KR100376076B1 - 배터리게이지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리로부터 이용가능한 전압 뿐만 아니라 배터리로부터 흐르는 전류량을 모니터링함으로서 배터리에 남겨진 시간량의 추정을 제공한다. 배터리 전압 및 전류 드레인(drain)의 주기적인 샘플링은 정확한 배터리 모니터링을 가능하게 하는 것으로 발견된다. 샘플링 기술은 배터리 전압 샘플링과 전류 드레인 샘플링 사이에서 번갈아 일어난다. 효과적인 비용으로 샘플링하는 것을 가능하게 하는 전기 회로가 제공된다. 배터리 전력하에 남겨진 시간량을 결정하는 방법이 마이크로프로세서에 의해 샘플링 신호에 적용된다. 바람직한 실시예에서는 남겨진 배터리 시간량에 대한 그래프 표시가 제공된다.

Description

배터리 게이지
정맥 주사 치료액을 환자에게 투입하는 것은 종래 기술에서 이미 공지되어 있다. 전형적으로, 유리컵이나 탄력적인 용기에 포함되는 식염수, 포도당, 또는 전해질과 같은 용액은 카테테르(catheter)에 의해 환자로 액세스되는 폴리염화 비닐(PVC) 정맥 주사(IV) 튜브와 같은 도관을 통해 환자의 정맥 시스템으로 공급된다. 여러 차례, 액체(fluid)가 중력하에서 주입되고, 유동율(flow rate)은 원하는 유동율이 구해질 때까지 IV 튜브의 흐름 루멘(lumen)을 제한하도록 조정하는 롤러 클램프(roller clamp)에 의해 제어된다.
용기에서 환자로의 흐름은 또한 롤러 클램프 이외의 수단에 의해 조절되는 것으로 알려져 있다. 전자적으로 제어되는 주입 펌프를 사용하는 것은 점점 더 보편화되고 있다. 이러한 펌프는 예를 들면, 연동형 펌프와 벨브형 펌프를 포함한다. 연동형 펌프는 전형적으로 압력 핑거(pressure finger)에 연결된 캠 추종기(cam follower)를 구동시키고 서로 각을 이루어 이격되어 있는 캠의 어레이를 포함한다.이들 소자는 압력 핑거상에 선형파 운동(linear wave motion)을 알리는 데 협조한다. 이 선형파 운동은 IV 튜브에 힘을 인가하여, IV 튜브내의 액체에 운동을 첨가하고 그에 의해 액체가 추진되도록 하는데 사용된다. 다른 종류의 연동 펌프는 IV 튜브내의 액체에 운동을 첨가하도록 IV 튜브에 걸쳐 회전되는 다수의 롤러 멤버를 사용한다. 의료 주입 펌프는 또한 액체에 순차적으로 추진력을 첨가하도록 상류 및 하류 벨브를 갖는 펌핑 챔버(pumping chamber)를 사용한다. 이러한 벨브형 펌프는 전형적으로 환자와 액체원 사이의 전용 IV 튜브상에 포함되는 특정화된 펌핑 카셋트 챔버의 사용을 요구한다.
이러한 모든 주입 펌프는 설비 벽면의 코드 구멍에서 공급되는 교류 전류(AC)로부터 전력이 제공될 때 뿐만 아니라 보조 직류 전류(DC) 배터리 전력일 때도 펌핑 작용을 유지할 수 있어야 한다. 이는 병원 설비에 허용될 때라도 치료액이 투입되는 환자가 때때로 이동되어야 하기 때문이다. 예를 들면, 환자가 주입 펌프에 의해 주입되고 있는 동안에 원거리에 있는 테스트 절차를 요구하면, 주입 펌프는 환자가 테스트 영역으로 운송될 수 있도록 벽면의 코드 구멍에서 플러그가 빠지게 된다. 이러한 운송 및 원거리 테스트 동안에는 주입 펌프가 보조 배터리 전력으로 동작된다.
보조 배터리 전력의 사용으로 발생되는 한 문제점은 소정의 시간에 배터리에서 이용가능한 전력을 모니터링하는 것이다. 환자가 이동되는 시간량 동안 충분한 전력이 이동가능함을 아는 것은 건강에 대한 서비스를 제공하는 자에게는 중요함은 명백하다. 과거의 펌프도 배터리 모니터링 기능을 포함하고 있지만, 이러한 모니터링 기능은 단지 배터리로부터 이용가능한 전압만을 측정한다. 전압이 소정의 값 이하로 감소될 때, 저배터리 경고(low battery alert)가 울린다. 전압이 소정의 임계값 이하로 감소될 때는 배터리 알람이 울린다. 그러나, 경고 및 알람 레벨이 보수적으로 설정되도록 모니터링이 정확하지 않기 때문에, 때때로 펌프가 요구되는 시간 동안 충분한 전력을 갖고 있을 때에도 경고나 알람 상황을 발생시킨다. 보다 민감한 모니터링이 이용가능하지만, 때때로 주입 펌프 자체 보다 더 많은 비용이 요구되어, 이러한 증가된 민감도는 비용에서 효과적이지 못하다.
필요한 것은 효과적인 비용의 민감한 배터리 모니터링을 포함하는 의료 주입 펌프이다. 또한, 주입 펌프가 보조 배터리 전력상에 남겨진 시간량의 정확한 추정을 건강 서비스 제공자에게 제공할 수 있는 이점이 있다. 또한, 의료 주입 펌프내의 배터리 모니터링과 유사한 환경에서 효과적인 비용의 민감한 배터리 모니터링이 가능한 배터리 모니터링을 제공하는 이점이 있다.
<발명의 요약>
본 발명은 효과적인 비용으로 민감한 배터리 모니터링을 포함하는 의료 주입 펌프를 제공한다. 본 발명은 배터리 전력상에 남겨진 시간량의 정확한 추정을 건강 서비스 제공자에 제공할 수 있는 주입 펌프를 제공한다. 본 발명은 주입 펌프내의 배터리 모니터링과 유사한 환경에서 효과적인 비용으로 민감한 배터리 모니터링이 가능한 배터리 모니터링을 제공한다.
본 발명은 배터리로부터 이용가능한 전압 뿐만 아니라 배터리로부터 흐르는 전류량을 모니터링함으로서 배터리에 남겨진 시간량의 추정을 제공한다. 배터리 전압 및 전류 드레인(drain)의 주기적인 샘플링이 정확한 배터리 모니터링을 가능하게 하는 것으로 발견된다. 샘플링 기술은 배터리 전압 샘플링과 전류 드레인 샘플링 사이에서 번갈아 일어난다. 효과적인 비용으로 샘플링하는 것을 가능하게 하는 전기 회로가 제공된다. 배터리 전력하에 남겨진 시간량을 결정하는 방법이 마이크로프로세서에 의해 샘플링 신호에 적용된다. 바람직한 실시예에서는 남겨진 배터리 시간량에 대한 그래프 표시가 제공된다.
본 발명은 일반적으로 배터리 게이지(battery gauge)에 관한 것으로, 특히 의료 주입 펌프 배터리 게이지(medical infusion pump battery gauge)에 관한 것이다.
도 1은 주입 펌프의 사시도.
도 2는 다른 방법의 주입 펌프의 사시도.
도 3은 펌프면을 상세히 도시하는, 도 1의 주입 펌프의 정면도.
도 4는 도 1 및 도 2의 주입 펌프의 디스플레이 영역을 상세히 도시한 도면.
도 5는 도 1의 주입 펌프 후면의 정면도.
도 6 내지 도 10은 도 1 및 도 2의 주입 펌프와 사용자의 상호작용을 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 원리에 따라 구성된 배터리 게이지 회로의 블록도.
도 12는 본 발명의 원리에 따라 구성된 배터리 게이지 회로의 구성도.
도 13은 본 발명의 원리에 따라 구성된 배터리 모니터링 처리의 흐름도.
도 14는 본 발명의 원리에 따라 구성된 배터리 수명 처리의 흐름도.
도 15는 본 발명의 원리에 따라 구성된 나머지 시간 처리의 흐름도.
도 1을 참고로, 정맥 주사액 주입 펌프는 일반적으로 (10)이라 칭하여진다. 펌프(10)는 표준 IV 폴(pole)(12)상에 클램프 처리된다. IV 폴(12)은 전형적으로 IV 폴, 펌프, 및 그에 지지되는 부가적인 의료 장치에 일정 레벨의 이동성을 허용하는 바퀴를 하단 주변에 포함하므로, 환자가 이동될 수 있다. 펌프(10)는 주 본체부(14)와 적어도 하나의 펌프 모듈부(16)를 포함한다. 여기서 도시되고 설명되는 실시예에서는 2개의 펌프 모듈부(16)가 제공된다. 그러나, 임의의 수의 펌핑 모듈을 사용하는 것은 펌프 사용자의 요구에 따라 고려된다. 예를 들면, 도 2는 4개의 펌핑 모듈(16)을 갖는 주입 펌프를 도시한다.
