KR20230052278A

KR20230052278A - 의료 기기에서의 배터리 부족 문턱 전압의 온도 보상 및 전압 드룹 검출을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20230052278A
Application number: KR1020237005443A
Authority: KR
Inventors: 마이클 조셉 블랙번; 듀안 프리들리; 커트 클렘; 래리 엘 록릿지; 저스틴 브랫 리버트; 네이선 유진 맨러브; 조 브라운 토마스
Original assignee: 에프. 호프만-라 로슈 아게
Priority date: 2020-08-21
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2023-04-19
Also published as: CN115917337A; TW202227848A; EP4200624A1; JP2023541543A; CA3189126A1; US20230190148A1; WO2022040501A1

Abstract

의료 기기를 작동하기 위한 방법이 의료 기기 내 배터리로부터 전력을 수신하는 프로세서를 활성화하는 단계, 상기 의료 기기의 하우징 내 온도를 측정하는 단계, 상기 온도에 기초하여 배터리 부족 문턱 전압을 식별하는 단계, 상기 배터리의 제1 전압 레벨을 측정하는 단계, 상기 배터리의 제1 전압 레벨을 측정한 후 작동 시퀀스를 개시하는 단계, 기준 전압 레벨과 작동 시퀀스 동안 배터리로부터 전달된 전압 레벨 간 복수의 전압 비교를 생성하는 단계, 및 배터리의 제1 전압 레벨이 배터리 부족 문턱 전압보다 낮고 지정 최소 작동 문턱 전압보다 높음, 또는 적어도 하나의 전압 비교가 작동 시퀀스 동안 배터리의 전압 레벨이 기준 전압 레벨보다 낮음 중 적어도 하나인 경우 배터리 부족 상태를 나타내는 출력을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

의료 기기에서의 배터리 부족 문턱 전압의 온도 보상 및 전압 드룹 검출을 위한 방법 및 장치

우선권 주장

이 출원은 그 전체가 본 명세서에 참조로서 포함되는 2020년08월21일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 63/068,633, 발명의 명칭 "Method and Apparatus For Temperature Compensation of Low Battery Voltage Thresholds and Voltage Droop Detection in a Medical Device"의 이익을 주장한다.

기술 분야

본 개시내용은 일반적으로 배터리-구동식 의료 기기 분야에 관한 것이며, 더 구체적으로, 혈당 테스트 측정기를 포함하는 배터리-구동식 의료 기기에 관한 것이다.

해당 분야에 공지된 분석물 테스트 측정기는 사용자가 제공한 체액 샘플의 분석을 가능하게 하여 전자 장치 및 하나 이상의 전기화학 반응을 사용하여 사용자의 신체에서 하나 이상의 분석물의 레벨을 식별할 수 있다. 이들 분석물 측정기는 개별 사용자를 위한 유체 샘플(즉, 생물학적 또는 환경적) 내 분석물의 정확한 측정에 상당한 이점을 제공한다. 분석물 측정기는 시약과 유체 샘플의 조합에 전기 신호를 인가하고 인가된 전기 신호에 대한 반응을 기록한다. 분석물 테스트 측정기 내 전자 하드웨어와 소프트웨어 조합은 전기 신호에 대한 기록된 응답에 기초하여 사용자의 신체 내 분석물의 레벨을 검출하는 검출 엔진을 구현한다. 예를 들어, 당뇨병 환자는 혈당 측정기(BGM)에 전기 연결된 전기화학적 테스트 스트립 상에 형성된 시약에 혈액 또는 다른 체액의 유체 샘플을 제공함으로써 포도당 측정의 이점을 얻을 수 있다. BGM은 사용자의 혈당 레벨의 측정을 제공하며 많은 BGM 장치는 각각의 혈당 측정 후 폐기되는 일회용 전기화학적 테스트 스트립을 사용한다. 분석물 테스트 측정기는 또한 다른 분석물 중에서 콜레스테롤 및 트리글리세리드의 측정을 제공함으로써 심장병 위험이 있는 사용자에게 이점을 제공할 수 있다. 이는 생물학적 샘플 내 분석물을 측정할 때 얻을 수 있는 이점에 대한 몇 가지 예에 불과하다. 의학의 발전으로 인해 유체 샘플에서 전기화학적으로 분석될 수 있는 분석물의 수가 증가하고 있다.

기존의 많은 분석물 테스트 측정기가 배터리를 에너지원으로 사용하여 분석물 측정기의 전자 부품에 전력을 공급하고 당뇨병을 앓는 사람(PwD) 또는 그 밖의 다른 의료 사용자가 휴대하는 소형 휴대용 테스트 측정기를 제공할 수 있다. 일반적인 사용에서, 테스트 측정기는 혈당 측정값을 얻기 위해 종종 1분 이하의 비교적 짧은 시간 동안 사용하도록 활성화되며, 이 동안 하나 이상의 배터리가 전류를 제공하여 테스트 측정기의 구성요소를 작동할 수 있다. 테스트 측정기는 테스트 측정기가 비활성 상태이고 테스트 측정기의 배터리가 테스트 측정기에 전류를 거의 또는 전혀 제공하지 않는 비활성화 또는 "최대절전(hibernation)" 모드에서 비교적 오랜 시간을 보낸다. 예를 들어, PwD가 하루 동안 10번의 혈당 테스트를 수행하는 고 사용량 시나리오에서도 혈당 측정기는 하루의 대부분을 비활성화 모드에서 보내며, 많은 혈당 측정기가 훨씬 더 긴 비활성 주기를 생성하는 저 빈도 사용을 경험한다. 예를 들어, 일부 PwD는 하루에 세 번만 혈당을 테스트하고 연속 혈당 모니터(CGM)를 사용하는 일부 PwD는 휴대용 혈당 측정기를 드물게(가령, 며칠에 한 번 또는 심지어 몇 주/달에 한 번)만 사용하여 CGM으로부터의 데이터를 검증 및 보완할 수 있다.

유휴 기간 동안 BGM이 장기간 더 차갑거나 더 뜨거운 온도에 노출될 수 있는 상이한 환경으로 BGM을 운반할 때 BGM의 내부 온도가 변할 수 있다. 온도 변화는 BGM에 있는 하나 이상의 배터리의 공칭 전압에 영향을 미칠 수 있는데, 특히 방전 발생 여부를 검출하기 위해 배터리가 모니터링되지 않는 장기간 최대절전 모드에서 BGM이 활성화될 때 더욱 그렇다. 온도 변화로 인해 배터리 부족 상태를 잘못 검출하거나 온도에 따라 배터리 부족 상태를 검출하지 못할 수 있다. 또한 BGM 작동 중 유휴 상태 또는 경부하 상태에서 측정된 공칭 배터리 전압은 배터리가 더 높은 부하 상태에서 작동할 때 BGM 작동 중에 발생할 수 있는 모든 배터리 부족 상태를 식별하기에 충분한 정보를 제공하지 못할 수 있다. 결과적으로, 광범위한 작동 온도에 걸쳐 그리고 작동 시퀀스 중에 배터리 부족 상태를 검출하는 혈당 측정기 및 그 밖의 다른 배터리 구동 의료 기기의 개선이 바람직할 것이다.

