МЕДИЦИНСКОЕ УСТРОЙСТВО С ФУНКЦИЕЙ ТЕСТИРОВАНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
MEDICAL DEVICE WITH BATTERY TESTING FUNCTION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области тестирования аккумуляторных батарей в носимых на теле медицинских устройствах, таких как инсулиновые помпы или устройства для непрерывного измерения гликемии. В частности, оно относится к носимым на теле медицинским устройствам, содержащим узел тестирования аккумуляторной батареи, и к способам тестирования аккумуляторной батареи.
Уровень техники
Носимые на теле медицинские устройства, такие как инсулиновые помпы и устройства для непрерывного измерения гликемии, обычно получают питание от аккумуляторной батареи, служащей в качестве первичного источника энергии. Как правило, аккумуляторная батарея заменяется пользователем, но в некоторых конструкциях она может быть также встроенной и не подлежать замене.
Для обеспечения правильного функционирования устройства необходимо контролировать состояние аккумуляторной батареи, предусмотрев подачу предупредительного или тревожного сигнала пользователю в случае дефектной или отработанной аккумуляторной батареи, которая выполнялась бы надежным и достаточно заблаговременным образом, позволяя, в потенциале, заменить аккумуляторную батарею заранее за несколько часов и исключить риск внезапного отказа источника питания. Это, в частности, является критически важным применительно к инсулиновым помпам и вообще к инфузионным насосам, в которых отказ источника питания приводит к потенциально опасному прерыванию терапии.
Сущность изобретения
При проектировании питания энергией носимых на теле медицинских устройств и тестирования предназначенных для них аккумуляторных батарей необходимо учитывать ряд специфических требований и ограничивающих условий. Во-первых, современные носимые на теле медицинские устройства в большинстве своем рассчитаны на низкое энергопотребление, которое чаще всего составляет несколько милливатт или даже меньше. При таком низком энергопотреблении многим аккумуляторным элементам свойственно поддержание по существу неизменного напряжения почти до конца срока службы с последующим внезапным пропаданием напряжения. В этом случае одного лишь обычного измерения напряжения оказывается недостаточно для определения состояния аккумуляторной батареи.
С целью обеспечения надежного тестирования аккумуляторных батарей было предложено определение внутреннего сопротивления батареи. Однако в некоторых конструкциях определение состояния батареи путем измерения внутреннего сопротивления является затруднительным, если не невозможным. В частности, контактное сопротивление, обычно возникающее при подсоединении контактных элементов батареи, может изменяться, в том числе и во время использования, в широком диапазоне, значения которого соответствуют значениям внутреннего сопротивления самой батареи или даже превышают их.
В частности, в устройствах, где замена аккумуляторной батареи выполняется пользователем, удержание и электрический контакт аккумуляторных элементов обеспечиваются контактными пружинами со свободной фиксацией. В случае возникновения механических толчков или вибрации, представляющего собой обычное явление для носимых на теле медицинских устройств, это может привести к временной нестабильности и/или к прерыванию соединения батареи. Для обеспечения правильного функционирования носимых на теле медицинских устройств и предотвращения внезапного отказа источника питания можно предусмотреть большой конденсатор, включенный параллельно аккумуляторной батарее и перекрывающий кратковременное прерывание питания, а также благоприятным образом служащий в качестве источника пикового тока. Однако такой конденсатор, как известно из уровня техники, препятствует измерению внутреннего сопротивления. Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи и другие нежелательные сопротивления, в частности контактное сопротивление, в сочетании с конденсатором дают в результате низкочастотную характеристику.
Главной целью настоящего изобретения является улучшение ситуации, касающейся тестирования аккумуляторных батарей, находящихся в носимых на теле медицинских устройствах и предназначенных для этих устройств.
Изобретение направлено на решение, полное или частичное, по меньшей мере некоторых из вышеупомянутых проблем.
Вышеупомянутая главная цель достигается, в общих чертах, на основе предмета изобретения, указанного в независимых пунктах формулы изобретения. Примеры и конкретные полезные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения, а также в настоящем описании.
Одним объектом изобретения, обеспечивающим достижение вышеупомянутой главной цели, является медицинское устройство, выполненное с возможностью питания энергией от аккумуляторной батареи. Медицинское устройство содержит батарейные контактные элементы для вхождения в контакт с аккумуляторной батареей. Кроме того, носимое на теле медицинское устройство содержит конденсатор, соединенный по параллельной электрической схеме с батарейными контактными элементами. Емкость конденсатора в типичном варианте осуществления изобретения составляет приблизительно 100 мФ или более, например находится в диапазоне от 250 до 300 мФ, в частности составляет 280 мФ. Могут быть, однако, использованы и другие, в частности более высокие, значения емкости. Носимое на теле медицинское устройство также содержит блок управления. Блок управления выполнен с возможностью управления работой медицинского устройства. Блок управления содержит узел тестирования аккумуляторной батареи.
Узел тестирования аккумуляторной батареи выполнен с возможностью проведения тестирования батареи. Тестирование аккумуляторной батареи включает определение первого напряжения U1 конденсатора как значения напряжения U конденсатора в первый момент времени t1 и определение второго напряжения U2 конденсатора как значения напряжения U конденсатора во второй момент времени t2, следующий за первым моментом времени t1.
Тестирование аккумуляторной батареи также включает прохождение тестового тока между первым моментом времени t1 и вторым моментом времени t2. Поскольку аккумуляторная батарея и конденсатор соединены по параллельной электрической схеме, тестовый ток поступает от аккумуляторной батареи и конденсатора. Тестирование аккумуляторной батареи также включает определение степени заряженности аккумуляторной батареи из разности напряжений между первым напряжением U1 конденсатора и вторым напряжением U2 конденсатора и/или из разности времени между первым моментом времени t1 и вторым моментом времени t2.
Другим объектом изобретения, обеспечивающим достижение вышеупомянутой главной цели, является способ тестирования аккумуляторной батареи, питающей энергией носимое на теле медицинское устройство. Контакт с аккумуляторной батареей осуществляется через батарейные контактные элементы, с которыми по параллельной электрической схеме соединен конденсатор. Способ включает проведение тестирования аккумуляторной батареи. Тестирование аккумуляторной батареи включает определение первого напряжения U1 конденсатора как значения напряжения U конденсатора в первый момент времени t1 и определение второго напряжения U2 конденсатора как значения напряжения конденсатора во второй момент времени t2. Способ также включает прохождение тестового тока между первым моментом времени t1 и вторым моментом времени t2. Способ, кроме того, включает определение степени заряженности аккумуляторной батареи из разности напряжений между первым напряжением U1 конденсатора и вторым напряжением U2 конденсатора и/или из разности времени между первым моментом времени tl и вторым моментом времени t2.
Способ тестирования аккумуляторной батареи, предлагаемый в изобретении, может быть, в частности, реализован посредством носимого на теле медицинского устройства, представленного в настоящем описании. Поэтому раскрытие сущности изобретения, пояснения и примеры, приведенные в настоящем описании применительно к устройству, аналогичным образом относятся к способу, и наоборот.