운반 핸들(20)은 주 본체부(14)의 상단 주변에 형성된다. 주 본체(14)는 또한 이후에 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 펌프(10)에 대한 다양한 정보를 사용자에게 운반하고 펌프(10)와의 사용자 인터페이스를 제공하는 액정 디스플레이(LCD) 영역(23)을 포함한다. 주 본체(14)는 데이터-입력키(25)를 포함한다. 펌프 모듈(16)은 튜브-로딩(loading) 채널(27)과 마이크로프로세서를 갖춘 디스플레이 영역(29)을 포함한다. 바람직한 실시예에서는 이 마이크로프로세서가 모토롤라사(Motorola, Schaumburg, Illinois)로부터 이용가능한 68HC11이다. 주 본체부(14)는 마스터 마이크로프로세서에 종속되는 슬래이브(slave) 마이크로프로세서를 포함한다. 슬래이브 마이크로프로세서는 또한 아날로그 대 디지탈 변환기(A/D 변환기)를 포함한다. 바람직한 실시예에서는 마이크로프로세서가 인텔사(Intel Corporation, Santa Clara, California)로부터 이용가능한 80C186EB이고, 슬래이브 마이크로프로세서는 필립스 반도체사(Phillips Semiconductors, Sunnyvale,California)로부터 이용가능한 80C552이다. 슬래이브 마이크로프로세서는 이후 기술될 모니터링 기능을 구동시키는 판독 전용 메모리(ROM)내의 소프트웨어를 포함한다.
도 3를 참고로, 주입 펌프(10)면을 상세히 도시한 정면도가 주어진다. 디스플레이 영역(23)의 측면을 따라 스크롤-업(scroll-up) 화살표 키(31)와 스크롤-다운(scroll-down) 화살표 키(33)가 포함된다. 이들 키는 디스플레이 영역(23)내에서 프로그래밍 분야나 작용을 선택하는데 사용된다. 디스플레이 영역(23) 아래에는 디스플레이 영역(23)에서 다른 방법의 선택과 상호작용하는데 사용되는 다수의 화살표 키(36)가 포함된다. 이들 화살표 키(36)는 디스플레이 영역(23)에 디스플레이되는 특정한 기능과 연관되어 사용되기 때문에, 이들 화살표 키(36)는 "소프트키(soft key)"라 칭하여진다.
도 4를 참고로, 디스플레이 영역(23)은 4개의 디스플레이부를 포함한다. 디스플레이 영역의 윗부분에는 상태 디스플레이(38)가 위치한다. 상태 디스플레이(38)는 펌프 주입 상태를 제공한다. 상태 디스플레이(38)는 또한 경고, 알람, 및 실패 조건을 식별한다. 디스플레이 영역의 하단 부분에는 프롬프트(prompt) 디스플레이가 포함된다. 프롬프트 디스플레이는 사용자에게 프롬프트나 지시를 제공하는 프롬프트선(41)을 포함한다. 디스플레이 영역(23) 아래에 위치하는 다수의 소프트키(36)에 대한 라벨을 포함하는 소프트키 영역(40)이 또한 포함된다. 그래서, 프롬프트를 따라서 소프트키(36)에 적용된 라벨로 선택을 함으로서, 사용자는 디스플레이 영역(23)과 인터페이스할 수 있다. 마지막으로, 디스플레이 영역(23)의 중간 부분(42)은 주입 선택, 프로그래밍, 및 펌프 주입의 동작 또는 운행 상황을 디스플레이하는데 사용된다.
다시 도 3를 참고로, 주 본체(14)는 또한 다수의 기능키(44)를 포함한다. 기능키(44)는 숫자 키 패드(50) 뿐만 아니라 사용자 인터페이스 키를 포함하는 전용키(46)를 포함한다. 숫자 키 패드(50)에는 숫자 0 내지 9 및 소수점 키가 포함된다. 이들 숫자와 소수점 키는 도 4에 도시된 예와 같이, 디스플레이 영역(23)에서 강조된 분야에 프로그래밍 값을 입력시키는데 사용된다. 숫자 키 패드(50)는 또한 강조된 분야에서의 값을 클리어(clear)시키는데 사용되는 클리어키(53)를 포함한다. 강조된 분야에서의 값을 부주의하게 클리어시키는 것에 대한 안전 특성으로, 강조된 분야가 클리어된 후에 클리어키(53)를 다시 누르면, 그 분야의 내용은 마스터 마이크로프로세서의 메모리에 저장된 최종값으로 재저장된다.
전용 기능키(44)는 메인-디스플레이 기능키(55)를 포함한다. 메인-디스플레이 기능키(55)는 사용자 상호작용 중의 임의의 지점으로부터 초기 또는 메인 디스플레이로 디스플레이 영역(23)을 복귀시키는데 사용된다. 부피-내력(volume-history) 기능키(57)는 부피 내력 화면을 디스플레이하는데 사용된다. 소음(silence) 기능키(59)는 바람직한 실시예에서는 2분인 소정의 주기 동안에 펌프 알람과 펌프 경고의 소리를 없앤다. 배경 조명(back-light) 기능키(61)는 펌프(10)가 전기 코드 구멍에 꽂힐 때 한가지 목적을 이루고, 펌프(10)가 보조 배터리 전력상에 있을 때 관련되지만 다른 두 번째 목적을 이룬다. 전기 코드 구멍에 꽂힐 때, 배경 조명 기능키(61)는 디스플레이 배경 조명을 on 및 off 시킨다. 보조배터리 전력상에 있을 때는 배경 조명 기능키(61)가 디스플레이 배경 조명을 밝히지만, 전력을 보존하기 위해 배경 조명이 소정의 주기 이후에는 유지되지는 않는다.
작용키에는 on/off 충전키(63)가 포함된다. on/off 충전키(63)는 주입 펌프(10)의 전력을 on 및 off 시킨다. 펌프(10)가 주입하고 있을 때, on/off 충전키(63)를 누르면 주입을 중단시키도록 시스템에 오버라이드가 제공된다. 작용키는 또한 시작키(65)를 포함한다. 요구되는 프로그래밍 값이 프로그래밍 모드 동안에 입력되면, 시작키(65)는 주입을 초기화한다. 알람 통보에 이어서, 일단 알람 상황이 해결되면, 시작키(65)는 알람 통보를 소거시키고 주입을 다시 시작한다. 작용키는 또한 비율값을 선택하는데 사용되는 비율(rate)키(68)와, 주입 펌프(10)가 주입을 위해 프로그램될 때 부피 매개변수를 선택하는데 사용되는 부피(volume) 키(70)를 포함한다.
2개의 부가적인 아이콘(icon)은 펌프 상황의 표시자로 사용된다. 전기-플러그 아이콘(72)은 주입 펌프(10)가 전기 코드 구멍에 꽂히는 때를 나타낸다. 전기-플러그 아이콘(72)은 또한 보조 배터리가 전기 코드 구멍으로부터 제공되는 전력으로 충전되고 있음을 나타낸다. 또한, 이후 상세히 설명될 바와 같이, 펌프(10)가 보조 배터리 전력으로 동작하고 있을 때 켜지는 배터리 아이콘(74)이 제공된다.
펌프(10)의 주 본체(14)하에는 적어도 하나의 펌프 모듈(16)이 위치한다. 펌프 모듈(16)은 표준 IV 튜브(76)가 펌프(10)로 로드되는 튜브-로딩(tube-loading) 채널(27)을 포함한다. 펌프 모듈(16)은 자동적인 튜브-로딩 특성을 포함한다.튜브-로딩 채널(27)내에는 IV 튜브(76)상에 포함되는 슬라이드 클램프(slide clamp)를 수신하도록 적용되는 마개가 있는 슬롯(keyed slot)(78)이 포함된다. 펌프 모듈(16)은 자유-흐름 방지 특성(free-flow prevention feature)을 포함한다.
IV 튜브(76)가 적절한 방향으로 펌프 모듈(16)에 로드되는 것으로 가정하기 위해, 펌프 모듈(16)은 몇 가지 안전 특성을 포함한다. 먼저, 슬라이드 클램프(80)는 적절한 방향으로 마개가 있는 슬롯(78)에만 고정되도록 맞추어진다. 부가적으로, 튜브-로딩 채널(27)하에는 IV 튜브(76)내에서 유체 흐름의 적절한 방향에 대해 사용자에게 지시하도록 유체 흐름 화살표(81)가 제공된다. 또한, 펌프 모듈(16)의 좌측에는 정맥 주사액 주머니 아이콘(83)이 제공된다. 이는 용액 주머니에 연결된 IV 튜브(76)의 끝부분이 튜브-로딩 채널(27)의 좌측으로 전해져야 함을 사용자에게 상기시킨다. 또한, 펌프 모듈(16)의 우측에는 환자 아이콘(85)이 있다. 이 아이콘(85)은 환자에 연결된 IV 튜브(76)의 끝부분이 튜브-로딩 채널(27)의 우측으로 전해져야 함을 사용자에게 상기시키는데 사용된다.