하나의 실시예에서, 의료 기기를 작동하기 위한 방법은, 상기 의료 기기 내 프로세서를 활성화하는 단계 - 상기 프로세서는 상기 의료 기기에 전기 연결된 배터리로부터 전력을 수신함 - , 상기 프로세서에 의해, 상기 의료 기기의 하우징 내 온도를 측정하는 단계, 상기 프로세서에 의해, 상기 온도에 기초하여 제1 배터리 부족 문턱 전압을 식별하는 단계, 상기 프로세서에 작동 가능하게 연결된 전압 센서에 의해, 상기 배터리의 제1 전압 레벨을 측정하는 단계, 상기 배터리의 제1 전압 레벨을 측정한 후 상기 의료 기기의 작동 시퀀스를 개시하는 단계, 상기 프로세서에 작동 가능하게 연결된 전압 비교기에 의해, 기준 전압 레벨과 작동 시퀀스 동안 배터리로부터 전달된 전압 레벨 간 복수의 전압 비교를 생성하는 단계, 및 상기 프로세서에 의해, 의료 기기 내 출력 장치를 이용해, 배터리의 제1 전압 레벨이 제1 배터리 부족 문턱 전압보다 낮고 지정 최소 작동 문턱 전압보다 높음 - 지정 작동 문턱 전압은 상기 제1 배터리 부족 문턱 전압보다 낮음 - , 또는 복수의 전압 비교 중 적어도 하나의 전압 비교가 상기 작동 시퀀스 동안 배터리의 전압 레벨이 기준 전압 레벨보다 낮음을 나타냄 중 적어도 하나에 응답하여, 배터리 부족 상태를 나타내는 출력을 생성하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 의료 기기를 작동하는 방법은, 상기 의료 기기 내 프로세서를 활성화하는 단계 - 상기 프로세서는 상기 의료 기기에 전기 연결된 주 배터리로부터 전력을 수신함 - , 상기 프로세서에 의해, 상기 의료 기기 내 적어도 하나의 주변 장치를 활성화하는 단계 - 상기 적어도 하나의 주변 장치는 상기 의료 기기에 전기 연결된 보조 배터리로부터 전력을 수신함 - , 상기 프로세서에 의해, 상기 의료 기기의 하우징 내 온도를 측정하는 단계, 상기 프로세서에 의해, 상기 온도에 기초하여 제1 배터리 부족 문턱 전압을 식별하는 단계, 상기 프로세서에 의해, 상기 온도에 기초하여 제2 배터리 부족 문턱 전압을 식별하는 단계, 상기 프로세서에 작동 가능하게 연결된 전압 센서에 의해, 주 배터리의 제1 전압 레벨을 측정하는 단계, 상기 프로세서에 작동 가능하게 연결된 전압 센서에 의해, 보조 배터리의 제2 전압 레벨을 측정하는 단계, 및 상기 프로세서에 의해, 상기 의료 기기 내 출력 장치를 이용해, 주 배터리의 제1 전압 레벨이 제1 배터리 부족 문턱 전압보다 낮고 상기 주 배터리의 제1 지정 최소 작동 문턱 전압보다 높음 - 제1 지정 작동 문턱 전압은 상기 제1 배터리 부족 문턱 전압보다 낮음 - , 또는 보조 배터리의 제2 전압 레벨이 제2 배터리 부족 문턱 전압보다 낮고 보조 배터리의 제2 지정 최소 작동 문턱 전압보다 높음 - 상기 제2 지정 작동 문턱 전압은 제2 배터리 부족 문턱 전압보다 낮음 - 중 적어도 하나에 응답하여 배터리 부족 상태를 나타내는 출력을 생성하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 의료 기기를 작동하기 위한 방법이, 상기 의료 기기 내 프로세서를 활성화하는 단계 - 상기 프로세서는 상기 의료 기기에 전기 연결된 배터리로부터 전력을 수신함 - , 상기 의료 기기의 작동 시퀀스를 개시하는 단계, 상기 프로세서에 작동 가능하게 연결된 전압 비교기에 의해, 기준 전압과 작동 시퀀스 동안 배터리로부터 전달된 전압 레벨 간 복수의 전압 비교를 생성하는 단계, 및 상기 프로세서에 의해, 상기 의료 기기 내 출력 장치를 이용해, 복수의 전압 비교 중 적어도 하나의 전압 비교가 작동 시퀀스 동안 배터리의 전압 레벨이 기준 전압 레벨보다 낮음을 나타냄에 응답하여 배터리 부족 상태를 나타내는 출력을 생성하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 의료 기기를 작동하기 위한 방법이, 상기 의료 기기 내 프로세서를 활성화하는 단계 - 상기 프로세서는 상기 의료 기기에 전기 연결된 배터리로부터 전력을 수신함 - , 상기 프로세서에 의해, 상기 의료 기기의 하우징 내 온도를 측정하는 단계, 상기 온도에 기초하여 제1 배터리 부족 문턱 전압을 식별하는 단계, 상기 프로세서에 작동 가능하게 연결된 전압 센서에 의해, 상기 배터리의 제1 전압 레벨을 측정하는 단계, 및 상기 프로세서에 의해, 상기 의료 기기 내 출력 장치를 이용해, 배터리의 제1 전압 레벨이 상기 제1 배터리 부족 문턱 전압보다 낮고 상기 배터리의 제1 지정 최소 작동 문턱 전압보다 높음에 응답하여 배터리 부족 상태를 나타내는 출력을 생성하는 단계 - 상기 제1 지정 작동 문턱 전압은 제1 배터리 부족 문턱 전압보다 낮음 - 를 포함한다.

상술한 것 이외의 이점, 효과, 특징 및 목적이 이하의 상세한 설명을 고려하면 더욱 명백해질 것이다. 이러한 상세한 설명은 다음 도면을 참조한다:
도 1은 단일 배터리를 사용하여 작동하는 혈당 모니터로 추가로 묘사되는 배터리-구동식 의료 기기의 개략도이다.
도 2는 두 개의 배터리를 사용하여 작동하는 혈당 모니터로 추가로 묘사된 배터리-구동식 의료 기기의 개략도이다.
도 3은 주 배터리에 대한 온도-종속적 배터리 부족 문턱값 함수를 나타내는 그래프이다.
도 4는 보조 배터리에 대한 또 다른 온도-종속적 배터리 부족 문턱 함수를 나타내는 그래프이다.
도 5는 배터리-구동식 의료 기기의 일련의 동작 중에 검출되는 전압 드룹(voltage droop)의 예를 도시하는 그래프이다.
도 6은 도 1 및 2의 배터리-구동식 의료 기기의 작동 중에 배터리 부족 상태를 검출하기 위한 프로세스의 블록도이다.

이들 및 그 밖의 다른 장점, 효과, 특징 및 목적은 다음 설명으로부터 더 잘 이해된다. 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 제한이 아닌 예시로서 본 발명의 개념의 실시예를 나타내는 첨부된 도면을 참조한다. 대응하는 참조 번호는 여러 도면에 걸쳐 대응하는 부분을 나타낸다.

본 발명의 개념은 다양한 수정 및 대안 형태를 가질 수 있고, 이들 실시예를 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이하의 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개념을 개시된 특정한 형태로 한정하려는 것이 아니라 오히려 본 명세서에 기재된 실시예 및 이하의 실시예에 의해 정의된 바와 같은 사상 및 범위 내에서 속하는 모든 이점, 효과, 및 특징을 포함하려는 것이 의도이다. 따라서, 본 발명의 개념의 범위를 해석하기 위해 본 명세서에 기재된 실시예 및 이하의 실시예가 참조된다. 이와 같이, 본 명세서에 기재된 실시예는 다른 문제를 해결하는 데 유용한 장점, 효과 및 특징을 가질 수 있음을 유의해야 한다.

본 발명 개념의 모든 실시예가 아닌 일부 실시예가 도시된 첨부된 도면을 참조하여 장치, 시스템 및 방법이 이하에서 보다 완전하게 설명될 것이다. 실제로, 장치, 시스템 및 방법은 여러 다른 형태로 구현될 수 있으며 본 명세서에 제공된 실시예로 한정되지 않고, 오히려 이들 실시예는 적용 가능한 법적 요건을 만족하도록 제공된다.

마찬가지로, 본 명세서에 기재된 장치, 시스템 및 방법의 많은 수정예 및 그 밖의 다른 실시예가 전술한 설명 및 관련 도면에 제시된 교시 내용의 이점을 갖는 본 개시 내용이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 따라서, 장치, 시스템 및 방법은 개시된 특정 실시예에 한정되지 않고 수정예 및 그 밖의 다른 실시예가 실시예의 범위 내에 포함되도록 의도됨이 이해되어야 한다. 본 명세서에서 특정 용어가 사용되더라도, 이들은 일반적이고 설명적인 의미로 사용되며 한정의 목적으로 사용되지 않는다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 개시 내용이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 본 명세서에 기재된 것과 유사하거나 동등한 임의의 방법 및 물질이 방법의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 바람직한 방법 및 물질이 본 명세서에 기재되어 있다.

더욱이, 부정관사 "a" 또는 "an"에 의한 요소에 대한 언급은, 문맥상 하나의 요소만이 존재함을 명백히 요구하지 않는 한, 하나 이상의 요소가 존재할 가능성을 배제하지 않는다. 따라서 부정관사 "a" 또는 "an"은 일반적으로 "적어도 하나"를 의미한다. 마찬가지로, "가지다", "포함하다(comprise)" 또는 "포함하다(include)" 또는 이들의 임의의 문법적 변형은 비배타적인 방식으로 사용된다. 따라서, 이들 용어는 이들 용어에 의해 소개된 특징부 외에 이 문맥에서 기재된 객체에 추가 특징부가 존재하지 않는 상황과 하나 이상의 추가 특징부가 존재하는 상황을 모두 지칭할 수 있다. 예를 들어, 표현 "A는 B를 가진다", "A는 B를 포함한다" 및 "A는 B를 포함한다"는 B외에 어떠한 다른 요소도 A에 존재하지 않는 상황(즉, A가 B만으로 독점적으로 구성되는 상황) 또는 B외에 하나 이상의 추가 요소, 가령, 요소 C 및 D, 또는 심지어 또 다른 요소까지가 A에 존재하는 상황 모두를 지칭할 수 있다.