Напряжение U конденсатора может прямо соответствовать напряжению, измеренному между его контактными элементами, то есть падению напряжения на конденсаторе. Как более подробно описано ниже, в альтернативном варианте напряжение U конденсатора может быть подвергнуто фильтрации, в частности низкочастотной фильтрации. В этих вариантах осуществления изобретения напряжение U конденсатора соответствует падению напряжения с учетом фильтрации, в частности низкочастотной фильтрации.
Выражение "носимое на теле медицинское устройство" относится к экстракорпоральному терапевтическому и/или диагностическому медицинскому устройству, выполненному с возможностью ношения его пользователем путем непосредственного прикрепления к телу, например с помощью липкого пластыря, или ношения близко к телу, например с помощью ременного зажима или в кармане брюк. Как правило, носимое на теле медицинское устройство выполнено с возможностью по существу непрерывного ношения его пользователем ночью и днем в течение продолжительного времени, составляющего от нескольких дней до нескольких недель. Устройство такого типа также называют амбулаторным медицинским устройством. В некоторых вариантах осуществления изобретения, рассматриваемых ниже, в большинстве случаев предполагается, что носимое на теле медицинское устройство представляет собой или включает по меньшей мере одно из следующего: инсулиновую помпу и устройство для непрерывного измерения уровня гликемии.
Время, то есть продолжительность, прохождения тестового тока называется в настоящем описании "тестовым интервалом разрядки". Следует отметить, что тестовый ток не обязательно является неизменным на протяжении тестового интервала разрядки и, в частности, между первым моментом времени t1 и вторым моментом времени t2. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления изобретения тестовый ток является неизменным.
Аккумуляторная батарея может относиться к разным типам и быть, например, щелочной, литиевой или воздушно-цинковой, а также представлять собой, например, аккумуляторный элемент АА, AAA или таблеточный аккумуляторный элемент. Типичное номинальное напряжение аккумуляторной батареи может находиться, например, в диапазоне от 1,2 до 1,6 В.
Нагрузка, по которой проходит тестовый ток во время тестирования аккумуляторной батареи, называется тестовой нагрузкой. Тестовая нагрузка может представлять собой специально спроектированную нагрузку, предназначенную для тестирования аккумуляторных батарей. Тем не менее, тестовая нагрузка может также представлять собой, как будет более понятно из нижеследующего описания, другую нагрузку в виде компонента, узла или функционального модуля, предусмотренного в медицинском устройстве и включенного в общую схему работы этого устройства. Основное требование, предъявляемое к тестовой нагрузке, состоит в нагружении аккумуляторной батареи путем потребления тока, то есть энергии, выполняемого строго определенным образом.
В некоторых вариантах осуществления изобретения блок управления содержит вычислительную схему, выполненную с возможностью выполнения эталонной программы, причем тестовый ток проходит по вычислительной схеме в результате выполнения эталонной программы. Способ может включать выполнение эталонной программы вычислительной схемой, причем тестовый ток проходит по вычислительной схеме в результате выполнения эталонной программы. Эталонная программа представляет собой компьютерную программу, выполнение которой имеет следствием строго определенное потребление энергии и, соответственно, тока вычислительной схемой. Эталонная программа может, в принципе, представлять собой любую стандартную программу, которая может выполняться в течение достаточного периода времени с целью тестирования аккумуляторной батареи, например в разомкнутом контуре. Например, эталонная программа может представлять собой программу тестирования внутреннего запоминающего устройства блока управления и, соответственно, вычислительной схемы. Какой-либо другой ток, возникающий дополнительно, но не являющийся следствием выполнения эталонной программы вычислительной схемой, не рассматривается в качестве тестового тока.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, относящихся к амбулаторному медицинскому устройству и соответствующим способам тестирования аккумуляторной батареи, тестовый ток возникает в результате переключения амбулаторного медицинского устройства или его частей, например блока управления и/или узла тестирования аккумуляторной батареи, из спящего режима, или режима низкого энергопотребления, в рабочий режим. В типичных вариантах осуществления изобретения, относящихся к медицинскому устройству, блок управления или его части находятся большую часть времени в спящем режиме, или режиме низкого энергопотребления, когда потребление энергии является минимальным. В спящем режиме, или режиме низкого энергопотребления, энергией питается только часть амбулаторного медицинского устройства и, в частности, только часть блока управления. Часть блока управления, на которую подается питание, может, в частности, содержать таймер и/или узел контроля прерывания, обеспечивающие переключение амбулаторного медицинского устройства и/или его блока управления в режим полной функциональности, в котором блок управления получает питание в полном объеме. Таймер может, в частности, контролировать переключение из спящего режима, или режима низкого энергопотребления, в режим полной функциональности в заданные интервалы времени продолжительностью, например, в несколько минут, например три минуты. После переключения амбулаторного медицинского устройства и/или его блока управления в режим полной функциональности это устройство может выполнять какую-нибудь медицинскую функцию, например введение базального инсулина в случае инсулиновой помпы или измерение гликемии путем оценки сигнала датчика, непрерывно измеряющего содержание глюкозы, в случае устройства для измерения гликемии. Кроме того, таймер может контролировать переключение в режим полной функциональности для выполнения других функций, таких как регулярная проверка работоспособности амбулаторного медицинского устройства, проводимая через заданные интервалы времени, например 1 час, 12 часов или 24 часа, либо в заданное время суток. Узел контроля прерывания может быть выполнен с возможностью реагирования на возникновение незапланированных событий, таких как возникновение состояния ошибки или взаимодействие пользователя с интерфейсом пользователя, и управления переключением в режим полной функциональности в подобном случае. Поскольку величина тока, проходящего в режиме полной функциональности, превышает соответствующую величину в режиме низкого энергопотребления, или спящем режиме, разность токов может служить в качестве тестового тока.
В некоторых вариантах осуществления изобретения узел тестирования аккумуляторной батареи выполнен с возможностью неоднократного проведения тестирования батареи. Способ тестирования аккумуляторной батареи может включать неоднократное проведение тестирования батареи. Тестирование аккумуляторной батареи может выполняться через определенные промежутки времени, например через каждые 24 часа, каждые 12 часов, каждый час, каждые 30 или 15 минут. В вариантах осуществления изобретения, в которых тестовая нагрузка представляет собой нагрузку, предусмотренную не только для тестирования аккумуляторной батареи, тестирование батареи может выполняться при подаче на тестовую нагрузку питания в ходе выполнения носимым на теле медицинским устройством своих основных функций. Запуск тестирования аккумуляторной батареи может выполнять блок управления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения носимое на теле медицинское устройство содержит по меньшей мере одно средство предупредительной сигнализации, например акустический преобразователь, тактильный индикатор, такой как вибропейджер, и оптический индикатор, например дисплей, светоизлучающие диоды и т.п.Блок управления может быть выполнен с возможностью запуска генерирования сигнала, предупреждающего о низком уровне заряда аккумуляторной батареи, в случае если степень заряженности последней, определенная в ходе ее тестирования, окажется низкой. Предупредительный сигнал подается заблаговременно, когда аккумуляторная батарея еще способна питать энергией устройство в течение некоторого времени, например нескольких часов, дней и т.д.
Первый момент времени t1 определяется началом прохождения тестового тока. Второй момент времени t2 определяется установившимся напряжением конденсатора при прохождении тестового тока. Соответственно, второй момент времени t2 представляет собой момент, когда напряжение конденсатора стабилизируется, то есть когда оно становится неизменным или по существу неизменным в пределах допуска.
