前記接点の１つ（７８）から前記少なくとも１つのセル（３２）への電流の流れを調整する第３のスイッチ（１５２）を含んでおり、
前記制御回路は、更に、前記バッテリが充電器に装着されていることを前記接点に存在する信号が示しているかどうかを判断する（２８２）ために、前記接点の１つをモニタするように構成されており、
前記制御回路は、バッテリが前記充電器（４０）に装着されていると判断すると、前記少なくとも１つのセルに電流が供給されうるように前記第２のスイッチを閉じる（２８４）、請求項１８〜２５のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項２７】
前記制御回路（１６４、２３４、２６０）は、装置が前記バッテリに装着されているかどうかと、前記認識コードを含む信号が受け取られるかどうかとを判断するために、前記接点の１つ（８２）をモニタする、請求項１８〜２６のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項２８】
前記電流制限器は複数のトランジスタ（２２０、２２２）を含んでいる、請求項１８〜２７のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項２８】
前記少なくとも１つのセル（３２）と前記制御回路（１６４、２３４、２６０）は、殺菌可能なハウジング（７０、７２）の中に含まれている、請求項１８〜２７のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項２９】
前記少なくとも１つのセル（３２）はリチウムイオンセルである、請求項１８〜２８のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項３０】
前記少なくとも１つのセルはが再充電可能である、請求項１８〜２９のいずれか１項に記載のバッテリ。
【請求項３１】
動力生成ユニット（５４）を備えており、外科的医療処置を実行するための電動式外科用器具（５０）であって、前記動力生成ユニット（５４）に付勢電流を提供するために請求項１８〜３０のいずれか１項に記載のバッテリ（３０）が装着されている電動式外科用器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、バッテリに関する。更に詳しくは、本発明は、液体中に水没した影響に耐えることができるバッテリに関する。
【背景技術】
【０００２】
再充電可能なバッテリは、その名称が意味するように、反復的に充電すること、電荷を蓄積すること、そして電荷をそのバッテリが装着されている器具またはそれ以外の装置に供給することが可能である。再充電可能なバッテリは、年月の経過と共に、手術室おいて外科的処置を実行するのに用いられる電動式外科器具のための信頼性の高い電力源まで、進歩してきた。バッテリを用いることにより、外部電力源に接続された電源コードを提供することが不要となる。電源コードがなくなることにより、コード付きの外科用器具と比較したときの利点が提供される。このタイプの器具を用いる外科医は、患者の周囲の殺菌された手術の場所に持ち込めるようにコードを殺菌すること、または、手術の間に、殺菌されていないコードが手術の場所に不注意に持ち込まれないことを確実にすることのいずれかについて、関心を払う必要がなくなる。更に、コードを排除することの結果として、コードが存在している場合であれば外科的処置に持ち込まれてしまう物理的な混乱や視野の妨害も同様に排除される。
【０００３】
再充電可能なバッテリは、典型的には、ハウジングを含む。１つまたは複数の再充電可能なセルが、ハウジングの中に配置されている。これらのセルは、電荷を蓄積することができる材料で形成されている。現在は、セルは、ニッケルまたはリチウムをベースとする材料から作られる。典型的には、複数のセルが、ハウジングの中に配置される。セルは、直列および／または並列に接続される。ハウジングには、少なくとも２つの接点が設置される。一方の接点であるカソードは、バッテリからの電流がこれを経由して流れる接点である。第２の接点はアノードであり、実質的にはバッテリに対するグランド端子として機能する。カソードとアノードとは、セルへの電荷が印加される端子である。カソード端子とアノード端子とは、また、エネルギーを与えるためにバッテリが用いられる器具の相補的な端子に接続された端子でもある。電流は、カソード端子から、動作するのに電流が要求される端子における相互的なコンポーネントへ流れる。
【０００４】
いくつかのバッテリには、また、補助的なコンポーネントが提供される。これらのコンポーネントには、内部センサ、データ収集回路、メモリまたは制御プロセッサが含まれる。これらのコンポーネントは、バッテリが露出されている環境をモニタし、バッテリの使用に関するデータを記憶し、または、バッテリが装着されている器具に関するデータを記憶する。出願人の譲受人による２０００年１月２５日に特許が発行された米国特許第６，０１８，２２７号である「BATTERY CHARGER ESPECIALLY USEFUL WITH STERILIZABLE RECHARGEABLE BATTERY PACKS」と、米国特許出願公開第２００７／００９０７８８号でありＰＣＴ国際公開第ＷＯ２００７／０５０４３９Ａ２号であり２００７年４月２６日に国際公開された「SYSTEM AND METHOD FOR RECHARGING A BATTERY EXPOSED TO A HARSH ENVIRONMENT」とは、これらの補助的なコンポーネントを含むバッテリを開示している。なお、これらの内容は、引用することにより本明細書の一部となるものとする。バッテリがこれらの補助的なコンポーネントの１つを備えているときには、バッテリのハウジングは、補助的な接点を含む。この補助的な接点は、信号が補助的なコンポーネントから受け取られるとき、および／または補助的なコンポーネントへ送られるときに経由される接点である。
【０００５】
外科用器具に動力を与えるのに用いられるバッテリは、バッテリが非医学的な使用に用いられる場合であれば滅多にさらされない有害な環境的要素にさらされる。例えば、外科的処置の間には、医療のバッテリは、血液またはそれ以外の体液にさらされることがありうる。患者から取り除かれた組織が、バッテリに付着することもありうる。なんらかの処置の意図された一部ではなくても、バッテリが生理的食塩水にさらされる場合がある。従って、医療処置が進行する間に患者が感染する危険性を排除するために、複数回の外科的処置の間にバッテリを殺菌することが、標準的な慣行である。この洗浄／殺菌プロセスには、典型的には、バッテリをすすぎ、バッテリの表面上において容易に可視的である汚染物を除去することが含まれる。
【０００６】
以上のイベントのどの１つであってもそのイベントの間には、カソード接点とアノード接点との間に液体によるブリッジが形成されうる。これらの液体は、たとえ単なる水道水であっても、カソードとアノードとの間に導電性のブリッジを形成することがありうる。ブリッジが導電性である場合には、接点の間を電流が流れる。導電性の液体は、アノード接点を形成している金属との間に、電解反応を生じる。この反応の結果として、金属酸化物の層が、アノード端子上に形成される。この酸化物層は、インピーダンス層として機能する。このインピーダンス層の存在により、バッテリの充電とバッテリが装着された器具にバッテリが電荷を送ることとの両方の効率が低下する。
【０００７】
バッテリが補助的なコンポーネントを備えている場合には、その端子が液体にさらされると、データ端子の酸化を生じさせる可能性もある。結果的に生じる酸化物層は、十分なサイズを有する場合には、実質的には、データ端子と直列の抵抗として機能しうる。この酸化物層の存在は、データ端子を経由してバッテリに印加される信号、またはバッテリから読み出される信号のレベルを減衰させる可能性がある。この電圧の減衰は、信号が印加されるコンポーネントによって信号が処理されることが不可能となるようなものである場合がありうる。
【０００８】
更に、今日では、バッテリが特定のコードレス器具システムの一部となるように、バッテリを設計することが一般的な慣行である。バッテリとバッテリによって充電されることが意図されている器具とは、特定の態様で協調するように設計される。例えば、バッテリの内部にあるプロセッサによってバッテリがある特定の状態にあると判断される場合には、バッテリは、装着されている器具に、この情報を通信することができる。器具の内部にあるプロセッサは、次に、この情報に応答して、バッテリの状態に関する情報に基づき、器具の動作を調整する。例えば、バッテリのプロセッサは、関連するセルが低い充電状態にある可能性があると判断すると、この情報を、装着された器具におけるプロセッサに通信することができる。この情報に応答して、器具のプロセッサは、器具の動力生成ユニットの動作を低下させることにより、バッテリにおいて突然の完全な放電が生じることを回避する。
【０００９】
このタイプの器具システムの製造業者は、バッテリが、そのバッテリに装着されたときに適切に機能するかどうか確信をもてないような器具と共に用いられることを可能にすることについて、躊躇することがありうる。このようなバッテリの意図していない使用を避けるためには、セルが装着されている器具に電流を供給するかどうかをバッテリのプロセッサが制御するように、バッテリを設計することが慣行となっている。器具が最初にバッテリに装着されたとき、バッテリのプロセッサが、装着されている装置に比較的短時間の間だけ電流が流れることを許容するように、バッテリを設計することが、これまで推奨されてきた。これにより、器具の内部にあるプロセッサの電源が入りバッテリのプロセッサとの間で認識コードを交換することが可能になる。バッテリのプロセッサは、所定の時間フレームの間に適切な認識コードを受け取らない場合には、器具への電流の供給を遮断する。
【００１０】
上述したシステムによると、バッテリが、そのバッテリが特に設計されていない器具やそれ以外の装置のための、拡張的な（extended）電力源として機能することが回避される。しかし、バッテリの内部のプロセッサと器具の内部のプロセッサとが信号を交換している間は、電流が、器具の内部にある動力生成ユニットに供給される可能性がある。当初にバッテリに装着されているときには、そのバッテリと共に用いることが意図されていない器具であっても、機能することがありうる。バッテリのプロセッサは、自らが適切な認識コードを受け取っていないと判断した後でのみ、器具への電流の供給を停止する。従って、器具は、少なくとも数秒の間は動作し、その後で停止することになる。これは、その器具を用いている人間に対して、器具が動作を開始し停止したのであるから、器具またはバッテリのいずれかに故障があるという誤った印象を与えるおそれがありうる。
【００１１】
更に、このタイプのバッテリの特徴に関する知識を有している人間であれば、故意または悪意のいずれかによる理由から、セルの蓄積されている電荷のかなりの部分の排出を引き起こすべくバッテリに勝手に手を加える（tamper）可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、新しい有用なバッテリに関するものである。本発明によるこのバッテリは、液体にさらされるときのアノード端子の腐食が実質的に低減されるように、設計されている。本発明のバッテリは、更に、このバッテリに器具またはそれ以外の電荷を用いる装置が装着されているとき、バッテリに蓄積されている電荷の当初に生じる排出は、最小限だけしか存在しないように、設計されている。バッテリがその器具または装置はそのバッテリと共に用いることが意図されているものであると判断した後でのみ、大量の電荷が供給される。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のバッテリは、少なくとも１つのセルと、制御回路とを含む。制御回路は、セルを、これらのセルが充電されるときと電荷を供給するときとに経由する接点に、選択的に結合する。本発明のすべてではないがいくつかの態様において、バッテリは、補助的な接点であるデータ接点を含む。データは、データ接点を経由して、プロセッサから、および、プロセッサへ書き込まれる。これらの信号は、バッテリが接続されている充電器および器具に書き込まれ、または、そのような充電器および器具から受け取られる。