펌프 모듈 디스플레이 영역(29)은 또한 문자 디스플레이 영역을 포함한다. 여기서 설명되는 바람직한 실시예에서는 8개-문자 디스플레이 영역이 제공된다. 그 디스플레이 영역은 특정한 펌프 상호작용 동작 동안에 사용자에게 지시하거나 프롬프트가 전해지는데 사용된다. 디스플레이는 또한 특정한 상황을 식별하도록 알람 또는 경고 상황 동안에 사용된다. 마지막으로, 디스플레이는 주입 상태의 표시를 제공하도록 주입 동안에 사용된다.
문자 디스플레이 영역하에는 3개의 발광 다이오드(LED) 상태 표시기가 포함된다. 첫 번째 것은 펌프(10)가 주입하고 있는 때를 나타내는 녹색 LED(87)이다. 두 번째 것은 펌프(10)가 경고 상황에 있는 때를 나타내는 노란색 LED(89)이다. 활성화된 알람이 없으면, 노란색 LED(89)는 경고 상황 동안에 계속하여 켜진 상태를 유지한다. 세 번째 것은 펌프(10)가 알람 상황에 있는 때를 나타내는 적색 LED(91)이다. 적색 LED(91)는 알람 상황 동안에 on 및 off로 깜빡거리고, 실패 상황 동안에는 연속적으로 켜진 상태를 유지한다. 주입 펌프(10)가 보조 배터리 전력으로 운행되고 있으면, 배터리 전력을 보존하기 위해 경고 또는 알람 디스플레이가 on 및 off로 깜빡거린다.
펌프 모듈(16)은 또한 개방 작용키(open action key)(94)와 중단-작용키(stop action key)를 포함한다. 개방 작용키(94)는 IV 튜브가 튜브 로딩 채널(27)로 로드될 수 있도록 로딩 기계를 개방시킨다. IV 튜브가 펌프 모듈(16)에 포함될 때, 개방 작용키(94)는 IV 튜브의 제거를 허용하도록 로딩 기계를 개방시킨다. 중단-작용키(96)는 활성화된 주입을 중단시키도록 시스템 오버라이드(override)를 제공한다.
도 5을 참고로, 주입 펌프(10)의 후면(97)이 도시된다. 주입 펌프(10)는 주입 펌프(10)에 전력을 가하고 보조 배터리를 재충전하기 위해 표준 AC를 제공하도록 펌프(10)를 벽면의 코드 구멍에 꽂는 접지된 전력 코드(98)를 포함한다. 장치는 또한 펌프(10)를 IV 폴(pole)상에 설치하는데 사용되는 설치 클램프(100)를 포함한다. 오디오 스피커에 걸쳐 경고 및 알람 상황의 오디오 음을 발생하는데 사용되는 오디오 스피커 그릴(audio speaker grill)(102)이 제공된다. 펌프(10)가 컴퓨터와연결되어 통신하는 것을 허용하도록 통신 포트(104)가 제공된다. 통신 포트(104)는 또한 병원내의 간호사실에 위치하는 컴퓨터에 간호사 호출 신호를 통신하는데 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서는 RS232 호환 인터페이스가 외부 통신을 위해 제공된다.
DC 소켓(107)이 또한 제공된다. DC 소켓(107)은 예를 들면, 펌프(10)가 응급 환자에게 사용되는 것을 가능하게 하도록 대부분의 U.S. 차량에 제공되는 12 volts 전원과 같은 외부 DC 전원에 펌프(10)가 연결되는 것을 가능하게 한다. 주입 펌프(10)의 후면은 또한 종래 기술에서 공지된 바와 같은 전기 휴즈를 포함하는 휴즈칸(109), 오디오 스피커 볼륨 제어(111), 및 메인 디스플레이를 위한 LED 대비 조정(113)을 포함한다. 또한, 패널(panel) 고정 버튼(116)이 제공된다. 패널 고정 버튼(116)을 인에이블시키면, 부주의한 재프로그래밍 뿐만 아니라 펌프(10)와의 고의적인 간섭을 방지하도록 많은 전방 패널 키가 디스에이블된다.
각 펌프 모듈(16)의 측면에는 수동-튜브 배출 노브(knob)(118)가 포함된다. 이 노브(118)는 펌프 모듈(16)에서 자동 튜브-로딩 및 언로딩 특성의 수동적인 오버라이드를 제공한다. 이는 사용자가 펌프(10)로부터 튜브 연결을 수동적으로 배출하는 것을 허용한다. 또한, 각 펌프 모듈상에는 드롭-센서 포트(drop-sensor port)(120)가 제공된다. 이 포트(120)는 표준 드립 챔버(drip chamber)와 연관되어 펌프(10)를 선택적인 드롭 센서에 연결하는 것을 허용한다.
이제는 도 6 내지 도 10을 참고로, 주입 펌프(10)와의 사용자 상호작용이 설명된다. 앞서 논의된 바와 같이, 사용자 상호작용은 원래 디스플레이 영역(23)하에디스플레이되는 소프트 키(36)와 측면상에 포함되는 스크롤-업 및 스크롤-다운 화살표키(31), (33)를 포함하여, 메인 디스플레이 영역(23)을 통해 행해진다.
on/off 충전키(63)를 누름으로서 펌프(10)의 전력이 상승되면, 펌프 자체 진단 테스트가 시작된다. 펌프 모듈 디스플레이(29)가 각 문자 위치를 비추는 동안에 메인 디스플레이 영역(23)은 초기에 밝아지고, 이어서 어두어진다. 다음에는 백업 호출기의 소리에 이어서, LED가 밝아지고 가청 스피커가 활성화된다. 이러한 절차는 화면이 밝아질 때 사용자가 디스플레이상의 어두운 점이나 선을 점검하고, 화면이 어두울 때 디스플레이상의 밝은 점이나 선을 점검하고, 펌프 모듈 디스플레이 문자가 적절하게 밝아짐을 확인하고, 모든 LED가 작업 순서에 있음을 확인하고, 또한 가청 스피커와 백업 호출기가 활성화된 소리를 듣는 것을 가능하게 한다.
일단 디스플레이 영역, LED, 및 스피커 테스트가 완료되면, 화면은 도 6a에 도시된 펌프 식별 화면을 디스플레이한다. 이 화면은 배터리 아이콘(122)을 포함한다. 배터리 아이콘(122)은 재충전가능한 보조 배터리에 남아있는 amp 시간량을 그래프로 설명하는 표준 눈금(124)을 포함한다. 이러한 초기 화면에서, 프롬프트선(41)은 펌프 자체 진단 테스트가 진행중임을 식별하고, 자체 진단 테스트가 끝날 때까지 사용자에게 대기할 것을 지시한다.
이제는 도 6b를 참고로, 자체 진단 테스트가 완료된 이후에, 프롬프트선(41)은 사용자에게 펌프(10)가 프로그래밍 모드로 계속될 준비가 되어있음을 알린다. 부가적으로, 사용자에 의해 선택된 구성 옵션에 따라 수 개의 소프트 키가 이용가능해진다. 예를 들면, 도 6b에 도시된 실시예에서는 사용자가 이전에 선택된 구성매개변수의 세트를 변화시키는 프로그래밍 모드로 들어가는 것을 가능하게 하는 "change Personality"TM이라 칭하여지는 소프트 키가 주어진다. 부가적으로, 이전 프로그램으로부터의 정보가 메모리에 계속 보유됨을 나타내는 "new patient"라 칭하여지는 소프트 키가 주어진다. "new patient" 소프트 키를 누르면, 프로그래밍 메모리와 이전의 환자로부터의 부피 내력이 클리어된다. 프롬프트선(41)에서 지시되는 바와 같이, 메인 디스플레이키(55)를 누르면, 디스플레이 영역(23)이 메인 디스플레이 화면으로 진행된다.