Первый момент времени t1 может быть зафиксирован в начале или до начала, обычно непосредственно перед началом, прохождения тестового тока, то есть в начале тестового интервала разрядки. В частности, первое напряжение U1 конденсатора в первый момент времени t1 соответствует или по существу соответствует напряжению в начале тестового интервала разрядки, причем какими-либо отклонениями можно пренебречь, принимая во внимание требуемую точность измерений. Первый момент времени t1 может быть, в принципе, также зафиксирован непосредственно после начала тестового интервала разрядки, то есть соединения тестовой нагрузки с аккумуляторной батареей и конденсатором, до того как напряжение значительно изменится в результате подсоединения тестовой нагрузки и, соответственно, прохождения тестового тока.
Отсоединение тестовой нагрузки и, соответственно, прекращение прохождения тестового тока может быть осуществлено во второй момент времени t2. Тем не менее, тестовая нагрузка может, в принципе, оставаться соединенной с аккумуляторной батареей и конденсатором, а прохождение тестового тока может продолжаться и после второго момента времени t2. В этих вариантах осуществления изобретения сначала измеряется второе напряжение U2 конденсатора, после чего разрядка и прохождение тестового тока прекращаются. В типичном варианте осуществления изобретения первый момент времени t1 соответствует началу тестового интервала разрядки, а второй момент времени t2 соответствует концу этого интервала. В этих вариантах осуществления изобретения время прохождения тестового тока равно или по существу равно разности времени между первым моментом времени t1 и вторым моментом времени t2.
Конструкция носимого на теле медицинского устройства и работа узла тестирования аккумуляторной батареи, представленные в настоящем описании, оказались весьма эффективными. Во-первых, конденсатор повышает возможность получения сравнительно высокого пикового тока за короткий промежуток времени. При прохождении пикового тока конденсатор отдает соответствующую энергию, соответственно разряжаясь и снова заряжаясь от аккумуляторной батареи. Такой пиковый ток может представлять собой ток, потребляемый медицинским устройством в его штатном рабочем режиме, например при активации электрического исполнительного органа. В некоторых вариантах конструктивного исполнения узла тестирования аккумуляторной батареи пиковый ток может представлять собой тестовый ток, пропускаемый в процессе тестирования. Кроме того, конденсатор перекрывает кратковременные перерывы в подаче питания, могущие возникать, в частности, из-за вибрации и механических толчков.
В ненагруженном состоянии, когда ток, потребляемый устройством, отсутствует или пренебрежимо мал, конденсатор заряжается, как правило, до напряжения аккумуляторной батареи без нагрузки. В типичных носимых на теле медицинских устройствах, таких как инсулиновые помпы и устройства для непрерывного измерения гликемии, данная ситуация имеет место в большинстве случаев, поскольку их электроника в особой степени оптимизирована под минимальное энергопотребление. Если потребляемый ток не является пренебрежимо малым, то конденсатор частично разряжается и через некоторое время асимптотически достигается установившийся режим под нагрузкой при более низком напряжении. Установившееся напряжение под нагрузкой определяется, главным образом, напряжением без нагрузки, внутренним сопротивлением аккумуляторной батареи, контактным сопротивлением ее контактных элементов и потребляемым током. Постоянная времени разрядки конденсатора и соответствующее время, по истечении которого напряжение под нагрузкой принимает установившийся характер, определяются внутренним сопротивлением аккумуляторной батареи, контактным сопротивлением и емкостью конденсатора. В настоящем описании ниже используется выражение "эффективное внутреннее сопротивление", означающее сумму внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи и контактного сопротивления ее контактных элементов.
Было установлено, что тестирование аккумуляторной батареи, основанное на оценке разности напряжений между первым напряжением конденсатора и вторым напряжением конденсатора и/или разности времени между первым моментом времени t1 и вторым моментом времени t2, позволяет надежно определить степень заряженности аккумуляторной батареи для самых разнообразных батарей и окружающих условий, включая условия, характеризующиеся высокой температурой и/или влажностью, например температурой до 40°С или относительной влажностью до 90%.
Далее следует отметить, что вышеупомянутое снижение напряжения при установившемся режиме под нагрузкой также происходит при той же постоянной времени, если начальный момент времени не соответствует ненагруженному состоянию, а до тестового интервала разрядки и на его протяжении имеет место прохождение неизменного базового тока. Поэтому в ненагруженном состоянии нет необходимости, если проходящий базовый ток имеет неизменную величину.
В некоторых вариантах осуществления изобретения носимое на теле медицинское устройство содержит приемное гнездо для аккумуляторной батареи, выполненное с возможностью размещения в нем аккумуляторной батареи при замене последней пользователем. В других вариантах осуществления изобретения аккумуляторная батарея представляет собой неотъемлемую часть носимого на теле медицинского устройства, которое заменяется целиком в случае полной разрядки батареи. В других вариантах осуществления изобретения носимое на теле медицинское устройство имеет модульное исполнение и включает модуль одноразового использования, содержащий аккумуляторную батарею, и модуль длительного использования, содержащий остальные компоненты и/или узлы, например блок управления.
В качестве критерия степени заряженности аккумуляторной батареи можно использовать разность напряжений между первым напряжением U1 конденсатора и вторым напряжением U2 конденсатора. Разность напряжений может быть сравнена с пороговым значением этой разности и в случае превышения последнего может быть генерирован предупредительный или тревожный сигнал. В некоторых вариантах осуществления изобретения пороговое значение разности напряжений можно выбирать или регулировать в зависимости от типа используемой аккумуляторной батареи. Типичные пороговые значения разности напряжений находятся, например, в диапазонах от 0,1 до 0,5 В и от 0,7 до 1 В. Эту разность необходимо выбирать таким образом, чтобы правильная работа медицинского устройства обеспечивалась при более низком напряжении. С учетом этого, в вариантах осуществления изобретения, предусматривающих питание некоторых или всех компонентов или функциональных узлов через повышающий преобразователь постоянного напряжения (DC/DC-преобразователь), входное напряжение преобразователя должно быть минимальным.
В некоторых вариантах осуществления изобретения в качестве еще одного дополнительного критерия степени заряженности аккумуляторной батареи используется абсолютное пороговое значение напряжения. Это абсолютное пороговое значение напряжения может находиться, например, в типичном диапазоне от 0,7 до 1 В. В таком варианте осуществления изобретения тревожный или предупредительный сигнал может генерироваться в случае соблюдения критерия для разряженной или отработанной аккумуляторной батареи, в частности в случае превышения напряжением порогового значения разности напряжений и/или его уменьшения ниже абсолютного порогового значения.