【００１４】
本発明の制御回路は、データ接点に存在する信号に応じて、セルを、カソードまたはデータ接点に、選択的に接続する。これらの信号に基づき、プロセッサは、信号が、器具もしくは充電器にバッテリが接続されていることの結果として存在しているのか、または、端子の間に液体のブリッジが潜在的に存在していることの結果として存在しているのかを判断する。プロセッサが、バッテリが器具または充電器に接続されていることの結果として信号が存在していると判断する場合には、セルとカソード接点との間の接続が、維持される。しかし、プロセッサは、バッテリがカソード端子とアノード端子との間に液体のブリッジが存在している環境に潜在的に存在していると判断する場合には、セルをカソード接点から切断し、もしデータ接点が存在している場合には、データ接点からも切断する。
【００１５】
電流の流れがカソード端子とアノード端子との間に液体のブリッジが存在することに起因しうる可能性が存在するときには、本発明のバッテリは、アノード接点への電流の流れを実質的に停止させる。バッテリがこの状態にあるときに電流の流れを禁止することにより、アノード接点が結果的に腐食することが実質的に排除される。
【００１６】
本発明のバッテリは、また、選択的に作動され、電流が制限された電圧源を有する。器具がバッテリに装着されている可能性があるとバッテリのプロセッサが最初に判断すると、制御回路は、この電流が制限された電圧源を動作させて、バッテリのセルがこの電圧源に結合されるようにする。バッテリがこの状態にあるときには、バッテリは、器具の内部にあるプロセッサを動作させるのに十分な電流を、装着されている器具に供給する。この電流は、器具の内部にあって、より大きな電力消費装置のどれをも動作させるのには、十分ではない。器具のプロセッサは、従って、バッテリとの間で、認識コードを交換することができる。バッテリの制御回路が、装着されている器具はそのバッテリと共に用いることが意図されたものであるといったん判断すると、バッテリのプロセッサは器具をセルと直接に接続し、電流が制限された電圧源を消勢する。
【００１７】
本発明のバッテリの上述した特徴により、装着されている器具がバッテリと通信するのには十分であるが、器具の内部にある電動出力装置を動作させるのには十分でない電流を、バッテリが供給することが可能になる。結果的に、そのバッテリと共に用いることが意図されていない器具またはそれ以外の装置がバッテリに装着されているときには、器具／装置は機能しない。更に、バッテリがこの状態にあるときには、バッテリのセルにおける電力の引き込みは、比較的低い。
【００１８】
本発明の多くの態様では、制御回路は、セルを接点に選択的に結合して電流制限器をアクティブ／非アクティブにする、典型的にはＦＥＴであるスイッチを含む。この制御回路は、スイッチのオン／オフ状態を調整するプロセッサを含むことがありうる。
【００１９】
本発明のすべてではないが多くの態様において、バッテリは複数のセルを含む。これらのセルは、直列および／または並列に接続されることが可能である。本発明のいくつかの態様では、セルは再充電可能である。本発明のそのような態様では、バッテリは、再充電可能なバッテリであると考えられる。
【００２０】
本発明の上述したおよび更なる特徴と効果とは、後述する詳細な説明を次の図面と共に考察することから理解される。次の図面とは以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のバッテリの斜視図であり、バッテリがどのように充電器に適合するかを示している。
【図２】ここでは電動式外科用器具である電力消費装置に装着されている本発明のバッテリの平面図である。
【図３】バッテリの展開図である。
【図４】バッテリの内部にある定電圧電力源の回路図である。
【図５】図５Ａ〜５Ｄがどのように組み立てられてバッテリのコンポーネントの回路図およびブロック図を形成するかを示す組み立て図である。
【図５Ａ】図５Ａ〜５Ｄがどのように組み立てられてバッテリのコンポーネントの回路図およびブロック図を形成するかを示す組み立て図である。
【図５Ｂ】図５Ａ〜５Ｄがどのように組み立てられてバッテリのコンポーネントの回路図およびブロック図を形成するかを示す組み立て図である。
【図５Ｃ】図５Ａ〜５Ｄがどのように組み立てられてバッテリのコンポーネントの回路図およびブロック図を形成するかを示す組み立て図である。
【図５Ｄ】図５Ａ〜５Ｄがどのように組み立てられてバッテリのコンポーネントの回路図およびブロック図を形成するかを示す組み立て図である。
【図６】特定の入力信号がセル調整器に印加されるときに経由するコンポーネントを示す回路図である。
【図７】充電器に装着されているときにバッテリによって実行されるプロセスステップの流れ図である。
【図８Ａ】電力消費装置に給電するためにバッテリが電源に用いられるときに、バッテリによって実行される１組のフローチャートである。
【図８Ｂ】電力消費装置に給電するためにバッテリが電源に用いられるときに、バッテリによって実行される１組のフローチャートである。
【図８Ｃ】電力消費装置に給電するためにバッテリが電源に用いられるときに、バッテリによって実行される１組のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
Ｉ．概要
図１は、本発明のバッテリ３０を図解しており、また、このバッテリ３０が充電器４０にどのように装着されるかを図解している。バッテリ３０の内部には、電荷を蓄積することができる１つまたは複数の再充電可能なセル３２（図３）が存在する。充電器４０は、バッテリ３０を取り外し可能な態様で保持する形状を有する少なくとも１つのソケット４２を備えている。充電器４０の内部には電力源があり、点線で表された矩形のブロック４４によって図解されている。また、充電器４０の内部にはプロセッサがあり、点線で表された矩形のブロック４６によって図解されている。バッテリ３０が充電器４０に装着されているときには、電力源４２が、充電用の電流をバッテリのセル３２に供給する。充電器のプロセッサ４６は、電力源４４によるバッテリ３０の充電を調整する。充電器のプロセッサ４６は、また、バッテリ３０の内部にあるメモリからデータを取り出すことが可能であり、メモリにデータを書き込むことも可能である。
【００２３】
図２には、バッテリ３０が、ここでは電動式外科用器具５０である電力を消費する装置に装着されている様子が示されている。本発明の示されている態様では、器具５０は、本発明の示されている態様ではピストルの形状を有するハウジング５２を備えている。この器具のハウジング５２の台尻端部は、バッテリ３０を取り外し可能な態様で受ける形状を有する。電動式手術用器具は、バッテリセル３２から得られた電気エネルギを医学的または外科的処置を実行するのに有用なエネルギの別の形態に変換する動力生成（power generating）コンポーネントを有する。本発明の示されている態様では、この動力生成コンポーネントはモータであり、点線の矩形５４で表されている。多くの電動式外科用器具は、リング５６で表されているカップリングアセンブリを有する。カップリングアセンブリ５６は、エネルギアプリケータをモータ５４である動力生成コンポーネントに、取り外し可能な態様で装着させる。エネルギアプリケータとは、この動力生成ユニットによって出力されるエネルギを医療／外科的処置が実行されている位置に実際に適用する装置である。動力生成ユニットがモータ５４である場合には、エネルギアプリケータは、切開用器具（cutting accessory）と称されるものでありうる。器具５０と、器具の動力生成コンポーネントと、エネルギアプリケータとの構造は、本発明とは関連がないため、図解されていない。簡潔にするため、器具の動力生成コンポーネントは、他の器具が、機能するために電流を用いる他の動力生成装置を用いる可能性があっても、以下ではモータ５４と称する。
【００２４】
器具５０は、また、少なくとも１つの手動で作動可能な制御部材を有する。示されている器具５０は、２つのトリガ５８を有している。トリガ５８は、器具５０の作動を調整するために、臨床医（practitioner）によって押下される。やはり器具５０の内部に、制御モジュール６０（点線の矩形で示されている）がある。制御モジュール６０は、トリガ５８の作動をモニタするコンポーネントを含んでいる。制御モジュール６０の内部にある他のコンポーネントが、トリガ５６の作動に応答して、バッテリセル３２を器具のモータ５２に選択的に接続する。制御モジュール５８の内部にあるこれらの他のコンポーネントの内の１つが、器具のプロセッサ６２である。
【００２５】
ＩＩ．アセンブリ
図３に示されているように、本発明のバッテリ３０は、シェル７０を含む。再充電可能なセル３２は、シェル７０の中に配置される。本発明の示されている態様では、セル３２は、相互に直列に接続され、セルクラスタ（図示せず）を形成している。セルクラスタは、シェル７０の基部に設置されているフォームパッド３４の上に配置される。ふた７２は、シェル７０の開口している上側端部を覆うように配置されるシーリングである。バッテリ３０が医学用／外科用に用いることが意図されている場合には、ふた７２を、シェル７０とふた７２とが殺菌可能なハウジングを集合的に形成するように、シェル７０に装着させることが可能である。ふた７２は、バッテリヘッド７６であるヘッドを備えているように、形成される。バッテリヘッド７６は、充電器のソケット４２の中と、器具のハウジング５２の台尻端部に接する箇所との両方で適合するような寸法を有する。バッテリヘッド７６には、電力接点７８および８０とデータ接点８２とが設けられている。電力接点７８および８０は導電性の部材であり、充電器４０は、これらを経由して充電用の電流をセル３２に供給し、外科用器具５０は、これらから付勢電流を得る。一方の接点である接点７８はカソードである。電力接点８０はバッテリ３０のアノードである。データ接点８２は、データおよび命令信号がこれを経由してバッテリ３０に書き込まれバッテリ３０から読み出される接点である。従って、データ接点８２は、バッテリ３０がデータおよび命令を充電器のプロセッサ４４および器具のプロセッサ６２との間で交換する際に経由される接点である。これらの信号は、１ワイヤ信号交換プロトコルを用いて交換される。そのようなプロトコルの１つとして、ダラス・セミコンダクタ・１ワイヤ・プロトコル（Dallas Semiconductor One-Wire protocol）がある。
【００２６】
ラッチ８５は、バッテリのふた７２に枢着されている。ラッチ８５は、バッテリ３０を器具のハウジング５２の台尻端部に保持する。ピン８６は、ラッチ８５をふた７２に保持する。ばね８４が、ラッチの一部を、ふた７２の隣接する表面から遠ざかる方向にバイアスをかける。
【００２７】
セル３２とふた７２との間に存在するようにセルクラスタに取り付けられているのは、回路ボード３６である。回路ボード３６は、セル３２を少なくともアノード接点８０に選択的に接続する後述のコンポーネントを保持している。回路ボード３６と端子７８、８０および８２との間に導電性の接続を電気的に提供する機械的コンポーネントは、識別されていない。回路ボード３６をセルクラスタに装着させる機械的コンポーネントは、図解されていない。
【００２８】
本発明の多くの態様において、セル３２は、リチウムイオンセルである。そのようなセルの１つとして、マサチューセッツ州ウォルサム所在のＡ１２３システムズによって製造されているＡＰＲ１８６５０ＭＩＡセルがある。それぞれのセルは、適切に充電されると、３．３ＶＤＣの公称セル電圧を有する。すべてではないが本発明の多くの態様では、セルは相互に直列に接続される。本発明の説明されている態様では、バッテリ３０は、３つの直列に接続されたセル３２を含んでいる。従って、バッテリ３０のこの態様は、約９．９ＶＤＣの電位の電荷を出力するように構成されている。
【００２９】
