JP5260314B2 - 歯科または医療用治療装置を作動させるための足踏みスイッチを備えた配線および無線システム - Google Patents
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Description
足踏みスイッチ(10)の中央筐体(26)は、マイクロコントローラを含む電子機器を有するプリント回路基板を含む。また電子機器は、RF信号を送受信するための通信要素(またはトランシーバ)を含む。電子機器は、足踏みスイッチ(10)の電池区画に配置されている(図3A)電池(34A、34B)に結合される。電池(34A、34B)は好ましくは、足踏みスイッチ(10)に全体で3ボルトを供給する。ワイヤリード線が電池ターミナル(35)から回路基板コネクタ(36)まで伸び、これによりワイヤリード線がプリント回路基板に接続する。初期パワーまたは起動モードで、最初に電池電圧が足踏みスイッチ(10)の電子機器に印加され、マイクロコントローラが一連のチェックを行う。このチェックは、ハードウェアおよびソフトウェアの初期化、入出力(I/O)インターフェース・チェック、ランダム・アクセス・メモリ(RAM)チェック、および電気的消去可能プログラム可能型読取専用メモリ(EEPROM)を含む。足踏みスイッチのハードウェアおよびソフトウェアが初期化されると、足踏みスイッチ(10)の通信要素は、事前にプログラムされた周波数、好ましくは2.4GHzで歯科用歯石除去器ベース・ユニット(16)に「AWAKE」信号を伝送する。足踏みスイッチ(10)と同様の識別アドレスを有するベース・ユニット(16)は、「ACKNOWLEDGEMENT」信号および「REQUEST FOR BATTERY STATUS」信号を送ることによって「AWAKE」信号に応答する。これらの通信信号は、例えば上記に考察したRF信号など無線方式で送られる。足踏みスイッチが確実に正しいベース・ユニットと共に使用されるように、独自の識別アドレスがベース・ユニット(16)および足踏みスイッチ(10)内にプログラムされる。ベース・ユニット・アドレスと足踏みスイッチ・アドレスの同期化は、以下でさらに詳細に考察される。
足踏みスイッチ(10)およびベース・ユニット(16)は再充電不可能な電池システムで作動するため、電池寿命を監視するための機構が足踏みスイッチ(10)の設計に組み込まれる。足踏みスイッチ(10)内のマイクロコントローラのブートアップ中、およびベース・ユニット(16)から「REQUEST FOR BATTERY STATUS」信号を受信する際、マイクロコントローラは、足踏みスイッチ(10)内の電池(34A、34B)に負荷を加え、負荷された状態で電池の電圧を測定する。測定された電圧値は、デジタル化されベース・ユニット(16)に伝送され、それによって電池値が評価される。電池電圧が低すぎる場合、ベース・ユニット(16)内の情報センタ(40)内の電池量低下指示器(42)が点灯する。電池電圧が十分な場合、システムはスタンド・バイを再開し作動モードの準備をする。
足踏みスイッチ(10)がスリープ・モードにあるとき、足踏みスイッチ(10)のマイクロコントローラおよび通信要素は、最小限の動作を示す。スリープ・モードでは、電池(34A、34B)からの電流要求が著しく低下し、したがって電池の寿命が延びる。足踏みスイッチ(10)は、以下の事象の1つが起こるときスリープ・モードに入る。1)ベース・ユニット(16)からの信号が受信されない所定の時間が経過する、2)切替事象が生じない、または3)ベース・ユニット(16)が足踏みスイッチ(10)にREQUEST SLEEP信号を送る。足踏みスイッチ(10)は、特にスイッチ1、スイッチ2、または足踏みスイッチの電池区画内に配置された同期スイッチ(38)(図3A)を作動させる切替事象によって、あるいは足踏みスイッチ(10)内に電池(34A、34B)を配置し電池電圧を印加することによってのみスリープ・モードを出ることができる。