Описанный выше вариант осуществления изобретения, в котором второе напряжение U2 конденсатора определяется в условиях установившегося режима при прохождении тестового тока, требует, чтобы базовый ток, то есть ток, проходящий по устройству дополнительно к току, снимаемому с тестовой нагрузки, был неизменным на протяжении тестового интервала разрядки. С этой целью в блоке управления можно предусмотреть, а способ может включать деактивацию или блокировку взаимодействий с пользователем во время тестирования аккумуляторной батареи и, соответственно, на протяжении тестового интервала разрядки. Изменения в энергопотреблении часто связаны с взаимодействиями с пользователем. Кроме того, блок управления может быть выполнен с возможностью запуска процесса тестирования аккумуляторной батареи по графику таким образом, чтобы на протяжении тестового интервала разрядки базовый ток был неизменным или даже пренебрежимо малым. В этой связи следует иметь в виду, что носимые на теле медицинские устройства, такие как инсулиновые помпы или устройства для непрерывного измерения гликемии, обычно выполняют операции, в частности операции, связанные с терапевтической и/или диагностической функцией устройства, в соответствии с временным графиком, причем эти операции связаны с энерго- и, соответственно, токопотреблением. В частности, инсулиновые инфузионные насосы (помпы) обычно выполнены с возможностью проведения инфузии доз инсулина по существу непрерывным образом, когда инфузия выполняется, например, каждые пять минут. Аналогичным образом, устройство для непрерывного измерения гликемии может быть выполнено с возможностью проведения измерений через заданные интервалы времени, например каждую минуту или каждые пять минут, и обычно передает результат измерения во внешнее или удаленное приемное устройство. Блок управления может быть соответственно выполнен с возможностью запуска процесса тестирования аккумуляторной батареи между этими операциями. В других вариантах осуществления изобретения блок управления и/или узел тестирования аккумуляторной батареи могут быть выполнены с возможностью обнаружения изменения базового тока в ходе тестирования аккумуляторной батареи, то есть на протяжении тестового интервала разрядки, и остановки или отмены тестирования аккумуляторной батареи в этом случае.
В некоторых вариантах осуществления изобретения разность времени между первым моментом времени t1 и вторым моментом времени t2, то есть продолжительность тестового интервала разрядки как время прохождения тестового тока, является заданной, а степень заряженности аккумуляторной батареи определяют из разности напряжений между первым напряжением U1 конденсатора и вторым напряжением U2 конденсатора. В этих вариантах осуществления изобретения выбираемый тестовый интервал разрядки должен быть достаточно продолжительным, чтобы обеспечить достижение установившегося напряжения U конденсатора до наступления второго момента времени t2 в ожидаемых условиях эксплуатации. В некоторых вариантах осуществления изобретения время прохождения тестового тока составляет 15 секунд или более, в частности от 30 до 60 секунд. Преимущество этих вариантов осуществления изобретения заключается в чрезвычайной простоте проведения тестирования аккумуляторной батареи и в отсутствии необходимости непрерывного контроля напряжения.
В альтернативных вариантах осуществления изобретения узел тестирования аккумуляторной батареи выполнен с возможностью непрерывного контроля напряжения U конденсатора во время прохождения тестового тока и определения по этому контролируемому напряжению второго момента времени t2. В отличие от проведения тестирования аккумуляторной батареи с заданным тестовым интервалом разрядки, в ходе тестирования аккумуляторной батареи по напряжению U конденсатора определяют момент достижения установившегося напряжения U конденсатора. Поэтому тестовый интервал, то есть продолжительность, разрядки является переменной величиной. Достижение установившегося напряжения U конденсатора означает, что напряжение U конденсатора остается неизменным или по существу неизменным. Напряжение U конденсатора, остающееся неизменным или по существу неизменным, соответствует току через конденсатор, который равен нулю или пренебрежимо мал во второй момент времени t2, то есть в конце тестового интервала разрядки. Аналогично контролю напряжения U конденсатора, можно осуществлять контроль тока конденсатора. Следует иметь в виду, что при прохождении тестового тока ток конденсатора уменьшается в соответствии с убывающей функцией, такой как убывающая экспоненциальная функция. Следовательно, неизменное напряжение конденсатора и, соответственно, равный нулю ток конденсатора достигается лишь асимптотически. Способ может включать непрерывный контроль напряжения U конденсатора во время прохождения тестового тока и определение по этому контролируемому напряжению U конденсатора второго момента времени t2.
В некоторых вариантах осуществления изобретения с изменяемым тестовым интервалом разрядки, описанных выше, узел тестирования аккумуляторной батареи выполнен с возможностью определения второго момента времени t2 по установленному факту отсутствия превышения величиной изменения напряжения U конденсатора заданного порогового значения этого изменения в течение заданного периода времени. Способ может включать определение второго момента времени t2 по установленному факту отсутствия превышения величиной изменения напряжения U конденсатора заданного порогового значения этого изменения в течение заданного периода времени. Например, критерием может служить то, что величина изменения напряжения конденсатора остается в пределах 10 мВ-го диапазона на протяжении 10 последовательных измерений напряжения U, выполненных с интервалом в 1 секунду. Как упоминалось выше и более подробно поясняется ниже, напряжение U конденсатора может быть подвергнуто фильтрации, в частности низкочастотной фильтрации.
Другой альтернативный подход предусматривает предварительное задание разности напряжений между первым напряжением U1 конденсатора и вторым напряжением U2 конденсатора и определение степени заряженности аккумуляторной батареи из разности времени между первым моментом времени t1 и вторым моментом времени t2.
Ток, проходящий по тестовой нагрузке, может быть и благоприятным образом является сравнительно малым и составляет обычно несколько миллиампер, например находится в диапазоне от 5 до 25 мА, например от 10 до 20 мА. Ток, проходящий по тестовой нагрузке, должен быть меньше порогового тока, который может потребляться от аккумуляторной батареи незадолго до конца срока ее службы, не вызывая уменьшения напряжения ниже минимального значения, требуемого для питания амбулаторного медицинского устройства. В некоторых вариантах осуществления изобретения время прохождения тестового тока составляет 15 секунд или более, в частности от 30 до 120 секунд.
В некоторых вариантах осуществления изобретения узел тестирования аккумуляторной батареи выполнен с возможностью определения, до выполнения тестирования аккумуляторной батареи, является ли напряжение U конденсатора установившимся, и выполнен также с возможностью не выполнять тестирование аккумуляторной батареи, если напряжение U аккумуляторной батареи не является установившимся. Способ может включать определение, до выполнения тестирования аккумуляторной батареи, является ли напряжение U конденсатора установившимся, и невыполнение тестирования аккумуляторной батареи, если напряжение U аккумуляторной батареи не является установившимся.
В некоторых вариантах осуществления изобретения узел тестирования аккумуляторной батареи выполнен с возможностью отмены текущего тестирования аккумуляторной батареи и прекращения прохождения тестового тока, если напряжение U конденсатора не принимает установившийся характер в пределах временного интервала после момента времени tl. В некоторых вариантах осуществления способ включает отмену текущего тестирования аккумуляторной батареи и прекращение прохождения тестового тока, если напряжение U конденсатора не принимает установившийся характер в пределах временного интервала после момента времени t1. Временной интервал представляет собой промежуток времени, по истечении которого должен быть достигнут установившийся режим, и может представлять собой, например, диапазон от 60 до 120 секунд. В некоторых вариантах осуществления изобретения узел тестирования аккумуляторной батареи содержит фильтр нижних частот и выполнен также с возможностью определения напряжения U конденсатора путем низкочастотной фильтрации падения U* напряжения на конденсаторе. Способ может включать определение напряжения U конденсатора путем низкочастотной фильтрации падения U* напряжения на конденсаторе. Таким образом, в этих вариантах осуществления изобретения напряжение конденсатора представляет собой напряжение, подвергнутое фильтрации. Оценка напряжения, подвергнутого фильтрации, в частности низкочастотной фильтрации, а не падения U* напряжения на конденсаторе, не подвергнутого преобразованию, обладает тем преимуществом, что токовые пики, которые обычно возникают в процессе стандартной работы устройства, в том числе во время проведения тестирования аккумуляторной батареи, отфильтровываются и не искажают результаты измерений. Эти токовые пики являются следствием, например, выполнения управляющей схемой, в частности микрокомпьютерами или микроконтроллерами, заданий в фоновом режиме.