図４は、回路ボード３６上のコンポーネントを示している。これらのコンポーネントは、セルを接点７６、８０および８２に接続する他のコンポーネントに、定電圧信号を提供する。この図において見られるように、セル３２とスイッチＭＯＳＦＥＴ１５２（図５Ｄ）との間の電圧であるＢＶ信号が、抵抗１０２に印加される。ショットキーダイオード１０６のアノードは、抵抗１０２に結合されている。ダイオード１０６のカソードは、電圧調整器１１０の入力ピンに結合されている。１つの電圧調整器で、２４ボルトまでの入力電圧を受け取ることが可能である。電圧調整器１１０は、入力電圧を定電圧信号に変換する。そして、この定電圧信号は、バッテリの内部にありセル３２と接点７８および８０との接続を調整する他の電力消費コンポーネントによって用いられる。本発明に組み入れることが可能な電圧調整器１１０として、テキサス州ダラス所在のテキサスインスツルメント社から市販されている、ＴＰＳ７１５Ａ電圧調整器がある。
【００３０】
ダイオード１０６のカソードと電圧調整器１１０の入力ピンとの間には、少なくとも１つのコンデンサ１０８が接続されている。ダイオード１０６とコンデンサ１０８とは、電圧調整器１１０に印加されうる電荷を蓄積するためのセルとして、集合的に機能する。これは、ある種の手術器具の操作中に、電動機器のために瞬間的に大電流が流れることが原因となり、電圧調整器１１０が出力を意図している定電圧信号を生じるために電圧調整器１１０によって必要とされるレベルを、ＢＶ信号の電位が下回る期間が存在するからである。そのような瞬間的な電圧低下の間には、コンデンサ１０８に蓄積された電荷が、電圧調整器１１０の入力ピンに印加される。この電荷により、電圧調整器１１０に印加される信号の電位は、電圧調整器１１０が一定レベルの電圧源として機能するのに必要な最小限のレベルを超えるレベルまで上昇する。
【００３１】
コンデンサ１１２は、電圧調整器１１０の出力ピンとグランドとの間に、結合されている。電圧調整器１１０とコンデンサ１１２との接合部に存在する信号は、バッテリ３０の内部にありそのバッテリ３０の動作を調整する他の電力消費コンポーネントに印加される信号である。以後の図面では、複雑さを緩和させるため、電圧調整器１１０の出力ピンへの接続について、すべてが示されているわけではない。
【００３２】
次に、バッテリ３０の動作を調整する主回路について、図５Ａ〜５Ｄを参照することにより、説明される。これらの図は、セル３２を、接点７８、８０および８２に選択的に結合する制御回路を示している。簡単に言えば、２つの主たるスイッチングＭＯＳＦＥＴ１５２および１６４と、セル調整器（ＣＥＬＬ  ＲＥＧ．）１８０と、プロセッサ２６０とが存在する。ＭＯＳＦＥＴ１５２および１６４は、セル３２をカソード接点７８に選択的に接続する。ＭＯＳＦＥＴ１５２および１６４のオン／オフ状態は、セル調整器１８０によってアサートされる信号によって、制御される。セル調整器１８０は、主プロセッサ２６０からの命令に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ１５２および１６４の状態を制御する。プロセッサ２６０は、バッテリ３０が装着されている装置との間で、情報を交換する。バッテリが装着されている装置のタイプに基づき、プロセッサ２６０は、命令をセル調整器１８０に出力し、セル調整器１８０にＭＯＳＦＥＴ１５２および１６４を選択的にオンおよびオフさせる。バッテリ３０の内部には、電流が制限された電圧源も存在する。プロセッサ２６０は、バッテリ３０が当初は別の装置に装着されていたものであると判断すると、その電流が制限された電圧源をアクティブにする。プロセッサ２６０は、バッテリが給電する権限を有している装置であると判断すると、最初はセル３２をその装置に直接に結合する。プロセッサ２６０は、次に、電流が制限された電圧源を非アクティブにする。
【００３３】
プロセッサ２６０は、アリゾナ州チャンドラ所在のマイクロチップテクノロジ（Microchip Technology）から市販されている８ビットマイクロプロセッサである、ＰＩＣ１８Ｆ２６Ｋ２０でありうる。この特定の集積回路は、６４キロバイトのデータを処理できるメモリ（図示せず）を有する。これにより、プロセッサ２６０は、プロセッサに対する動作命令とバッテリ３０の使用に関する履歴データとの両方を記憶することが可能になる。プロセッサ２６０の内部にあるこのメモリは、また、ツールプロセッサ６２によってこのメモリに書き込まれたデータをこのメモリが記憶できるだけの十分な大きさを有する。バッテリが充電器４０に装着されているときには、充電器のプロセッサ４６は、器具からのこれらのデータをバッテリから読み出し、これらのデータをリモート装置に送る。また、バッテリプロセッサ２６０の内部にあるこのメモリは、改定された動作命令など、リモート装置が器具５０にアップロードするために提供するデータも記憶する。
【００３４】
プロセッサ２６０は、電圧調整器１１０からの３．３ＶＤＣの信号によって、給電される。プロセッサの電力入力ピンとグランドとの間に結合されており、この電力信号をフィルタリングするコンデンサは、示されていない。水晶振動子１１８が、プロセッサ２６０に装着されている。水晶振動子１１８は、一定の周波数クロック信号を、プロセッサ２６０に提供する。本発明のある態様では、水晶振動子１１８は、１２Ｍｈｚの周波数で動作する。水晶振動子１１８の対向する端部とグランドとの間に結合されているコンデンサは、示されていない。
【００３５】
サーミスタ１２０が、バッテリ３０の周囲温度を表す可変信号を提供するために、プロセッサ２６０に接続されている。サーミスタ１２０の一方の端部は、プロセッサ２６０に接続されている。サーミスタ１２０の対向する端部は、３．３ＶＤＣの信号を、電圧調整器１１０から受け取る。抵抗１２２は、サーミスタ１２０が接続されている入力ピンとプロセッサ２６０の内部にあるグランドとの間に接続されている。本発明のいくつかの態様では、抵抗１２２は、通常、３．３ＶＤＣの電源（source）に結合されている。温度をモニタする必要があるサイクルにおけるポイントにプロセッサ２６０があるときにだけ、抵抗１２２は接地される。これによって、サーミスタ１２０と抵抗１２２とによる電力の散逸が最小化される。コンデンサ１２４は、サーミスタ１２４が接続されている入力ピンとグランドとの間に結合されている。
【００３６】
サーミスタ１２０と抵抗１２２とが、分圧器を形成する。これら２つのコンポーネントの接合部に存在する信号は、サーミスタ１２０の抵抗値が温度に従属することの結果としてモニタされるようにバッテリ３０の周囲温度に応じて変動する。プロセッサ２６０は、バッテリの周囲温度をモニタし、この温度に基づいて、ときにはデータを記録する。これらのデータは、本出願が対象とする本発明とは関係しない。
【００３７】
ＬＥＤ１２８が、抵抗１３０を介してプロセッサ２６０に接続されている。３．３ＶＤＣの信号が、電圧調整器１１０からＬＥＤ１２８のアノードに、印加される。プロセッサ２６０は、ＬＥＤ１２０を選択的にオン／オフに切り替え、バッテリ３０の動作状態に関する視覚的な報知を提供する。
【００３８】
プロセッサ２６０は、３．３ＶＤＣの信号を、ショットキーダイオード１３２と抵抗１３４とを経由して、データ接点８２に印加する。抵抗１３６は、データ接点８２とグランドとの間に結合されている。また、データ接点８２とグランドとの間には、逆バイアスがかけられたツェナーダイオード１３８が、結合されている。また、抵抗１４０の一方の端部は、データ接点８２に結合されている。抵抗１４０の対向する端部は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ１４２のゲートに結合されている。ＭＯＳＦＥＴ１４２のソースは、３．３ＶＤＣの信号を受け取る。ＭＯＳＦＥＴ１４２のドレインは、抵抗１４４を介して、接地されている。ＭＯＳＦＥＴ１４２のドレインに存在する信号は、プロセッサ２６０のデータ入力ピンに結合されている。
【００３９】
ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１４６のドレインもまた、データ接点８２に接続されている。
ＭＯＳＦＥＴ１４６のソースは、接地されている。ＭＯＳＦＥＴ１４６のゲートは、プロセッサ２６０のデータ信号出力ピンに結合されている。
【００４０】
バッテリ３０が別の装置に接続されていないときには、３．３ＶＤＣの信号の一部が、プロセッサ２６０から、抵抗１３４および１４０を経由して、ＭＯＳＦＥＴ１４２のゲートに印加される。それにより、ＭＯＳＦＥＴ１４２は、オフに切り替えられる。結果的に、プロセッサ２６０の入力ピンに印加される信号は、一定のロー信号である。
【００４１】
別の装置がバッテリに接続されているときには、第２の装置とバッテリとが、バッテリのアノード接点８０を介して、同じグランドを共有する。第２の装置は、バッテリの接続されたデータ接点とその装置自体とを選択的に接地することにより、バッテリのプロセッサ２６０に書き込みを行う。これにより、抵抗１３４および１３６の接合点に存在する信号はグランドレベルへ引き下げられる。ＭＯＳＦＥＴ１４２に電圧を印加することがネゲートされると、その結果として、ＭＯＳＦＥＴ１４２がオンに切り替えられる。よって、ＭＯＳＦＥＴ１４２のドレインにおける３．３ＶＤＣは、ハイ信号として、プロセッサ２６０の入力ピンに印加される。バッテリに装着されている装置は、データ接点８２からグランドへの接続を切断し、その内部的なブルアップ抵抗をアサートすることにより、ロー信号がバッテリのプロセッサ２６０にアサートされるようにする。この結果、ＭＯＳＦＥＴ１４２はオフに切り替えられ、ロー信号が、結果的にプロセッサ２６０に戻される。
【００４２】
信号は、バッテリプロセッサ２６０から出力され、ＭＯＳＦＥＴ１４６を通過する。データがプロセッサ２６０から書き込まれるときには、プロセッサ２６０は、信号をｐチャネルＭＯＳＦＥＴ１４６のゲートに選択的に印加する。プロセッサ２６０の信号出力ピンからの電圧をネゲートすることにより、ハイ信号が、データ接点８２から出力される。プロセッサ２６０がこの状態にあるときには、ＭＯＳＦＥＴ１４６はオフ状態にある。その結果、抵抗１３４および１３６の接合部に存在する電圧は、装着されている装置へのデータ接点８２において、ハイ信号として現れる。プロセッサ２６０は、３．３ＶＤＣの信号をＭＯＳＦＥＴ１４６のゲートに印加することにより、データ接点８２において、ロー信号を生じさせる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ１４６がオンに切り替えられる。ＭＯＳＦＥＴ１４６がオンに切り替えられることの結果として、抵抗１３４および１３６の接合部に存在する信号はグランドレベルに引き下げられ、ロー状態の信号となる。
【００４３】
ツェナーダイオード１３８は、過電圧がデータ接点８２に生じる場合に、バッテリを保護する。本発明のある態様では、ツェナーダイオード１３８は、カソードに印加される電位が約１７ボルトかそれ以上であるときに逆バイアス電流が流れるように、選択される。
【００４４】
図５Ｄは、３つのセル３２がどのように直列に接続されているかを示している。セルクラスタのアノードとして機能するセル３２のアノードは、抵抗１５０を介して接地されている。また、バッテリのアノード接点８０も、接地されている。セルクラスタとして機能するセル３２のカソードとして機能するセルのカソードは、ｎチャネルスイッチングｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１５２および１６４を介して、バッテリのカソード接点７８に接続されている。特に、スイッチングＭＯＳＦＥＴ１５２のソースは、セルクラスタのカソードを形成するセル３２のカソードに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１５２のドレインは、ＭＯＳＦＥＴ１６４のドレインに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１６４のソースは、バッテリのカソード接点７８に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１５２は、ＭＯＳＦＥＴ１５２のボディダイオードがセル３２とＭＯＳＦＥＴ１６４との間で順バイアスをかけられているように、セル３２とＭＯＳＦＥＴ１６４との間に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１５２および１６４の接合部に存在する信号は、バッテリ電圧（ＢＶ）である。これは、抵抗１０２とダイオード１０６とを経由して、電圧調整器１１０に印加される信号である。ＭＯＳＦＥＴ１６４は、ＭＯＳＦＥＴ１６４のボディダイオードがカソード接点７８からＭＯＳＦＥＴ１５２へ順バイアスをかけられているように、カソード接点７８とＭＯＳＦＥＴ１５２との間に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１６４のソースに存在する信号は、パック（ＰＫ＋）電圧と称される。