足踏みスイッチ(10)とベース・ユニット(16)とが互いに適切に通信し合うために、足踏みスイッチ(10)およびベース・ユニット(16)のアドレスおよび動作周波数を互いに知られる必要がある。ベース・ユニット(16)は、ベース・ユニット(16)のプリント回路基板が作製されたときの識別アドレスで最初にプログラムされる。ベース・ユニット(16)のこの初期の識別アドレスは、任意で識別アドレス「A」と称することできる。また足踏みスイッチ(10)は、足踏みスイッチのプリント回路基板が作製されたときのデフォルト識別アドレスで最初にプログラムされる。足踏みスイッチ(10)のこの初期の識別アドレスは、任意で識別アドレス「B」と称することできる。足踏みスイッチ(10)が作製されベース・ユニット(16)に割り当てられると、足踏みスイッチ(10)の識別アドレスは再プログラムされ、その結果、それはベース・ユニット(16)のアドレスを含む。換言すると、足踏みスイッチ(10)は、識別アドレス「A」および「B」を含むように再プログラムされる。「A」および「B」識別アドレスはそれぞれ、例えば00,000,001から17,000,000の範囲内にある数のシーケンスであってよい。例えばベース・ユニット(16)は、「1,111,111」の「A」識別アドレスで最初にプログラムすることができ、足踏みスイッチ(10)は、「2,222,222」の「B」識別アドレスで最初にプログラムすることができる。その場合、足踏みスイッチ(10)は、そのアドレスが「2,222,222 1,111,111」を示すように再プログラムされなければならない。ベース・ユニット(16)は、そのアドレスが「1,111,111 2,222,222」を示すように再プログラムされなければならない。上記の識別アドレスAおよびBは、例示の目的のみであり、限定することを意図するものではないことを理解されたい。識別アドレスAおよびBは、上記の実施例に例示されるようにいかなるコード、マーク、文字、数字、または他の任意の記号、ならびにそれらのシーケンスおよび組合せであってよい。初めにプログラムされた識別アドレスAおよびBは、同一であり得るが、大抵の場合これらのアドレスは、上記の実施例に示されるように、異なるコード、文字または数字である。足踏みスイッチ(10)とベース・ユニット(16)とのアドレス同期と称されるこのプロセスは、以下のステップを含む。
足踏みスイッチ・デバイス(10)のスイッチ1またはスイッチ2が作動すると、足踏みスイッチ(10)の電子機器内の通信要素(トランシーバ)が、「AWAKE」信号および「SWITCH POSITION STATUS」信号(スイッチ1またはスイッチ2が作動されたことを示す)をベース・ユニット(16)に伝送する。ベース・ユニット(16)の電子機器内の通信要素が、この信号を受信し、これによりユニットが作動する。例えば上述のように、スイッチ1を作動させることによりベース・ユニット(16)が通常の超音波パワー・モードで作動させることができ、スイッチ2を作動させることにより、ベース・ユニット(16)が、ブーストされた超音波パワー・モードで作動することができる。スイッチ1またはスイッチ2が作動すると、足踏みスイッチ(10)は「オン」なったと考えられ、ベース・ユニット(16)は、所定時間の間隔で「REQUEST FOR SWITCH POSITION STATUS」信号を伝送し、足踏みスイッチ(10)はベース・ユニット(16)に「SWITCH POSITION STATUS」信号を送ることによって応答する。これらの信号を送受信することは、足踏みスイッチ(10)およびベース・ユニット(16)が互いに一定の同期状態にあることを保証する。この「ハンドシェーキング」通信は、ベース・ユニット(16)が、スイッチ1またはスイッチ2の位置のいかなる変化にも即座に対応することができることを意味する。これらの通信信号によって、ベース・ユニット(16)は、足踏みスイッチ(10)内のスイッチ1またはスイッチ2の閉鎖または開放に即座に応答する。したがって、歯科医は、足踏みスイッチ・デバイス(10)を作動させることによって、ベース・ユニット(16)および器具の作動を精密に直接制御することができる。医師は、足踏みスイッチ・デバイス(10)で作業する間、自分の手を自由に保つことができ、歯科治療の実施により集中することができる。