Фильтрация может выполняться посредством аналогового фильтра, цифрового фильтра или комбинации этих фильтров. В некоторых вариантах осуществления изобретения, в которых используется, как описано выше, фильтр нижних частот, этот фильтр может представлять собой фильтр с конечной импульсной характеристикой (КИХ), такой как фильтр скользящего среднего. Например, выполняется регистрация импульсов, или измерение, падения U* напряжения со скоростью один раз в секунду и напряжение U конденсатора определяется как скользящее среднее по 10 измерениям, или зарегистрированным импульсам.
В узле тестирования аккумуляторной батареи, относящемся к другому типу, второе напряжение U2 конденсатора определяется не в момент времени, когда ток конденсатора равен нулю, то есть является неизменным. Вместо этого второе измерение напряжения конденсатора во второй момент времени t2 выполняется сравнительно вскоре после первого момента времени t1 и существенно раньше достижения установившегося режима под нагрузкой. Первый момент времени tl предпочтительно фиксируется в начале или непосредственно перед началом прохождения тестового тока при подсоединении тестовой нагрузки к конденсатору и аккумуляторной батарее. В некоторых вариантах осуществления изобретения продолжительность прохождения тестового тока составляет 1 секунду или менее.
С целью обеспечения значительного, то есть достаточного, падения напряжения в тестовом интервале разрядки для данного конструктивного типа ток, проходящий по тестовой нагрузке, должен иметь в данном варианте осуществления изобретения сравнительно большую величину и может, например, находиться в диапазоне от 100 до 200 мА или даже превышать 200 мА.
Носимое на теле медицинское устройство, относящееся к другому типу, может иметь, в целом, конструкцию, аналогичную описанной выше. Тем не менее, конструктивное исполнение и работа узла тестирования аккумуляторной батареи, а также сам процесс ее тестирования могут иметь некоторые отличия. Процесс тестирования аккумуляторной батареи, представленный в настоящем описании, включает прохождение тестового тока. Тестирование аккумуляторной батареи включает, далее, определение первого напряжения U1 конденсатора в первый момент времени t1, следующий за прохождением тестового тока, и определение второго напряжения U2 конденсатора во второй момент времени t2, следующий за первым моментом времени t1. Тестирование аккумуляторной батареи также включает определение степени заряженности аккумуляторной батареи из разности напряжений между первым напряжением U1 конденсатора и вторым напряжением U2 конденсатора и/или из разности времени между первым моментом времени t1 и вторым моментом времени t2.
В другом способе тестирования аккумуляторной батареи, питающей энергией носимое на теле медицинское устройство, выполненное с возможностью установки в нем аккумуляторной батареи, контакт с аккумуляторной батареей осуществляется через батарейные контактные элементы, с которыми по параллельной электрической схеме соединен конденсатор. Способ включает проведение тестирования аккумуляторной батареи. Тестирование аккумуляторной батареи включает прохождение тестового тока. Способ также включает определение первого напряжения U1 конденсатора в первый момент времени t1, следующий за прохождением тестового тока, и определение второго напряжения U2 конденсатора во второй момент времени t2, следующий за первым моментом времени t1. Способ, кроме того, включает определение степени заряженности аккумуляторной батареи из разности напряжений между первым напряжением U1 конденсатора и вторым напряжением U2 конденсатора и/или из разности времени между первым моментом времени t1 и вторым моментом времени t2.
Другой способ тестирования аккумуляторной батареи может быть, в частности, реализован в соответствии с настоящим описанием посредством другого носимого на теле медицинского устройства, соответствующего настоящему изобретению.
В устройстве и способе этого типа тестирование аккумуляторной батареи выполняется не в начале и в конце тестового интервала разрядки, а по завершении этого интервала. Первый момент времени t1 фиксируется в конце тестового интервала разрядки при отсоединении тестовой нагрузки от конденсатора и аккумуляторной батареи или сразу после этого.
При отсоединении тестовой нагрузки происходит повторная зарядка конденсатора, то есть рост на нем напряжения с постоянной времени, зависящей от емкости и эффективного сопротивления. В частности, постоянная времени возрастает вместе с эффективным внутренним сопротивлением. Аналогично изложенному выше, степень заряженности аккумуляторной батареи может быть определена из разности напряжений между первым напряжением U1 конденсатора и вторым напряжением U2 конденсатора и/или из разности времени.
В некоторых вариантах осуществления изобретения носимое на теле медицинское устройство содержит тестовую нагрузку постоянного тока или тестовую нагрузку постоянного сопротивления либо светоизлучающий диод в качестве тестовой нагрузки. В некоторых вариантах осуществления изобретения тестовая нагрузка представляет собой электрический исполнительный орган носимого на теле медицинского устройства. Светоизлучающий диод, используемый в качестве тестовой нагрузки, может представлять собой, например, светоизлучающий диод, предусмотренный в качестве средства индикации для пользователя устройства. В альтернативном варианте светоизлучающий диод может представлять собой светоизлучающее средство датчика, например оптоэлектронного пузырькового датчика или датчика давления инсулинового инфузионного насоса. В других вариантах осуществления изобретения светоизлучающий диод представляет собой светоизлучающее средство кодового датчика положения, который может быть соединен с исполнительным органом, например двигателем, с целью осуществления контроля и/или управления. Благодаря своему сравнительно низкому энергопотреблению, светоизлучающий диод может, в частности, служить в качестве тестовой нагрузки в вариантах осуществления изобретения, предусматривающих, как описано выше, определение второго напряжения U2 конденсатора в установившемся режиме под нагрузкой и сравнительно продолжительный тестовый интервал разрядки.
Электрический исполнительный орган, используемый в качестве тестовой нагрузки, может представлять собой, например, поворотный двигатель, например двигатель постоянного тока, шаговый двигатель или бесщеточный двигатель постоянного тока либо соленоидный исполнительный орган инфузионного насоса. Такой исполнительный орган присутствует в инфузионном насосе и предназначен для введения жидкости под контролем блока управления. Из-за сравнительно высокого энергопотребления электрический исполнительный орган применим, в частности, для использования в качестве тестовой нагрузки в тех вариантах осуществления изобретения, где измерение второго напряжения конденсатора выполняется сразу после подсоединения тестовой нагрузки и до достижения установившегося режима под нагрузкой, и в устройствах, в которых измерения напряжения выполняются во время повторной зарядки конденсатора после отсоединения тестовой нагрузки.