도 1은 작동 온도의 범위에 걸친 그리고 작동 시퀀스 동안 배터리 부족 상태를 식별하도록 구성된 배터리-구동식 의료 기기(100)의 개략도이다. 의료 기기(100)의 하우징(50)은 의료 기기(100)에 전기 연결되고 의료 기기(100)의 그 밖의 다른 구성요소를 하우징하는 교체 가능한 배터리(128)용 리셉터클을 포함한다. 의료 기기(100)는 프로세서(104) 메모리(116), 사용자 입/출력(I/O) 주변 장치(140), 및 무선 송수신기(144) 주변 장치를 작동시키기 위해 배터리(128)로부터 전달된 전력을 사용하여 작동한다. 도 1의 예시적인 실시예에서, 배터리(128)는 완전히 충전된 배터리에서 공칭 3V 전압 레벨을 갖는 CR2032 코인 셀 배터리로서 상업적으로 이용 가능한 단일 리튬 배터리이다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 배터리(128)는 상이한 유형의 배터리이다. 또한, 대안적인 실시예에서, 단일 배터리(128)로 지칭되는 것은 직렬, 병렬 또는 직렬-병렬 구성으로 전기 연결되어 의료 기기 내 구성요소에 대한 전원으로서 작용하는 다중 배터리 셀을 더 포함한다. 도 1의 예시적인 예에서, 의료 기기(100)는 테스트 스트립 포트(136)를 포함하는 혈당 측정기이다. 테스트 스트립 포트(136)는 전기화학적 테스트 스트립의 일부를 수용하고 테스트 스트립 내 전극과 프로세서(104) 사이의 전기적 연결을 제공함으로써 프로세서(104)가 전기 테스트 시퀀스로 신호를 인가하고 테스트 스트립으로부터 응답 신호를 수신함으로써, 테스트 스트립(136)으로 인가되는 혈액 샘플의 혈당 레벨의 측정을 가능하게 할 수 있다. 혈당 측정 또는 또 다른 형태의 전기화학적 분석물 측정을 수행하지 않는 그 밖의 다른 의료 기기 실시예가 테스트 스트립 포트(136)를 포함하지 않는다.

의료 기기(100)에서, 프로세서(104)는 배터리 부족 상태를 검출하기 위한 동작 및 의료 기기(100)의 작동을 위한 동작을 수행하기 위해 디지털 로직 기능을 구현하는 하나 이상의 디지털 로직 장치, 가령, 마이크로제어기, 마이크로프로세서, 주문형 집적 회로(ASIC) 또는 그 밖의 다른 임의의 전자 장치를 포함한다. 본 명세서에 더 상세히 도시되지는 않았지만, 프로세서(104)는 또한 디지털-아날로그 컨버터, 구동 신호 발생기, 신호 측정 회로, 및 아날로그-아날로그 컨버터 및 프로세서(104)가 테스트 스트립 포트(136)를 통해 전기화학적 테스트 스트립 내 전극에 인가되는 전기 테스트 시퀀스를 생성하고 프로세서(104)가 전기 테스트 시퀀스에 응답하여 전기화학적 테스트 스트립으로부터의 전기 응답 신호를 검출하는 데 필요한 그 밖의 다른 임의의 전자 구성요소를 포함하거나 이에 작동 가능하게 연결된다. 더 자세하게 도시되지는 않았지만, 프로세서(104)는 또한 프로세서(104)를 I/O 주변장치(140), 무선 송수신기(144), 및 메모리(116)에 동작 가능하게 연결되는 입/출력(I/O) 하드웨어를 포함한다.

의료 기기(100)에서, 프로세서(104)는 클록 생성기(106), 전압 센서(108), 온도 센서(110) 및 전압 비교기(112)를 포함하거나 이에 작동 가능하게 연결된다. 도 1의 실시예에서, 프로세서(104)는 클록 생성기(106), 전압 센서(108), 온도 센서(110), 및 전압 비교기(112)를 시스템 온 칩 구성으로 통합하여 작동 연결을 구현하지만, 또 다른 구성에서는 이들 구성요소가 분리되어 있고 프로세서(104)는 주변 인터커넥션 인터페이스, 가령, I²C, SPI, RS-232/RS-485, PCI 또는 PCIe 또는 그 밖의 다른 임의의 적절한 주변 인터커넥션을 통해 이들에 작동 가능하게 연결된다.

의료 기기(100)에서, 클록 생성기(106)는 프로세서(104)의 동작의 실행을 동기화하는 클록 신호를 생성하기 위해 해당 업계에 일반적으로 알려진 발진기 및 그 밖의 다른 전자 구성요소를 포함한다. 클록 생성기(106)는 프로세서(104)에서 명령의 실행 속도를 조정하는 적어도 두 개의 상이한 주파수를 갖는 클록 신호를 생성하고, 이는 차례로 저주파수 클록 속도가 고주파수 클록 속도보다 낮은 전력 레벨을 끌어내는 동작 동안 프로세서(104)의 전력 소비의 레벨에 영향을 미친다. 하나의 구성에서, 프로세서(104)는 클록 생성기(106)가 1 MHz 클록 신호를 생성하는 저-전력 동작 모드에서 동작하고 프로세서(104)는 클록 생성기(106)가 16 MHz 클록 신호를 생성하는 증가된-전력 동작 모드에서 동작한다. 물론, 대안적인 프로세서 구성은 상이한 특정 클록 주파수를 생성하는 클록 생성기를 사용하고 상기 클록 생성기는 셋 이상의 상이한 주파수에서도 클록 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.

의료 기기(100)에서, 전압 센서(108)는 프로세서(104)로 배터리(128)의 전압에 대응하는 디지털 데이터를 제공하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 및 아날로그 전압 측정 장치를 포함한다. 전압 센서(108)는 배터리(128) 및 스위칭 가능한 배터리 테스트 저항기(132)에 동작 가능하게 연결된다. 전압 센서(108)는 배터리(128)가 최소한으로 로드될 때와 배터리(128)가 스위칭 가능한 배터리 테스트 저항기(132)에 연결될 때 모두 배터리(128)의 단자 양단의 전압을 검출한다. 스위칭 가능한 배터리 테스트 저항기(132)는 배터리(128)의 단자 양단의 고-임피던스 부하를 인가하는 지정 저항 레벨(가령, 820Ω)을 갖는 저항기를 포함한다. 고-임피던스 부하는 배터리(128)로부터 최소 전류를 인출하지만, 전압 센서(108)가 배터리(128)의 개방 회로 및 로드된 전압 레벨 둘 다를 측정할 수 있게 한다. 프로세서(104)는 저항기를 배터리(128)로 연결하여 전압 센서(108)가 지정 부하 하에서 배터리(128)의 전압을 측정하고 전압을 측정한 후 배터리 테스트 저항기(132)를 배터리(128)로부터 분리하도록 스위치, 가령, 솔리드-스테이트 스위칭 트랜지스터 또는 릴레이를 동작시킨다. 본 명세서에 기재된 의료 기기(100) 및 의료 기기(200)의 실시예에서, 전압 센서(108)의 ADC는 의료 기기에서의 작동 시퀀스의 상이한 부분 동안 멀티플렉서 또는 그 밖의 다른 적합한 스위칭 장치를 사용하여 의료 기기 내의 상이한 구성요소에 연결된다. 예를 들어, ADC는 테스트 스트립 포트(136)에 삽입된 테스트 스트립의 전극으로부터의 전기 신호 응답의 아날로그 전압 레벨을 분석물 측정 작동 시퀀스의 상이한 부분 동안 프로세서(104)에 대한 디지털 데이터로 변환한다. 이와 같이, 전압 센서(108)는 ADC가 의료 기기 내의 상이한 구성요소에 연결되는 시간 동안 배터리 전압 측정을 수행하는 데 사용할 수 없다.

의료 기기(100)에서, 온도 센서(110)는 열전쌍, 서미스터, 저항 온도계(RTD), 솔리드-스테이트 온도 센서, 또는 프로세서(104)가 온도 레벨을 전자적으로 측정할 수 있게 하는 임의의 다른 적절한 장치이다. 적절한 온도 감지 장치는 일반적으로 해당 분야에 알려져 있으며 여기에서 더 자세히 설명하지 않는다. 의료 기기(100)의 구성에서, 온도 센서(110)는 의료 기기(100)의 하우징(50) 내부에 있는 배터리(128)를 포함하는 구성요소에 대응하는 내부 온도 측정을 제공하고 이 온도 측정은 의료 기기(100) 주변 환경에서의 주변 공기 온도와 반드시 동일한 것은 아니다. 일반적으로, 의료 기기(100)의 내부는 콤팩트하고 의료 기기(100) 내의 구성요소는 의료 기기(100)가 비활성화되거나 저전력 작동 상태에 있을 때 일반적으로 균일한 온도를 가정한다. 이와 같이, 프로세서(104)는 의료 기기(100)의 하우징(50) 내의 온도 센서(110)로부터 온도 측정치를 수신하고 상기 온도 측정치를 이용해 배터리(128)의 내부 온도를 식별할 수 있으며, 프로세서(104)가 상기 내부 온도를 더 사용해 이하에서 더 상세히 설명된 바와 같이 배터리(128)에 대한 배터리 부족 문턱 전압을 식별할 수 있다.

