CN105637377A - 用于改进的管理和可靠性的基于环境状况和使用数据的自动电池指示和反馈系统 - Google Patents

用于改进的管理和可靠性的基于环境状况和使用数据的自动电池指示和反馈系统 Download PDF

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Abstract

一种具有显示器的电池，所述显示器指示所述电池在需要被重新充电或更换之前能够被使用的时间量。所述时间量能够被以分钟来显示。指示所述电池是否应当被更换的寿命到期指示器也能够被提供在所述电池上。所述电池能够基于环境状况和/或使用来确定所述时间量和寿命到期指示。所述电池能够包括传感器以及全球定位系统(GPS)应答器，所述传感器用于测量和/或监测环境状况。所述电池也能够包括通信链路，所述通信链路用于将数据发射到中央位置、指定位置或预选择位置，所述数据能够包括所述电池在需要被重新充电和/或更换之前能够被使用的所述时间量。所述电池能够被耦合到设备并能够被配置为对所述设备供电。利用医学设备，特别是除颤器和通常被暴露于大范围的终端用户使用模型和环境状况的其他高级生命支持设备能够实现特定的优点。

Description

用于改进的管理和可靠性的基于环境状况和使用数据的自动电池指示和反馈系统
技术领域
本发明例如涉及诸如可以用在包括除颤器和监测器的医学设备中/与包括除颤器和监测器的医学设备一起使用的电池，并且更具体地涉及用于改进的电池/设备管理和可靠性的基于环境状况和/或使用数据的新颖和创造性的自动电池指示和反馈系统。
背景技术
电池越来越成为用于医学设备的医院健康护理环境、家庭健康护理环境以及远程健康护理环境的整体部分。现今，几乎每个医学产品都具有用于供电的原电池和/或用于在设备被拔去插头或者经历掉电时用于紧急供电的备用电池。随着电池依赖性医学设备的增加，在健康护理环境中存在许多不同的电池类型、运行时间、化学物质、大小、形状、电压、容量以及不同的预防维护处理。这对于电池电量状态时以及在将电池从服务中移除时常常导致复杂和混乱。
当前，电池实质上缺乏提供对产品使用的电量状态的通用的清楚指示例如，“以分钟或小时为单位”。现今，一些电池可以提供指示电量百分比的LED“气体测量计”。例如，5个LED能够以大致20％的增量指示电量百分比。尽管这可能是有用的，但是这对于LED或者甚至时间的百分比意味着什么可能是不清楚的，特别是诸如在医院或其他地方中正在使用和/或管理许多不同的产品和电池时。在停电或电力中断中，这仅能够增加混乱，尤其是在需要管理多个电池供电的产品和电池时。
当前，电池自身也缺乏基于例如使用和/或环境状况来指示寿命到期状况使得用户能够知晓应当在何时丢弃/更换电池并因此降低成本和电池故障的风险的能力。大多数医学设备制造商仅基于时间(例如，通常为2至3年)来定义用户必须更换电池的电池寿命，而不管使用和环境状况如何。这通常要求跟踪、监测、测试，并且通常变得昂贵。如果人们太早更换电池，则他们将使他们的长期操作成本增加。如果人们太晚更换电池，则患者安全可能出现问题。
另外，电池自身缺乏向例如医院的呼叫中心或生物医学部门通知低电池状况(包括，例如，指示设备被拔去插头或未进行充电)、电池故障和/或电池寿命到期状况的能力，更不能够识别和传达其位置。例如，典型的医院可能具有遍及医院、家庭和远程地点分布的数百个不同部分的仪器和数百个不同的电池。具有准确、及时、高效地监测“电池健康”的能力能够使得能够对电池进行监测和维护，并且当需要紧急备用电源时进行准备。
因此，需要更加准确、及时和高效地监测电池，从而允许改进的电池管理和服务(例如，重新充电和丢弃/更换)，尤其是对于具有在各个位置中的众多电池的用户/实体。
发明内容
在本文中公开和描述的是例如本发明的示范性实施例，本领域普通技术人员应当意识到，鉴于在本文中的教导，本发明的示范性实施例能够被一起使用或被分开使用，以克服上述需要和有关的挑战。
根据本发明的示范性实施例，提供了一种电池，所述电池具有显示器，所述显示器指示所述电池在需要被重新充电和/或更换之前能够被使用的时间量。所述时间量能够被以分钟来显示。所述显示器能够提供指示所述电池是否应当被更换的寿命到期指示器。所述电池能够基于环境状况和/或使用来确定所述时间量和寿命到期指示。
所述示范性电池也能够包括传感器，所述传感器用于测量和/或监测环境状况。所述电池也能够包括全球定位系统(GPS)应答器。另外，所述示范性电池能够包括通信链路，所述通信链路用于将数据发送到中央位置、指定位置和/或预选择位置。所述数据能够包括例如所述电池在需要被重新充电和/或更换之前能够被使用的所述时间量。