好ましくは、足踏みスイッチ(10)とベース・ユニット(16)の間の通信システムにバックアップ機能が組み込まれる。このバックアップ機能は、足踏みスイッチ(10)とベース・ユニット(16)の間の通信が何らかの理由で失われた場合、システムが一定の電力が供給される状態を維持するいかなる機会も有意に減少させる。通常モードで作動する際、足踏みスイッチ(10)は、所定のタイミング間隔、例えば250ms毎にスイッチ状態の情報を伝送し続ける。ベース・ユニット(16)は、このスイッチ状態のアップデートを予想し、カウントダウン・タイマを作動させる。3つ以上のスイッチ状態アップデートが連続して失われる場合、ベース・ユニット(16)はすぐに、ハンドピース(20)への超音波パワーを無効にし、足踏みスイッチ(10)との通信を再確立しようと試みる。
足踏みスイッチ(10)およびベース・ユニット(16)のシステムは、2405KHzから2480KHzの範囲の周波数を有する16の可能なチャネルから選択された周波数で作動する。チャネルとチャネルの間隔は、5KHzである。ベース・ユニット(16)は、選択された周波数チャネルを常に監視する。RFパワー時間平均アルゴリズムがベース・ユニット(16)に組み込まれる。所定の閾値を超える誤ったパワー・レベルが検出されると、ベース・ユニット(16)は「REQUEST FOR CHANNEL CHANGE」信号を足踏みスイッチ(10)に送る。足踏みスイッチ(10)は、容認される閾値を下回るパワー・レベル検出に関して残りの周波数チャネルを順番に探す。空いている周波数チャネルが見つかると、足踏みスイッチ(10)およびベース・ユニット(16)は共に新しいチャネルに変更し、通信を再確立する。周波数チャネルの変更は、システムを操作する医師によって検出不可能である。
足踏みスイッチ(10)が信号を伝送し、所与の時間内にベース・ユニット(16)からの肯定応答信号を受信しない場合、足踏みスイッチ(10)は、正しいアドレスを有するベース・ユニット(16)を求めてそれぞれの周波数チャネルを探す。ベース・ユニット(16)が、異なる周波数チャネルで見つかった場合、その新規の周波数チャネルが、システム・メモリ内にロードされ、正しい周波数チャネルで作動が再開する。
Claims (18)
- 歯科または医療用治療装置を制御するためのシステムであって、
第1スイッチおよび第2スイッチを含み、足による押し下げ可能な部材を有する足踏みスイッチ・デバイスであって、前記第1スイッチを作動させるために前記部材が第1位置まで押し下げられ、前記第2スイッチを作動させるために前記部材が第2位置まで押し下げられ、前記デバイスが、前記第1位置まで押し下げられた前記部材に応答して無線方式で第1作動信号を伝送し、前記第2位置まで押し下げられた前記部材に応答して無線方式で第2作動信号を伝送するための通信要素をさらに含む足踏みスイッチ・デバイスと、
前記足踏みスイッチから前記第1作動信号および第2作動信号を受信するための通信要素を含む歯科または医療用治療装置であって、前記第1信号により前記装置が第1モードで作動し、前記第2信号により前記装置が第2モードで作動する歯科または医療用治療装置とを備え、
前記装置が、初めにプログラムされた「A」識別アドレスを有し、前記足踏みスイッチが、初めにプログラムされた「B」識別アドレスを有し、前記装置と足踏みスイッチ間の同期通信によって、前記装置が前記「A」および「B」識別アドレスを含むように再プログラムされ、前記足踏みスイッチが前記「A」および「B」識別アドレスを含むように再プログラムされ、
前記装置が周期的に「REQUEST FOR SWITCH POSITION STATUS」信号を前記足踏みスイッチに伝送し、前記足踏みスイッチが「SWITCH POSITION STATUS」信号を前記装置に伝送することによって応答し、
前記足踏みスイッチは、前記装置にケーブルによって接続可能であり、前記足踏みスイッチが前記装置に前記ケーブルによって接続されている場合、前記装置は、前記足踏みスイッチにより前記装置に無線方式で伝送された作動信号を無視する、システム。 - 前記システムが歯科用治療装置の作動を制御するのに使用される、請求項1に記載のシステム。
- 前記歯科用治療装置が超音波歯科用歯石除去器である、請求項2に記載のシステム。