의료 기기(100)에서, 전압 비교기(112)는 지정 기준 전압을 배터리(128)로부터 수신된 공급 전압에 비교하는 센서이다. 전압 비교기는, 예를 들어, 기준 전압 신호에 대한 제1 입력과 배터리로부터 전압을 수신하는 제2 입력을 갖는 연산 증폭기(Op-Amp) 또는 다른 적합한 회로이다. 기준 전압은 예를 들어 일반적으로 작동 동안 배터리(128)로부터 전달되는 전압 레벨 미만인 아날로그 전압 레벨을 생성하는 저항기 래더 네트워크(resistor ladder network)를 이용하는 디지털-아날로그 변환기(DAC)에 의해 생성되지만, 기준 전압의 정밀 전압 레벨이 고정 문턱값에 반드시 설정될 필요는 없다. 의료 기기(100)에서, 의료 기기(100)의 작동 중에 배터리(128)로부터 전달되는 전압이 기준 전압 레벨 아래로 강하하는 경우, 전압 비교기(112)는 전압 드룹(voltage droop)이 발생했음을 나타내는 출력을 생성하지만, 전압 비교기는 전압 드룹이 기준 전압 레벨보다 얼마나 작은지의 크기를 결정하지는 않는다. 도 1의 실시예에서, 전압 비교기(112)는 클록 생성기(106)로부터의 클록 신호에 의해 게이팅되고, 전압 비교기(112)는 단일 클록 사이클 동안 배터리(128)의 전압 드룹이 발생하는지 여부를 식별하며, 여기서 일련의 클록 사이클 동안 하나 또는 다중 전압 드룹이 발생하거나 발생하지 않을 수 있다. 전압 비교기(112)의 출력은 프로세서(104)가 일련의 클록 사이클에 걸쳐 하나 이상의 전압 드룹의 검출을 식별할 수 있게 하도록 바이너리 상태 플래그 또는 카운터를 설정한다. 전압 비교기(112)는 배터리(128)가 전압 센서(108)보다 더 빠르고 효율적으로 의료 기기(100) 기기의 작동 중에 변화하는 부하를 수신하는 동안 배터리(128)의 전압 레벨에서의 과도 전압 드룹을 검출한다. 그러나, 전압 비교기(112)는 정밀한 전압 측정치를 생성하지 않고 클록 사이클 동안 일시적인 전압 드룹이 발생했는지 여부만을 검출한다. 이와 달리, 전압 센서(108)는 장치 시동 및 배터리(128)가 정지 상태 또는 그 가까운 상태에 있는 그 밖의 다른 저-부하 상태 동안 배터리(128)의 정밀 전압 레벨 측정치를 생성하지만, 작동 시퀀스 동안 전압 비교기(112)가 배터리(128)에 연결된 채 유지되는 동안 앞서 기재된 바와 같이 작동 시퀀스의 상이한 부분 동안 전압 센서(108)의 ADC가 의료 기기의 상이한 구성요소에 연결된다.

의료 기기(100)에서, 메모리(116)는 적어도 하나의 비휘발성 데이터 저장 장치, 가령, EEPROM, NAND 또는 NOR 플래시, 상 변화 메모리, 또는 배터리(128)로부터의 전력이 없을 때 저장된 디지털 데이터를 유지하는 그 밖의 다른 적절한 데이터 저장 장치를 포함하는 디지털 데이터 저장 장치이다. 메모리(116)는 프로세서(104)에 포함되거나 별도 메모리 장치로서 구현되는 정적 또는 동적 랜덤-액세스 메모리(RAM)를 포함하는 하나 이상의 휘발성 메모리 장치를 더 포함한다. 메모리(116)는 배터리 전압 문턱값(118)의 세트, 및 프로세서(104)가 본 명세서에 기재된 의료 기기의 배터리 부족 검출 동작 및 그 밖의 다른 기능을 수행하도록 실행한 저장된 프로그램 명령(122)을 유지한다.

배터리 전압 문턱값(118)은 프로세서(104)가 전압 센서(108)로부터 수신된 전압 측정치에 기초하여 배터리(128)의 상태를 결정하기 위해 사용하는 고정 및 온도 종속형 배터리 부족 문턱 전압 데이터를 모두 포함한다. 도 1의 실시예에서, 고정 배터리 문턱 전압은 의료 기기(100)가 정상 작업을 수행하는 데 필요한 최소 작동 문턱 전압 및 임의의 추가 동작 없이 의료 기기(100)가 정지되는 지점까지 배터리(128)가 방전되는 것으로 간주되는 고정된 방전 배터리 문턱 전압을 포함한다. 하나의 비제한적 구성에서, 최소 작동 문턱 전압은 약 2.46V인 반면 방전된 배터리 전압은 약 2.40V이다. 배터리(128)가 최소 작동 문턱 전압보다 낮지만 방전 배터리 전압보다 큰 공칭 전압을 나타내는 경우, 프로세서(104)는 디스플레이 스크린, 표시등, 또는 사용자 I/O 주변장치(140) 내 그 밖의 다른 출력 장치를 이용해 배터리(128)를 교체할 필요를 나타내는 에러를 생성하며, 의료 기기(100)는 그 밖의 다른 임의의 동작, 가령, 혈당 측정치를 생성하는 것을 계속하지 않는다. 배터리(128)의 전압이 방전 문턱 전압(dead voltage threshold) 미만인 경우 프로세서(104)는 배터리 교체 출력을 생성하지 않고 의료 기기(100)를 즉시 종료한다.

배터리 문턱 전압(118)은 또한 지정 최소 배터리 작동 전압보다 높고 프로세서(104)가 배터리 부족 상태를 식별하기 위해 사용하는 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압을 포함한다. 배터리(128)의 전압이 온도-종속적 배터리 부족 문턱값보다 높은 경우, 의료 기기(100)는 표준 작동 시퀀스를 계속한다. 그러나 프로세서(104)가 배터리(128)의 전압이 온도-종속적 배터리 부족 문턱값 미만임을 식별하는 경우, 프로세서(104)는 디스플레이 스크린, 표시등, 또는 사용자 I/O 주변장치(140) 내 그 밖의 다른 출력 장치를 이용해 배터리 부족 상태를 나타내는 출력을 생성하지만, 배터리(128)의 전압이 최소 작동 문턱 전압을 여전히 초과하기 때문에 의료 기기(100)는 정상 동작을 계속한다.

하나의 구성에서, 의료 기기(100)는 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압을 구현하기 위해 구분적 선형 함수를 사용한다. 도 3은 의료 기기 내 주 배터리, 가령, 도 1의 배터리(128)에 대한 구분적 선형 함수의 예시의 그래프(300)를 도시한다. 그래프(300)에서, 온도-종속적 배터리 부족 문턱값(304)은 -10C 내지 5C의 범위의 더 낮은 작동 온도에 대해 약 2.46V의 배터리 부족 문턱 전압을 확립하는 제1 세그먼트(306A)를 포함하는 구분적 선형 함수이다. 제2 세그먼트(306B)는 의료 기기(100)의 작동 온도 범위에서 온도가 5C에서 60C로 증가함에 따라 배터리 부족 문턱 전압 레벨을 증가시키는 작동 온도와 관련하여 양의 기울기를 갖는 또 다른 선형 세그먼트이다. 도 3은 의료 기기(100)에 대한 -10C 내지 60C의 작동 온도 범위를 도시한다. 앞서 언급한 바와 같이, 이들 온도는 의료 기기(100) 내에서 측정된 내부 온도에 대응하며 작동 동안 의료 기기(100) 주변의 대기 온도와 반드시 동일하지는 않다. 이와 같이, 60C 온도는 예를 들어 대기 온도가 60C가 아니더라도 의료 기기(100)가 여름 동안 차량에 보관되었을 때의 내부 온도에 대응할 수 있다.

도 3은 또한 예시적인 목적을 위해 종래 기술의 고정된 배터리 부족 문턱 전압(302)을 도시하지만, 의료 기기(100)는 고정된 배터리 부족 문턱 전압(302)을 사용하지 않는다. 작동 동안, 프로세서(104) 및 전압 센서(108)가 온도-종속적 배터리 부족 문턱값(304)을 초과하는 배터리 전압 레벨을 측정하는 경우, 측정 온도에서 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압(304) 미만이면서 최소 작동 문턱 전압(312) 초과인 임의의 전압 측정치에 의해 의료 기기(100)가 정상 작동을 계속할 수 있게 하는 동안, 프로세서(104)가 배터리(128)가 교체 시점에 도달했음을 사용자에게 경고하기 위해 배터리 부족 표시자를 생성하면서, 의료 기기(100)는 정상 작동을 계속한다. 온도-종속적 배터리 부족 문턱값(304)은 -10C 내지 10C의 낮은 온도에서의 고정 배터리 부족 문턱값(302)보다 낮고, 10C 초과 내지 60C의 높은 온도에서의 고정 배터리 부족 문턱값(302)보다 높다. 이와 같이, 온도-종속적 저 문턱 전압(304)은 낮은 온도에서 위양성 배터리 부족 전압 검출의 발생을 감소시키고 더 높은 온도에서 배터리 부족 상태를 검출하기 위한 위음성 고장의 발생을 감소시킨다. 모든 온도 범위에 대해, 온도-종속적 배터리 부족 문턱값(304)은 최소 작동 문턱 전압(312)보다 높다.

의료 기기(100)에서, 메모리(116)는 구분적 선형 함수를 기술하는 파라미터, 가령, 기울기, Y-절편 및 구분적 선형 함수의 세그먼트들 간 중단점을 저장하고, 프로세서(104)는 온도 센서(110)로부터의 온도 측정치를 구분적 선형 함수의 독립 변수로서 사용하여 배터리 부족 문턱 전압을 계산한다. 또 다른 실시예에서, 메모리(116)는 프로세서(104)가 룩업 테이블에 대한 인덱스로서 온도 측정치를 사용하여 룩업 테이블에 저장된 문턱 전압을 식별하는 룩업 테이블을 저장한다. 이 실시예에서, 프로세서(104)는 선택적으로 측정된 온도 값이 룩업 테이블 내 정확한 엔트리 값과 일치하지 않는 경우 배터리 부족 문턱 전압을 식별하기 위해 룩업 테이블 내 엔트리들 사이를 보간한다.