根据本发明的另一示范性实施例，提供了一种系统，所述系统包括设备和电池，所述电池被耦合到所述设备并被配置为对所述设备供电。所述电池包括显示器，所述显示器指示所述电池在需要被重新充电和/或更换之前能够用于对所述设备供电的时间量。所述显示器能够被配置为以分钟来显示所述时间量。
所述显示器也能够被配置为显示寿命到期状况。所述寿命到期状况能够为在所述电池应当被更换之前剩余的重新充电循环的次数。另外，所述显示器能够被结构化和配置为将所述寿命到期状况显示为所述电池应当被更换的指示。所述电池能够基于环境状况和/或使用来确定所述时间量。另外，所述电池能够包括用于测量和/或监测环境状况的传感器。所述电池也能够被结构化和配置为测量和/或监测使用。
所述示范性系统还能够包括通信链路，所述通信链路用于将数据发送到中央位置、指定位置和/或预选择位置。所述通信链路能够被直接耦合到所述电池。所述通信链路也能够被结构化和配置为进行无线通信和/或经由云端(cloud)进行通信。
根据本发明的示范性实施例，所述设备能够为除颤器和/或监测器。
根据本发明的又一示范性实施例，提供了一种方法，包括：监测电池的环境状况和/或使用；确定在所述电池应当被重新充电或更换之前剩余的时间量，和/或所述电池的寿命到期状况；并且在所述电池上的显示器上显示所述剩余的时间量和/或所述寿命到期状况。
附图说明
结合附图阅读以下对本发明的各种示范性实施例的详细描述，本发明的前述形式和其他形式以及本发明的各种特征和优点将变得更为明显。在本文中和在附图中描述的示范性实施例对于本发明仅仅是说明性的而非限制性的，本发明的范围由权利要求及其等价方案来定义。
图1图示了根据本发明的电池的示范性实施例。
图2图示了根据被表示为功能方框图的本发明的系统的示范性实施例。
图3图示了根据本发明的方法的示范性实施例的流程图。
图4是对根据本发明的设备的示范性实施例的图示。
具体实施方式
为了进一步促进对本发明的理解，将参考附图来在本文中进一步描述本发明的示范性实施例。
电池可以提供指示充电百分比的LED“气体测量计”。例如，5个LED能够以20％的增量指示电量百分比。尽管这可能是有用的，但是这对于LED或者甚至时间的百分比意味着什么可能是不清楚的，尤其是诸如在医院或其他地方中正在使用许多不同的产品和电池时。在停电或电力中断中，这能够增加混乱，尤其是在需要管理多个电池供电的产品时。
根据本发明的示范性实施例，电池上的(例如，被连接和/或未被连接到设备的)显示器或读出器指示该设备能够被使用的确切的(或估计的)分钟量。尽管可能在设备(例如，计算机)自身上已经使用/显示运行时间的分钟，但是认为运行时间的分钟从来没有被显示在电池自身上。此外，认为以前从来没有将确切的(或具有合理的准确度的估计的)运行时间的分钟使用/显示在医学设备上，特别是显示在除颤器上，所述除颤器会具有在紧急情况中对峰值电力的要求，对此准确的电力管理能够是关键的。
例如，根据本发明的特定示范性实施例，电池自身提供对产品使用的电量状态的通用的清楚指示，例如，“以分钟或小时为单位”。如图1中所示，例如，示范性电池101具有包括显示器103的壳体102。图1还示出显示器103的放大视图(在图1的右侧)，电池自身能够具有所连接的设备的以小时104和分钟105的运行时间指示器。
在本发明的另一示范性实施例(其能够与例如在本文中描述的第一示范性实施例结合使用)中，电池自身基于例如使用和/或环境状况来指示寿命到期状况，使得用户能够知晓电池应当在何时被丢弃/更换。这帮助减少了成本(例如，通过不过早地丢弃仍然具有寿命的电池)。这也帮助减少了电池故障的风险(例如，通过在基于例如使用和/或环境状况和/或时间应当丢弃电池时不是仅基于时间而让电池继续服务)。
医学设备制造商通常仅基于时间来定义用户必须更换电池的电池寿命(例如，通常为2至3年)，而不管使用和环境状况如何。这通常要求跟踪、监测、测试，并且通常变得昂贵。如果人们太早更换电池，则他们使他们的长期操作成本增加。如果人们太晚更换电池，则能够患者安全可能出现问题。然而，电池寿命依赖于若干因素，例如，年数、充电/放电循环的次数，以及诸如温度和湿度的环境状况。
根据本发明的特定示范性实施例，将用于测量、跟踪和/或记录这样的因素(例如，环境状况、年数以及使用模型)以向用户给出对电池的准确的(或者合理准确的)寿命到期指示的技术和传感器并入该电池。例如，如果/当用户滥用电池和/或在恶劣条件和/或要求状况下使用电池时，电池将促使用户更为经常/频繁地进行丢弃/利用另一电池(例如，新的、修复的、或者仍然具有寿命的使用过的电池)来进行更换，从而减少/消除突然电池故障的风险。对于对电池更为保守的用户来说，他们将通常在被促使丢弃/更换电池之前具有较长的时间，因此减少了长期更换成本/拥有成本。
