特許7113912ハンドヘルド医療デバイスのシステム抵抗を判定する方法およびハンドヘルド医療デバイス
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-28
(45)【発行日】2022-08-05
(54)【発明の名称】ハンドヘルド医療デバイスのシステム抵抗を判定する方法およびハンドヘルド医療デバイス
(51)【国際特許分類】
A61B 5/145 20060101AFI20220729BHJP
G01R 31/389 20190101ALI20220729BHJP
【ＦＩ】
A61B5/145
G01R31/389
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2020560245
(86)(22)【出願日】2019-04-23
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-08-30
(86)【国際出願番号】 EP2019060276
(87)【国際公開番号】W WO2019206855
(87)【国際公開日】2019-10-31
【審査請求日】2020-12-28
(31)【優先権主張番号】18168884.7
(32)【優先日】2018-04-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】591003013
【氏名又は名称】エフ．ホフマン－ラ ロシュ アーゲー
【氏名又は名称原語表記】Ｆ． ＨＯＦＦＭＡＮＮ－ＬＡ ＲＯＣＨＥ ＡＫＴＩＥＮＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100138759
【弁理士】
【氏名又は名称】大房 直樹
(72)【発明者】
【氏名】ランバートソン，マイケル
【審査官】藤原 伸二
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／００６３１９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００６－０３８８５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０４５２１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１６４３９１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０００－２９９１３７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ５／１４５－５／１４５５
Ｇ０１Ｒ ３１／３６－３１／３９６
Ｈ０１Ｍ １０／４２－１０／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハンドヘルド医療デバイス（１１２）の少なくとも１つの電源（１１０）のシステム抵抗を判定する方法であって、ａ）少なくとも１つの励起電圧信号（１１４）を生成するステップであって、前記励起電圧信号（１１４）が少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧信号を含み、前記励起電圧信号（１１４）が２０ｎｓ以下の高速遷移ＤＣフランクを有する、ステップと、
ｂ）所定の抵抗値または既定の抵抗値を有する少なくとも基準抵抗器（１１６）に、前記励起電圧信号（１１４）を印加するステップであって、前記基準抵抗器（１１６）が前記電源（１１０）と直列に配置される、ステップと、
ｃ）前記電源（１１０）の応答信号を測定するステップであって、前記応答信号は、前記基準抵抗器（１１６）と前記電源（１１０）との間で決定される、前記印加された励起電圧信号に応答する前記基準抵抗器（１１６）における電圧変化である、ステップと、
ｄ）前記応答信号から信号フランクを判定し、前記信号フランクの形状および高さの１つまたは双方から、オーム信号部分を判定するステップと、
ｅ）前記オーム信号部分から前記電源（１１０）のシステム抵抗を判定するステップと、
を含む、方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法において、前記励起電圧信号（１１４）が方形波信号または正弦波信号を含む、方法。
【請求項3】
請求項１に記載の方法において、前記励起電圧信号（１１４）が、不連続信号を含む、方法。
【請求項4】
請求項３に記載の方法において、前記不連続信号はパルス信号である、方法。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか１項に記載の方法において、前記基準抵抗器（１１６）が前記電源（１１０）の少なくとも１つの電気接点に接続される、方法。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか１項に記載の方法において、前記電源（１１０）のシステム抵抗が、【数1】
ここで、Ｕｔａｒｇｅｔは前記励起電圧信号（１１４）のパルス高であり、Ｒｒｅｆは基準抵抗であり、Ｕｍｅａｓｕｒｅｄは、応答信号の立ち上がり信号フランクの開始時における応答信号の高さである、方法。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか１項に記載の方法において、前記方法が、少なくとも１つの状態を判定するステップを含み、前記電源（１１０）の少なくとも１つの状態情報が、前記電源（１１０）の判定されたシステム抵抗を、少なくとも１つの所定のシステム抵抗値または既定のシステム抵抗値と比較することによって判定される、方法。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか１項に記載の方法において、前記方法が、少なくとも１つのフェイルセーフ・ステップを含み、フェイルセーフ・ステップにおいて、前記電源（１１０）の判定されたシステム抵抗を、少なくとも１つの所定の閾値または既定の閾値と比較する、方法。