【００４５】
セルクラスタのカソードに存在する電圧は、抵抗１５４を経由して、ＭＯＳＦＥＴ１５２のゲートに印加される。また、セルクラスタのカソードとＭＯＳＦＥＴ１５２のゲートとの間には、コンデンサ１５６が結合されている。ＭＯＳＦＥＴ１５２をオンおよびオフに切り替える信号は、抵抗１５８を経由して、セル調整器１８０によってアサートされる。ショットキーダイオード１６０は、ＭＯＳＦＥＴ１５２のゲートとセル調整器１８０の出力ピンとの間で、順バイアスがかけられている。従って、抵抗１５８とダイオード１６０とは、相互に並列である。
【００４６】
抵抗１６６は、バッテリのカソード接点７８とＭＯＳＦＥＴ１６４のゲートとの間に接続されている。また、これらの２つの点の間には、コンデンサ１６８が結合されている。ＭＯＳＦＥＴ１６４をオンおよびオフに切り替える信号は、抵抗１７０を経由して、セル調整器１８０によってアサートされる。ショットキーダイオード１７２は、抵抗１７０の両端と並列に接続されている。ダイオード１７２は、ＭＯＳＦＥＴ１６４のゲートとセル調整器１８０の出力ピンとの間で、順バイアスがかけられている。
【００４７】
次に図５Ｃを参照すると、ツェナーダイオード２０２が、カソード接点７８とアノード接点８０との間で逆バイアスがかけられて接続されていることを、見ることができる。ツェナーダイオード２０２は、接点７８と接点８０との間の電位が約２０ボルト以上であるときに逆バイアス電流が流れるように、選択される。コンデンサ２０４は、ダイオード２０２の両端と並列に接続されている。コンデンサ２０４は、バッテリの内部にあるコンポーネントを、静電放電の悪影響から保護する。
【００４８】
電流が制限されている電圧源は、図５Ｃにも示されているが、ＭＯＳＦＥＴ１５２のドレインに存在するＢＶ信号を、入力電圧として受け取る。この電圧が、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ２１２のソースに印加される。ＢＶ信号は、また、抵抗２１４を経由して、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２１２のゲートに印加される。ＭＯＳＦＥＴ２１２のドレインは、抵抗２１６と、コンデンサ２１８と、ｐｎｐトランジスタ２２０のエミッタとに接続されている。ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ２２２のドレインは接点７８に接続されており、その接点７８には、ＭＯＳＦＥＴ１６４のソースに存在するパック電圧が印加される。ＭＯＳＦＥＴ２２２のソースは、ＭＯＳＦＥＴ２１２とは反対側で抵抗２１６の端部との間に接続されている。コンデンサ２２４は、ＭＯＳＦＥＴ２２２のソースとドレインとの間に接続されている。コンデンサ２２６は、ＭＯＳＦＥＴ２２２のゲートとドレインとの間に接続されている。
【００４９】
ＭＯＳＦＥＴ２１２から離隔しているコンデンサ２１８の端部は、トランジスタ２２０のベースに接続されている。抵抗２２８もまた、トランジスタ２２０のベースに接続されている。抵抗２２８の対向する側の端部は、抵抗２１６とＭＯＳＦＥＴ２２２とコンデンサ２２４および２２６との接合部に、接続されている。トランジスタ２２０のコレクタは、ＭＯＳＦＥＴ２２２のゲートに接続されている。トランジスタ２２０のコレクタはまた、抵抗２３０を介して接地されている。
【００５０】
ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２３４は、電流が制限された電圧源を選択的にオンおよびオフに切り替える。ＭＯＳＦＥＴ２３４のドレインは、ＭＯＳＦＥＴ２１２のゲートの間に接続されており、そのソースは接地されている。通信限定（communications only）（ＣＯＭＭ  ＯＮＬＹ）信号が、プロセッサ２６０によって、ＭＯＳＦＥＴ２３４のゲートに選択的にアサートされる。
【００５１】
図５Ｃには、セル３２の両端における電位を表す信号を提供する回路も示されている。この回路は、ソースがセルクラスタのカソードに接続されているｐチャネルＭＯＳＦＥＴ２４２を含む。抵抗２４４は、ＭＯＳＦＥＴ２４２のソースを、ＭＯＳＦＥＴ２４２のゲートに接続している。抵抗２４６は、ＭＯＳＦＥＴ２４２のドレインから延長している。抵抗２４８は、抵抗２４６の自由端部とグランドとから延長している。コンデンサ２５０は、抵抗２４８と並列に接続されている。抵抗２４６と抵抗２４８との接合部に存在する電圧は、セルクラスタ電圧の表示としてプロセッサ２６０に印加される信号である。これは、セルクラスタが少なくとも最小電圧レベルであるかあるいはそれ以上の電圧を有するかどうかを判断するためにプロセッサ２６０がモニタする信号である。本発明のいくつかの態様では、この最小電圧レベルは６ボルトである。
【００５２】
セルクラスタ電圧をモニタするための回路は、また、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２５２を含む。ＭＯＳＦＥＴ２５２のドレインは、ＭＯＳＦＥＴ２４２のゲートに結合されている。ＭＯＳＦＥＴ２５２のソースは接地されている。プロセッサ２６０は、ＭＯＳＦＥＴ２５２のゲートに信号を出力し、セル電圧モニタリング回路を選択的にアクティブ／非アクティブにする。
【００５３】
本発明のある態様では、セル調整器１８０は、アメリカ合衆国テキサス州ダラス所在のテキサスインスツルメントから市販されているバッテリパック（気体ゲージ）調整器のＢＱ２０Ｚ４５ファミリからのものである。図６は、図５Ｄには示されていなかった、複数の入力信号がどのようにしてセル調整器１８０に印加されるかに関する図解である。セル調整器１８０は、通常、装着されているセル３２によって給電される（セルからの電力接続は、示されていない）。パック電圧は、抵抗１８４を経由して、セル調整器１８０に印加される。パック電圧は、セル調整器１８０の内部にあり後述されるｎチャネルのハイ側ドライバによって用いられる。セル３２がセル調整器１８０に給電することができない場合には、バッテリが充電されているときには正であるパック電圧が、セル調整器１８０に給電することが可能である。
【００５４】
それぞれのセル３２のカソードとアノードとに存在する信号が、抵抗１８６を経由して、セル調整器１８０のセル電圧感知入力ピンに印加される。あるセル３２のカソードと、隣接して直列接続されているセルのアノードとの接合部においては、１つの抵抗１８６が、この接合部に存在する信号がセル調整器１８０の電圧感知ピンのうちの１つに印加されるときに経由するコンポーネントとして機能することを理解すべきである。コンデンサ１８８は、それぞれの電圧感知入力ピンとグランドとの間に結合されている。
【００５５】
抵抗１５０の両端における電圧もまた、セル調整器１８０によってモニタされる。この電圧がモニタされることにより、セル調整器１８０は、セルに流れ込むまたはセルから流れ出る電流を決定することができる。抵抗１５０とセルクラスタのアノードとの接合部に存在する信号は、２つの抵抗１９０および１９２を経由して、セル調整器１８０の別々の入力ピンに印加される。抵抗１９０を経由して印加される信号は、セル調整器１８０の第１の短絡および過負荷差動入力に印加される。抵抗１９２を経由して印加される信号は、セル調整器１８０の第１のクーロンカウンタ（coulomb counter）差動入力に印加される。抵抗１９０は、抵抗１９２の抵抗値の約３分の１である抵抗値を有する。抵抗１５０とグランドとの接合部に存在する信号は、２つの追加的な抵抗１９４および１９６を介して、２つの追加的な入力ピンに印加される。抵抗１９４を介して印加される信号は、セル調整器１８０の第２の差動クーロンカウンタ差動入力に印加される。抵抗１９６を介して印加される信号は、セル調整器１８０の第２の短絡および過負荷差動ピンに印加される。抵抗１９４は、抵抗１９２の抵抗値と等しい抵抗値を有する。抵抗１９６は、抵抗１９０の抵抗値と等しい抵抗値を有する。
【００５６】
コンデンサ１９８は、電圧感知／過負荷検出およびクーロンカウンタ入力ピンのそれぞれとグランドとの間に接続されている。複数のコンデンサ１９８は、同一のキャパシタンスを有する。コンデンサ１９９は、クーロンカウンタ入力ピンの間に結合されている。コンデンサ１９９は、コンデンサ１９８のキャパシタンスの約１０分の１であるキャパシタンスを有する。
【００５７】
抵抗１９０〜１９６の抵抗値とコンデンサ１９８および１９９のキャパシタンスとは、非常に大きく瞬間的に下降および上昇する電圧スパイクが、セル調整器１８０の内部にあり電流の引き込みをモニタする回路に印加される信号からフィルタリングによって除去されるように、選択される。これは、バッテリ３０に装着させることができるある種の手術器具５０が、このような極端な電圧変動を瞬間的に生じさせることがありうるからである。手術器具５０が発振モードで動作するモータ５４を含む場合には、特にそうである。ロータが回転方向を反転させるモータ５４の動作フェーズの間には、モータ５４は、バッテリ３０が供給を意図している限度を超えて電流を引き込んでいるように見えるかもしれない。抵抗１９０〜１９６とコンデンサ１９８および１９９とは、このような電流の揺らぎが生じるときに抵抗１５０の両端の間に存在する電圧スパイクをフィルタリングによって除去する。これにより、セル調整器１８０が、このような電圧スパイクを、手術器具への電流の供給を停止することが必要なある種の故障状態にバッテリと手術器具とがあるというしるしとして誤って解釈することが回避される。
【００５８】
セル調整器１８０の内部には、セルの充電とＭＯＳＦＥＴ１５２および１６４のオンおよびオフの切り替えとを選択的に制御する部分回路（図示せず）が存在する。これらの部分回路は、電荷バランス回路を含んでいる。セルの充電の間には、電荷バランス回路が、セルにおける充電をモニタする。電荷のバランスがとれていないと判断される場合には、セル調整器１８０が、内部抵抗（図示せず）をセルの少なくとも１つに選択的に接続して、電荷のバランスがとれている状態を確保する。
【００５９】
セル調整器の内部には、時にはｎチャネルのハイ側ドライバとして識別されるチャージポンプも存在する。ＭＯＳＦＥＴ１５２および１６４のいずれか一方をオンに切り替えることが必要なときには、チャージポンプが、約２０ボルトのハイ電圧信号を出力する。これが、オンに切り替えるために、ＭＯＳＦＥＴ１５２または１６４のゲートに印加される信号である。
【００６０】
セル調整器１８０の内部には、抵抗１５０の両端の間の電圧をモニタする回路も存在する。バッテリが充電されているとき、これらの回路は、セル３２に流れ込む電流が最大限度を超えているかどうかを判断するために、抵抗１５０の両端の間の電圧をモニタする。バッテリ３０が器具５０に装着されているときには、これらの回路は、セルから流れ出る電流が最大限度以下であるかどうかを判断するために、セルの両端の間の電圧をモニタする。バッテリが故障状態に近づいているまたは故障状態にある可能性があると判断される場合には、これらの回路は、セル調整器１８０の内部にある他の部分回路に、バッテリ状態に関するデータをプロセッサ２３０に送らせる。
【００６１】
バッテリのカソード接点７８に存在するパック信号は、直列に接続された抵抗２６２および２６４で構成されている分圧器を経由して、プロセッサ２６０の入力ピンに印加される。抵抗２６２の一方の端部は、カソード接点７８に接続されている。抵抗２６２に接続されている端部とは反対側の抵抗２６４の端部は、接地されている。コンデンサ２６６は、抵抗２６４の両端と並列に結合されている。