주입 펌프(10)를 프로그램하기 전에, 사용자는 IV 튜브(76)를 펌프 모듈(16)에 로드시킬 것을 지시받는다. 도 7을 참고로, IV 튜브(76)를 펌프 모듈(16)내에서 자동화된 튜브-로딩 슬롯(27)으로 로드시키는 것이 설명된다. 먼저, 개방키(94)가 눌려져 자동 튜브-로딩 기계가 열려지게 된다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 사용자는 on/off 슬라이드 클램프(80)를 마개가 있는 슬롯(78)에 놓고, 적절한 IV 튜브(76)의 방향을 확실히 하도록 돕는다. 도 7b에 도시된 바와 같이, IV 튜브(76)를 팽팽하게 당겨서, 사용자는 IV 튜브(76)를 튜브-로딩 채널(27)로 그에 따라 밀어넣는다. 일단 펌프(10)가 IV 튜브(76)의 존재를 검출하면, 펌프(10)는 IV 튜브(76)를 펌프 구동 기계내의 적절한 위치로 자동 로드시킨다. 개방키(94)가 눌려진 이후에 소정의 시간 주기 동안에 IV 튜브가 로드되지 않으면, 부적절한 IV 튜브의 부주위한 로딩이 발생되지 않도록 확실하게 보장하기 위해 자동 튜브-로딩 기계가 닫힌다. 부가적으로, off 상태로 될 때, 개방키를 누르는 것은 IV 튜브(76)가장치로 로드될 수 있도록 주입 펌프(10)에 전력을 가한다.
메인 디스플레이 화면은 펌프(10)가 주입되지 않음을 나타내는 중단 아이콘(126)을 포함한다. 소프트 키(36)는 "option" 키, "primary" 키, 및 "piggyback" 키를 포함한다. "primary" 소프트 키 위에 포함되는 중단 아이콘(128)은 불이행(default) 주입을 나타낸다. 디스플레이 화면 프롬프트는 두가지 주입에 대한 프로그래밍 모드를 관찰하도록 사용자에게 "primary" 소프트 키 또는 "piggyback" 소프트 키를 누를 것을 지시한다.
주입 펌프의 프로그래밍을 시작하기 위해서는 도 6d에 도시된 바와 같이, 비율 키(68)를 눌러 비율 분야가 강조된 비율-부피 프로그래밍 화면으로 디스플레이를 변화시킨다. "primary" 소프트 키나 "piggyback" 소프트 키가 눌려지지 않으면, 프로그래밍 모드는 불이행 주입이 프로그램되는 것으로 가정된다. 비율-부피 프로그래밍 화면 프롬프트선(41)은 소프트 키 옵션이 "change mode" 키 및 "piggyback" 키를 포함할 때 사용자에게 비율을 입력하거나 변화 모드를 누를 것을 지시한다. 일단 원하는 유동율이 숫자키 패드(50)로 사용자에 의해 입력되면, 부피나 화살표 키는 부피 분야를 강조하는데 사용될 수 있다. 주입될 부피는 숫자키 패드(50)를 이용해 사용자에 의해 입력될 수 있다. 표준 1차 주입에서는 이것이 프로그래밍 단계를 완료시킨다.
프로그래밍하는 동안에, 사용자에 의해 틀린 값이 입력되면, 숫자키 패드(50)를 사용해 정확한 값이 프로그램될 수 있도록 클리어 키(53)를 눌러 틀린 값을 클리어시킨다. 주입을 시작하기 위해서는 시작키(65)를 누른다. 프로그램된값이 사용자에 의해 선택된 구성 매개변수의 특정한 세트를 근거로 마스터 마이크로프로세서에 프로그램된 허용가능한 범위를 넘으면, 시작키(65)를 눌렀을 때 범위를 벗어났음을 알리는 알람이 활성화된다.
주입할 때, 디스플레이 영역(23)은 펌프(10)가 작동하고 있음을 나타내도록 활기 띤 물방울 모양의 물방울 아이콘을 도시한다. 프로그램된 전송 비율, 전송될 나머지 액체의 부피, 및/또는 남은 부피를 전송할 나머지 시간이 디스플레이된다. 완료되기 전에 주입을 중단하려면, 중단키(96)를 누른다. 물방울 아이콘은 메인 디스플레이상에서 중단 아이콘으로 대치되고, 펌프 LED는 더 이상 켜지지 않는다. 주입을 다시 시작하려면, 시작키(65)를 누른다.
소정의 시간 주기내에서 펌프(10)가 다시 시작되지 않으면, 채널 중단 경고가 울리게 된다. 펌프(10)는 또한 알람 상황이 발생되거나 운행하는 동안에 on/off 충전키(63)가 눌려지면 중단될 수 있다. 추가 주입은 2차 주입 IV 튜브상의 슬라이드 클램프(80)를 닫고 중단키(96)를 누름으로서 중단된다. 1차 주입을 계속하려면, 펌프(10)의 동작 모드를 변화시키기 위해 "primary" 소프트 키를 누르고, 1차 주입을 시작하도록 시작키(65)를 누르는 것으로 이어진다.
일단 주입될 나머지 부피가 주입의 완료를 나타내는 0에 이르게 되면, 펌프(10)는 자동적으로 KVO(keep-vein-open) 경고 모드로 들어간다. 이 경고 모드 동안에 펌프(10)는 프로그램된 KVO 비율보다 더 작은 비율로, 또는 프로그램된 비율로 계속 주입된다. KVO 경고 모드에서 빠져나오려면, 중단키(96)를 누른다. 이때, 펌프(10)는 다음 주입을 위해 프로그램되거나 펌프(10)의 전력이 off 상태로될 수 있다.
주입 종료 이후에, IV 튜브(76)를 언로드시키기 위해서는 개방키(94)를 누른다. 펌프 모듈(16)은 자동적으로 슬라이드 클램프(80)를 닫고, IV 튜브(76)의 제거를 허용하도록 튜브-로딩 채널(27)을 개방시킨다. IV 튜브(76)가 제거되면, 자동 로드 기계는 닫힌다. 다른 방법으로, 소정의 시간 주기 이후에 IV 튜브(76)가 제거되면, 기계가 자동적으로 닫히게 된다.
도 8a을 참고로, 메인 디스플레이로부터 "option" 소프트 키가 눌려지면 옵션 윈도우를 디스플레이하는 팝-업 윈도우(pop-up window)가 도시된다. 옵션 메뉴는 흐름 점검 특성(flow check feature), 현재의 PersonalityTM관찰 특성, 하류 폐색값(downstream occlusion values)의 선택, 배터리 충전 레벨 특성, 및 구성/서비스 특성을 포함한다. 특정하게 이용가능한 특성을 관찰하기 위해, 사용자는 스크롤-업 및 스크롤-다운 화살표키 (31), (33)을 이용해 관찰될 특성을 강조한다. 현재 PersonalityTM관찰 특성은 현재의 구성 매개변수의 세트를 신속하게 재검토하는 것을 허용한다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 옵션 메뉴상의 배터리 충전 레벨은 사용자가 보조 배터리의 배터리 충전 레벨에 관한 정보를 액세스 하는 것을 허용한다. 메인 디스플레이 영역에는 배터리 충전 아이콘(122)이 디스플레이된다. 프롬프트선(41)은 사용자에게 배터리 충전 레벨 옵션을 빠져나오는 방법을 지시한다. 배터리 충전 레벨 디스플레이를 빠져나오도록 "done" 소프트 키가 제공된다.
본 발명은 또한 수 개의 고장 진단 경고, 알람, 및 실패 메시지를 제공한다. 경고, 알람, 또는 실패가 발생될 때, 디스플레이의 상태 영역 뿐만 아니라 펌프 모듈 문자 디스플레이는 경고, 알람, 또는 실패를 식별한다. 경고 메시지는 사용자 간섭을 요구할 수 있지만, 주입을 중단하지는 않는다. 알람 상황은 자동적으로 주입을 중단시키므로, 주입이 다시 시작될 수 있기 전에 즉각적인 처리를 요구한다. 장치 실패는 자동적으로 주입을 중단한다. 알람 상황은 현존하는 경고 상황을 무효로 만들 수 있는 반면, 실패는 모든 경고 및 알람을 무효로 만든다.
경고 상황은 펌프 모듈 디스플레이 아래에서 노란 경고 LED(89)를 밝히고 경고음을 낸다. 경고음은 소음키(59)를 누름으로서 2분과 같은 시간 주기 동안에 조용하게 될 수 있다. 경고 상황은 이후 상세히 기술될 바와 같이, 보조 배터리가 남겨진 주입 시간의 소정의 양 보다 작은 값을 가짐을 나타내는 저배터리 경고를 포함한다. 이 경고는 배터리 알람 상황이 발생되기 전에 발생된다. 배터리 고갈 알람은 이후 상세히 기술될 바와 같이, 보조 배터리 충전이 주입을 계속하는데 필요한 레벨 이하로 줄어들었음을 나타낸다. 배터리 고갈 알람을 재설정하기 위해, 주입 펌프(10)는 AC 공급으로 플러그 연결되어야 한다.