【請求項9】
請求項８に記載の方法において、前記フェイルセーフ・ステップにおいて、判定したシステム抵抗が、既定の値または所定の値だけ閾値を超えた場合に、警告を生成する、または判定したシステム抵抗が、既定の値または所定の値だけ閾値を超えた場合に、前記電源（１１０）の中断を開始する、の内一方または双方である、方法。
【請求項10】
ハンドヘルド医療デバイス（１１２）であって、－前記ハンドヘルド医療デバイス（１１２）の少なくとも１つのエレメントに給電するための少なくとも１つの電源（１１０）と、
－所定の基準抵抗または既定の基準抵抗を有する少なくとも１つの基準抵抗器（１１６）であって、前記電源（１１０）と直列に配置される、基準抵抗器（１１６）と、
－少なくとも１つの励起電圧信号（１１４）を生成するように構成された少なくとも１つの信号生成デバイス（１１８）であって、前記励起電圧信号（１１４）が少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧信号を含み、ＤＣ電圧信号が２０ｎｓ以下の高速遷移ＤＣフランクを有し、前記励起電圧信号（１１４）を前記基準抵抗器（１１６）に印加するように構成される、信号生成デバイス（１１８）と、
－少なくとも１つの応答信号を受け取るように構成された少なくとも１つの測定ユニット（１２０）であって、前記応答信号は、前記基準抵抗器（１１６）と前記電源（１１０）との間で決定される、前記印加された励起電圧信号に応答する前記基準抵抗器（１１６）における電圧変化である、測定ユニット（１２０）と、
－前記応答信号から信号フランクを判定し、前記信号フランクの形状および高さの１つまたは双方からオーム信号部分を判定するように構成された少なくとも１つの評価デバイス（１２２）であって、前記オーム信号部分から前記電源（１１０）のシステム抵抗を判定するように構成される、評価デバイス（１２２）と、
を備える、ハンドヘルド医療デバイス（１１２）。
【請求項11】
請求項１０に記載のハンドヘルド医療デバイス（１１２）において、前記ハンドヘルド医療デバイス（１１２）が、少なくとも１つのハンドヘルド・メータのようなハンドヘルド分析デバイス、少なくとも１つのインシュリン・ポンプ、少なくとも１つの長期ＥＣＧのような、少なくとも１つの身体機能を監視する少なくとも１つの携帯用センサ、埋め込み可能または挿入可能な連続グルコース・センサから成る１群から選択される、ハンドヘルド医療デバイス（１１２）。
【請求項12】
請求項１０または１１に記載のハンドヘルド医療デバイス（１１２）において、前記電源（１１０）が、少なくとも１つのバッテリ、少なくとも１つの再充電可能バッテリ、少なくとも１つの電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）から成る１群から選択された少なくとも１つの電力源を含む、ハンドヘルド医療デバイス（１１２）。
【請求項13】
請求項１０～１２のいずれか１項に記載のハンドヘルド医療デバイス（１１２）において、前記評価デバイス（１２２）が、少なくとも１つのマイクロプロセッサ（１２８）を含む、ハンドヘルド医療デバイス（１１２）。
【請求項14】
請求項１０～１３のいずれか１項に記載のハンドヘルド医療デバイス（１１２）において、前記評価デバイス（１２２）が、少なくとも１つのアナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）（１３４）または少なくとも１つのディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）の１つまたは双方を備える、ハンドヘルド医療デバイス（１１２）。
【請求項15】
請求項１０～１４のいずれか１項に記載のハンドヘルド医療デバイス（１１２）において、前記ハンドヘルド医療デバイス（１１２）が、前記ハンドヘルド医療デバイス（１１２）の少なくとも１つのエレメントに給電するように構成された少なくとも１つの電源回路（１２６）と、システム抵抗を判定するように構成された少なくとも１つのシステム抵抗測定回路（１２４）とを備え、前記ハンドヘルド医療デバイス（１１２）が、前記電源回路（１２６）およびシステム抵抗測定回路（１２４）を分離するように構成された少なくとも１つの切り替えエレメント（１３６）を備える、ハンドヘルド医療デバイス（１１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハンドヘルド医療デバイスの電源のシステム抵抗を判定する方法、およびそれぞれのハンドヘルド医療デバイスを開示する。本発明による方法およびデバイスは、身体組織または体液の一方または双方内に存在する少なくとも１つの検体を検出するデバイスにおいて使用することができる。特に、この方法およびデバイスは、専門的な診断の分野および家庭における監視の分野双方における血液、好ましくは、全血、血漿、血清、尿、唾液、間質液、またはその他の体液というような体液における、ぶどう糖、乳酸、中性脂肪、コレステロール、またはその他の検体、好ましくは、代謝物というような１つ以上の検体を検出する分野に適用される。しかしながら、他の応用分野も実現可能である。