【００６２】
プロセッサ２６０は、バッテリ３０が充電器４０に装着されているかどうかを判断するために、パック電圧をモニタする。
【００６３】
セル調整器１８０とプロセッサ２６０とは、複数の信号を交換する。図５Ｂおよび５Ｄでは、図解を簡略にするために、セル調整器１８０とプロセッサ２６０との間の接続が、１本の直線として示されている。実際には、これら２つのコンポーネントの間には、複数の接続が存在する。そのような接続の１つとして、Ｉ２Ｃデータバスがある。一方の直線は、データラインである。第２の直線は、クロックラインである。これらのラインを介して、プロセッサ２６０は、ＭＯＳＦＥＴ１５２および１６４をオンおよびオフに切り替えるようにセル調整器１８０に命令を送るのである。また、これらのラインを介して、セル調整器１８０は、セル状態に関するデータをプロセッサ２６０に書き出す。セル調整器１８０からのこのようなデータの書き出しは、プロセッサ２６０からの特定の命令に応答して生じる。
【００６４】
パック電圧がロー電圧の最小値よりも下まで降下したとプロセッサ２６０が判断するときに、プロセッサ２６０がセル調整器１８０に信号をアサートするのに経由される専用の接続も存在する。この専用の接続は、図６にだけ示されており、接続点Ｊ１から始まっている。この信号は、ショットキーダイオード２０７と抵抗２０９とを経由して、セル調整器１８０に印加される。この信号は、セルが短絡または過負荷状態にあるかどうかをモニタするのに用いられる信号の１つを受け取るセル調整器１８０の入力ピンの１つに印加される。プロセッサ２６０は、セルがロー電圧状態にあると判断すると、３．３ＶＤＣをセル調整器１８０の短絡ピンにアサートする。セル調整器１８０に対して、この信号は、短絡信号として発生する。従って、このローであるパック電圧信号を受け取ると、セル調整器１８０は、ＭＯＳＦＥＴ１５２および１６４を迅速にオフに切り替える。これによって、ローである電圧電力信号が装着されている器具５０に継続的に印加されることが回避される。ローである電圧電力信号がこのように迅速に終端されることにより、セル３２の過放電の蓋然性が、実質的に除去される。この過放電は、もし発生が許容される場合には、セル３２を永久的に損傷する可能性がある。
【００６５】
ＩＩＩ．動作
バッテリ３０は、典型的には、充電器４０または器具６０のいずれかへの接続を待機している。この時点では、バッテリ３０は、アイドル状態にあると考えられる。このアイドル状態にあるときには、バッテリ３０の内部にあるコンポーネントは、比較的少ない量の電流を引き入れる。これにより、セル３２の放電が最小化される。バッテリ３０の内部にあるコンポーネントの電流引き込みが最小化されることの一部として、バッテリ３０がこのモードにあるときには、プロセッサ２６０は、セル調整器１８０にＭＯＳＦＥＴ１５２および１６４をオンに切り替えさせる命令を、セル調整器１８０に向かって出力することはない。ＭＯＳＦＥＴ１５２のボディダイオードが順バイアス配列であることにより、バッテリ電圧は、ＭＯＳＦＥＴ１５２および１６４の接合部に、依然として存在する。従って、この電圧は電圧調整器１１０に連続的に印加される。電圧調整器１１０は、それに応えて、バッテリ３０がアイドル状態にあるときでもこの信号を要求するバッテリ３０の他のコンポーネントに、３．３ＶＤＣの信号を供給することができる。しかし、ＭＯＳＦＥＴ１６４はオフに切り替えられているから、パック電圧は、ゼロまたはゼロの近傍でなければならない。
【００６６】
バッテリ３０がアイドル状態にあるときには、プロセッサ２６０は、信号をＭＯＳＦＥＴ１４２のゲートに印加する。なお、このＭＯＳＦＥＴは、データ接点８２に結合されている。従って、ＭＯＳＦＥＴ１４２はオフ状態にある。結果的に、ＭＯＳＦＥＴ１４２は、一定のロー電圧信号をプロセッサ２６０のデータ入力ピンに提供する。また、バッテリ３０がアイドル状態にあるときには、プロセッサ２６０は、ＣＯＭＭ  ＯＮＬＹ信号をアサートしない。従って、ＭＯＳＦＥＴ２３４はオフ状態にある。その結果として、ＢＶ電圧が、抵抗２１４を経由してＭＯＳＦＥＴ２１２のゲートに印加される。従って、ＭＯＳＦＥＴ２３４もオフ状態にある。従って、電流が制限された電圧源を流れる電流は存在しない。電流が制限された電圧源は、従って、非活性化状態にある。
【００６７】
バッテリ３０がアイドル状態にあるときには、プロセッサ２６０は、また、ＭＯＳＦＥＴ２５２をオンに切り替えるのに要求される信号を、ＭＯＳＦＥＴ２５２のゲートにアサートしない。従って、セルクラスタのカソードに存在する電位は、抵抗２４４を介してＭＯＳＦＥＴ２４２のゲートに印加される。この信号が、ＭＯＳＦＥＴ２４２をオフ状態に保持する。ＭＯＳＦＥＴ２４２がこの状態にあるときには、抵抗２４６および２４８を経由して電流フローを排出させるセルは存在しない。
【００６８】
次に、充電の間にバッテリ３０によって実行されるプロセスステップについて、図７のフローチャートを参照して説明する。アイドルモードにあるときには、プロセッサ２６０は、ステップ２８２で、抵抗２６２および２６４の接合部に存在する電圧をモニタする。バッテリ３０が別の装置に接続されていない場合には、パック電圧は存在しない。抵抗２６２および２６４の接合部に存在する電圧は、本質的にはグランドレベルであるはずである。
【００６９】
このアイドル状態にある間、バッテリのプロセッサ２６０は、本発明にとって本質的ではない環境モニタリングを実行する場合がありうる。このモニタリングには、サーミスタ１２０と抵抗１２２との接合部に存在する信号に基づくバッテリ温度の周期的な記録が含まれうる。
【００７０】
充電器４０の電力源４４は、充電器のソケット４２と一体の接点に、ローの電流信号を連続的に供給する（ソケット接点は図解されていない）。バッテリ３０がソケットに適合すると、バッテリ接点７８、８０および８２と相補的な充電器のソケット接点との間に接続が確立される。これらの接続が確立されることの結果として、パック電圧が、グランドレベルを越えたレベルから充電器によって供給される信号の電位レベルまで上昇する。ステップ２８２では、プロセッサ２６０が、最小レベルを超えるパック電圧のこの上昇を、バッテリ３０が充電器に適合しており充電可能状態にあるしるしとして解釈する。バッテリ３０はアイドル状態から充電状態へ移行しつつある、と考えることができる。
【００７１】
図解されていないが、本発明のいくつかの態様では、この時点でプロセッサ２６０がデータ接点８２を経由して充電器のプロセッサ４６との間で信号を交換することを理解すべきである。例えば、充電器のプロセッサ４６は、バッテリのプロセッサ２６０と一体のメモリから、充電用の電流がどのようにバッテリに印加されるべきかを判断するのに有用なデータを書き出すことができる。本発明にとって重要ではないが、これらのデータは、次に、電力源４４による充電用電流の供給を調整するために、充電器のプロセッサ４６によって用いられることを理解すべきである。また、充電器のプロセッサ４６は、バッテリのプロセッサと一体のメモリにデータを書き込むことができる。これらのデータは、バッテリに対して現時点で行われている特定の充電プロセスについて説明するデータでありうる。
【００７２】
どのような初期データ読み出し／書き込みプロセスであってもいったん実行されると、プロセッサ２６０は、実際の充電のためにバッテリを設定する。このプロセスは、ステップ２８４において、プロセッサ２６０がＭＯＳＦＥＴ１５２をオンに切り替えることと共に開始する。本発明のいくつかの態様では、ＭＯＳＦＥＴ１６４もまたオンに切り替えられる。充電の間にはＭＯＳＦＥＴ１６４のボディダイオードを経由する電流の流れが存在するために、ＭＯＳＦＥＴ１６４をオンに切り替えることが必要ない場合もある。プロセッサ２６０は、ＭＯＳＦＥＴ１５２または１６４のいずれかをオンに切り替える実際のコンポーネントではない、ということを理解すべきである。ＭＯＳＦＥＴ１５２または１６４の一方をオン／オフに切り替えることが必要なときには、プロセッサ２６０がセル調整器１８０に命令を送る。この命令に応答して、セル調整器１８０は、セル調整器１８０の内部にあるｎチャネルドライバに、特定のＭＯＳＦＥＴ１５２または１６４に印加された信号をアサートまたはネゲートさせる。冗長性を減少させるためには、これは、プロセッサ２６０による、説明されているＭＯＳＦＥＴ１５２または１６４のオンまたはオフの切り替えのそれぞれがどのようにして実行されるかであるということを理解すべきである。
【００７３】
ＭＯＳＦＥＴ１５２がオンに切り替えられた後で、バッテリのプロセッサ２６０は、ステップ２８６において、ダイオード１３２を経由して３．３ＶＤＣの信号をデータ接点に印加することをネゲートする。これは、システムの説明されている実装例では、いったん充電器４０がバッテリ３０への電流の供給を開始すると、充電器のプロセッサ４６は、データ接点８２への定電圧をアサートするからである。この信号はＭＯＳＦＥＴ１４２をオフ状態に保持する。結果的に、この時点で、ＭＯＳＦＥＴ１４２は、一定のロー信号をプロセッサ２６０に与える。後述するように、このロー信号の受け取りは、バッテリ３０が充電器４０に装着されている表示として、プロセッサ２６０によって解釈される。
【００７４】
ＭＯＳＦＥＴ１５２がオンに切り替わることにより、充電器４０によって供給される電流がセル３２に流れることが可能になる。ステップ２８８では、セルが現に充電される。充電器４０が電流をバッテリ３０に供給する実際のプロセスは、本発明の一部ではない。図７では、これは、セルの充電ステップ２８８である。しばしば、充電器は、装着されたバッテリが完全に充電された後でわずかなトリクル電流をバッテリに供給するように、設計される。このトリクル電流により、セル３２に蓄積された電荷が、完全に充電されたレベルよりも相当に下まで低下することが回避される。
【００７５】
明示的なステップとして示されていないが、充電プロセスの間にはセル調整器１８０とプロセッサ２６０とがセル３２の状態を連続的にモニタすることを理解すべきである。特に、抵抗１５０の両端の電圧をモニタすることにより、セル調整器１８０は、セルに流れる電流が過剰であるかどうかを判断する。本発明のいくつかの態様では、いったん電流が５アンペアを超えると、セルに過剰な電流の流れが与えられているものと考えられる。セル調整器１８０は、セル３２に流れる電流が過剰であると判断する場合には、ＭＯＳＦＥＴ１５２をオフに切り替えることにより、少なくとも一時的に充電プロセスを停止させる。
【００７６】
充電の間には、バッテリのプロセッサ２６０は、セル３２の両端の間の電圧を周期的にモニタする。プロセッサ２６０は、ＭＯＳＦＥＴ２５２のゲートに信号を印加することによって、このモニタリングを開始する。結果的にＭＯＳＦＥＴ２５２がオンに切り替えられることにより、ＭＯＳＦＥＴ２４２のゲートに存在する電圧をグランドへ向かわせることになる。このようにして、ＭＯＳＦＥＴ２４２はオンに切り替えられる。ＭＯＳＦＥＴ２４２がオンに切り替えられることの結果として、抵抗２４６および２４８を経由するセル３２からの電流の流れが生じる。抵抗２４６と抵抗２４８との接合部に存在する信号は、セルクラスタ電圧を表す信号として、プロセッサ２６０に印加される。
【００７７】
本発明のいくつかの態様では、バッテリのプロセッサは、セルクラスタ電圧を５から１００ミリ秒ごとに１回測定する。セルクラスタ電圧が測定されるたびに、電圧測定回路は、０．５から１０ミリ秒の期間の間、作動される。バッテリのプロセッサ２６０は、この内部セルクラスタ電圧のモニタリングを周期的にのみ実行することにより、このモニタリングがセル３２によって蓄積された電荷を排出する程度を最小化する。
【００７８】
セルクラスタが９．９ＶＤＣの電位を有するはずである本発明の説明されている態様では、充電プロセスにおいてクラスタの両端に生じるはずである最大電圧は、１２ボルトである。測定されたセルクラスタ電圧がこの最大レベルを超える場合には、プロセッサ２６０は、セル調整器１８０に、ＭＯＳＦＥＴ１５２をオフに切り替えるように命令する。これにより、セル３２が過充電に起因する損傷を受けうる蓋然性が実質的に除去される。