Следует отметить, что в вариантах осуществления изобретения, где в качестве тестовой нагрузки используется электрический исполнительный орган носимого на теле медицинского устройства, выполнение тестирования аккумуляторной батареи связано с другими операциями этого медицинского устройства, например с инфузией доз лекарственного средства как упоминалось выше. Блок управления может быть выполнен с возможностью запуска процесса тестирования аккумуляторной батареи, скоординированного с активацией электрического исполнительного органа, в частности одновременно с активацией исполнительного органа. В случае инсулиновой помпы или вообще инфузионного насосного устройства блок управления может быть выполнен с возможностью управления периодической активацией электрического исполнительного органа, обычно в соответствии с графиком проведения базальной инфузии. В некоторых вариантах осуществления изобретения блок управления выполнен с возможностью запуска процесса тестирования аккумуляторной батареи одновременно с активацией электрического исполнительного органа. Тестовый интервал разрядки соответствует времени активации электрического исполнительного органа. Подсоединение и отсоединение тестовой нагрузки выполняется одновременно с приведением в действие и прекращением действия исполнительного органа.
В некоторых вариантах осуществления изобретения носимое на теле медицинское устройство содержит повышающий преобразователь напряжения, причем тестовая нагрузка расположена на стороне высокого напряжения этого повышающего преобразователя напряжения. Способ может включать прохождение тестового тока на стороне высокого напряжения повышающего преобразователя напряжения. Тем не менее, тестовый ток может также проходить и на стороне низкого напряжения повышающего преобразователя напряжения, например по нагрузке, подсоединенной к конденсатору по параллельной схеме.
В некоторых вариантах осуществления изобретения батарейный контактный элемент содержит контактную пружину, удерживающую аккумуляторную батарею путем свободной фиксации. В устройстве такого типа проведение тестирования аккумуляторной батареи в соответствии с изобретением является особенно целесообразным. Контактное сопротивление контактной пружины может изменяться в значительном диапазоне и быть равным внутреннему сопротивлению аккумуляторной батареи или даже превышать его, что делает, как известно из уровня техники, определение внутреннего сопротивления затруднительным, если не невозможным. Кроме того, в неблагоприятных условиях, таких как возникновение механического толчка одновременно с пиком энергии и, соответственно, тока, свободная фиксация аккумуляторной батареи может иметь следствием полную потерю питания энергией, в результате чего медицинское устройство прекратит работу и/или выполнит сброс текущей программы. Согласно изобретению, такая ситуация может быть предотвращена с помощью конденсатора, перекрывающего кратковременные перерывы в подаче питания. Пики энергии и, соответственно, тока могут быть обусловлены стандартными рабочими операциями носимого на теле медицинского устройства, например активацией исполнительного органа, и/или проведением тестирования аккумуляторной батареи. Следует, в частности, отметить, что в некоторых вариантах осуществления изобретения для проведения тестирования аккумуляторной батареи требуются, как упоминалось выше, лишь сравнительно небольшие токи. Использование конденсатора в комбинации с аккумуляторной батареей позволяет полностью исключить поступление от батареи потенциально критических пиковых токов.
Как упоминалось выше, зарядка и разрядка конденсатора зависят от эффективного внутреннего сопротивления, представляющего собой сумму внутреннего и контактного сопротивления аккумуляторной батареи. Узел тестирования аккумуляторной батареи может быть соответственно выполнен с возможностью определения эффективного внутреннего сопротивления из разности времени между первым моментом времени t1 и вторым моментом времени t2 и/или из разности напряжений между первым напряжением U1 конденсатора и вторым напряжением U2 конденсатора. Кроме того, узел тестирования аккумуляторной батареи может быть выполнен с возможностью запуска генерирования предупредительного сигнала в случае превышения полученным эффективным сопротивлением заданного порогового значения.
Краткое описание чертежей
На чертежах показано:
на фиг. 1 - функциональная схема амбулаторного медицинского устройства,
на фиг. 2 график зависимости напряжения конденсатора от времени в ходе тестирования аккумуляторной батареи в одном варианте осуществления изобретения,
на фиг. 3 - график зависимости напряжения конденсатора от времени в ходе тестирования аккумуляторной батареи в другом варианте осуществления изобретения,
на фиг. 4 функциональная схема другого амбулаторного медицинского устройства.
Описание примеров осуществления изобретения
Нижеследующее описание приведено вначале со ссылкой на фиг. 1. На фиг. 1 показана функциональная схема инсулиновой помпы 1, представленной в качестве примера носимого на теле медицинского устройства, содержащего аккумуляторную батарею 2. В другом примере медицинское устройство представляет собой устройство для непрерывного измерения гликемии.
Аккумуляторная батарея 2 представляет собой идеальную батарею 21 с напряжением Un при разомкнутой цепи и внутренний резистор 22, имеющий внутреннее сопротивление Ri и соединенный последовательно с идеальной батареей 21.
Инсулиновая помпа 1 содержит корпус, в котором предусмотрен батарейный отсек для размещения аккумуляторной батареи 2 с возможностью ее замены. Аккумуляторная батарея 2 может представлять собой, например, аккумуляторный элемент АА, AAA или таблеточный аккумуляторный элемент и иметь разную электрохимическую структуру, например воздушно-цинковую, серебряно-оксидную или щелочную. Внутри батарейного отсека предусмотрены батарейные контактные элементы, обеспечивающие электрический контакт и одновременно механическую поддержку аккумуляторной батареи 2. Следует отметить, что в практическом варианте осуществления изобретения предусмотрены два контактных элемента (для двух полюсов аккумуляторной батареи), каждый из которых обладает контактным сопротивлением. Предусмотрено исполнение любого из батарейных контактных элементов или обоих этих элементов в виде контактной пружины. Для простоты батарейные контактные элементы показаны в виде объединенного контактного резистора 11, имеющего контактное сопротивление Rk. Внутреннее сопротивление Ri и контактное сопротивление Rk в сочетании образуют эффективное внутреннее сопротивление.
Напряжение Un при разомкнутой цепи и внутреннее сопротивление в общем случае не являются постоянными величинами и изменяются со временем. Напряжение Un при разомкнутой цепи обычно убывает с ростом внутреннего сопротивления Ri. В частности, при низком энергопотреблении, что обычно имеет место в случае инсулиновых помп и других носимых на теле устройств, напряжение Un при разомкнутой цепи остается на протяжении срока службы аккумуляторной батареи по существу неизменным. Внутреннее сопротивление Ri и контактное сопротивление Rk могут иметь значения, варьирующиеся в значительном диапазоне, в частности в зависимости от типа аккумуляторной батареи и индивидуальных колебаний и допусков. Например, для типовой воздушно-цинковой аккумуляторной батареи контактное сопротивление может составлять приблизительно 200 мОм, тогда как внутреннее сопротивление Ri аккумуляторной батареи может варьироваться в диапазоне от 5 до 20 Ом с учетом допусков и в зависимости от степени заряженности.
Принципиальная схема инсулиновой помпы 1 включает (большой) конденсатор 12, имеющий емкость С и соединенный параллельно с аккумуляторной батареей 2, то есть с контактными элементами аккумуляторной батареи. Емкость С может составлять, например, 280 мФ.