【背景技術】
【0002】
品質が異なる１回使用または再充電可能バッテリというような、種々の型式の電力源(power source)が知られており、ハンドヘルド医療デバイスにおいて使用されている。ハンドヘルド医療デバイスにおける電力源の交換は、顧客に責任があると言ってよいであろう。バッテリの寿命は定量化が非常に難しい測定値である。また、電力源の変化、および電力源への電気接点の経年劣化も、特徴付けるのが非常に難しい。
【0003】
メータまたはインシュリン・ポンプにおいてバッテリ電力切れを検出するおよび／または一時的に切り抜けるための設計として電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：electric double layer capacitor）を使用すること、ならびに応急故障分析方法(first failure mode)においてそれらを使用することは、これらのコンポーネントが品質の問題を生じやすいこと、そして温度および湿度の変化に敏感であるという事実のために、問題になるおそれがある。ＥＤＬＣは、信頼性がなく、それらの内部電解質を失いやすく、電子ボード上における短絡、更には内部抵抗の上昇、加熱、およびバッテリの短寿命化の原因となる可能性がある。
【0004】
電力源の時間の関数としての電圧降下は、既知の人工負荷を使用して放電曲線を判定することによって、特徴付けることができる。例えば、ＥＰ ２ ３３８ ５４６ Ａ１は、ユーザによって身体外部で長時間携行され、視線から遮蔽されるように設計された外来輸液デバイスについて記載する。外来輸液デバイスは、個体特性が変わりやすい(variable individual characteristics）、ユーザ交換可能なバッテリを受け入れるように設計されている。バッテリは輸液デバイスの主電力源として機能し、使用中に連続的に消耗する。この外来輸液デバイスは、更に、電動アクチュエータを有する分与ユニット(dosing unit)と、外来輸液デバイスの動作を制御する電子コントローラと、コントローラに動作可能に結合された検査ユニットであって、バッテリ検査を実行するように設計された、検査ユニットと、バッテリのオフ回路電圧および内部抵抗を判定することを含むバッテリ検査と、警報ユニットであって、検査ユニットおよび／または電子コントローラに動作可能に結合され、バッテリ検査結果に応じてデバイスのユーザに警報を出す、警報ユニットとを含む。本開示によるデバイスでは、警報の発生は、個々のバッテリ特性に合わせて採用される。
【0005】
ＷＯ２０１２／０２２５３９ Ａ１は、外来輸液デバイスについて記載し、その機能ユニットに給電するために、交換可能なエネルギ・ストレージを備えている。制御ユニットは、エネルギ消費活動についてのデータ、または機能ユニットによって消費されたエネルギについてのデータを、監視システムに提供する。このデータに基づいて、監視システムは、機能ユニットによって消費されたエネルギまたは電荷を判定し、ある時点よりも前の時間間隔において消費されたと判定したエネルギまたは電荷にしたがって、その時点におけるエネルギ・ストレージの電圧測定をトリガする。
【0006】
ＥＰ ２ ３３８ ５４５ Ａ１は、外来輸液デバイスについて記載する。これは、（ａ）デバイスに給電するために必要な電気エネルギを蓄積するユーザ交換可能なエネルギ・ストレージであって、オフ回路電圧および内部抵抗を有する、エネルギ・ストレージと、（ｂ）電動アクチュエータおよび電子コントローラを有する分与ユニットであって、コントローラがアクチュエータの動作を制御する、分与ユニットと、（ｃ）検査ユニットであって、エネルギ・ストレージのオフ回路電圧および内部抵抗を判定する測定ユニットを含み、検査ユニットが、デバイスの動作中に検査を実行するように設計され、検査が、オフ回路電圧および内部抵抗を判定し、オフ電流電圧および内部抵抗を評価し、こうしてエネルギ・ストレージが未だこの先デバイスに給電することができるか否か判定することを含む、検査ユニットと、（ｄ）警報ユニットであって、検査ユニットに結合され、エネルギ・ストレージがデバイスに更に給電する能力に欠けることを検査が示す場合、検査ユニットによって有効化される、警報ユニットとを含む。
【0007】
ＷＯ２０１７／００６３１９ Ａ１は、再充電可能Ｌｉ－イオン・バッテリ（ＬＩＢ）の安全性を監視する方法およびシステムについて記載する。ＬＩＢの内部電気状態を判定し、時間可変応答をトリガするために、ＤＣ電気刺激の印加または除去によってＬＩＢの内部電気状態を変化させる。ＬＩＢの時間可変応答を測定し、測定された応答の関数形態と関連付けられた少なくとも１つの主応答パラメータを抽出する。主応答パラメータから、少なくとも１つの副応答パラメータを導き出す。更に、主応答パラメータおよび副応答パラメータから、複合応答パラメータを導き出してもよい。主応答パラメータ、副応答パラメータ、および／または複合応答パラメータにしたがって、短絡先駆状態の可能性(likelihood)を判定する。判定された可能性に基づいて、短絡由来の潜在的な危害の警告を出すことができ、および／または短絡由来の危害を軽減もしくは防止するための補正措置を講ずることができる。ハンドヘルド医療デバイスの電源の品質制御については、ＷＯ２０１７／００６３１９ Ａ１には開示されていないが、代わりに、ＷＯ２０１７／００６３１９ Ａ１は、ラップトップ、セルフォン、電気／ハイブリッド車両、および航空機における安全上の危害を回避するために、リチウム－イオン・バッテリの安全性監視に言及する。ＷＯ２０１７／００６３１９ Ａ１の第４ページ、第２節を参照のこと。ＷＯ２０１７／００６３１９ Ａ１は、システム抵抗を判定する具体的な手法、即ち、放電曲線を判定することによる手法について記載している。図５Ｂおよび図５Ｃ、ならびに４６～４７ページにおける対応する説明を参照のこと。しかしながら、放電曲線の使用は、放電を待たなければならないので、時間がかかり遅くなる。