펌프(10)에 대한 구성 매개변수의 세트를 구성하기 위해, 도 8a에 도시된 옵션 메뉴 중 구성/서비스 기능이 선택된다. 구성/서비스 기능이 선택되면, 도 9a에 도시된 패스워드 입력 화면이 나타난다. 패스워드는 적절한 병원 개인만이 구성/서비스 루틴과 액세스 하는 것을 보장한다. 프롬프트선(41)은 패스워드의 입력을 전한다. 권한이 부여된 개인은 구성/서비스 루틴에서 진행되기 위해 숫자의 패스워드를 입력한다. 패스워드 입력 화면은 주입 펌프(10)에서 소프트웨어 버전의 기준 목록을 포함한다. 그 루틴에서 빠져나오기 위해 "cancel" 소프트 키가 제공된다.
유효한 패스워드가 성공적으로 입력되면, 도 9b에 도시된 바와 같은 구성/서비스 메뉴 화면이 나타난다. 옵션은 PersonalityTM구성 사용, 장치 구성 사용, 사건 내력, 서비스 특성, 장치 구성 전송, 다운로드(download) 구성, 시간 설정, 및 날짜 설정을 포함한다. 옵션이 강조될 때, 옵션의 특정한 구성성분을 제공하는 메시지가 나타난다. 도 9b에 도시된 예에서, PersonalityTM구성 사용은 PersonalityTM리스트, 주입 모드 및 특성, 주입 제한 경고 및 알람, 드롭 센서, 및 라벨 라이브러리(label library)를 구성성분으로 포함한다.
권한이 부여된 병원 개인은 임상 특성 제한과 주입 경고 및 알람 특징으로 프로그램할 수 있다. 주입 제한, 경고, 및 알람은 도 9c에 도시된 PersonalityTM구성 메뉴로부터 액세스 될수 있다. 선택되면, 도 9d에 도시된 바와 같이 주입 제한, 경고, 및 알람 메뉴가 디스플레이된다. PersonalityTM구성 메뉴에서의 설정은 전체적으로 주입 펌프(10)에 적용되고, 분리된 채널에 대해서는 프로그램가능하지 않다.
주입 펌프는 또한 구성/서비스 메뉴로부터 액세스 가능한 서비스 특성을 포함한다. 서비스 특성을 선택하면, 도 10a에 도시된 서비스 특성 메뉴가 디스플레이된다. 배터리 정보 선택에서는 슬래이브 마이크로프로세서가 배터리 동작에 관련된다수의 시간 주기를 계속 주시한다. 바람직한 실시예에서는 주입 펌프(10)가 on 상태이고 플러그에 연결되지 않은 총 시간량과 주입 펌프가 on 상태인 총 시간량을 포함하는 2개의 매개변수가 주시된다. 도 10b에 도시된 배터리 정보 화면은 배터리 충전 아이콘(122), "done"과 "new battery" 소프트 키, 및 매개변수를 포함한다. 새로운 배터리가 설치될 때, 시간 매개변수는 클리어된다. 서비스 특성은 또한 특정한 주입 펌프 구성성분의 설치 또는 대치에 관련된 정보를 디스플레이하는 센서 교정과, 주입 펌프 구성성분을 교정하는 제작 과정에서 사용되는 제작 테스트를 포함한다.
도 11을 참고로, 배터리 게이지 회로의 블록도가 도시된다. 정밀한 기준 전압(200)이 제공된다. 바람직한 실시예에서는 기준 전압이 5 volts이다. 기준 전압(200)은 진(true) RMS 변환기에 의해 요구되는 바이어스 조건을 이룬다. 기준 전압(200)은 또한 슬래이브 마이크로프로세서 A/D 변환기(202)에 기준 전압을 제공한다.
정밀한 기준 전압(200)은 버퍼 및 레벨 쉬프터(shifter)(204)로 입력된다. 버퍼 및 레벨 쉬프터(204)는 2개의 기준 전압을 유도한다: 고기준 전압(206) 및 저기준 전압(208). 바람직한 실시예에서는 고기준 전압(206)이 5.7 volts이고 저기준 전압(208)이 2.5 volts이다. 고기준 전압(206) 및 저기준 전압(208)은 진 RMS 변환기(210)로 입력된다.
배터리 게이지 회로는 또한 4개의 전압/전류 범위(214) 중 측정되고 있는 것을 결정하는 아날로그 전자 스위치(212)를 포함한다. 바람직한 실시예에서는 스위치(212)가 전자 멀티플렉서이다. 스위치(212)는 기체 게이지 회로의 전력을 또한 on 및 off 시키는 제어 회로(216)에 의해 제어된다. 스위치(212)는 진 RMS 변환기(210)에 선택된 신호를 전달한다. 진 RMS 출력은 이후 기술될 바와 같이 분석을 위한 슬래이브 마이크로프로세서의 A/D 변환기(202)로의 입력으로 사용되기 이전에 조절 회로(218)에 의해 조절된다.
도 12를 참고로, 배터리 게이지 회로의 바람직한 실시예에 대한 구조가 도시된다. 배터리 양극은 바람직한 실시예에서 실리코닉스사(Siliconix, Santa Clara, California)로부터 이용가능한 SI9942DY 이중 트랜지스터인 DC 스위치(QD1)에 입력된다. SI9942DY 이중 트랜지스터는 내부 PFET 및 NFET 트랜지스터를 갖는다. 바람직한 실시예에서, 배터리 양극은 SP 핀에 입력된다. 배터리 음극은 정밀 감지 레지스터(R2)를 통해 접지로 설정된다. 유닛이 off 상태일 때, DC 스위치(QD1)는 배터리 양극 단자와 DC 스위치(QD1)의 게이트 입력 사이에 연결된 레지스터(R1)에 의해 정상적으로 끌어 올려진다. 회로를 on 시키기 위해, DC 스위치(QD1)의 GP점은 끌어 내려져야 한다. 이는 DC 스위치(QD1)의 DN 출력을 저상태로 설정함으로서 행해지고, 이는 게이트 입력(GN)이 끌어 올려져야함을 의미한다. 그래서, 제어 회로가 저입력 신호를 전하면, 회로는 off 상태로 된다. 대응하여, 제어 회로가 고입력을 전하면, 회로는 on 상태로 된다. 제어 회로 신호가 개방되면, 레지스터(R3)는 슬래이브 마이크로프로세서가 적절하게 전력 상승시키도록 5 volts 기준을 공급하기 위해 약한 턴 온(turn on)을 실행한다.
배터리 게이지 회로는 또한 정밀한 기준 전압 조절기(U1)를 포함한다. 바람직한 실시예에서는 기준 전압이 5 volts이고, 기준 전압 조절기(U1)는 리니어 테크놀로지사(Linear Technology, Milpitas, California)로부터 이용가능한 LT1021 DCS8-5이다. 다른 방법의 바람직한 실시예에서는 기준 전압 조절기(U1)가 아날로그 디바이스사(Analog Devices, Norwood, Massachusetts)로부터 이용가능한 REF195GS이다. 신호는 레지스터(R4)를 통해 전압 조절기(U1)의 V+ 입력에 인가된다. 레지스터(R4)는 전력 소모를 줄이고 배터리를 위한 단락 회로 보호로 작용한다. 기준 전압 조절기가 REF195GS와 같이 일시 정지(shut-down) 특성을 포함하면, 레지스터(R5)가 제공된다.
정밀한 기준 전압은 연산 증폭기(Q1)의 양극 입력으로 입력되고 레지스터(R6)를 통해 연산 증폭기(Q2)의 양극 입력으로 입력된다. 정밀한 기준 전압은 또한 A/D 기준 전압으로 사용되도록 슬래이브 마이크로프로세서에 기준 전압으로 제공된다. 연산 증폭기(Q1)는 바람직한 실시예에서 5.7 volts인 정밀한 고기준은 출력으로 제공한다. 연산 증폭기(Q2)는 바람직한 실시예에서 2.5 volts인 정밀한 저기준을 출력으로 제공한다. 캐패시터(C1), 레지스터 (R6)과 (R7), 캐패시터(C2), 캐패시터(C3), 및 레지스터 (R8)과 (R9)을 포함하는 지지 소자는 종래 기술에서 공지된 바와 같이 고기준 및 저기준의 정밀도와 안정도를 설정하여 보장한다. 연산 증폭기 (Q1), (Q2), (Q6), 및 (Q7)에 대한 공급 전압은 레지스터 (R4)와 (R5)의 접합으로부터 유도된다.