도 3의 그래프(300)는 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압(304)의 하나의 예시를 도시하지마, 상이한 작동 온도에 대한 정밀 문턱 전압 레벨이 상이한 의료 기기 실시예에서 달라질 수 있다. 또한, 온도-종속적 배터리 부족 문턱값은 단일 선형 함수, 둘 이상의 세그먼트를 갖는 구분적 선형 함수, 또는 온도 범위에 걸친 배터리 부족 문턱 전압을 조정하는 비선형 함수로부터 형성될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 사용자 I/O 주변기기(140)는 의료 기기(100)와의 사용자 상호작용을 가능하게 하는 입력 장치 및 출력 장치를 포함한다. 입력 장치의 예에는 터치패드 및 터치스크린 입력, 버튼, 스위치, 다이얼 등이 포함된다. 적어도 일부 유형의 입력 장치는 직접 또는 프로세서(104)의 구동 회로를 통해 배터리(128)로부터 전력을 수신한다. 출력 장치는 디스플레이 장치, 가령, LCD 또는 OLED 디스플레이 스크린, 표시등, 오디오 출력 스피커, 햅틱 피드백 장치용 전기 기계 액추에이터 등을 포함하고, 이들 출력 장치는 또한 직접 또는 프로세서(104) 내 구동 회로를 통해 배터리(128)로부터 전력을 인출한다.

무선 송수신기(144)는 예를 들어 블루투스(Bluetooth), BLE(Bluetooth Low Energy), IEEE 802.11 "Wi-Fi", NFC(Near Field Communication), 셀룰러, 또는 의료 기기(100)가 외부 컴퓨팅 장치, 비제한적 예를 들면, 스마트폰, 개인 컴퓨터(PC), 및 데이터 네트워크를 통한 네트워크 서비스와의 무선 통신을 수행하게 하는 그 밖의 다른 무선 송수신기이다. 비제한적인 하나의 실시예에서, 무선 송수신기(144)는 하우징(50) 내에 포함된 안테나를 갖는 BLE 송수신기로서 구현된다. 무선 송수신기(144)는 직접 또는 프로세서(104) 내 구동 회로를 통해 배터리(128)로부터 전력을 수신한다. 일부 의료 기기 실시예에서, 무선 송수신기(144)는 작동 중에, 특히 무선 전송 작동 중에 배터리(128)로부터 상당한 수준의 전력을 인출한다. 무선 송수신기(144)는 일부 의료 기기가 외부 컴퓨팅 장치와의 무선 통신을 위해 구성되지 않기 때문에 의료 기기의 모든 실시예에 포함될 필요가 없는 선택적 구성요소이다.

도 2는 다른 배터리-구동식 의료 기기(200)의 개략도를 도시한다. 의료 기기(200)는 하우징(50), 프로세서(104), 메모리(116), 사용자 I/O 주변 장치(140) 및 무선 송수신기(144)를 포함하는 의료 기기(100)에 대한 일부 공통 요소를 포함한다. 의료 기기(200)는 테스트 스트립 포트(136)를 포함하는 혈당 측정기로도 도시되어 있다. 의료 기기(100)와 달리, 의료 기기(200)는 의료 기기(200)에 모두 전기 연결된 주 배터리(228) 및 보조 배터리(254)로 도시된 두 개의 상이한 교체 가능한 배터리용 리셉터클을 포함한다. 도 2의 구성에서, 주 배터리(228)는 테스트 스트립 포트(136) 및 메모리(116)에 대한 전기적 테스트 신호를 생성하는 구성요소를 포함하는 프로세서(104)에 전력을 제공한다. 보조 배터리(254)는 무선 송수신기(144) 및 사용자 I/O 주변기기(140)를 구동하기 위한 전력을 제공한다. 의료 기기(200)에서, 별도의 전력 관리 집적 회로(PMIC)(250)가 보조 배터리(254)의 전압 측정을 프로세서(104)로 제공하는 동안 프로세서(104)는 전압 센서(108) 및 스위칭 가능한 배터리 테스트 저항기(132)를 사용하여 도 1에서 앞서 기재된 바와 유사한 방식으로 주 배터리(228)의 전압 레벨을 측정한다. 도 2의 예시에서, 주 배터리(228)와 보조 배터리(254) 모두 완전히 충전된 배터리에서 공칭 3 V 전압 레벨을 갖는 CR2032 코인 셀 배터리로서 상용화된 리튬 배터리이다.

도 2의 실시예에서, 프로세서(104)는 또한 클록 생성기(106), 전압 센서(108), 온도 센서(110) 및 전압 비교기(112)를 포함한다. 의료 기기(200)에서 전압 비교기(112)는 주 배터리(228)에만 연결된다. 그러나 대안 구성에서 제2 전압 비교기가 보조 배터리에 연결되거나 멀티플렉서가 상이한 때에 전압 비교기(112)를 주 배터리(228)와 보조 배터리(254) 모두에 연결한다.

도 2의 실시예에서, 주 배터리(228)와 보조 배터리(254)는 의료 기기(200)의 작동 과정에서 상이한 전압 레벨을 생성할 수 있다. 메모리(116)는 의료 기기(100)의 배터리 문턱값(118)과 유사한 배터리 문턱 전압 데이터(218)를 저장하지만, 선택사항으로서, 주 배터리(228) 및 보조 배터리(254)에 대한 고정 및 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압 값의 개별 세트를 포함하지만, 일부 실시예에서, 주 배터리(228)와 보조 배터리(254) 모두 동일한 문턱 전압 값을 사용한다. 도 2의 실시예에서, 배터리 문턱값 데이터(218)가 온도 측정에 기초하여 주 배터리(228) 및 보조 배터리(254)에서 저전압 상태를 검출하는 데 사용되는 두 개의 상이한 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압을 포함한다. 도 2의 실시예에서, 의료 기기(200)는 주 배터리(228)에 대해 도 3에 도시된 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압(304)을 사용하고, 보조 배터리(254)에 대해 도 4에 도시된 제2 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압을 사용한다.

도 4를 참조하면, 그래프(400)는 보조 배터리(254)에 대한 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압(404) 및 최소 작동 문턱 전압(412)을 도시한다. 그래프(400)에서, 온도-종속적 배터리 부족 문턱값(404)은 -10C 내지 5C의 범위의 더 낮은 작동 온도에 대해 약 2.41V의 배터리 부족 문턱 전압을 확립하는 제1 세그먼트(406A)를 포함하는 구분적 선형 함수이다. 제2 세그먼트(406B)는 의료 기기(100)의 작동 온도 범위에서 온도가 5C에서 60C로 증가함에 따라 배터리 부족 문턱 전압 레벨을 증가시키는 작동 온도와 관련하여 양의 기울기를 갖는 또 다른 선형 세그먼트이다. 도 4의 예시에서, 보조 배터리(254)에 대한 배터리 부족 문턱 전압 및 최소 작동 문턱 전압은 주어진 온도에서 주 배터리(228)에 대한 것보다 낮다. 메모리(116)는 온도 측정에 기초하여 배터리 부족 문턱 전압의 식별을 가능하게 하는 구분 선형 함수에 또한 대응하는 온도-종속적 배터리 부족 전압 데이터(218)를 저장한다. 작동 동안, 프로세서(104) 및 PMIC(250)가 온도-종속적 배터리 부족 문턱값(404)을 초과하는 보조 배터리 전압 레벨을 측정하는 경우, 측정 온도에서 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압(404) 미만이면서 최소 작동 문턱 전압(412) 초과인 임의의 전압 측정치가 의료 기기(200)가 정상 작동을 계속할 수 있게 하는 동안, 프로세서(104)가 보조 배터리(254)가 교체 시점에 도달했음을 사용자에게 경고하기 위해 배터리 부족 표시자를 생성하면서, 의료 기기(200)가 정상 작동을 계속한다. 프로세서(104)는 또한 전술한 바와 같이 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압(304)을 사용하여 주 배터리(228)에 대해 동일한 배터리 부족 전압 검출 동작을 수행한다.

온도-종속적 배터리 부족 문턱값(404)은 -10C 내지 10C의 낮은 온도에서 종래 기술의 고정 배터리 부족 문턱값(402)(참조용으로 도시됨)보다 낮고, 10C 내지 최대 60C의 높은 온도에서는 고정 배터리 부족 문턱값(402)보다 높다. 이와 같이, 온도-종속적 저 문턱 전압(404)은 더 낮은 온도에서 보조 배터리(254)에 대한 위양성 배터리 부족 전압 검출의 발생을 감소시키고 더 높은 온도에서 배터리 부족 상태를 감지하기 위한 위음성 고장의 발생을 감소시킨다. 온도-종속적 배터리 부족 문턱값(404)은 또한 작동 범위 내의 임의의 온도에서 보조 배터리(254)에 대한 최소 작동 문턱 전압(412)보다 크다.