【0008】
以上で述べた開発によって達成された利点および進歩にも拘わらず、重大な技術的課題がいくつか残っている。具体的には、既知の方法は、使用する放電曲線を決定しなければならず、時間がかかるおそれがある。更に、具体的には、人工負荷または既知の負荷を必要とするため、バッテリに不必要な負荷をかけなければならず、このためにもバッテリ寿命の一部が消費される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
したがって、本発明の目的は、システム抵抗の判定方法およびハンドヘルド医療デバイスを提供し、この種の既知のデバイスおよび方法の欠点を少なくとも部分的に回避し、更に前述の課題に少なくとも部分的に取り組むことである。具体的には、少なくとも１つの電源の有効で高速な品質制御を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
この問題は、ハンドヘルド医療デバイスの少なくとも１つの電源のシステム抵抗を判定する方法、および独立請求項の特徴を有するハンドヘルド医療デバイスによって解決される。従属請求項には、個別に実現することができる好ましい実施形態、またはいずれかの任意の組み合わせで実現することができる好ましい実施形態を列挙する。
【0011】
以下で使用する場合、「有する」(have)、「備える」(comprises)、または「含む」(includes)という用語、またはこれらの任意のその他の文法的変形は、非排他的に使用される。つまり、これらの用語は、これらの用語によって導入される特徴を除いて、このコンテキストで記載されるエンティティには他の特徴が存在しない状況、および１つ以上の他の特徴が存在する状況の双方を指すことができる。一例として、「ＡはＢを有する」、「ＡはＢを備える」、および「ＡはＢを含む」という表現は、Ｂ以外には、Ａに他のエレメントが存在しない状況（即ち、ＡはＢのみで排他的に構成される状況）、およびＢ以外にもエレメントＣ、エレメントＣおよびＤ、または更に他のエレメントも、というように、１つ以上の他のエレメントがエンティティＡに存在する状況の双方を指すことができる。
【0012】
更に、「少なくとも１つ」、「１つ以上」という用語、あるいは１つの特徴またはエレメントが１回または１回よりも多く存在し得ることを示す同様の表現は、通例、それぞれの特徴またはエレメントを導入するときに、１回だけ使用されることは、注記されてしかるべきである。以下では、殆どの場合、それぞれの特徴またはエレメントに言及するとき、それぞれの特徴またはエレメントが１回または１回よりも多く存在し得るという事実にも拘わらず、「少なくとも１つ」または「１つ以上」という表現を繰り返さないこととする。
【0013】
更に、以下で使用する場合、「好ましくは」(preferably)、「更に好ましくは」(more preferably)、「特に」(particularly)、「更に特定すれば」(more particularly)、「具体的には」(specifically)、「更に具体的には」(more specifically)という用語、または同様の用語は、随意の特徴と合わせて使用され、代わりの可能性を制限することはないものとする。つまり、これらの用語によって導入される特徴は、随意の特徴であり、請求項の範囲を限定することは全く意図していない。当業者には認められように、代わりの特徴を使用することによって本発明が実施されてもよい。同様に、「本発明の実施形態において」または同様の表現によって導入される特徴は、随意の特徴であることを意図しており、本発明の代替実施形態に関して全く制限がなく、本発明の範囲に関して全く制限がなく、更にこのように導入される特徴を本発明の他の随意の特徴または随意でない特徴と組み合わせる可能性に関して全く制限がない。
【0014】
本発明の第１の態様では、ハンドヘルド医療デバイスの少なくとも１つの電源のシステム抵抗を判定する方法を開示する。本明細書において使用する場合、「ハンドヘルド医療デバイス」という用語は、任意の携帯用医療デバイスを指す。ハンドヘルド医療デバイスは、少なくとも１つのハンドヘルド分析デバイス、具体的には、血糖値メータのような少なくとも１つのハンドヘルド・メータ、少なくとも１つのインシュリン・ポンプ、少なくとも１つの長期ＥＣＧのような、少なくとも１つの身体機能を監視する少なくとも１つの携帯用センサ、埋め込み可能または挿入可能な連続グルコース・センサから成る１群から選択されてもよい。ハンドヘルド医療デバイスは、低電圧高容量性電力源の使用を必要とする任意のデバイスでよい。この場合、この電力源が失われると、システム機能の逸失、または常に電力源を必要とする記憶デバイスにデータを供給する場合には、データの逸失に至る可能性がある。電源の電圧が低い程、システム抵抗に大きな影響を及ぼす可能性がある。一般に、無数のデバイスが、それらのシステムまたは緊急電源(critical power supply)を必要とする任意のシステムに給電するために、低電圧を使用する。携帯用医療デバイスの分野または携帯用医療用途等では、電源を監視するためには応急故障分析方法(first failure mode)が必要となる。