배터리 게이지 회로는 또한 진 RMS 변환기(U2)를 포함한다. 바람직한 실시예에서는 진 RMS 변환기(U2)가 아날로그 디바이스사(Analog Devices, Norwood,Massachusetts)로부터 이용가능한 AD736JR이다. 고기준은 RMS 변환기(U2)의 +VS 입력에 인가된다. 저기준은 RMS 변환기(U2)의 CC 입력 및 COM 입력으로 인가된다. 레지스터 (R10)과 (R11)은 RMS 연결기가 AC 및 DC 입력에서 진 RMS DC 출력으로의 변환을 실행할 수 있도록 오프셋 바이어스(offset bias)를 이룬다. 캐패시터(C4)는 평균 모드 필터링(filtering)에 사용되고, 부가적인 캐패시터(C5)는 부가적인 진 RMS 필터링에 사용된다. 전계 효과 트랜지스터(FET1)의 드레인은 캐패시터(C5)에 연결되고 소스는 접지에 연결된다. 전계 효과 트랜지스터(FET1)의 게이트는 슬래이브 마이크로프로세서에 의해 인가되는 바와 같이 평균에 대해서는 저상태이고 진 RMS에 대해서는 고상태인 입력에 연결된다. 전계 효과 트랜지스터(FET1)의 게이트에서의 신호가 고상태일 때, 트랜지스터는 캐패시터(C5)가 진 RMS 필터링을 이룰 수 있도록 드레인에서 소스로 전도된다. 캐패시터(C6)는 비교적 작은 값으로, 회로의 실행도에 악영향을 주는 것으로부터 영역에 주어지는 고주파수 간섭 잡음을 제한한다.
배터리 게이지 회로는 또한 아날로그 스위치(U3)를 포함하여, 회로로의 4개의 입력을 선택한다. 바람직한 실시예에서는 아날로그 스위치(U3)가 맥심사(Maxim Corp., Sunnyvale, California)로부터 이용가능한 MAX309CSE이다. 아날로그 스위치는 두 부분 (U3A) 및 (U3B)로 구성된다. 4개의 입력은 고전압 범위, 저전압 범위, 고전류 범위, 및 저전류 범위이다. 고전압 범위는 DC 스위치(QD1)의 출력으로부터 유도되는 바와 같이, 배터리에서 벗어나 레지스터(R12)와 레지스터(R13)으로 구성된 전압 분할기로부터 유도되어, 아날로그 스위치(U3)의 (4) 및 (13) 핀으로 입력된다. 저전압 범위는 레지스터 (R12), (R13)으로 구성된 전압 분할기로부터 유도되고, 조정 레지스터(R14)를 통해 아날로그 스위치(U3)의 (5) 및 (12) 핀으로 입력된다. 실제로, 4개의 선택은 유일한 것이고, 4개의 선택 사이에는 누설 또는 누화(cross tallk)가 발생되지 않는다.
저전류 표시는 연산 증폭기(Q3)로부터 공급되고, 그의 출력은 아날로그 스위치(U3)의 (6) 및 (13) 핀에 입력된다. 레지스터(R15)와 레지스터(R16)은 연산 증폭기(Q3)의 오프셋을 설정하고, 레지스터(R17)과 레지스터(R18)은 연산 증폭기(Q3)의 이득을 설정한다. 레지스터(R16)는 또한 출력을 중간 범위레 설정하도록 제 2 가감 저항기(rheostat)(VR2)를 포함한다. 캐패시터(C7)는 회로에 악영향을 주는 것으로부터 영역에 주어지는 고주파수 간섭 잡음을 제한한다. 이 드라이버에 대한 소스 전압은 레지스터(R2)에 걸친 전압 차이로부터 구해진다. 고전류 범위는 레지스터(R20)에 의해 설정되어 아날로그 스위치(U3)의 (7) 및 (10) 핀에 입력되고, 또한 레지스터(R20)에 걸친 전압 차이로부터 소스 전압을 유도한다.
거친 전압 신호(COARSE V)는 또한 고전압이나 저전압 측정이 이루어지지 않을 때 배터리 전압의 측정이 이루어질 수 있도록 슬래이브 마이크로프로세서에 공급되어 배터리 게이지에 대한 제 2 점검으로 작용한다. 거친 전압 신호는 양극 입력이 레지스터 (R12), (R13)으로 구성된 전압 분할기로부터 유도되는 연산 증폭기(Q4)에서 출력된다. 이 전압은 전압 감소로 인한 펌프 알람을 검출하도록 슬래이브 마이크로프로세서에 의해 사용된다. 레지스터(R12)에 공급되는 전압은 스위치(QD1)의 핀 (5) 및 (6)으로부터 유도된다.
RMS 변환기(U2)로부터의 RMS 출력은 A/D 변환기로 입력되기 전에 연산 증폭기(Q6)와 연산 증폭기(Q7)에 의해 조절된다. 연산 증폭기(Q6)는 레지스터 (R21)과 레지스터(R22)로 구성된 레지스터 이득 네트워크로의 제로-임피던스(zero-impedance) 공급으로 작용한다. 고전류 범위가 선택되고 배터리가 분리될 때, 가감 저항기(VR1)는 중간 범위 전압으로 조정된다. 레지스터(R23)와 레지스터(R24)는 가감 저항기(VR1)의 조정 범위를 정제한다. 캐피스터(C8)는 회로에 악영향을 주는 것으로부터 영역에 주어지는 잡음을 제한한다. 캐패시터(C9)는 연산 증폭기(Q6)를 안정화시킨다. 조절된 진 RMS 신호는 레지스터(R25)를 통해 A/D 변환기로 공급된다. 가감 저항기(VR1)가 조정된 이후에, 가감 저항기(VR2)는 저전류 범위가 선택될 때 중간 범위 전압으로 조정된다.
배터리 게이지 회로는 배터리 게이지의 배터리 모니터링 처리 부분이 발생될 수 있도록 슬래이브 마이크로프로세서에 입력을 제공한다. 배터리 모니터링 처리는 4가지의 중요한 상태를 갖는다 : 배터리 경고; 배터리 알람; 배터리 고갈; 및 배터리 과충전. 배터리 경고는 알람이 발생될 때까지 소정의 시간 이하가 남았을 때 발생된다. 바람직한 실시예에서는 이 소정의 시간이 30분이다. 배터리 알람은 배터리 전압이 임계값으로 결정된 값 이하에 들 때 발생된다. 바람직한 실시예에서는 이 임계값이 10.8 volts이다. 배터리 고갈 알람은 배터리가 배터리 고갈값 이하에 들 때 발생된다. 바람직한 실시예에서는 배터리 고갈값이 남은 시간에 10.4 volts나 0.25 amp이다. 배터리 과충전은 이후 상세히 기술될 바와 같이, 배터리가 과충전되었을 때 발생된다. 바람직한 실시예에서는 보조 배터리가 유아사 배터리 아메리카사(Yuasa Battery America, Santa Fe Springs, California)로부터 이용가능한 NP2-12이다.
이제는 도 13을 참고로, 배터리 게이지의 배터리 모니터링 처리가 보여지는 상티와 배터리 게이지가 진행되는 단계를 도시하는 흐름도가 설명된다. 단계(1)(충전 상태)에서, 배터리 게이지는 벽면의 코드 구멍에 연결되어 있으므로 충전되고 있는 보조 배터리를 모니터링한다. 이 단계를 통해 주기적으로, 배터리 게이지는 보조 배터리로부터 판독된 입력을 샘플링한다. 단계(2)에서, 판독된 이들 입력을 갖는 게이지는 배터리를 완전히 충전하는데 요구되는 시간과 배터리가 충전되기 시작한 이래로 경과된 시간을 비교한다. 바람직한 실시예에서는 완전히 고갈된 상태로부터 배터리를 충전하는데 요구되는 시간이 15 시간이다. 이 도면은 충전 상태로 들어가기 전에 완전한 방전 싸이클을 완료하지 않은 배터리나 다른 용량의 배터리에 대해서는 조정된다. 단계(2)는 또한 배터리에 의해 유인되는 전류가 최소 암페어수(minimum amperage) 보다 작은가를 결정한다. 바람직한 실시예에서는 이 최소 전류량이 4 ma이다. 충전 시간이나 유인되는 전류가 배터리를 완전히 충전했음을 나타내면, 단계(3)에서는 배터리에 대한 최대 amp 시간 용량(maximam amp hour capacity)이 계산된다.
배터리 용량은 방전 싸이클수를 근거로 배터리에 대한 최소 및 최대 amp 시간 용량 사이에서 보간(interpolation)됨으로서 재계산된다. 바람직한 실시예에서, 최대 용량은 1.9 amp 시간(새로운 배터리에 대해)이고, 최소 용량은 1.3 amp 시간이다. 보간은 1.3 amp 시간을 나타내는 150 방전 싸이클의 최대치와의 선형을근거(linear basis)로 행해진다. 보간된 값은 도 15에 도시되고 이후 설명되는 바와 같이, 배터리로의 전류를 근거로 충전 싸이클을 통해 계산된 실제 amp 시간 수와 평균화된다. 배터리 용량이 재계산되면, 배터리 게이지는 단계(4)(완전히 충전된 상태)로 들어간다. 배터리가 완전히 충전되지 않았으면, 도 15에서 도시되고 이후 논의되는 바와 같이, 단계(6)에서는 배터리내에 남은 amp 시간이 계산된다. 남은 amp 시간이 계산되면, 배터리 게이지는 단계(1)로 복귀된다.