另外，根据本发明的特定示范性实施例，能够在电池上提供指示例如以下项的三色LED和/或文本显示：
-绿色，剩下＞80％的寿命
-黄色，剩下＜20％的寿命，不久后进行更换
-红色，剩下＜10％的寿命，立即更换
这些颜色改变能够基于例如电池的年数、充电/放电循环的次数、使用温度和/或其他环境输入。
再次参考图1，例如，示范性电池111具有包括电池寿命到期指示器113的壳体112。如在电池寿命到期指示器113(在图1的右侧)的放大视图所示，指示器113能够具有三种颜色的、提供对电池的寿命的指示的灯(例如，LED)。顶部LED114能够被点亮为红色，指示应当立即更换电池。中间的LED能够被点亮为黄色，指示接近电池的寿命到期。底部LED能够被点亮为绿色，指示电池处于良好状况。
在本发明的又一示范性实施例(能够将其与在本文中描述的第一示范性实施例和/或第二示范性实施例结合使用)中，电池自身具有向医院的呼叫中心或生物医学部门通知低电池状况(包括，例如，指示设备被拔去插头或未对电池进行充电)、电池故障和/或电池寿命到期以及GPS定位的能力。
根据本发明的特定示范性实施例，将无线通信和/或云技术并入电池/设备自身，以向远程用户/管理者通知/警告低电池指示、电池故障以及(例如根据在本文中描述的第一示范性实施例和/或第二示范性实施例由电池探测到的)寿命到期状况及其GPS定位。例如，典型的医院可以具有遍及医院、急救车辆(例如，救护车)、家庭和/或其他远程地点分布的数百个不同部分的仪器和数百个不同电池。然而，本领域普通技术人员应当意识到，鉴于在本文中提供的教导，所述示范性实施例当然不限于医院环境。例如，所述示范性实施例能够应用于可以具有多个(医学)设备和/或电池(例如，医生的办公室、医学实验室、外科手术中心、诊所、机场、飞机、大型游轮、火车、办公楼、政府大楼、公共建筑、学校等)的任何设施。例如，电池能够被编程/配置为将指示传达/通知到设备/电池拥有者/操作者和/或制造商/供应者的(在场的和/或不在场的，物理的和/或虚拟的)一个或多个预定位置。
再次参考图1，示范性电池121具有包括无线通信和/或云技术123的壳体122。无线通信和/或云技术123能够包括用于发射无线信号125的发射器/收发器/应答器124。根据本发明的示范性实施例，电池自身向医院的呼叫中心或生物医学部门通知例如低电池状况、设备被拔去插头、未对电池进行充电、电池故障、寿命到期状况以及GPS定位。
具有用于监测“电池健康”的能力能够是对于监测、维护电池以及在需要紧急备用电源时进行准备的关键部分。本发明的示范性实施例如何能够极其有用/有益(并且(潜在地)救命)的一个范例是在(一个或多个)除颤器应用中，例如，高级生命支持、基本生命支持、自动外部除颤器(AED)、在电池电源能够是重要的或者甚至对于产品操作是关键的住院前、住院中、非住院，包括公共、私人和军事使用/环境。关键的是，电池工作、已知的充电状态以及剩余寿命是准确的，并且在依赖电池期间的紧急事件之前探测到问题。
例如，除颤器和其他高级生命支持设备通常被暴漏于大范围的终端用户使用模型和环境状况，所述大范围的终端用户使用模型和环境状况能够从简单/相对稳定的医院环境(其中产品是固定的并且处于良好受控环境中)到EMS/救火车/战场(其中产品是高度移动的并且常常暴露于极端环境状况中)变动。
如以上所指示的，由于大范围的用户模型和产品定位，因此可能难以管理电池并监测大的样本大小和环境状况以开发出准确的预测性模型来防止故障。另外，由于例如除颤器和其他高级生命支持设备常常是性命攸关的性质，因此无创地收集该数据以便不干扰对患者的性命攸关的护理可能是极其重要的。
在本发明的示范性实施例中，能够远程地收集、存储和/或(例如，无线地和/或经由云端)发送数据(包括实时或接近实时的环境数据)，以使得能够开发出用于个体电池/产品/设备和/或在其中的整个群体上的预测性故障模型，并且提供针对电池问题的实时警报，因此能够向终端用户、制造商、供应者等给出定制的预测性维护反馈。
例如，图2示出了根据本发明的特定示范性实施例的系统200。收集电池系统和环境数据并经由通信链路215和225将其从本地地点230(例如，医院)和远程地点210(例如，家庭)发送到云端220。能够将所述数据从云端220经由通信链路235发送到例如设备和/或电池制造商的质量监测和工程公司250。呼叫中心240和医院生物医学部门260经由通信链路245和255接收对例如低电池状况、设备被拔去插头、未对电池进行充电、电池故障、寿命到期状况以及GPS定位的通知。