【0015】
本明細書において使用する場合、「電源」(power supply)という用語は、ハンドヘルド医療デバイスの少なくとも１つの機能ユニット、例えば、ハンドヘルド医療デバイスの少なくとも１つのセンサ・エレメント、および／または少なくとも１つの制御ユニット、および／または少なくとも１つの作動ユニットにというように、ハンドヘルド医療デバイスの少なくとの１つのエレメントに電力を供給するように構成された、ハンドヘルド医療デバイスの少なくとも１つのユニットまたはシステムを指す。電源は、少なくとも１つの電力源(power source)、少なくとも１つの電気接点、少なくとも１つの供給線から成る１群から選択された少なくとも１つのエレメントを含んでもよい。電力源は、少なくとも１つのバッテリ、例えば、少なくとも１つのコイン・バッテリ、少なくとも１つのＡＡ、ＡＡＡ、またはその他のバッテリ、少なくとも１つの再充電可能バッテリ、少なくとも１つの電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）から成る１群から選択された少なくとも１つの電力源を含んでもよい。
【0016】
本明細書において使用する場合、「システム抵抗」(system resistance)という用語は、電源の抵抗値、具体的には、電源の内部抵抗を指す。システム抵抗は、電源の少なくとも１つの電気接点の抵抗、および／または線抵抗(line resistance)、および／または、例えば、経年劣化または温度による、電力源における内部抵抗を含んでもよい。システム抵抗は、リーク電流(creepage current)による抵抗を含むこともある。例えば、リーク電流は、２つの電極間の望ましくない電流路によって生じ、システム電圧が降下する(drop)おそれがある。システム抵抗は、接点間の腐食、および／またはＥＤＬＣもしくはバッテリにおける化学的変化による容量減少による抵抗を含むこともある。更に本明細書において使用する場合、「システム」という用語は、相互作用または相互依存して全体を形成する、任意の１組のコンポーネント部品を指す。具体的には、これらのコンポーネントは、少なくとも１つの共通の機能を達成するために、互いと相互作用することができる。少なくとも２つのコンポーネントは、独立して操作されてもよく、あるいは結合されても、または接続可能でもよい。本明細書において使用する場合、「システム抵抗を判定する」という言い回しは、システム抵抗を検出および／または監視することを指す。
【0017】
この方法は、対応する独立請求項において示され、以下のように列挙されるような方法ステップを含む。これらの方法ステップは所与の順序で実行することができる。しかしながら、方法ステップの他の順序も実現可能である。更に、方法ステップの内１つ以上は、並列におよび／または時間が重複して実行されてもよい。更に、方法ステップの１つ以上は繰り返し実行されてもよい。更に、列挙されていない追加の方法ステップがあってもよい。
【0018】
この方法は、以下のステップを含む。
ａ）少なくとも１つの励起電圧信号を生成するステップであって、励起電圧信号が少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧信号を含み、ＤＣ電圧信号が２０ｎｓ以下の高速遷移ＤＣフランクを有する、ステップ。
ａ）少なくとも１つの励起電圧信号を生成するステップであって、励起電圧信号が少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧信号を含み、ＤＣ電圧信号が２０ｎｓ以下の高速遷移ＤＣフランクを有する、ステップ。
【0019】
ｂ）所定の抵抗値または既定の抵抗値を有する少なくとも１つの基準抵抗器に、励起電圧信号を印加するステップであって、基準抵抗器が電源と直列に配置される、ステップ。
ｃ）電源の応答信号を測定するステップ。
ｃ）電源の応答信号を測定するステップ。
【0020】
ｄ）応答信号から信号フランクを判定し、信号フランクの形状および高さの１つまたは双方から、オーム信号部分を判定するステップ。
ｅ）オーム信号部分から電源のシステム抵抗を判定するステップ。
ｅ）オーム信号部分から電源のシステム抵抗を判定するステップ。
【0021】
本明細書において使用する場合、「少なくとも１つの励起電圧信号」という用語は、一般に、少なくとも１つの任意の電圧信号を指す。励起電圧信号は、少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧信号を含む。励起電圧信号は、方形波信号および／または正弦波信号を含んでもよい。例えば、励起電圧信号が正弦波信号でもよく、この場合、励起電圧信号の周波数は２０Ｈｚから３００ｋＨｚとしてもよい。一般に、秒、分、時間、または日単位にまでも落とす(pulse down)することが可能である。システム抵抗データを収集するためには、１つの高速遷移パルスだけがあればよい。周波数は、被検査システムに応じて変化してもよく、更に判断を行うためにはシステム抵抗情報をどれ位素早く必要とするかに応じて変化してもよい。例えば、システム抵抗情報が５０ミリ秒毎に必要とされる場合もある。励起電圧信号は、パルスのような不連続信号を含んでもよい。具体的には、励起電圧信号は高速遷移方形波を含んでもよい。励起電圧信号は、少なくとも１つの検査シーケンス、例えば、時間シーケンスの間に印加してもよい。励起電圧信号の更に他の実施形態に関して、２０１７年１２月１４日に出願されたヨーロッパ特許出願第ＥＰ１７ ２０７ ３４５．４号を引用する。この特許出願をここで引用したことにより、その内容全体が本願にも含まれるものとする。