Инфузионный насос 1 также содержит блок 14 управления, обычно реализуемый на основе одного или более микроконтроллеров, выполняющих соответствующие программы, и соединенных с ним(-и) электронных компонентов. Одной из функциональных частей блока 14 управления является узел 141 тестирования аккумуляторной батареи, описываемый ниже.
Кроме того, инфузионный насос 1 содержит электрический исполнительный орган 15, реализуемый, например, на основе шагового двигателя, двигателя постоянного тока или бесщеточного двигателя постоянного тока. В процессе работы электрический исполнительный орган 15 соединяется с содержащим инсулин резервуаром (не показан) для управляемой и измеряемой инфузии инсулина. Например, инсулиновая помпа 1 выполнена в виде так называемого шприцевого инфузионного насоса, в котором при приведении в действие электрического исполнительного органа происходит управляемое перемещение поршня в резервуаре с инсулином, в результате чего инсулин выталкивается из резервуара аналогично тому как это имеет место в шприце. Блок 14 управления осуществляет управление электрическим исполнительным органом 15, обеспечивая по существу непрерывное введение доз инсулина в виде базальной инфузии, выполняемой каждый раз через несколько минут.Базальная инфузия обычно выполняется по графику в соответствии с циклическим, например суточным, ритмом. Кроме того, блок 14 управления выполнен с возможностью приведения в действие электрического исполнительного органа 15 для выполнения, в случае необходимости, инфузии, как правило, большего количества инсулина (болюсной инфузии).
Инсулиновая помпа 1 содержит, далее, блок 16 предупредительной сигнализации, который может включать одно или более из следующего: средство оптической индикации, например дисплей, средство акустической индикации, например звонок или динамик, и средство тактильной индикации, например вибропейджер.
Инсулиновая помпа 1 может также содержать такие компоненты как интерфейс пользователя для ввода команд и один или более интерфейсов связи, в частности беспроводной, для обмена данными с внешними устройствами, например с устройством дистанционного управления.
Кроме того, инсулиновая помпа 1 содержит тестовую нагрузку 13, коммутируемую посредством узла 141 тестирования аккумуляторной батареи. В представленном примере тестовая нагрузка 13 показана как резистор, что, однако, не является обязательным. Тестовая нагрузка 13 может также представлять собой тестовую нагрузку постоянного тока или какой-нибудь потребитель энергии, в частности светоизлучающий диод инсулиновой помпы 1. Следует отметить, что тестовая нагрузка 13, рассматриваемая в отдельности, может считаться функциональным элементом узла 141 тестирования аккумуляторной батареи.
Узел 141 тестирования аккумуляторной батареи выполнен с возможностью проведения тестирования аккумуляторной батареи под управлением блока 14 управления. Блок 14 управления может инициировать проведение тестирования аккумуляторной батареи, например, каждый час, каждые 30 минут, каждые 15 минут, один или два раза в сутки. Могут быть, однако, использованы и другие интервалы тестирования. Кроме того, узел 141 тестирования аккумуляторной батареи выполнен с возможностью определения напряжения U конденсатора, которое соответствует напряжению Un при разомкнутой цепи за вычетом падения напряжения на эффективном внутреннем сопротивлении Ri+Rk. В примере осуществления изобретения, показанном на фиг. 1, не выполняется низкочастотная фильтрация, но измеренное и оцененное напряжение U конденсатора прямо соответствует падению U* напряжения на конденсаторе 12. Тем не менее, фильтрация, в частности низкочастотная фильтрация, может выполняться, по выбору, в соответствии с приведенным выше общим описанием и более подробным описанием, приведенным ниже.
По выбору может быть предусмотрен повышающий преобразователь 17 напряжения, к стороне низкого напряжения (первичной цепи) которого подключены конденсатор 12 и аккумуляторная батарея 2. Некоторые из нагрузок или все нагрузки в носимом на теле медицинском устройстве 1 можно подключить к стороне высокого напряжения (вторичной цепи) повышающего преобразователя 17 напряжения. Это может быть сделано, в частности, в отношении тестовой нагрузки 13 и/или электрического исполнительного органа 15. Кроме того, питаться энергией через сторону высокого напряжения может также блок 14 управления.
Нижеследующее описание приведено с дополнительной ссылкой на фиг. 2. На фиг. 2 показаны, в качественном и схематичном представлении, зависимости напряжения U конденсатора (сплошная линия), определенного посредством узла 141 тестирования аккумуляторной батареи, и тока I аккумуляторной батареи (штриховая линия) от времени t, полученные в ходе тестирования аккумуляторной батареи.
До начала и во время тестирования аккумуляторной батареи ток 10 последней может быть неизменным или квазинеизменным. Как упоминалось выше, токовый сигнал аккумуляторной батареи может содержать пики, обусловленные стандартной работой устройства и, в частности, регулярной активацией компонентов, таких как микроконтроллеры и/или микропроцессоры. Выключатель для подсоединения тестовой нагрузки 13 находится в разомкнутом положении, а система в целом в установившемся режиме. Тестирование аккумуляторной батареи начинается в первый момент времени tic определения напряжения U конденсатора как первого напряжения U1. Для пренебрежимо малого базового тока 10 первое напряжение U1 конденсатора соответствует напряжению Un при разомкнутой цепи, а для значительного базового тока 10 оно уменьшается на величину падения напряжения на эффективном внутреннем сопротивлении Ri+Rk. После определения первого напряжения U1 конденсатора узел 141 тестирования аккумуляторной батареи переводит выключатель в замкнутое положение, обеспечивая подсоединение тестовой нагрузки 13 и прохождение по ней дополнительного тока Iload. В данном случае величина тока Iload тестовой нагрузки имеет неизменный характер и находится в диапазоне нескольких миллиампер. Вследствие этого напряжение U конденсатора уменьшается в соответствии с убывающей экспоненциальной функцией, а ток I аккумуляторной батареи соответственно возрастает. Во второй момент времени t2 узел 141 тестирования аккумуляторной батареи определяет напряжение U конденсатора как меньшее - второе - напряжение U2. Разность времени t2-t1 как тестовый интервал разрядки предварительно задается узлом 141 тестирования аккумуляторной батареи и выбирается таким образом, что напряжение U конденсатора и ток I аккумуляторной батареи стабилизируются вплоть до достижения установившегося режима под нагрузкой, при котором ток конденсатора (асимптотически) приближается к нулю. В одном примере осуществления изобретения тестовый интервал разрядки имеет продолжительность, равную, например, 25, 60 или 120 секунд. После наступления второго момента времени t2 узел 141 тестирования аккумуляторной батареи переводит выключатель в разомкнутое положение, обеспечивая отсоединение тестовой нагрузки 13. При этом напряжение U конденсатора и ток I аккумуляторной батареи возвращаются к первоначальным значениям в соответствии с убывающей экспоненциальной функцией.
Кроме того, в момент времени t2 или после него узел 141 тестирования аккумуляторной батареи сравнивает разность DU напряжений между первым напряжением U1 конденсатора и вторым напряжением U2 конденсатора с пороговым значением этой разности. Если разность DU напряжений превышает пороговое значение, то активируется блок 16 предупредительной сигнализации, генерируя соответствующий предупредительный сигнал для пользователя. В типичном варианте осуществления изобретения пороговое значение разности DU напряжений может составлять, например, 0,2 В.