의료 기기(200)에서, 메모리(116)는 구분적 선형 함수를 기술하는 파라미터, 가령, 기울기, Y-절편 및 구분적 선형 함수의 세그먼트들 간 중단점을 저장하고, 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압 모두에 대해 선택된 파라미터를 이용해 주 배터리(228)와 보조 배터리(254) 모두에 대해 프로세서(104)는 온도 센서(110)로부터의 온도 측정치를 구분적 선형 함수의 독립 변수로서 사용하여 배터리 부족 문턱 전압을 계산한다. 다른 실시예에서, 메모리(116)는 프로세서(104)가 온도 측정치를 룩업 테이블에 대한 인덱스로서 사용하여 룩업 테이블에 저장된 문턱 전압을 식별하는 하나 이상의 룩업 테이블을 저장한다. 이 실시예에서, 프로세서(104)는 선택적으로 측정된 온도 값이 룩업 테이블 내 정확한 엔트리 값과 일치하지 않는 경우 배터리 부족 문턱 전압을 식별하기 위해 룩업 테이블 내 엔트리들 사이를 보간한다.

도 6은 의료 기기에서 배터리 부족 상태를 검출하기 위한 프로세스(600)의 블록도를 도시한다. 특히, 프로세스(600)는 단일 배터리(128)를 사용하는 의료 기기(100) 및 의료 기기(200) 내의 주 배터리(228) 및 보조 배터리(254)에 적용 가능하다. 이들 의료 기기 및 배터리는 본 명세서에서 달리 언급되지 않는 한 프로세스(600)의 맥락에서 상호교환적으로 언급된다. 이하의 기재에서, 기능 또는 동작을 수행하는 프로세스(600)에 대한 언급은 의료 기기의 다른 구성요소와 관련하여 기능 또는 동작을 수행하기 위해 저장된 프로그램 명령을 실행하는 프로세서의 동작을 지칭한다.

프로세스(600)는 의료 기기의 활성화로 시작한다(블록(604)). 의료 기기(100/200)에서, 프로세서(104)는 의료 기기가 유휴 상태인 경우 최대 절전 모드에서 깨어나거나 주 배터리(128/228)가 교체된 경우 리셋 모드에서 활성화된다. 어느 모드에서든, 프로세서(104)는 저전력 상태에서 클록 생성기(106)에 의해 제어되는 감소된 주파수 클록 속도로 동작하여 분석물 테스트 또는 다른 작동을 수행하기 위한 작동 시퀀스를 개시하기 전에 초기 배터리 테스트 및 다른 시동 절차를 수행한다.

프로세서(104)가 온도 센서(110)를 사용해 의료 기기(200)의 주 배터리(128/228) 및 보조 배터리(254)의 온도에 대응하는 의료 기기(100/200)의 하우징(50) 내 온도를 측정함에 따라 프로세스가 계속된다(블록(608)). 전술한 바와 같이, 프로세서(104)는 또한 온도 측정 및 온도-종속적 문턱 데이터(118/218)를 사용하여 주 배터리(128/228) 및 의료 기기(200)의 경우 보조 배터리(254)에 대한 배터리 부족 문턱 전압을 식별한다(블록(612)). 프로세서(104)는 또한 전압 센서(108)를 사용하여 메인 배터리(128/228)의 전압 레벨을 측정하고, 의료 기기(200)의 경우 PMIC(250)를 사용하여 보조 배터리(254)의 전압을 측정한다(블록(616)). 블록(608 및 616)을 참조하여 전술한 온도 감지 및 배터리 전압 측정 동작은 임의의 순서로 또는 동시에 수행될 수 있다.

프로세스(600) 동안, 주 배터리(128/228) 또는 보조 배터리(254)의 측정된 전압 레벨이 식별된 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압 미만인 경우(블록 620), 프로세서(104)는 측정된 전압 레벨이 또한 지정된 작동 문턱 전압을 초과하는지 여부를 더 식별한다(블록 624). 주 배터리(128/228) 또는 보조 배터리(254)의 측정된 전압 레벨이 또한 대응하는 최소 작동 문턱 전압 미만인 경우, 프로세서(104)는 배터리 교체 표시자 출력을 생성하거나 의료 시시(100/200)를 즉시 중단시킨다(블록(632)). 의료 기기(100/200)에서 프로세서(104)는 배터리(128) 또는 배터리(228 및 254)를 교체할 필요성을 나타내기 위해 디스플레이 스크린, 표시등, 오디오 출력 장치 또는 다른 출력 장치 사용자 I/O 주변 장치(140)를 작동하고, 프로세서(104)는 의료 기기(100/200)의 추가 작동을 방지한다. 측정된 전압 레벨이 방전 배터리 문턱값 미만인 경우 프로세서(104)는 의료 기기(100/200)를 즉시 종료한다.

프로세스(600) 동안, 주 배터리(128/228) 또는 보조 배터리(254)의 측정된 전압 레벨이 식별된 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압 미만이지만(블록(620)), 프로세서(104)는 측정된 전압 레벨이 지정된 최소 작동 문턱 전압을 초과함을 더 식별한 경우(블록(624)), 프로세서(104)는 배터리 부족 상태 출력을 생성하고 의료 기기(100/200)의 표준 작동 시퀀스를 계속한다(블록(628)). 의료 기기(100/200)에서 프로세서(104)는 디스플레이 스크린, 표시등, 오디오 출력 장치, 또는 그 밖의 다른 출력 장치 사용자 I/O 주변장치(140)를 작동시켜 배터리(128) 또는 배터리(228 및 254) 중 하나 또는 둘 모두가 저 충전 상태에 있음을 가리키지만, 배터리는 의료 기기(100/200)가 작동 시퀀스를 수행하기 위해 즉각적인 교체를 필요로 하지 않는다.

의료 기기(100/200)의 배터리 또는 배터리들의 측정된 전압 레벨이 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압보다 큰 경우(블록(620)) 또는 의료 기기(100/200)가 배터리 부족 표시자를 생성하지만 배터리 또는 배터리들이 최소 작동 문턱 전압보다 큰 경우(블록(628)), 의료 기기(100/200)가 작동 시퀀스를 개시함에 따라 프로세스(600가 계속된다(블록(636)). 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "작동 시퀀스"는 배터리 또는 배터리들이 작동 시퀀스의 수행을 가능하게 하기에 충분한 전력을 공급할 수 있을 때 의료 기기(100/200)가 수행하는 동작 또는 일련의 동작을 지칭한다. 의료 기기(100/200)에서 프로세서(104)는 클록 생성기(106)로부터의 고 주파수 클록 신호를 사용하여 고 전력 모드로 동작을 전환하고, 프로세서(104)는 작동 시퀀스 동안 배터리(128) 또는 배터리(228 및 254)에 인가되는 부하를 증가시키는 의료 기기(100/200) 내 다른 구성요소를 활성화한다. 도 6의 예시에서, 이하에 기재되는 작동 시퀀스가 유체 샘플 내 분석물의 검출을 위한 측정 시퀀스, 가령, 혈당 측정이다. 특히, 프로세서(104)는 주 배터리(128/228)가 증가된 부하 레벨을 경험할 때 동작 시퀀스 동안 주 배터리(128/228)의 전압 드룹을 식별하기 위해 전압 비교기(112)를 사용한다. 그러나, 그 밖의 다른 의료 기기가 의료 기기(100/200)와 유사한 방식으로 전압 드룹을 생성할 수 있는 상이한 특정 작동 시퀀스를 수행하며, 해당 분야의 통상의 기술자는 프로세스(600)가 이들 의료 기기에도 적용 가능함을 알 것이다.

프로세스(600) 동안, 프로세서(104)는 테스트 스트립 포트(136)로의 테스트 스트립의 삽입에 응답하여 품질 검사 시퀀스를 수행한다(블록(640)). 품질 체크 시퀀스 동안 프로세서(104)는 테스트 스트립이 손상되지 않았음을 보장하기 위해 테스트 스트립에 일련의 전기 신호를 인가하고 프로세서(104)는 측정기(100/200)의 다른 구성요소도 작동 가능함을 추가로 확인한다. 전압 비교기(112)는 품질 체크 시퀀스 동안 클록 생성기(106)의 각각의 클록 사이클 동안 기준 전압과 주 배터리(128/228)의 전압 레벨 사이의 전압 비교를 생성한다. 모든 전압 비교가 주 배터리(128/228)의 전압 레벨이 기준 전압보다 크다는 것을 나타내면(블록(644)), 프로세서(104)는 품질 체크 동안 전압 드룹이 없음을 식별하고 유체 샘플 시퀀스에 대한 대기를 계속한다. 그러나 전압 비교기(112)가 하나 이상의 클록 사이클 동안 주 배터리(128/228)의 전압이 기준 전압 미만으로 떨어지는 하나 이상의 전압 비교를 생성하면, 프로세서(104)는 하나 이상의 전압 드룹을 검출하고(블록(644)) 프로세서(104)는 배터리 부족 표시자를 생성한다(블록(648)). 의료 기기(100/200)에서 프로세서(104)는 블록(628)의 처리를 참조하여 위에서 설명한 것과 동일한 방식으로 배터리 부족 표시자를 생성한다. 또한, 의료 기기(100/200)가 프로세스(600) 동안 임의의 시점에서 배터리 부족 표시자를 이미 생성한 경우, 이전 배터리 부족 표시자는 나머지 작동 시퀀스 및 프로세스(600)의 다른 부분 동안 활성 상태로 유지된다.