【0022】
励起電圧信号は、２０ｎｓ以下、好ましくは１０ｎｓ以下、最も好ましくは５ｎｓ以下の高速遷移ＤＣフランクを有する。例えば、励起電圧信号は繰り返し可能なサイクルを含んでもよく、繰り返し可能なサイクルは少なくとも１つの励起信号フランク(excitation signal flank)を含む。本明細書において使用する場合、「遷移フランク」(transition flank)または「信号フランク」(signal flank)という用語は、低から高信号値または高から低信号値への励起の遷移を指す。励起信号フランクは、立ち上がり信号フランクまたは立ち下がり信号フランクでもよい。励起電圧信号の信号フランクは、信号フランクの第１点から励起信号フランクの第２点までの、マイクロ秒からナノ秒範囲の信号変化を有してもよい。本明細書において使用する場合、「高速遷移ＤＣフランク」という用語は、２０ｎｓ以下程度、特に５から２０ｎｓの間で進む遷移ＤＣフランクを指す。第１および第２「点」(point)という用語は、信号の領域または一点を指す。第１点は、励起電圧信号の局所的および／または全体的な最小値であってもよい。第１点は、励起電圧信号の第１プラトーであってもよい。第１点は、信号の通しの(through)値および／または低い値であってもよい。第２点は、励起信号の局所的および／または全体的な最大値であってもよい。第２点は、励起電圧信号の印加の間に到達することができる、励起電圧信号の第２プラトーであってもよい。第２点は、信号のピーク値または高い値であってもよい。励起電圧信号は、高速遷移方形波であってもよく、またはこれを含んでもよい。高速遷移方形波は、先に説明したような、立ち上がり信号フランクを有してもよい。具体的には、高速遷移方形波は、励起信号フランクの第１点から励起信号フランクの第２点への、５０ｎｓ以下、好ましくは２０ｎｓ以下の信号変化を有してもよい。高速遷移ＤＣフランクを有する励起電圧信号を使用すると、以下で概説するように、電源のオーム信号部分および虚信号部分を分離することが可能になり、したがって、応答信号の分析を簡略化し、オーム信号部分からシステム抵抗を判定することが可能になるとして差し支えない。
【0023】
励起電圧信号は、少なくとも１つの信号生成デバイスによって生成されてもよい。「信号生成デバイス」(signal generator device)という用語は、一般に、電圧信号を生成するように構成されたデバイス、例えば、電圧源を指す。信号生成デバイスは、少なくとも１つの電圧源を含んでもよい。信号生成デバイスは、少なくとも１つの方形波生成器および少なくとも１つの正弦波生成器から成る１群から選択された少なくとも１つの関数生成器(function generator)を含んでもよい。信号生成デバイスは、１つ以上のシュミット・トリガを含む少なくとも１つの高速遷移方形波発振器、出力として構成された高速Ｉ／Ｏピン、フリップ／フロップ、スイッチとして構成されたトランジスタ、ＤＡＣ（ディジタル／アナログ変換器）、シングル・ショットとして構成された任意の波形生成器、または方形波生成器を含んでもよい。信号生成デバイスは、測定電子機器の一部であってもよく、および／またはハンドヘルド医療デバイスの測定電子回路に接続されてもよい。信号生成デバイスは、評価デバイスの一部というように、測定電子機器の一部であってもよく、または別個のデバイスとして設計されてもよい。
【0024】
励起電圧信号は、所定の抵抗値または既定の抵抗値を有する少なくとも１つの基準抵抗器に印加される。本明細書において使用する場合、「基準抵抗器」(reference resistor)という用語は、所定の抵抗値または既定の抵抗値を有する抵抗器を指す。基準抵抗は、複数の基準測定値から決定された平均値、具体的には予め決定されている平均値であってもよい。基準抵抗は、オーム信号部分のような、測定される値を判定するのに適したものが選択されてもよい。基準抵抗は、測定されるシステムの予測測定範囲に適するように決定されてもよい。例えば、実装されるバッテリがミリオームまたは数十オームの範囲の作用範囲を有するとき、基準抵抗器は、対象の測定範囲の中央にある値を有するように選択されるとよい。一例として代謝センサでは、これはｋΩ単位としてよいので、基準抵抗器には、ｋΩ基準抵抗器を選択するとよい。基準抵抗器は、例えば、直接または電気線によって、電源の少なくとも１つの電気接点に接続されてもよい。電源は２つの電気接点を含むことができ、第１電気接点が少なくとも基準抵抗器に接続されてもよく、第２電気接点が接地に接続されてもよい。信号生成デバイスは、励起電圧信号を基準抵抗器に印加するように構成することができる。基準抵抗器は、信号生成デバイスの少なくとも１つの出力端子に接続することができる。基準抵抗器は、電源と直列に配置される。例えば、基準抵抗器は第１電気接点を含むことができ、第１電気接点は、例えば、直接または間接的に、電気線を使用して、信号生成デバイスの出力端子に接続されてもよい。基準抵抗器は、第２電気接点を含むことができ、第２電気接点は、例えば、直接または間接的に、電気線を使用して、電源の少なくとも１つの電気接点に接続されてもよい。
【0025】
システム抵抗を判定する既知の方法は、例えば、文書ＷＯ２０１７／００６３１９ Ａ１に記載されているように、セルを開放することによって得られる放電曲線を使用する。これとは対照的に、本発明による方法では、非常に短いパルス信号の印加に対する応答信号を使用することができ、この応答信号からオーム信号部分を導き出すことができる。これによって、システム抵抗の判定を高速化することができ、具体的には、最終的に得られる放電曲線を使用する方法、つまりこれを待つ方法と比較すると、これよりも速く判定することができる。更に、前述のように、これは、放電を測定するために負荷を使用して、バッテリに不必要な負荷をかけることを回避することも可能にする。特に、これは、小さい容量を有するバッテリでは有利であると言える。