Как упоминалось выше, блок 14 управления может быть выполнен с возможностью блокировки взаимодействий с пользователем во время и, предпочтительно, за некоторое время до тестирования аккумуляторной батареи с целью получения установившегося режима. В альтернативном варианте блок управления может быть выполнен с возможностью отсрочки проведения тестирования аккумуляторной батареи в подобной ситуации. Кроме того, узел 141 тестирования аккумуляторной батареи может быть выполнен с возможностью запуска тестирования аккумуляторной батареи в промежутке между активациями исполнительного органа 15, например между последовательными процедурами введения базальных доз. Далее, блок 14 управления и/или узел 141 тестирования аккумуляторной батареи могут определять, до проведения тестирования аккумуляторной батареи, находится ли устройство 1 в установившемся режиме, то есть является ли неизменной величина базового тока 10, и выполнять тестирование аккумуляторной батареи только в случае подтверждения этого. Кроме того, блок 14 управления и/или узел 141 тестирования аккумуляторной батареи могут быть выполнены с возможностью обнаружения изменения базового тока 10 на протяжении тестового интервала разрядки и остановки тестирования аккумуляторной батареи в этом случае.
Было установлено, что описанное выше тестирование аккумуляторной батареи применимо для надежного и достаточно заблаговременного обнаружения низкого уровня заряда аккумуляторных батарей в случае самых разнообразных вариантов электрохимической структуры батареи, контактных и окружающих условий, в частности температуры и влажности, оказывающих значительное влияние на срок службы батареи.
Нижеследующее описание приведено с дополнительной ссылкой на фиг. 3. На фиг. 3 показана, в качественном и схематичном представлении, зависимость напряжения U конденсатора, определенного посредством узла 141 тестирования аккумуляторной батареи, от времени t, полученная в ходе тестирования аккумуляторной батареи в других вариантах осуществления изобретения с использованием узла 141 тестирования аккумуляторной батареи.
В отличие от варианта осуществления изобретения, описанного выше применительно к фиг. 2, измерение второго напряжения U2 конденсатора происходит не в установившемся режиме. В принципе, в этом варианте осуществления изобретения работа узла тестирования и способ тестирования аккумуляторной батареи являются такими же, как было описано применительно к фиг. 2. Однако второй момент t2 времени наступает значительно раньше и, следовательно, заданный тестовый интервал t2-tl разрядки имеет меньшую продолжительность, так что установившийся режим под нагрузкой не достигается в момент времени t2. Тестовый интервал разрядки может иметь продолжительность, например, в диапазоне от 0,5 до 1 сек. Для получения достаточной разности напряжений между первым напряжением U1 конденсатора и вторым напряжением U2 конденсатора величина тестового тока Iload может быть существенно выше, чем в случае, показанном на фиг. 2.
В одном варианте осуществления изобретения не выполняется предварительное задание тестового интервала разрядки, то есть длительности времени между t1 и t2. Вместо этого узел 141 тестирования аккумуляторной батареи выполняет предварительное задание разности DU напряжений между первым напряжением U1 конденсатора и вторым напряжением U2 конденсатора. После начала отсчета тестового интервала разрядки в момент времени t1 осуществляется непрерывный контроль напряжения U2 конденсатора вплоть до достижения заданной разности DU напряжений, откуда определяется второй момент времени t2.
В другом варианте осуществления изобретения, описываемом со ссылками на фиг. 3, U1' и U2' представляют собой соответственно первое и второе напряжение конденсатора, a t1' и t2' - соответственно первый и второй момент времени. Этот вариант осуществления изобретения в целом схож с вариантом осуществления, описанным выше. Тем не менее, в отличие от предыдущего варианта осуществления изобретения, в данном случае измерения первого и второго напряжений конденсатора выполняются после отсоединения тестовой нагрузки 13, когда конденсатор 12 заряжается повторно до первоначального значения напряжения. Первый момент времени t1' соответствует здесь концу тестового интервала разрядки, а первое напряжение U1' конденсатора соответствует напряжению U2 конденсатора в конце тестового интервала разрядки, которое является соответственно минимальным, тогда как второе напряжение U2' конденсатора во второй момент времени t2' имеет более высокое значение. Для заданного тестового интервала разрядки разность напряжений между первым напряжением U1' конденсатора и вторым напряжением U2' конденсатора может быть сравнена с пороговым значением разности напряжений и в случае, если разность напряжений оказывается ниже этого порогового значения, может быть активирован блок 16 предупредительной сигнализации. Для заданной разности напряжений разность времени между первым моментом времени t1' и вторым моментом времени t2' может быть сравнена с пороговым значением разности времени и в случае, если разность времени превышает это пороговое значение, может быть активирован блок 16 предупредительной сигнализации.
Хотя в разных вариантах осуществления изобретения в качестве тестовой нагрузки 13 могут использоваться нагрузки разных типов, особенно благоприятным может быть одновременное использование в качестве тестовой нагрузки 13 в вариантах осуществления изобретения, представленных на фиг. 3, электрического исполнительного органа 15 вследствие его сравнительно высокого энергопотребления. В этих вариантах осуществления изобретения блок 14 управления выполнен с возможностью запуска процесса тестирования аккумуляторной батареи вместе с активацией электрического исполнительного органа 15. Вместо электрического исполнительного органа 15 в качестве тестовой нагрузки могут быть использованы другие нагрузки со сравнительно высоким и точно определяемым энергопотреблением, например звонок или вибропейджер блока 16 предупредительной сигнализации.
Нижеследующее описание приведено с дополнительной ссылкой на фиг. 4. На фиг. 4 представлена функциональная схема амбулаторного медицинского устройства в другом варианте осуществления изобретения. В ряде аспектов вариант осуществления изобретения, показанный на фиг. 4, схож с описанными выше вариантами осуществления изобретения, показанными на фиг. 1 и 2. По соображениям краткости нижеследующее описание сосредоточено на отличиях и конкретных особенностях варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 4.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 4, узел 141 тестирования аккумуляторной батареи содержит фильтр 141' нижних частот, который в данном примере выполнен в виде фильтра с конечной импульсной характеристикой (КИХ), такого как фильтр скользящего среднего. В этом варианте осуществления изобретения падение U* напряжения на конденсаторе 12 не оценивается непосредственно как напряжение U конденсатора. Вместо этого напряжение U конденсатора определяется из падения U* напряжения как выходной сигнал фильтра 141' нижних частот. Фильтр 141' нижних частот может быть реализован с помощью соответствующей программы в микроконтроллере или микрокомпьютере и иметь характеристики, упомянутые в общем описании.
Кроме того, тестовая нагрузка 13' в этом варианте осуществления изобретения является "виртуальной". Тестовый ток Iload проходит по вычислительной схеме, образующей часть блока 14 управления, выполняющего стандартную эталонную программу, такую как программа тестирования запоминающего устройства, как было сказано в общем описании.
Носимое на теле медицинское устройство может представлять собой не инсулиновую помпу, а устройство другого типа, такое как устройство для непрерывного измерения гликемии. В этом случае численное ссылочное обозначение 15 может относиться к блоку измерения содержания глюкозы, например к амперометрическому измерительному блоку на основе потенциостата, в целом известному в данной области.