프로세스(600)는 프로세서(104)가 유체 샘플, 가령, 혈액 샘플이 테스트 스트립에 적용될 때를 검출하기 위해 프로세서(104)가 테스트 스트립을 모니터링하는 유체 샘플 동작 대기를 수행한다(블록(652)). 전압 비교기(112)는 각각의 클록 사이클 동안 전압 비교를 계속 생성한다. 모든 전압 비교가 주 배터리(128/228)의 전압 레벨이 기준 전압보다 크다는 것을 나타내면(블록(656)), 프로세서(104)는 유체 샘플 작동 대기 동안 전압 드룹이 없음을 식별하고 분석물 테스트 시퀀스를 계속 수행한다. 그러나 전압 비교기(112)가 하나 이상의 클록 사이클 동안 주 배터리(128/228)의 전압이 기준 전압 미만으로 떨어지는 하나 이상의 전압 비교를 생성하면, 프로세서(104)는 하나 이상의 전압 드룹을 검출하고(블록(656)) 프로세서(104)는 배터리 부족 표시자를 생성한다(블록(660)).

프로세서(104)는 분석물, 가령, 포도당의 존재 여부를 검출하고 사용자 I/O 주변기기(140)와 무선 송수신기(144) 중 하나 또는 둘 모두를 통해 사용자에게 결과를 제공하기 위해, 테스트 스트립이 유체 샘플, 가령, 혈액 샘플을 수용한 후 프로세서(104)가 전기 신호의 시퀀스를 전극에 인가하는 분석물 테스트 시퀀스 작동을 수행함에 따라 프로세스(600)가 계속된다(블록(664)). 전압 비교기(112)는 각각의 클록 사이클 동안 전압 비교를 계속 생성한다. 모든 전압 비교가 주 배터리(128/228)의 전압 레벨이 기준 전압보다 크다는 것을 나타내는 경우(블록(668)), 프로세서(104)는 분석물 테스트 시퀀스 동안 전압 드룹이 없음을 식별하고 프로세서(104)는 분석물 테스트 시퀀스 동작을 종료한다(블록(676)). 그러나 전압 비교기(112)가 하나 이상의 클록 사이클 동안 주 배터리(128/228)의 전압이 기준 전압 미만으로 떨어지는 하나 이상의 전압 비교를 생성하면, 프로세서(104)는 하나 이상의 전압 드룹을 검출하고(블록(668)) 프로세서(104)는 배터리 부족 표시자를 생성한다(블록(672)). 작동을 마친 후, 분석물 측정기(100/200)는 활성화된 상태로 유지될 수 있고 사용자 I/O 장치(140)는 프로세스(600) 동안 발생하는 배터리 부족 체크 중 하나 이상 동안 생성되었다면 배터리 부족 표시자를 계속 제공한다(블록(676)). 의료 기기(100/200)는 활성 상태를 유지하여 또 다른 작동 시퀀스를 수행하거나 상이한 작동, 가령, 무선 송수신기(144)를 이용해 저장된 혈당 데이터를 외부 컴퓨팅 장치로 업로드하는 것을 수행할 수 있다. 프로세서(104)는 의료 기기(100/200)의 작동 중에 배터리 부족 상태를 계속 식별하기 위해 각각의 후속 작동 시퀀스 전에 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압을 사용하여 배터리(128) 또는 배터리(228 및 254)의 배터리 전압을 선택적으로 측정한다.

전술한 바와 같이, 의료 기기(100/200) 및 프로세스(600)는 배터리 부족 상태를 식별하기 위해 두 가지 상이한 기술, 즉, 작동 시퀀스 이전에 하나 이상의 배터리의 직접 전압 측정과 함께 온도-종속적 전압 배터리 부족 문턱값의 사용 및 작동 시퀀스 동안 주 배터리의 전압 드룹을 식별하기 위한 전압 비교기의 사용을 구현한다. 도 5는 단일 배터리(128)를 이용하는 의료 기기(100)가 그래프(500)와 유사한 결과를 생성하지만, 일련의 테스트 동안 방전되는 주 배터리(228)에 기초하여 의료 기기(200)의 실시예에서 수행되는 일련의 분석물 측정 테스트를 보여주는 그래프(500)를 도시한다. 그래프(500)의 각각의 테스트 번호는 테스트 측정기의 한번의 활성화 및 유체 샘플 내의 분석물에 대한 테스트를 위한 동작 시퀀스의 실행에 대응한다. 그래프(500)는 문턱 전압(504, 508, 512), 공칭 배터리 전압 측정 곡선(516), 및 각각 품질 체크 및 분석물 테스트 시퀀스 동안 발생하는 전압 드룹(520 및 524)의 측정치를 포함한다. 문턱값(504, 508 및 512)은 각각 배터리 부족 문턱 전압, 최소 작동 문턱 전압 및 방전 배터리 문턱 전압을 각각 나타낸다. 전술한 바와 같이, 의료 기기(100/200)는 온도에 기초하여 배터리 부족 문턱 전압을 식별하고, 배터리 부족 전압(504)은 예시적인 목적을 위해 테스트 동안 사용되는 고정된 온도에 대해 도시된다. 전압 측정 곡선(516)은 주 배터리(228)가 경부하 상태에 있는 동안 프로세서(104)가 전압 센서(108)를 사용하여 측정한 주 배터리(228)의 공칭 전압의 점진적인 감소를 나타낸다. 전압 드룹 곡선(520 및 524)은 프로세서(104)가 단일 테스트 시퀀스의 품질 체크(520) 또는 분석물 테스트 시퀀스(524) 동안 검출하는 총 전압 드룹 횟수를 나타낸다. 프로세스(600)는 또한 작동 시퀀스의 유체 점적 부분에 대한 대기를 포함하지만, 시퀀스의 이 부분 동안의 전압 드룹은 덜 자주 발생하며 도 5에서는 단순화를 위해 생략된다. 그래프(500)는 검출된 전압 드룹의 횟수가 일반적으로 다수의 테스트 시퀀스에 걸쳐 배터리가 방전됨에 따라 증가하지만, 전압 드룹 카운트는 개별 테스트 시퀀스마다 다를 수 있음을 도시한다. 특히, 기준(522)에서 분석물 테스트 시퀀스 곡선(524)은 제1 전압 드룹을 겪는 반면, 표준 배터리 전압 곡선(516)은 여전히 배터리 부족 문턱 전압(504)보다 훨씬 위에 있다. 마찬가지로, 기준(526)에서 품질 체크 곡선(520)은 제1 전압 드룹을 겪는 반면, 표준 배터리 전압 곡선(516)은 여전히 배터리 부족 문턱 전압(504)을 초과한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전압 드룹의 검출은 프로세서(104)가 배터리의 공칭 전압만을 측정하는 것과 비교하여 작동 동안 더 이른 시간에 배터리 부족 상태를 검출할 수 있게 한다. 유사하게, 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압은 배터리의 공칭 전압이 실제로 의료 기기 작동 중에 배터리 부족 상태를 나타내는지 여부를 식별하는 정확도를 높인다.

본 명세서에 기재된 실시예는 배터리 부족 상태를 검출하는 정확도를 향상시키기 위해 작동 시퀀스 동안 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압 및 전압 드룹의 검출 모두를 사용하지만, 해당 분야의 통상의 기술자는 이러한 특징이 서로 독립적으로 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 의료 기기의 하나의 대안적인 실시예는 전압 드룹을 추가로 검출하지 않고 광범위한 작동 온도에 걸쳐 배터리 부족 상태를 검출하기 위해 본 명세서에 기술된 온도-종속적 배터리 부족 문턱 전압을 사용할 수 있다. 유사하게, 의료 기기의 다른 실시예는 공칭 배터리 전압을 측정하지 않거나 종래 기술의 고정 문턱 전압을 이용해 배터리 부족 상태를 검출하면서 본 명세서에 기재된 전압 드룹 검출을 구현한다. 그러나, 본 명세서에 기재된 두 가지 기술은 의료 기기(100/200)에 특별한 이점을 제공한다. 전술한 바와 같이, 전압 센서(108)에서 ADC를 사용하는 첫 번째 방법은 온도에 대해 배터리 전압을 보상하는 데 사용될 수 있는 디지털 값을 리턴한다. 프로세서(104)는 단일 ADC를 통합하지만 테스트 스트립의 전극을 포함하여 측정할 상이한 입력을 선택하기 위해 멀티플렉서를 사용한다. 의료 기기(100/200)가 시간에 민감한 측정을 수행하지 않을 때 ADC가 배터리 전압을 측정하는 데 사용될 수 있다. 프로세서(104)가 혈당 또는 다른 분석물 측정 동안 분석물 측정 테스트 스트립의 전압 및 전류를 측정하는 것과 같은 시간에 민감한 측정을 수행할 때, 프로세서(104)는 배터리 전압을 측정하기 위해 이 중요한 타이밍을 중단할 수 없다. 전압 비교기(112)를 사용하는 두 번째 방법은 주 배터리(128)의 예/아니오 상태를 제공하고 프로세서(104)의 타이밍에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 프로세서(104)는 시간에 민감한 측정이 완료된 후 전압 비교기(112)로부터 수신된 상태 플래그에 기초하여 전압 드룹을 체크하고 프로세서가 다른 시간에 민감한 기능을 수행하는 중일 때 배터리 전압이 기준 전압 아래로 강하했는지 여부를 결정한다. 이와 같이, 의료 기기(100/200)는 장치 초기화 및 유휴 기간 동안 그리고 작동 시퀀스 동안 하나 이상의 배터리를 모니터링하여 배터리 부족 상태의 검출을 개선할 수 있다.