【0026】
ステップｃ）において、電源の応答信号を測定する。先に概説したように、基準抵抗器および電源は直列に配置される。励起電圧信号が基準抵抗器に印加されると、電流が抵抗器を通過して電源に流れる。本明細書において使用する場合、「応答信号」(response signal)は、一般に、印加された励起電圧信号に応答する、基準抵抗における電圧変化を指す。例えば、これは基準抵抗器と電源との間で判定することができる。応答信号は、少なくとも１つの測定ユニットを使用することによって測定することができる。測定ユニットは、少なくとも１つの応答信号検出器、例えば、少なくとも１つの信号アナライザおよび／または少なくとも１つのオシロスコープを備えてもよい。応答信号は、電流応答信号であってもよく、測定された応答電圧は、電流／電圧変換器を使用して判定することができる。
【0027】
ステップｄ）において、応答信号から信号フランクを判定し、信号フランクの形状および高さの一方または双方から、オーム信号部分を判定する。先に概説したように、高速遷移フランクを有するＤＣ電圧信号を使用することにより、オーム信号部分および虚信号部分の分離が可能になる。本明細書において使用する場合、「オーム信号部分」(ohmic signal portion)は、インピーダンスＺの実部を指す。応答信号は、複素インピーダンスのオーム信号部分を含むことができる。複素インピーダンスＺは、Ｚ＝Ｒ＋ｉＲと記述することができ、ここでＲは複素インピーダンスの実部であり、Ｘは複素インピーダンスの虚部である。極型式では、複素インピーダンスは、Ｚ＝｜Ｚ｜ｅｉθとして記述することができ、ここで、Θは電圧と電流との間の位相差である。アドミタンスＹは、Ｙ＝１／Ｚとして定義することができる。つまり、複素インピーダンス情報とは、アドミタンスについての１つ以上の情報のことであり、具体的には、アドミタンス値、位相情報、実部および／または虚部についての情報である。応答信号は、電源の容量部のために、オーム信号部分と非オーム信号部分とを含むとして差し支えない。応答信号の信号形状および信号高の一方または双方を分析することによって、オーム信号部分を判定することができる。オーム信号部分は、励起電圧信号の形状および／または高さ、ならびに応答信号の形状および／または高さを比較することによって、判定することができる。応答信号は、少なくとも１つの信号フランク、具体的には、少なくとも１つの立ち上がり信号フランクを含んでもよい。誘導方形波または正弦電圧信号の特徴付けを通じて、応答信号の信号フランクからオーム信号部分を判定することができる。具体的には、応答信号の信号形状および信号高の一方または双方を分析することによって、応答信号の実部および虚部の分離が可能になるとして差し支えない。ステップｄ）は、励起電圧信号の誘導信号形状および／または高さから、少なくとも１つの偏差(deviation)および／または差(difference)を判定するステップを含むことができる。具体的には、誘導信号形状および／または高さから、偏差および／または差を判定することができる。尚、応答信号は、励起電圧信号と比較すると、電源における電圧降下による垂直降下と、電源の容量部からの充電積分による後続の立ち上がり信号フランクとを呈することが分かった。以下では、これを立ち上がり信号フランクと呼ぶ。「電圧降下」(voltage drop)という用語は、一般に、電圧の変化、例えば、低下を指す。電圧降下は、システム抵抗の存在に起因するとしてよい。電圧降下は、観察可能な電圧変化であるとしてよい。例えば、電圧は、高い値からの５～５０％の偏差を示す場合もある。また、システム抵抗の検出によって、システム性能に影響を及ぼす可能性がある、素早い抵抗変化遷移も検出することができる。応答信号のオーム信号部分は、電圧降下値、即ち、立ち上がり信号フランクの開始時における電圧値を判定することによって、識別することができる。ステップｅ）において、電源のシステム抵抗をオーム信号部分から判定する。具体的には、電源のシステム抵抗Ｒｓｙｓｔｅｍは、次の式にしたがって判定することができる。
【0028】
【数1】
【0029】
ここで、Ｕｔａｒｇｅｔは励起電圧信号のパルス高であり、Ｒｒｅｆは基準抵抗であり、Ｕｍｅａｓｕｒｅｄは、立ち上がり信号フランク、即ち、オーム信号部分の開始時における応答信号の高さである。励起電圧信号Ｕｔａｒｇｅｔのパルス高は、予め分かっている値または所定の値であってもよい。誘導信号形状および／または高さの判定は、例えば、予め判定されていても、および／またはこの方法の間に判定されてもよい。例えば、この方法は、励起電圧信号のパルス形状および／または高さを判定するステップを含んでもよい。例えば、信号生成デバイスの出力端子を、少なくとも１つの測定ユニットに接続してもよい。少なくとも１つの測定ユニットは、励起電圧信号を受け取り、励起電圧信号のパルス高を判定するように構成することができる。励起電圧信号Ｕｔａｒｇｅｔは、少なくとも１つのアナログ／ディジタル変換器を使用することによってというようにして、判定されてもよい。アナログ／ディジタル変換器は、信号生成デバイスと基準抵抗器との間に直列に配置されるとよい。加えて、または代わりに、励起電圧信号は、設計から把握することもでき、したがって特定の値であることを想定することができる。この場合、アナログ／ディジタル変換器は不要であり、設計においてコストを節約することができる。