【００７９】
いったんバッテリ３０が充電器４０に装着されると、ステップ２９０において、バッテリのプロセッサ２６０は、バッテリ３０が充電器４０に装着されたままであるかどうかを連続的に評価する。ステップ２８６の実行に関して既に述べたように、プロセッサは、ＭＯＳＦＥＴ１４２のドレインに存在する信号の状態をモニタすることによって、このモニタリングを実行する。バッテリ３０が充電器４０に装着されている限り、ロー信号はＭＯＳＦＥＴ１４２のドレインに存在したままである。
【００８０】
いったんバッテリ３０が充電器のソケット４２から取り除かれると、ステップ２９２において、充電器４０は、もはやＭＯＳＦＥＴ１４２のゲートに信号を印加しない。従って、ＭＯＳＦＥＴ１４２は、充電器４０からバッテリ３０が取り除かれると、直ちにオンに切り替わる。ＭＯＳＦＥＴ１４２のドレインに存在する３．３ＶＤＣの信号は、このＭＯＳＦＥＴ１４２を経由して、プロセッサ３６０にハイ信号として印加される。プロセッサ２６０は、この信号のロー状態からハイ状態への変化を、バッテリ３０が充電器４０から取り除かれたしるしとして解釈する。
【００８１】
バッテリ３０が充電器４０から取り除かれると、ステップ２９２において、プロセッサ２６０は、ＭＯＳＦＥＴ１５２をオフに切り替える。ＭＯＳＦＥＴ１６４がオンに切り替わると、このＭＯＳＦＥＴもまたオフに切り替えられる。バッテリのプロセッサ２６０は、ステップ２９４において、３．３ＶＤＣの信号をＭＯＳＦＥＴ１４２のゲートに印加することに戻る。こうして、ステップ２９０の実行により、バッテリ３０は、バッテリ３０が充電器４０に装着されているか（ステップ２８２の再実行）または器具に装着されているかどうか（後述するステップ３１２の実行）をプロセッサ２６０がモニタするアイドル状態に戻る。
【００８２】
次に、バッテリ３０が電流を器具５０に供給することによって実行されるステップについて、図８Ａから図８Ｃを参照することにより、説明する。最初、バッテリ３０は、上述したアイドルモードにある。ＭＯＳＦＥＴ１５２および１６４がオフに切り替えられる。ＭＯＳＦＥＴ１４２に存在する電圧により、定常状態のロー信号が、バッテリのプロセッサ２６０のデータ読み出し入力ピンに与えられる。電流が制限された電圧源はアクティブでない。セルクラスタ電圧のレベルを測定する回路には電流が流れない。
【００８３】
ステップ３１２は、バッテリ３０が器具５０に接続されているかどうかを判断するためにプロセッサ２６０によって実行されるプロセスを表している。ステップ３１２は、上述したステップ２８２の実行とシーケンシャルに生じることを理解すべきである。ステップ３１２では、バッテリのプロセッサ２６０が、ＭＯＳＦＥＴ１４２のソースに存在する信号の状態をモニタすることによって、バッテリ３０が器具５０に装着されているかどうかを判断する。ＭＯＳＦＥＴ１４２からロー信号を連続して受け取るということは、バッテリが器具またはそれ以外の装置に装着されていないしるしとして解釈される。
【００８４】
バッテリが器具に装着されているときには、データ接点８２における信号がグランドレベルへ引き下げられる。これは、器具５０が非活性化されているときには、この器具と一体である相補的なデータ接点は器具のアノード接点に結合されるからである。バッテリ５０が器具に装着されていると、バッテリのアノード接点８０は、器具のアノード接点に接続されている。データ接点における信号をグランドレベルへ引き下げられることにより、ＭＯＳＦＥＴ１４２がオンに切り替えられる。ＭＯＳＦＥＴ１４２に印加される３．３ＶＤＣの信号は、こうして、バッテリのプロセッサ２６０のデータ読み出し入力ピンに、ハイ信号として印加される。このピンに存在する信号のロー状態からハイ状態への変化は、プロセッサ２６０によって、バッテリが現時点では器具に装着されていることのしるしであるとして解釈される。
【００８５】
バッテリ３０が器具５０に装着されていると判断すると、プロセッサ２６０は、バッテリ３０をアイドル状態から装置問合せ状態に変化させる。この変化の一部として、ステップ３１４において、電流が制限された電圧源がアクティブにされる。プロセッサ２６０は、この機能を、ハイにアサートされるＣＯＭＭ  ＯＮＬＹ信号をＭＯＳＦＥＴ２３４にアサートすることによって実行する。ＣＯＭＭ  ＯＮＬＹ信号がアサートされると、ＭＯＳＦＥＴ２３４がオンに切り替えられる。従って、ＭＯＳＦＥＴ２１２のゲートに存在する電圧はグランドレベルへ引き下げられ、ＭＯＳＦＥＴ２１２がオンに切り替えられる。
【００８６】
ＭＯＳＦＥＴ２１２がオンであると、バッテリ電圧は、ＭＯＳＦＥＴ２１２と抵抗２１６とＭＯＳＦＥＴ２２２とを経由して、カソード接点７８まで流れる。バッテリ電圧は、また、トランジスタ２２０のエミッタにも印加される。抵抗２１６とＭＯＳＦＥＴ２２２との接合部に存在する信号は、抵抗２２８を経由してトランジスタ２２０のベースに印加される。トランジスタ２２０のコレクタに存在する信号は、ＭＯＳＦＥＴ２２２のゲートに印加される。この信号をＭＯＳＦＥＴ２２２のゲートに印加することにより、ＭＯＳＦＥＴを経由する抵抗値が上昇する。ＭＯＳＦＥＴ２２２は、このように、線形抵抗として機能し、その抵抗値は、バッテリに装着された装置がその電流の引き込みを増加させるにつれて増加する。
【００８７】
従って、電流が制限された電圧源は、アクティブにされているとき、バッテリ３０がカソード接点７８を経由して供給する電流を制限する。更に詳しくは、電流が制限された電圧源は、器具に与えられる電流を、器具のプロセッサ６２を作動するのには十分であるが、しかし器具の動力生成装置（モータ５４）を作動するのには十分でないレベルに制限するように、構成されている。本発明のいくつかの態様では、電流が制限された電圧源は、カソード接点を経由する電流の供給を、１５０ｍＡから３００ｍＡの間に制限する。ステップ３１４の一部として、プロセッサ２６０は、また、電流が制限された電圧源がアクティブにされる時間の測定を開始する。電流制限器が作動されているときの電圧出力は、器具５０とバッテリ３０との間に通信を容易にするのに十分であるから、それは、時には、通信電圧と称される。
【００８８】
器具のプロセッサ６２への通電信号の印加により、器具のプロセッサ６２はオンに切り替えられる（このステップは示されていない）。
【００８９】
アイドル状態から装置問合せ状態にバッテリ３０が変化することの一部として、ステップ３１６では、プロセッサ２６０は、３．３ＶＤＣの信号がＭＯＳＦＥＴ１４２のゲートに印加されることをネゲートする。これにより、器具のプロセッサ６２が、バッテリのプロセッサ２６０との間で信号を交換することが可能になる。
【００９０】
次に、バッテリのプロセッサ２６０は、ステップ３１８において、バッテリが実際に器具５０に接続されているかどうかを判断する。後述するように、データ接点８２に存在する信号は、器具への装着以外の理由によりローに引き下げられている。ステップ３１８は、器具のプロセッサ６２とバッテリのプロセッサ２６０とが認識コードを交換することによって実行される。これらのコードは、データ接点８２と相補的な器具のデータ接点とを経由して交換される。プロセッサ６２および２６０がこれらの認識コードを交換するプロトコルは、本発明の一部ではない。バッテリのプロセッサ２６０は、受け入れ可能な認識コードの受信を、そのバッテリが給電するように設計されている器具５０にバッテリが装着されている、と解釈する。
【００９１】
プロセッサ２６０は、器具５０またはバッテリが充電することが意図されているそれ以外の装置にバッテリが装着されていると判断すると、バッテリ３０を、装置問合せ状態から電流供給状態に変化させる。電流供給状態に入ることは、ステップ３２０において、ＭＯＳＦＥＴ１６４をオンに切り替えることと共に開始する。本発明のいくつかの態様では、ＭＯＳＦＥＴ１５２もまたオンに切り替えられる。ステップ３２２では、プロセッサ２６０が、電流が制限された電圧源を非活性化するために、ＣＯＭＭ  ＯＮＬＹ信号の印加をネゲートする。
【００９２】
ＭＯＳＦＥＴ１６４がオンに切り替えられることの結果として、電流が、ＭＯＳＦＥＴ１５２および１６４とカソード接点７８とを経由して器具５０に流れる。ＭＯＳＦＥＴ１５２のボディダイオードを通過する電流の流れが存在するから、ＭＯＳＦＥＴ１５２をオンに切り替えることは必要ない。この電流の流れは制限された電流の流れではないから、この電流は、ステップ３２４において、器具５０と一体のモータ５４である動力生成ユニットにエネルギーを与えるのに十分である。
【００９３】
図解されていないが、電流が器具に供給されている間、バッテリ３０はセルクラスタからの電流の引き出しとセルクラスタの両端の間の電圧との両方をモニタすることが理解されるべきである。セル調整器１８０は、セルに供給される電流がモニタされるのと同じ手段を用いて、つまり、抵抗１５０の両端の間の電圧をモニタすることによって、セルクラスタからの電流の引き出しをモニタする。本発明のある態様のいくつかのバッテリは、セルクラスタからの電流の引き出しが３２アンペアを超える場合には、この引き出しは設計された限度を超えるものと考えられるように、設計されている。電流の引き出しが６４アンペアを超える場合には、その引き出しは設計された限度を超えるものと考えられるように設計されている、他のバッテリも存在する。セル調整器１８０は、電流の引き出しが設計上の限度を超えていると判断する場合には、ＭＯＳＦＥＴ１６４をオフに切り替える。これにより、バッテリまたは器具のいずれか一方が過渡に大量の電流の引き出しによって損傷を受ける蓋然性が実質的に低下する。
【００９４】
バッテリが電流を供給するときに、プロセッサ２６０は、セルクラスタ電圧を、バッテリの充電の間にこの電圧をモニタするのに用いられるのと同じ技術を用いて、モニタする。ＭＯＳＦＥＴ２５２は、抵抗２４６と抵抗２４８との接合部に存在する信号がセルクラスタ電圧の尺度としてプロセッサ２６０に印加されるように、周期的にオンに切り替えられる。典型的には、充電状態の間に電流が供給されるときに電流がこの回路に供給されるのと同じ周波数で、そして、充電状態の間に電流が供給されるときと同じデューティサイクルで、電流はこの電圧モニタリング回路に供給される。この電圧が６ＶＤＣよりも低いレベルまで降下すると、プロセッサ２６０は、低い電圧の電力信号が連続的に器具に供給されることを回避するために、ＭＯＳＦＥＴ１６４をオフに切り替える。
【００９５】
バッテリ３０が電流を器具５０に供給する間は、バッテリのプロセッサ２６０は、ＭＯＳＦＥＴ１４２のゲートへの３．３ＶＤＣの信号のアサーションのネゲートを継続する。これにより、バッテリが器具に装着されている間は、プロセッサ６２がデータをバッテリのプロセッサ２６０に周期的に書き込むことが可能になる。器具のプロセッサ６２がバッテリのプロセッサ２６０に書き込みを行わない拡張された期間が存在する場合には、器具のプロセッサは、データ接点８２を経由してＭＯＳＦＥＴ１４２に、定常状態信号を出力する。これにより、ＭＯＳＦＥＴ１４２は、定常状態のロー信号をバッテリのプロセッサ２６０の読み出しピンに与えることになる。
【００９６】
バッテリのプロセッサ２６０は、ステップ３２６において、ＭＯＳＦＥＴ１４２のドレインに存在する信号をモニタして、バッテリが器具に装着されたままであるかどうかを判断する。バッテリを器具５０から取り外すと、器具のプロセッサからデータ接点８２を経由してＭＯＳＦＥＴ１４２への信号の印加が終了する。従って、ＭＯＳＦＥＴ１４２のドレインに存在する信号は、ロー状態からハイ状態に変化する。ステップ３２６では、プロセッサ２６０は、この信号の変化をバッテリが器具から切断されたことのしるしであると解釈する。ステップ３２４の評価は、バッテリが器具に接続されている限り反復的に実行される。
【００９７】
ステップ３２６において、バッテリが器具５０から切断されていると判断される場合には、バッテリのプロセッサ２６０は、バッテリを電流供給状態からアイドル状態に戻す。このプロセスの一部として、ステップ３２８において、ＭＯＳＦＥＴ１６４がオフに切り替えられる。従って、ステップ３２８は、カソード接点７８における電位の存在をネゲートする。ステップ３３０では、プロセッサ２６０は、再び、３．３ＶＤＣの信号をＭＯＳＦＥＴ１４２のゲートに出力する。すると、バッテリのプロセッサ２６０は、バッテリ３０が充電器４０に装着されているかどうかを判断するステップ２８２のアイドル状態のタスクと、バッテリが器具５０に装着されているかどうかを判断するステップ３１２のアイドル状態のタスクとに戻る。