- 前記第1スイッチを作動させることにより、前記歯科用歯石除去器が、通常の超音波歯石除去パワーで作動する、請求項3に記載のシステム。
- 前記第2スイッチを作動させることにより、前記歯科用歯石除去器が、ブーストされた超音波歯石除去パワーで作動する、請求項3に記載のシステム。
- 前記システムが、医療用治療装置の作動を制御するのに使用される、請求項1に記載のシステム。
- 前記足踏みスイッチ内の前記第1スイッチが作動すると、前記足踏みスイッチが、「AWAKE」信号および「SWITCH POSITION STATUS」信号を前記装置に伝送し、前記装置が、第1モードで作動することによって前記信号に応答する、請求項1に記載のシステム。
- 前記足踏みスイッチ内の前記第2スイッチが作動すると、前記足踏みスイッチが、「AWAKE」信号および「SWITCH POSITION STATUS」信号を前記装置に伝送し、前記装置が第2モードで作動することによって前記信号に応答する、請求項1に記載のシステム。
- 前記装置が、250ミリ秒の時間間隔で「REQUEST FOR SWITCH POSITION STATUS」信号を前記足踏みスイッチに伝送する、請求項1に記載のシステム。
- 前記足踏みスイッチが、電池によって電力を供給される、請求項1に記載のシステム。
- 前記足踏みスイッチが「AWAKE」信号を伝送し、ベース・ユニットが「AKNOWLEDGEMENT」信号および「REQUEST FOR BATTERY STATUS」信号を前記足踏みスイッチに伝送することによって応答する、請求項10に記載のシステム。
- 前記足踏みスイッチが、「ACKNOWLEDGEMENT」信号および電池電圧データを前記装置に伝送することによって、「REQUEST FOR BATTERY STATUS」信号に応答する、請求項11に記載のシステム。
- 歯科または医療用治療装置を制御するためのシステムであって、
第1スイッチおよび第2スイッチを含み、足による押し下げ可能な部材を有する足踏みスイッチ・デバイスであって、前記第1スイッチを作動させるために前記部材が第1位置まで押し下げられ、前記第2スイッチを作動させるために前記部材が第2位置まで押し下げられ、前記デバイスが、前記第1位置まで押し下げられた前記部材に応答して配線方式で第1作動信号を伝送し、前記第2位置まで押し下げられた前記部材に応答して配線方式で第2作動信号を伝送する通信要素をさらに含む足踏みスイッチ・デバイスと、
前記足踏みスイッチから前記第1作動信号および第2作動信号を受信するための通信要素を含む歯科または医療用治療装置であって、前記第1信号により前記装置が第1モードで作動し、前記第2信号により前記装置が第2モードで作動する歯科または医療用治療装置とを備え、
前記装置が周期的に「REQUEST FOR SWITCH POSITION STATUS」信号を前記足踏みスイッチに伝送し、前記足踏みスイッチが「SWITCH POSITION STATUS」信号を前記装置に伝送することによって応答し、
前記足踏みスイッチは、前記装置にケーブルによって接続可能であり、前記足踏みスイッチが前記装置に前記ケーブルによって接続されている場合、前記装置は、前記足踏みスイッチにより前記装置に無線方式で伝送された作動信号を無視し、
前記装置が前記足踏みスイッチにREQUEST SLEEP信号を伝送し前記足踏みスイッチがスリープ・モードに入るまで、前記足踏みスイッチが、前記装置に無線方式で前記作動信号を伝送する、システム。 - 前記システムが歯科用治療装置の作動を制御するのに使用される、請求項13に記載のシステム。
- 前記歯科用治療装置が超音波歯科用歯石除去器である、請求項14に記載のシステム。
- 前記第1スイッチを作動させることにより、前記歯科用歯石除去器が、通常の超音波パワーで作動する、請求項15に記載のシステム。
- 前記第2スイッチを作動させることにより、前記歯科用歯石除去器が、ブーストされた超音波パワーで作動する、請求項15に記載のシステム。
- 前記システムが、医療用治療装置の作動を制御するのに使用される、請求項13に記載のシステム。
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