图3图示了根据本发明的方法300的示范性实施例的流程图。如图3所示，示范性方法包括在步骤310处监测电池的环境状况和/或使用。在步骤320处，示范性方法包括确定电池在应当被重新充电或更换之前所剩余的时间量的量和/或电池的寿命到期状况。另外，在步骤330处，示范性方法包括在电池上的显示器上显示剩余的时间量和/或寿命到期状况。
图4是根据本发明的设备的示范性实施例的图示。如图4所示，示范性设备400能够是外部除颤器。在该范例中，出于图示性目的，设备400被示为具有电池410，所述电池410具有被耦合到设备400的侧面的显示器411。然而，本领域普通技术人员应当意识到，电池常常被集成在设备的壳体内，并且能从设备的背面或底部进入得到。因此，根据本发明的示范性实施例，如在本文中所公开的和描述的在电池显示器上显示的电池信息也能够被显示在设备的主显示器401上。
尽管已经主要关于医学设备并且尤其是除颤器/监测器(例如，(例如，由医院人员使用的)住院除颤器/监测器和/或(例如，由EMS人员使用的)院前除颤器/监测器)描述了本发明，但是本领域普通技术人员应当意识到，鉴于在本文中提供的教导，本发明的示范性实施例能够被实施在其他医学设备中，包括，但不限于，患者监测器(例如，ECG监测器)、自动外部除颤器(AED)，和/或其他除颤器。另外，本领域普通技术人员应当意识到，鉴于在本文中提供的教导，本发明的示范性实施例能够与在非医学(设备)应用中的电池/设备一起使用，所述非医学(设备)应用包括特别是电池维护和可靠性能够是尤其重要的任何应用，例如，可以是具有特定电池供电(备用)通信、导航和/或推进仪器的情况。实际上，特别预期被实施在可以被使用在这些其他类型的产品中或与这些其他类型的产品一起使用的电池中的本发明的示范性实施例，并且将其认为在本发明的范围内。
另外，如本领域普通技术人员鉴于在本文中提供的教导将意识到的，本公开内容/说明书中描述的和/或在附图中描绘的特征、元件、部件等均可以被实施在硬件与软件的各种组合中，并提供可以被组合在单个元件或多个元件中的功能。例如，能够通过使用专用硬件以及能够运行与适当的软件相关联的软件的硬件来提供在附图中示出/图示/描绘的各个特征、元件、部件等的功能。当由处理器提供时，所述功能能够由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个个体处理器(它们中的一些能够被共享和/或多路复用)来提供。此外，对术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为专指能够运行软件的硬件，并且能够隐含地包括而不限于数字信号处理器(“DSP”)硬件、存储器(例如，用于储存软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、非易失性储存器等)，以及实质上能够(和/或可配置为)执行和/或控制过程的任意单元和/或机器(包括硬件、软件、固件、它们的组合等)。
此外，在本文中记载本发明的原理、各方面和实施例以及其特定范例的所有陈述，旨在涵盖其结构和功能上的等价物。另外，这样的等价物旨在包括当前已知的等价物以及未来开发的等价物(即，能够执行相同或基本上相似的功能的所开发的任何元件而无论其结构如何)。因此，例如，鉴于在本文中提供的教导，本领域普通技术人员应意识到，在本文中呈现的任何方框图能够表示实施本发明的原理的图示性系统部件和/或电路的概念视图。类似地，鉴于在本文中提供的教导，本领域普通技术人员应意识到，任意流程图表、流程图等均能够表示各种过程，所述各种过程基本上能被表示在计算机可读储存媒介中，并由具有处理能力的计算机、处理器或其他设备如此运行，而无论是否明确示出这样的计算机或处理器。
此外，本发明的示范性实施例能够采取计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品可从计算机可用存储介质或计算机可读存储介质存取，所述计算机可用存储介质或计算机可读存储介质提供用于由例如计算机或任何指令运行系统使用或者与例如计算机或任何指令运行系统结合使用的程序代码和/或指令。根据本公开内容，计算机可用存储介质或计算机可读存储介质能够是能够例如包括、存储、通信、传播或输送用于由指令运行系统、装置或设备使用或与指令运行系统、装置或设备结合使用的程序的任何装置。这样的示范性介质能够是例如电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统(或装置或设备)或传播介质。计算机可读介质的范例包括例如半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机软盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪盘(驱动器)、硬磁盘以及光盘。光盘的当前范例包括压缩盘-只读存储器(CD-ROM)、压缩盘-读/写(CD-R/W)以及DVD。另外，应当理解，以后可能开发出的任何新的计算机可读介质也均应被视为根据本发明和公开内容的示范性实施例可以使用或涉及到的计算机可读介质。