【００９８】
ステップ３１８に戻ると、この評価において、バッテリのプロセッサ２６０は、そのバッテリによって給電されるように設計されている器具５０にバッテリ３０が装着されていることを示す認識コードを受け取らないことがありうる。このようなことが生じうるのは、装着された器具がそのバッテリと共に用いるように設計されていないものであるからである。あるいは、バッテリヘッド７６が液体にいくらか水没している、またはそうではなくて液体にさらされていて、その液体がデータ接点８２とアノード接点８０との間に導電性のブリッジを確立しているという理由のために、これが生じうることさえある。このブリッジは、ＭＯＳＦＥＴ１４２のゲートに存在する電圧をグランドレベルに引き下げる。導電性ブリッジがこれらの接点の間に形成されているという、バッテリ３０の適切な動作または維持管理とは関係ない別の理由が存在することもある。
【００９９】
導電性ブリッジの存在の理由とは無関係に、ＭＯＳＦＥＴ１４２が、バッテリが実際に器具に装着されていないときに、バッテリのプロセッサ２６０の読み出し入力ピンにハイ信号をアサートするという結果もありうる。
【０１００】
ステップ３１８において、プロセッサ２６０が、バッテリが適切な器具に装着されていることを示す認識コードを受け取らない場合、プロセッサ２６０は、ステップ３３６で、規定された初期ポーリング期間の間、電流が制限された電圧源が作動されていたかどうかを判断する。本発明のいくつかの態様では、このポーリング期間は１秒から４秒までの間である。この時間期間の間、電流が制限された電圧源が作動されていない場合には、バッテリのプロセッサ２６０は、再び、バッテリ３０に装着されている可能性がある器具５０との間で、認識コードの交換を試みる。装着されている任意の器具との間で認識コードを交換しようとするこれらの反復的な試みが実行されるのは、器具のプロセッサ６２が、バッテリ３０によって最初にエネルギーを与えられた後でブートアップするのに、それより多くの時間ではないにしても、少なくとも１秒を必要としうるからである。器具のプロセッサ６２から認識コードを取得するために、バッテリのプロセッサ２６０がデータ接点８２を経由して問合せ信号を出力するように実行することがあるステップは、フローチャートに図解されていない。従って、ステップ３３６において、電流が制限された電圧源が最初のポーリング期間よりも短い時間だけアクティブにされていたとプロセッサ２６０が判断する場合、バッテリが装着されている器具と一体であるプロセッサ６２が適切な認識コードを書き出すことを期待して、ステップ３１８が反復的に再実行される。
【０１０１】
ステップ３３６を実行する際に、プロセッサ２６０は、電流が制限された電圧源が最大ポーリング期間よりも長い時間の間作動されていたと判断する場合がある。この評価の結果が肯定的である場合には、ステップ３３８において、プロセッサ３３８は、電流が制限された電圧源の作動をとめる。ステップ３３６の評価が肯定的でありうることの最も蓋然性が高い理由は、バッテリヘッド７６が、データ接点８２とアノード接点８０との間に導電性のブリッジを形成する導電性の流体で覆われていることである、と考えられる。従って、ステップ３３６の判断が肯定的であるときには、バッテリは、器具問合せ状態から「水没」状態に変化する。
【０１０２】
水没状態にあるときには、バッテリのプロセッサ２６０は、次に、データ接点８２に存在する信号を周期的にモニタして、バッテリがもはやこの状態にはないかどうかを判断する。この評価は、ステップ３４０において、電流が制限された電圧源を周期的に瞬間的に再びアクティブにすることによって実行される。本発明のいくつかの態様では、電流が制限された電圧源は、０．５秒〜２．０秒ごとに１回という頻度で、オンに切り替えられる。電流が制限された電圧源は、オンに切り替えられるたびに、５ミリ秒〜２０ミリ秒という期間の間、オンに切り替えられた状態に置かれる。
【０１０３】
電流が制限された電圧源がアクティブにされているサイクルの最後の４分の１または最後の３分の１の間には、ステップ３４２において、バッテリのプロセッサ２６０はデータ接点８２に存在する電圧をモニタする。バッテリが依然として水没状態にある場合には、液体が、電流が供給されるカソード接点７８と抵抗１３６を経由して接地されているデータ接点８２との間に、導電性のブリッジを形成する。データ接点８２と抵抗１３６との接合部に存在する信号は、ＭＯＳＦＥＴ１４２のゲートに印加される。従って、ＭＯＳＦＥＴ１４２はオフ状態になる。ＭＯＳＦＥＴ１４２のドレインは、従って、ロー信号をプロセッサ２６０のデータ読み出し入力ピンに与える。バッテリのプロセッサ２６０は、このロー信号を、バッテリは水没状態のままであるというしるしとして解釈する。
【０１０４】
バッテリが水没状態のままであるとの判断を下すと、プロセッサ２６０は、ステップ３４４において、データ接点を瞬間的に接地する。このステップは、ＭＯＳＦＥＴ１４６を瞬間的にオンに切り替えることによって実行される。ステップ３４４は、ステップ３３８および３４０のテストが実行された直後にパック電圧がグランドレベルに駆動されることを確実にするために、実行される。これにより、パック電圧の何らかの残留する浮遊部分が、バッテリが現時点では充電器４０に結合されているという誤ったしるしとして、プロセッサ２６０に現れるという蓋然性が、実質的に除去される。プロセッサ２６０が、この浮遊パック電圧をバッテリが充電器に装着されているしるしとして解釈する場合には、プロセッサ２６０は、不注意にも、バッテリを水没状態から充電状態に変更してしまう可能性がある。この変更が生じると、接点は、何らかの電気分解にさらされるおそれがある。後述するステップ３４２の再実行が実行される前に、ＭＯＳＦＥＴ１４６がオフに切り替えられることを理解するべきである。
【０１０５】
プロセッサ２６０は、バッテリが水没状態にとどまる限り、ステップ３４０、３４２および３４４を再実行し続ける。
【０１０６】
結果的には、導電性ブリッジは、それが固体であっても液体であっても、バッテリの接点の間から除去される。液体であるブリッジの除去は、バッテリの乾燥によって実行される。固体である導電性ブリッジの除去は、どのようなものであっても接点の間に延長している固体導電性成分を取り去ることによって実行される。ステップ３４２の評価の間に、電流ブリッジが接点の間においてもはや延長していない場合には、データ接点８２には電圧が存在しないことになる。この場合には、ステップ３４２の評価の間に、ＭＯＳＦＥＴ１４２がオンに切り替えられる。ＭＯＳＦＥＴ１４２のドレインは、ハイ信号をプロセッサ２６０の読み出し入力ピンに与える。プロセッサ２６０は、このハイ信号の受信を、バッテリ３０がもはや水没状態にないことのしるしとして解釈する。
【０１０７】
上述した判断を下すと、プロセッサ２６０は、バッテリを水没状態からアイドル状態に、少なくとも瞬間的に戻す。この変更を実行するために、プロセッサ２６０は、ステップ３４６において、３．３ＶＤＣをデータ接点８２に再び印加する。プロセッサ２６０は、バッテリが器具に装着されているかどうかを判断するために、ステップ３１２を再び実行する。ステップ３４６を実行した後で、ステップ３１２の最初の再実行の間に、プロセッサは、読み出し入力ピンにおけるハイ信号の存在の検出を継続してもよい。このステップ３１２での評価の間のハイ信号の存在は、バッテリが装置に装着されている可能性があることを意味する。上述したステップ３１４、３１６および３１８が、再び実行される。
【０１０８】
あるいは、ステップ３４６が実行された後で、ステップ３１２の最初の再実行の間に、バッテリのプロセッサ２６０は、読み出し入力ピンにおけるロー信号の存在を検出する。これは、バッテリがもはや水没しておらず、かつ、装置に装着されていない場合に生じる。バッテリは単にアイドル状態にある。データ接点が器具または外的なブリッジのいずれか一方を経由して接地されていないため、ロー信号が存在する。結果的に、３．３ＶＤＣの信号がプロセッサ２６０からＭＯＳＦＥＴ１４２に印加され、このＭＯＳＦＥＴをオフ状態に保持する。この結果として、ＭＯＳＦＥＴ１４２のドレインに存在する信号が、ハイ状態からロー状態に変化する。上述したように、ステップ３１２を実行する間、プロセッサ２６０は、このステップの間に受信されたロー信号を、バッテリが器具５０に装着されていないしるしとして解釈する。バッテリは、このようにして、ステップ３１２を１回実行するのに要求される時間期間よりも長い時間期間の間、アイドル状態にあったことになる。プロセッサ２６０は、従って、バッテリ３０が充電器４０に装着されているかどうかを判断するというステップ２８２のアイドル状態のタスクと、バッテリが器具５０に装着されているかどうかを判断するステップ３１２のアイドル状態のタスクとを再び実行することを継続する。
【０１０９】
本発明のバッテリ３０は、このように、バッテリのセル３２に蓄積されているすべての電荷を供給する前に、少量で電流が限定された一部の電荷だけが供給されるように設計されている。従って、バッテリは、器具またはそれ以外の電力消費装置に装着されると、最初は、その装着された装置の内部にある制御プロセッサに給電するのに十分な電荷だけを供給する。供給される電力は、装置の内部にある主たる電力消費コンポーネントを作動させるのには十分でない。バッテリの内部にあるプロセッサ２６０が適切な認識コードを受け取る場合にのみ、バッテリは、器具の主たる電力消費コンポーネントに給電するのに必要とされるより大きな電流電荷を供給するのである。このように、本発明のバッテリは、装着された装置がバッテリを使用することを意図されていない場合には、装着された装置の内部にある主たる電力消費コンポーネントが動作することを、それがたとえ１秒または２秒であっても、許容しない。装着された装置が短時間であっても動作する可能性が排除されることの結果として、この短時間の動作が、装置を使用する人間にバッテリまたは装置のいずれかがどこか故障しているという不正確な印象を提供することも、同様に排除される。
【０１１０】
更に、適切に装着された装置によって確立されている導電性ブリッジ以外の導電性ブリッジがバッテリの端子の間に生じる場合には、バッテリ３０は、そのバッテリの端子の間に、ときどき電位を印加するのみである。この電位は、印加されるときには、電流が制限されている。バッテリ３０のこの特徴により、そのようなブリッジが確立されている場合に、このブリッジがセル３２を実質的に放電されているレベルまで排出してしまう蓋然性が制限される。
【０１１１】
バッテリヘッド７６が導電性の液体に水没しているためにブリッジが確立されている場合には、電位は単に周期的にだけ印加され、低い電流が流れるだけであるから、アノード接点８０が液体との間に電気分解反応を生じる程度は最小限である。アノード接点がこの反応を受ける程度が最小化されていることの結果として、この反応が高インピーダンスの酸化物層を接点８０上に形成させる程度が、同様に縮小される。
【０１１２】
ＩＶ．代替的な実施形態
以上は本発明のある特定の態様に関するものであることが理解されるべきである。本発明の他の態様は、以上で説明してきたものとは異なる特徴を有する場合がありうる。
【０１１３】
例えば、バッテリ３０が外科的器具５０と共に用いられる場合について説明されているが、本発明の別のバッテリを、機能するのに電荷を必要とする他のコードレス装置と共に用いられるように設計することが可能である。
【０１１４】
同様に、本発明のすべてのバッテリが上述の特徴のそれぞれを有していることは要求されない。従って、本発明のいくつかの態様は、電流が制限された電圧源を含まないことがありうる。本発明のバッテリのこれらの態様は、その装置の内部に、正しいバッテリがその装置に装着されていない場合には主たる電荷消費コンポーネントの作動を防止する回路が存在するような装置と共に用いられるよう、提供されうる。
【０１１５】