본 개시는 가장 실용적이고 바람직한 실시예로 간주되는 것과 관련하여 기재된다. 그러나, 이들 실시예는 예시로서 제시되며 보호 범위가 개시된 실시예에 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 통상의 기술자는 본 개시가 개시의 사상 및 범위 내에서 그리고 다음의 청구범위에 기재된 바와 같은 모든 수정 및 대안적인 배열을 포함한다는 것을 인식할 것이다.

Claims

의료 기기를 작동하기 위한 방법으로서,
상기 의료 기기 내 프로세서를 활성화하는 단계 - 상기 프로세서는 상기 의료 기기에 전기 연결된 배터리로부터 전력을 수신함 - ,
상기 프로세서에 의해, 상기 의료 기기의 하우징 내 온도를 측정하는 단계,
상기 프로세서에 의해, 상기 온도에 기초하여 제1 배터리 부족 문턱 전압을 식별하는 단계,
상기 프로세서에 작동 가능하게 연결된 전압 센서에 의해, 상기 배터리의 제1 전압 레벨을 측정하는 단계,
상기 배터리의 제1 전압 레벨을 측정한 후 상기 의료 기기의 작동 시퀀스를 개시하는 단계,
상기 프로세서에 작동 가능하게 연결된 전압 비교기에 의해, 기준 전압 레벨과 작동 시퀀스 동안 배터리로부터 전달된 전압 레벨 간 복수의 전압 비교를 생성하는 단계, 및
상기 프로세서에 의해, 의료 기기 내 출력 장치를 이용해,
a) 배터리의 제1 전압 레벨이 제1 배터리 부족 문턱 전압보다 낮고 지정 최소 작동 문턱 전압보다 높음 - 지정 최소 작동 문턱 전압은 상기 제1 배터리 부족 문턱 전압보다 낮음 - , 또는
b) 복수의 전압 비교 중 적어도 하나의 전압 비교가 상기 작동 시퀀스 동안 배터리의 전압 레벨이 기준 전압 레벨보다 낮음을 나타냄
중 적어도 하나에 응답하여, 배터리 부족 상태를 나타내는 출력을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 배터리 부족 문턱 전압의 식별은
상기 프로세서에 의해, 상기 의료 기기의 메모리에 저장된 지정 구분적 선형 함수를 이용해 제1 배터리 부족 전압을 식별하는 것을 더 포함하는, 방법.
제2항에 있어서, 상기 메모리는 상기 지정 구분적 선형 함수의 파라미터를 저장하고 상기 프로세서는 상기 파라미터를 이용해 제1 배터리 부족 전압을 계산하는, 방법.
제2항에 있어서, 상기 메모리는 상기 구분적 선형 함수에 대응하는 룩업 테이블을 저장하며 상기 프로세서는 상기 룩업 테이블을 이용해 제1 배터리 부족 전압을 식별하는, 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동 시퀀스는
품질 체크 프로세스,
유체 샘플 프로세스 대기, 및
분석물 테스트 시퀀스 프로세스 - 상기 전압 비교기가 품질 체크 프로세스, 유체 샘플 프로세스 대기, 및 분석물 테스트 시퀀스 프로세스의 각각 동안, 복수의 전압 비교를 생성함 - 를 더 포함하는, 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법을 구현하도록 구성된 의료 기기.
의료 기기를 작동하는 방법으로서,
상기 의료 기기 내 프로세서를 활성화하는 단계 - 상기 프로세서는 상기 의료 기기에 전기 연결된 주 배터리로부터 전력을 수신함 - ,
상기 프로세서에 의해, 상기 의료 기기 내 적어도 하나의 주변 장치를 활성화하는 단계 - 상기 적어도 하나의 주변 장치는 상기 의료 기기에 전기 연결된 보조 배터리로부터 전력을 수신함 - ,
상기 프로세서에 의해, 상기 의료 기기의 하우징 내 온도를 측정하는 단계,
상기 프로세서에 의해, 상기 온도에 기초하여 제1 배터리 부족 문턱 전압을 식별하는 단계,
상기 프로세서에 의해, 상기 온도에 기초하여 제2 배터리 부족 문턱 전압을 식별하는 단계,
상기 프로세서에 작동 가능하게 연결된 전압 센서에 의해, 주 배터리의 제1 전압 레벨을 측정하는 단계,
상기 프로세서에 작동 가능하게 연결된 전압 센서에 의해, 보조 배터리의 제2 전압 레벨을 측정하는 단계, 및
상기 프로세서에 의해, 상기 의료 기기 내 출력 장치를 이용해,
a) 주 배터리의 제1 전압 레벨이 제1 배터리 부족 문턱 전압보다 낮고 상기 주 배터리의 제1 지정 최소 작동 문턱 전압보다 높음 - 제1 지정 작동 문턱 전압은 상기 제1 배터리 부족 문턱 전압보다 낮음 - , 또는
b) 보조 배터리의 제2 전압 레벨이 제2 배터리 부족 문턱 전압보다 낮고 보조 배터리의 제2 지정 최소 작동 문턱 전압보다 높음 - 상기 제2 지정 작동 문턱 전압은 제2 배터리 부족 문턱 전압보다 낮음 -
중 적어도 하나에 응답하여 배터리 부족 상태를 나타내는 출력을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
제7항에 있어서,
상기 주 배터리의 제1 전압 레벨 및 상기 보조 배터리의 제2 전압 레벨을 측정한 후 상기 의료 기기의 작동 시퀀스를 개시하는 단계,
상기 프로세서에 작동 가능하게 연결된 전압 비교기에 의해, 기준 전압 레벨과 작동 시퀀스 동안 주 배터리로부터 전달된 전압 레벨 간 복수의 전압 비교를 생성하는 단계, 및
상기 프로세서에 의해, 의료 기기 내 출력 장치를 이용해, 복수의 전압 비교 중 적어도 하나의 전압 비교가 작동 시퀀스 동안 상기 주 배터리의 전압 레벨이 기준 전압 레벨보다 낮음을 나타냄에 응답하여 배터리 부족 상태를 나타내는 출력을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제7항 또는 제8항의 방법을 구현하도록 구성된 의료 기기.
의료 기기를 작동하기 위한 방법으로서,
상기 의료 기기 내 프로세서를 활성화하는 단계 - 상기 프로세서는 상기 의료 기기에 전기 연결된 배터리로부터 전력을 수신함 - ,
상기 의료 기기의 작동 시퀀스를 개시하는 단계,
상기 프로세서에 작동 가능하게 연결된 전압 비교기에 의해, 기준 전압과 작동 시퀀스 동안 배터리로부터 전달된 전압 레벨 간 복수의 전압 비교를 생성하는 단계, 및
상기 프로세서에 의해, 상기 의료 기기 내 출력 장치를 이용해, 복수의 전압 비교 중 적어도 하나의 전압 비교가 작동 시퀀스 동안 배터리의 전압 레벨이 기준 전압 레벨보다 낮음을 나타냄에 응답하여 배터리 부족 상태를 나타내는 출력을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
제10항의 방법을 구현하도록 구성된 의료 기기.
의료 기기를 작동하기 위한 방법으로서,
상기 의료 기기 내 프로세서를 활성화하는 단계 - 상기 프로세서는 상기 의료 기기에 전기 연결된 배터리로부터 전력을 수신함 - ,
상기 프로세서에 의해, 상기 의료 기기의 하우징 내 온도를 측정하는 단계,
상기 온도에 기초하여 제1 배터리 부족 문턱 전압을 식별하는 단계,
상기 프로세서에 작동 가능하게 연결된 전압 센서에 의해, 상기 배터리의 제1 전압 레벨을 측정하는 단계, 및
상기 프로세서에 의해, 상기 의료 기기 내 출력 장치를 이용해, 배터리의 제1 전압 레벨이 상기 제1 배터리 부족 문턱 전압보다 낮고 상기 배터리의 제1 지정 최소 작동 문턱 전압보다 높음에 응답하여 배터리 부족 상태를 나타내는 출력을 생성하는 단계 - 상기 제1 지정 작동 문턱 전압은 제1 배터리 부족 문턱 전압보다 낮음 - 를 포함하는, 방법.
제12항의 방법을 구현하도록 구성된 의료 기기.