단계(4)에서부터, 배터리 게이지는 과충전 상황을 검출하도록 주기적으로 모니터링된다. 바람직한 실시예에서, 과충전 상황은 전류가 50 ma 이하로 감소되고 이어서 50 ma 이상으로 상승되는 경우 또는 배터리의 충전 전압이 14.1 volts를 넘는 경우 존재한다. 단계(5)에서 과충전 상황이 검출되면, 배터리 게이지는 단계(6)에서 서비스 경고를 설정하고, 그 경고는 다음에 주입 펌프의 전력이 on 상태로 될 때까지 디스플레이 또는 연기된다.
카운트 판독으로서 슬래이브 마이크로프로세서의 A/D 변환기로부터 입력이 수신된다. 바람직한 실시예에서는 입력이 저전류, 고전류, 저전압, 고전압, 및 거친 전압을 포함한다. 다양한 입력에 대한 카운트 판독은 마이크로프로세서에 의해 또 다른 계산을 위해 사용되거나 디스플레이되는 전압 또는 밀리암페어량(milliamperage) 판독으로 변환된다. 최대 카운트값은 변환되지 않고 배터리를 모니터링할 때 에러를 반영하는 구별되는 입력이다.
본 발명의 원리에 따라 하나의 전류 입력과 하나의 전압 입력만이 필요하지만, 바람직한 실시예에서는 고전류가 먼저 샘플링된다. 이 값이 소정의 저전류값에있으면, 그 값은 폐기되고 이어서 저전류가 그 대신에 사용된다. 유사하게 바람직한 실시예에서는 저전압이 샘플링된다. 거친 전압이 소정의 저전압 범위 보다 작으면, 낮은 배터리 게이지 전압이 선택되고; 그렇지 않은 경우에는 고전압이 샘플링된다. 바람직한 실시예의 정상 상태에서, 저입력이나 고입력을 사용하는 것은 샘플링된 값이 한계값과 교차할 때 변할 수 있다. 바람직한 실시예에서는 저전류값이 ±370 ma 범위이고, 저전압은 13.05 volts 이하이다.
주입 펌프가 전력-on 모드에 남아있는 동안에 벽면의 코드 구멍으로부터 분리되면, 단계(1)나 단계(4)에서부터 배터리 게이지는 단계(7)(드레인 상태)로 전송된다. 주입 펌프가 벽면 코드 구멍으로부터 분리될 때 전력-off 모드에 있으면, 남은 amp 시간수, 방전 싸이클수, 및 날짜는 나중의 사용을 위해 저장되지만, 주입 펌프의 전력이 on 상태로 될 때까지 새로운 작용은 취해지지 않는다. 주입 펌프의 전력이 다시 on 상태로 될 때, 남은 amp 시간은 배터리의 전력이 off 상태이었던 시간에 대한 일정 퍼센트만큼 할인된다. 바람직한 실시예에서는 할인율이 매달 당 2%이다.
배터리 게이지는 주입 펌프가 벽면 코드 구멍에 다시 연결될 때 단계(7)에서 벗어난다. 펌프가 벽면 코드 구멍에 다시 연결되면, 배터리 게이지는 배터리가 통과한 방전 싸이클의 수를 재계산한다. 이는 앞서 저장된 방전 싸이클의 수에 1/4-방전 싸이클의 수(다음의 최하 1/4-방전으로 내림 처리된)를 부가함으로서 단계(8)에서 행해진다. 새로운 총 방전수는 단계(9)에서 최대 방전수에 비교된다. 바람직한 실시예에서는 이 방전수가 150이다. 새로운 방전수가 이 수를 넘으면, 배터리게이지는 단계(1)(충전 상태)로 들어가고, 그 효과는 상기에 설명된다.
단계(7)에 있는 동안에 배터리 게이지는 배터리의 남은 수명을 주기적으로 모니터링한다. 취해지는 단계는 도 14에 도시된다. 첫 번째 단계(11)는 거친 전압을 샘플링하고, 이를 그 이하에서는 배터리에 손상을 주게 되는 절대 최소값과 비교한다. 바람직한 실시예에서는 이 전압이 10.4 volts이다. 거친 전압이 이 한계값 이하이면, 장치는 단계(12)에서 일시 중지된다. 거친 전압이 절대 최소 한계값 이상이면, 거친 전압은 단계(13)에서 더 높은 전압 한계값과 비교된다. 바람직한 실시예에서 한계값은 10.8 volts이다. 거친 전압이 더 높은 이 한계값 이하이면, 단계(14)에서는 알람이 활성화된다. 이 알람은 주입 펌프가 벽면의 코드 구멍에 다시 연결되는 경우에만 재설정된다. 알람이 재설정되면, 이후에 설명되는 도 15에 도시된 바와 같이, 배터리 게이지는 배터리에 남은 amp 시간을 재계산한다. 이어서, 배터리 게이지는 도 13의 단계(7)에 도시된 드레인 상태로 복귀된다.
단계 (11) 및 (13)에서의 거친 전압 한계값이 교차되지 않으면, 배터리 게이지는 이후 설명되는 도 15에 도시된 바와 같이 배터리에 남은 amp 시간을 재계산한다. 이 정보로, 단계(15)에서는 배터리 게이지가 배터리에 남겨진 남은 분(minute) 수를 계산한다.
단계(16)에서는 남은 시간이 남은 최소 한계값 시간에 비교된다. 바람직한 실시예에서는 이 남은 최소 시간이 30분이다. 단계 (15) 및 (16)에서 계산된 남은 시간이 남은 최소 한계값 시간 보다 작으면, 단계(17)에서 배터리 게이지는 배터리가 낮다는 경고를 기록한다. 이 경고는 주입 펌프가 벽면의 코드 구멍에 다시 연결되는 경우에만 재설정된다.
단계 (15) 및 (16)에서 계산된 남은 시간이 최소 한계값 시간 보다 크거나 같으면, 남은 시간은 단계(18)에서 시간에 걸쳐 샘플링된 진 RMS 전압을 이용해 재계산된다. 이는 단일 전압 판독이 정확하지 않게 배터리 사용에 반영되게 할 수 있는, 간격을 두고 동일하지 않게 주입 펌프로 들어가는 펄스의 영향을 보상한다. 그래서, 본 발명은 시간 주기에 걸친 일련의 진 RMS 전압 샘플을 근거로 남은 시간을 외삽 처리(extrapolation)한다.
바람직한 실시예에서, 전압 샘플은 6분의 주기로 포함되도록 축적된다. 각각이 6초 간격으로 취해진 10개의 진 RMS 전압 샘플의 평균을 나타내는 6개의 전압값이 저장된다. 비록 다른 방법의 바람직한 실시예에서는 더 높은 레벨의 외삽 처리가 정확하게 또는 임펄스(impulse) 작용의 비선형성을 반영하는 공지된 계수에 따라 선형적으로 계산된 남은 시간을 조정함으로서 이루어질 수 있지만, 바람직한 실시예에서는 외삽 처리가 선형적으로 행해진다.
바람직한 실시예에서, 기울기(slope)와 인터셉트(intercept)는 다음의 공식에 따라 계산된다:
및
여기서:
A는 시간 0, 즉 현재 이전 6분에서의 전압의 인터셉트이다;
B는 시간에 걸친 전압의 기울기이다;
는 시간 위치(X)로 곱하여진 각 전압 판독(Y)의 합이다(시간 위치는 1에서 6까지 측정되고, 시간 6이 가장 최근이다);
n은 모든 시간 위치값의 합이다(즉, 1+2+3+4+5+6=21);
는 모든 시간 위치값의 제곱의 합이다(즉, 1+4+9+16+25+36=91);
는 모든 시간 위치값 또는 바람직한 실시예에서는 6개의 값의 평균이다; 또한
는 모든 전압값 또는 바람직한 실시예에서는 6개의 값의 평균이다.