あるいは、バッテリのこの態様は、給電される装置の内部にある主たる電荷消費装置がその装置の内部にあるプロセッサよりもはるかに多くの電力を引き込まないような装置に給電するために用いられるバッテリの態様として、提供されることがある。これらの装置には、装置のプロセッサが電流を引き込む主たる装置であって、電流を実際に引き込む装置はそのデバイスのプロセッサよりも少ない量の電流を引き込むような装置が含まれる。本発明のこれらの態様においては、バッテリに、承認された装置以外の何らかのコンポーネントによって接点間に導電性ブリッジが確立されているかどうかを判断する回路を提供することだけが、必要となりうる。本発明のこれらの態様においては、電流が制限された電圧源は必要とされないため、除去することが可能である。本発明のこれらの態様では、バッテリに装着された装置に給電するのに十分な電流を流させる電圧は、通信電圧としても機能する。
【０１１６】
同様に、本発明のバッテリの他の態様は、装着された装置はそのバッテリと共に用いることは意図されていないとプロセッサが当初に判断した後で、そのバッテリを用いることを可能にする異なるサブアセンブリを有することがありうる。例えば、装着された装置はそのバッテリと共に用いることは意図されていないと判断された後で、バッテリのプロセッサが、電流が制限された電圧源でさえも、１０分から６０分の期間の間セルに接続されることを許可しないことがありうる。これは、バッテリがいたずらや盗難の犠牲になり得る蓋然性が上昇している環境のために設計されたバッテリのいくつかの態様にとって有用であろう。このように、本発明のこれらの態様は、上述した水没状態においてバッテリが動作することを許可する回路を有していないことがありうる。本発明のこれらの態様では、そのバッテリが充電するように設計されている装置にバッテリが装着されていないといったん判断されると、バッテリは、単純に、ロックアウト状態に入る。このロックアウト状態では、バッテリは、バッテリが器具に装着されている可能性があり、従って器具問合せ状態に入るべきであるかどうかをプロセッサ２６０が評価することを許可する信号を、データ接点８２に出力することさえしない。
【０１１７】
バッテリの内部にあるセルの個数およびタイプは、もちろん、説明されている場合とは異なることがありうる。その場合、本発明のいくつかの態様においては、バッテリのセルの少なくともいくつかを相互に並列に接続することができることが理解される。
【０１１８】
同様に、以上で説明されているコンポーネント、電圧レベル、電流レベルおよび時間期間は、特許請求の範囲に記載されていない場合には、例示であり制限を意味しないものと理解される。また、本発明の他の態様が、以上で説明したものとは異なる回路を有する場合がありうる。従って、本発明のいくつかの態様では、複数のコンポーネントが、上述したセル調整器１８０とプロセッサ２６０とのそれぞれの機能を実行することがありうる。同様に、本発明の他の態様では、単一のコンポーネントが、セル調整器１８０とプロセッサ２６０との両方の機能の一部またはすべてを実行することがありうる。電流が制限された電圧源は、同様に、以上で説明された場合と比較して、より少数、より多く、および異なるコンポーネントによって構成されている場合がありうる。
【０１１９】
本発明のいくつかの態様では、通信電圧である電流が制限された電圧は、また、バッテリ３０によって給電される装置を給電するのに用いられる電流を供給する電圧である。
【０１２０】
バッテリの内部にあるコンポーネントは、以上で説明した場合とは異なる評価を実行することがある。例えば、ステップ３３６において、バッテリが水没状態にあり、接点７８、８０および／または８２の間に不適切な電流ブリッジが存在するといったん最初に判断されると、バッテリが水没状態を去ったかどうかを判断するために、他のプロセスが実行されることがある。例えば、電流が制限された電圧源をアクティブにする代わりに、プロセッサ２６０とダイオード１３２とによって、データ接点８２上に信号が出力されることがありうる。すると、プロセッサ２６０は、抵抗２６２と抵抗２６４との接合部に存在する信号をモニタすることがある。接点７８と接点８２との間にブリッジが存在しない場合には、この電圧はゼロであるはずである。しかし、抵抗２６２と抵抗２６４との接合部に電圧が存在すると、接点７８と接点８２との間に不適切な導電性ブリッジが依然として存在していることを示している可能性がある。
【０１２１】
同様に、本発明のいくつかのバッテリでは、ひとつの接点が、カソード接点とデータ接点との両方として機能することがある。本発明のこれらの態様では、プロセッサが、この接点に、ロー電圧データ信号を出力することがある。プロセッサは、この信号の存在／不在を判断するために接点の一方（カソードまたはアノード）を選択的にモニタすることにより、これらの接点の間に不適切な導電性ブリッジが存在している可能性があるかどうかを判断しうる。このモニタリングを実行するために、ＦＥＴ以外の感知ユニットを用いて、信号電位または電流の流れの存在をモニタすることができる。例えば、バイポーラトランジスタ、あるいは、１つもしくは複数の抵抗、コンデンサまたはインダクタから形成されるネットワークが、このモニタリングを実行することが可能でありうる。
【０１２２】
あるいは、単一の端子がカソードとデータ接点との両方として機能する本発明のいくつかの態様では、バッテリに、カソードおよびアノードに加えて第３の接点を設けることができる。この接点は感知接点である。この感知接点に接しているコンポーネントは、電圧がこの接点に存在しているかどうかに関するしるしを提供する。プロセッサは、バッテリが水没モードに入っているかどうかを判断するために、感知接点における電圧の存在／不在を表す信号をモニタする。本発明のこの態様では、例えばＦＥＴ１６４と類似しているＦＥＴである単一のスイッチが、バッテリのカソード接点とアノード接点との間に電圧が存在するように、通常は閉じていることがありうる。感知接点における電圧の存在は、バッテリが水没状態にあることのしるしとして解釈されうる。プロセッサは、この判断を下す場合には、電気分解反応が生じることを許容される全体的な時間が短縮されるように、スイッチを開放することになる。次に、プロセッサは、スイッチの瞬間的な閉鎖を周期的に行う。スイッチがいったん閉じられると、プロセッサは、バッテリが依然として水没状態（接点の間に望ましくない導電性ブリッジが存在する状態）にあるかどうかを評価するために、感知接点における信号を再びモニタする。この評価によってバッテリが依然として水没状態にあることが示されると、スイッチは再び開放され、その後で瞬間的に再び閉じられる。しかし、感知接点に電圧が存在しない場合には、プロセッサは、バッテリを、水没状態を去った状態にあると解釈する。従って、プロセッサは、スイッチを開いた状態に保持しうる。
【０１２３】
本発明のいくつかの態様では、データ接点が存在しないことがある。本発明のこれらの態様では、制御回路は、セル３２が接点７８および８０に接続されるべき程度を判断するために、感知接点に存在する信号をモニタする。
【０１２４】
更に、本発明のバッテリが、ハードウェアまたはソフトウェアのいずれかに、バッテリを水没モードにするコンポーネントを含まないことがありうる。本発明のこのタイプのバッテリは、固体または液体のいずれかである不適切な導電性ブリッジがデータ通信を容易にするために信号が要求される接点とアノードとの間に確立されることについてほとんど心配がない場合に、提供されることがある。
【０１２５】
同様に、バッテリの構築に応じて、セル（または複数のセル）における電圧を表す信号を提供するのに用いられる回路は、以上で説明されたものとは異なってもよく、または、省略されてもよい。
【０１２６】
また、バッテリの物理的構造も、以上で説明され図解されたものとは異なってもよい。例えば、接点７８、８０および８２の１つまたは複数が、ふたやカバーではなく、ハウジングに直に取り付けられてもよい。同様に、バッテリの内部にある電気コンポーネントを保持している回路ボードが、セルクラスタに取り付けられる代わりに、ハウジングまたはふたに取り付けられてもよい。同様に、バイポーラトランジスタなど、ＦＥＴ以外のスイッチを用いて、セルからの電流の流れを調整しもよい。
【０１２７】
本発明の電気的コンポーネントは、ここまで説明されてきたものと異なってもよく、（１）バッテリが充電器に装着されているかどうか、電動式の器具に装着されているかどうか、もしくは水没状態にあるかどうかを判断し、および／または（２）電流を制限する回路を選択的にアクティブにする制御回路が、説明されたプロセッサを含んでいなくてもよい。よって、バッテリが器具に装着されているまたは水没状態にあるかのいずれかの状態に入っているかどうかを判断するためにバッテリがモニタする第１の信号は、常に、ＭＯＳＦＥＴ１４２のような感知用コンポーネントにおけるロー状態からハイ状態への信号の変化を意味するとは限らない。本発明のいくつかの態様では、この感知された信号の電位の変化は、バッテリが器具に装着されているまたは水没状態にあるかのいずれかであることのしるしとして機能する信号でありうる。同様に、バッテリが器具に装着されているまたは水没状態にあるかどうかをより詳しく判断するために制御回路によってモニタされる第２の信号は、常に、特定のデータ（認識）信号の受信を意味するとは限らない。本発明のいくつかの態様では、バッテリが器具に装着されていることを示すこの第２の信号は、特定の電位に関する信号であってもよい。本発明のいくつかの態様では、バッテリが水没状態にあるかどうかまたはバッテリが給電することが意図されている装置に結合されているかどうかを判断するために、バッテリに通信電圧を印加することが必要であるとは限らない。
【０１２８】
同様に、本発明のいくつかの態様では、制御回路が、バッテリがアイドル状態から変化したかどうかを判断するために、例えばカソード接点７８である第１の接点に存在する信号をモニタしてもよい。この接点において信号が検出され、この変化が生じたことが示されると、制御回路は、感知接点またはデータ接点である第２の接点をモニタし、この接点における特定の信号が、バッテリが器具または他の装置に装着されているかまたは水没状態にあるかのいずれかを示しているかどうかを判断する。
【０１２９】
また、本発明のバッテリの多くの態様は殺菌可能なハウジングを含むが、常にそうであるとは限らない。この特徴は、医学的／外科的な使用のために設計されていない本発明のバッテリの場合には、しばしば設計の一部ではない。同様に、このバッテリの特徴は、無菌バッテリとしばしば称されるものに組み込まれていることがある。無菌バッテリは、セルクラスタと、セル調整器、ＦＥＴ、抵抗、コンデンサおよびプロセッサなどの電気コンポーネントがモニタされる回路ボードとを含む。このセルクラスタは、殺菌可能ではない。代わりに、このセルクラスタを、殺菌可能なハウジングの中に取り外し可能な態様で適合させることが可能である。いったんセルクラスタがハウジングの中に適合されると、ハウジングは密封される。セルとそれ以外のクラスタを形成するコンポーネントとは、このようにして、殺菌された容器の中にカプセル化される。セルクラスタおよびハウジングの両方と一体である接点は、バッテリから電流が供給されるときに経由される接点経路を提供する。無菌バッテリアセンブリの構造に関する更なる理解は、米国特許第７，７０５，５５９号とＰＣＴ国際公開第ＷＯ２００７／０９００２５Ａ１号とから得ることができる。これらの内容は、引用することにより本明細書の一部となすものとする。
【０１３０】
更に本発明のいくつかの態様では、バッテリは、１回限り使用可能なバッテリであってもよい。このタイプのバッテリは、再充電可能ではない１つまたは複数の電荷蓄積セルを有している。
【０１３１】
従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲に属するすべての変更および修正に及ぶことを目的とする。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【国際調査報告】
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