已经描述了用于改进的电池/设备管理和可靠性的基于环境状况和使用数据的自动电池指示和反馈系统的优选和示范性实施例(这些实施例旨在是图示性的而非限制性的)，应当注意，按照在本文中提供的教导，包括(一幅或多幅)附图以及权利要求，本领域技术人员能够做出修改和变型。因此，应当理解，能够在/对本公开内容的优选和示范性实施例中做出在在本文中公开和描述的本发明和示范性实施例的范围内的改变。
此外，应预期到，包括和/或实施根据本公开内容的设备或诸如能够在所述设备中使用/实施的对应的和/或有关的系统也被预期并且被认为在本发明的范围内。而且，用于制造和/或使用根据本公开内容的设备和/或系统的对应的和/或有关的方法也被预期并且被认为在本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种电池，包括：
显示器，其指示所述电池在需要被重新充电或更换中的至少一项之前能够被使用的时间量。
2.根据权利要求1所述的电池，其中，所述时间量以分钟进行显示。
3.根据权利要求1所述的电池，其中，所述显示器提供寿命到期指示器，所述寿命到期指示器指示所述电池是否应当被更换。
4.根据权利要求1所述的电池，其中，所述电池基于环境状况或使用中的至少一项来确定所述时间量和寿命到期指示。
5.根据权利要求4所述的电池，还包括传感器，所述传感器用于以下中的至少一项：测量或监测环境状况。
6.根据权利要求1所述的电池，还包括全球定位系统应答器。
7.根据权利要求1所述的电池，还包括通信链路，所述通信链路用于将数据发送到中央位置、指定位置或预选择位置中的至少一个。
8.根据权利要求7所述的电池，其中，所述数据包括所述电池在需要被重新充电或更换中的至少一项之前能够被使用的所述时间量。
9.一种系统，包括：
设备；以及
电池，其被耦合到所述设备并且被配置为对所述设备进行供电，
其中，所述电池包括显示器，其指示所述电池在需要被重新充电或更换中的至少一项之前能够用于对所述设备进行供电的时间量。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述显示器被配置为以分钟来显示所述时间量。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述显示器被配置为显示寿命到期状况。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述显示器被配置为在所述电池应当被更换之前将所述寿命到期的状况显示为剩余的重新充电循环的次数。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述显示器被配置为将所述寿命到期的状况显示为所述电池应当被更换的指示。
14.根据权利要求9所述的系统，其中，所述电池基于环境状况或使用中的至少一项来确定所述时间量。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述电池被结构化和配置为进行以下中的至少一项：测量或监测使用。
16.根据权利要求9所述的系统，还包括通信链路，所述通信链路用于将数据发送到中央位置、指定位置或预选择位置中的至少一个。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述通信链路被直接耦合到所述电池。
18.根据权利要求17所述的系统，所述通信链路被结构化和配置为通过以下中的至少一种进行通信：无线地或经由云端。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述设备为除颤器。
20.一种方法，包括：
监测电池的环境状况或使用中的至少一项；
确定(i)在所述电池应当被重新充电或更换之前剩余的时间量或(ii)所述电池的寿命到期的状况中的至少一项；并且
在所述电池上的显示器上显示所述剩余的时间量或所述寿命到期的状况中的至少一项。
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