바람직한 실시예에서는 상기의 식이 상기에서 유도된 상수에 의해 특정한 값으로 대치됨으로서 간략화될 수 있도록 6분의 간격을 둔 6개의 전압값이 사용된다. 그래서, 바람직한 실시예에서는 공식이 다음과 같이 줄어든다:
및
매분 간격에서 새로운 값의 가산 및 오래된 값의 제거를 용이하게 하기 위해 전압값을 링 버퍼(ring buffer)에 유지시킴으로서, 요구되는 계산을 더 간략화한다. 마지막으로, 임의의 전압(V)에 남겨진 시간은 다음의 공식에 따라 계산될 수있다:
여기서:
T는 공식에서 사용되는 임의의 전압에 이르는데 남겨진 시간이 분으로 표시된 시간이다.
바람직한 실시예에서는 이 공식에 사용되는 전압이 10.4 volts이다.
상술된 바와 같이 일단 남은 분(minute)수가 계산되면, 배터리 게이지는 다시 그 시간을 남은 최소 한계값 시간과 비교한다. 바람직한 실시예에서는 이 남은 최소 한계값 시간이 30분이다. 단계(19)에서 계산된 남은 시간이 남은 최소 한계값 시간 보다 작으면, 단계(17)에서 배터리 게이지는 배터리가 낮다는 경고를 기록한다. 이 경고는 주입 펌프가 벽면의 코드 구멍에 다시 연결되는 경우에만 재설정된다. 바람직한 실시예에서, 이 외삽 처리는 일단 배터리가 6분 동안 드레인 상태에 있은 경우에만 반드시 일어날 수 있다. 그 시간에 앞서, 거친 전압 샘플에 의해 결정된 바와 같이 배터리에 11.8 volts 이하의 전압이 남아있으면, 배터리 게이지는 경고를 전하게 된다.
배터리 게이지가 단계(17)에서 경고를 기록하는가 또는 단계(19)에서 비교 결과가 배터리에 충분한 시간이 남아 있는 것으로 결정되는가 여부에 관계없이, 배터리 게이지는 도 13의 단계(7)에 도시된 바와 같이, 드레인 상태로 복귀된다.
이제는 도 15를 참고로, 배터리에서 남은 amp 시간을 재계산하는 수단이 도시된다. 단계(20)에서, 배터리 게이지는 배터리를 통한 진(true) 전류를 샘플링하고 앞서 샘플링된 진 전류를 감산하여, 그 결과를 델타 진 전류(delta true current)로 저장한다. 바람직한 실시예에서는 6초인 샘플간의 시간에 의존해, 배터리 게이지는 단계(21)에서 시간의 표준 단위에 걸쳐 전류에서의 변화를 계산한다. 단계(22)에서, 배터리 게이지는 배터리가 충전 상태에 있는가를 결정한다. 바람직한 실시예에서는 항상 배터리가 완전히 충전된 경우일지라도 4 ma 보다 작거나 같은 작은 양의 전류를 유인한다. 그러므로, 배터리가 4 ma 보다 큰 전류를 유인할 때, 배터리는 충전 중인 것으로 고려된다. 전류 판독 및 시간 판독에 걸친 전류가 음의 값이면, 배터리는 드레인 중이다. 바람직한 실시예에서는 전원이 연결될 때 신호가 설정된다. 이 상태에서 배터리 드레인이 발생되면, 실패가 전해진다.
배터리가 충전되고 있는 경우에만 이르는 단계(24)에서, 시간에 걸친 전류에서의 변화는 배터리가 겪은 부분적인 방전수를 근거로 배터리에 의존하는 계수만큼 할인된다. 바람직한 실시예에서는 배터리가 통과한 방전 싸이클수를 근거로 선형적으로 보간되는 0-15%에서부터의 퍼센트이다. 단계(26)에서, 배터리 게이지는 시간에 걸친 변화를 저장된 amp 시간값에 합산하고, 처리 과정을 완료한다.
여기서 설명된 바람직한 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정은 종래 기술에 숙련된 자에게 명백한 것으로 이해되어야 한다. 이러한 변경 및 수정은 본 발명의 의도 및 범위에서 벗어나지 않고 부수적인 이점을 감소시키지 않으면서 이루어질 수 있다. 그러므로, 이러한 변경 및 수정은 첨부된 청구항에 의해 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (14)

  1. 환자에게 액체를 주입하기 위하여 전기적으로 전력이 공급되는 펌핑(pumping) 수단,
    상기 펌핑 수단에 전력을 공급하는 배터리,
    상기 배터리 전압과 상기 배터리 전류를 모니터링하는 회로 수단,
    상기 모니터링 수단에 응답하여 상기 배터리에 남은 충전 시간을 결정하는 회로 수단,
    상기 배터리에 남은 상기 충전 시간이 소정의 레벨(level)보다 낮은 때에 발생하는 배터리 알람(alarm),
    상기 배터리에 남은 상기 충전 시간이 소정의 레벨보다 낮지만, 상기 배터리 알람 레벨보다 높은 때에 발생하는 배터리 낮음 경고(battery low alert), 및
    상기 배터리에 남은 상기 충전 시간을 디스플레이하는 디스플레이 수단
    을 포함하는 주입 펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모니터링 회로 수단은 상기 배터리 전압과 상기 배터리 전류를 샘플링하는 수단을 더 포함하는 주입 펌프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 모니터링 수단은 상기 배터리 전압과 상기 배터리 전류를 번갈아 샘플링하는 수단을 더 포함하는 주입 펌프.
  4. 환자에게 액체를 주입하기 위한 펌프(pump)에 전력을 공급하는 배터리의 전력을 모니터링하는 장치에 있어서,
    상기 배터리 전압을 모니터링하는 회로 수단,
    상기 배터리 전류를 모니터링하는 회로 수단,
    상기 전류-모니터링 회로 수단과 상기 전압-모니터링 회로 수단에 응답하는 상기 배터리에 남은 충전 시간을 결정하는 수단,
    상기 배터리 전압 또는 전류가 소정의 배터리 고갈 레벨(delete level) 이하로 내려간 때에 발생하는 배터리 고갈 알람, 및
    상기 배터리에 남은 상기 충전 시간을 디스플레이하는 디스플레이 수단
    을 포함하는 배터리의 전력을 모니터링하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전압-모니터링 수단은 상기 배터리 전압을 샘플링하는 수단을 더 포함하는 배터리의 전력을 모니터링하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전류-모니터링 수단은 상기 배터리 전류를 샘플링하는 수단을 더 포함하는 배터리의 전력을 모니터링하는 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 전류-모니터링 회로 수단과 상기 전압-모니터링 회로 수단은 동일한 회로 수단을 사용하는 배터리의 전력을 모니터링하는 장치.
  8. 환자에게 액체를 주입하기 위한 펌프에 전력을 공급하는 배터리의 전력을 모니터링하는 장치에 있어서,
    상기 배터리 전압과 상기 배터리 전류를 모니터링하는 회로 수단,
    상기 모니터링 회로 수단에 응답하여 상기 배터리에 남은 충전 시간을 결정하는 수단,
    상기 배터리에 남은 전압이 소정의 레벨보다 낮은 때에 발생하는 배터리 알람,
    상기 배터리에 남은 상기 충전 시간이 소정의 레벨보다 낮은 때에 발생하는 배터리 낮음 경구(battery low alert), 및
    상기 배터리에 남은 상기 충전 시간을 디스플레이하는 디스플레이 수단
    을 포함하는 배터리의 전력을 모니터링하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 모니터링 회로 수단은 상기 배터리 전압과 상기 배터리 전류를 샘플링하는 수단을 더 포함하는 배터리의 전력을 모니터링하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 모니터링 회로 수단은 상기 배터리 전압과 상기 배터리의 전류를 번갈아 샘플링하는 수단을 더 포함하는 배터리의 전력을 모니터링하는 장치.
  11. 환자에게 액체를 주입하기 위한 펌프에 전력을 공급하는 배터리를 모니터링하는 방법에 있어서,
    상기 배터리의 전압을 모니터링하는 단계,
    상기 배터리 전류를 모니터링하는 단계,
    상기 전압과 전류로부터 상기 배터리에 남은 충전 시간을 결정하는 단계,
    상기 남은 충전 시간이 소정의 레벨보다 낮은 때에 알람하는(alarming) 단계,
    상기 남은 충전 시간이 소정의 레벨보다 낮지만 상기 배터리 알람 레벨보다 높은 때에 경구하는(alerting) 단계, 및
    상기 배터리에 남은 충전 시간을 디스플레이하는 단계
    를 포함하는 배터리를 모니터링하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 배터리 전압을 모니터링하는 단계는 상기 배터리 전압을 샘플링하는 단계를 더 포함하는 배터리를 모니터링하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 배터리 전류를 모니터링하는 단계는 상기 배터리 전류를 샘플링하는 단계를 더 포함하는 배터리를 모니터링하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 배터리의 전압을 샘플링하고 상기 배터리 전류를 샘플링하는 단계를 번갈아 실행하는 배터리를 모니터링하는 방법.
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