【0030】
この方法は、少なくとも１つの状態判定ステップを含んでもよい。判定された電源のシステム抵抗を、少なくとも１つの所定のシステム抵抗値または既定のシステム抵抗値と比較することによって、電源の少なくとも１つの状態情報を判定することができる。状態情報は、電源の寿命、例えば、バッテリの寿命についての少なくとも１つの情報、充電についての少なくとも１つの情報、変化についての少なくとも１つの情報、電気接点の適正さおよび／または経年劣化についての少なくとも１つの情報から成る１群から選択された少なくとも１つの情報であってもよい。加えてまたは代わりに、システム抵抗の一部として水分を検出および／または判定することができる。これが重要であるのは、印刷回路ボード上のレイアウトが、＋および－電位点間に十分な分離を許容しない場合、電流リークに至るおそれがあるからである。また、医療デバイスが高水分環境に晒される場合、または短期間に極端な温度変化を受ける場合、水分の検出を応急故障検出(first failure detection)として使用することができる。また、システム抵抗検出は、システム性能に影響を及ぼす可能性がある、素早い抵抗変化遷移も検出することができる。更に、静電放電（ＥＳＤ）イベントからの遷移も恐らくは検出することができる。更に、経年劣化による接触圧力も、システム抵抗に影響を及ぼすおそれがある。更に、この方法は、活性化に酸素を必要とする亜鉛－空気バッテリの活性化プロセスを検査および／または監視するために使用することもできる。具体的には、この方法は、バッテリがどのように流入空気に反応したか判定し、バッテリがシステムに適正に給電するための特定値に達したか否か判定することを可能にすることができる。この方法は、経時的に状態情報を監視するステップを含むこともできる。所定の抵抗値とは、以前の測定において判定されたシステム抵抗値でもよい。所定の抵抗値は、システム抵抗の少なくとも２回の以前の測定の平均値を判定することによって判定された平均システム抵抗値であってもよい。状態情報は、繰り返し、例えば、連続的にまたは不連続的に、例えば、５０ｍｓ毎というように、既定の間隔で判定されてもよい。しかしながら、他の実施形態および時間間隔も可能である。状態判定ステップは、製造段階で、および／または電子製造サービスによって、電源を特徴付けるために、具体的には、使用されたバッテリまたはＥＤＬＣを特徴付けるために実行されてもよい。状態判定ステップは、例えば、バッテリまたはＥＤＬＣの供給業者のために、要件の定義を決定するために実行されてもよい。
【0031】
この方法は、少なくとも１つのフェイルセーフ・ステップを含んでもよい。本明細書において使用する場合、「フェイルセーフ・ステップ」(failsafe step)とは、ハンドヘルド医療デバイスにおける電源の損傷および／または異常に起因する停電および／または誤動作を確実に防止する少なくとも１つのステップを指す。フェイルセーフ・ステップでは、判定された電源のシステム抵抗を、少なくとも１つの所定の閾値または既定の閾値と比較してもよい。この比較に基づいて、少なくとも１つのフェイルセーフ判断を決定することができ、および／または少なくとも１つのフェイルセーフ措置を実行することができる。例えば、フェイルセーフ・ステップは、システム抵抗が閾値を超えた場合、および／または既定の値または所定の値だけ閾値を超えた場合に、エラー・メッセージのような通知を発行および／または表示するステップを含んでもよい。フェイルセーフ・ステップは、システム抵抗が閾値を超えた場合、および／または既定の値または所定の値だけ閾値を超えた場合に、視覚的指示または音声指示のような警告を表示するステップを含んでもよい。フェイルセーフ・ステップにおいて、判定したシステム抵抗が、既定の値または所定の値だけ、例えば、１０％だけ閾値を超えた場合に、警告を生成してもよい。フェイルセーフ・ステップにおいて、判定したシステム抵抗が、既定の値または所定の値だけ、例えば、１０％だけ閾値を超えた場合に、電源の中断を開始してもよい。閾値は、経験的に、分析によって、または半経験的に判定してもよく、判定可能でもよい。閾値は、少なくとも１つの参照表において提示されてもよく、および／または、例えば、ハンドヘルド医療デバイスのストレージに保管(deposit)および／または格納されてもよい。閾値は、電源の動作開始時に判定してもよく、および／またはバッテリの交換後というような、電源の使用開始後直ちに判定してもよい。例えば、閾値は、システム抵抗の少なくとも１つの上限であってもよい。例えば、抵抗の限度は、５００ｍΩ、好ましくは１００ｍΩ、最も好ましくは２０ｍΩにしてもよい。最適な内部抵抗は、ミリオームの範囲にしてもよい。例えば、システム抵抗は、電力源だけを考慮するならば、数オームが発生する可能性がある。フェイルセーフ・ステップは、判定したシステム抵抗を複数の抵抗値と比較するステップを含んでもよい。フェイルセーフ・ステップは、例えば、評価デバイスの測定エンジン電子回路内に、例えば、所定の抵抗限度および／または既定の抵抗限度を格納するステップを含んでもよい。フェイルセーフ・ステップは、電源によって給電されたエレメントの動作前および／または動作中に実行してもよい。フェイルセーフ・ステップは、繰り返し、例えば、５０ｍｓ毎というような、既定の間隔で実行してもよい。しかしながら、他の実施形態および時間間隔も可能である。例えば、秒単位、分単位、日単位、週単位の間隔でさえも可能な場合がある。
【0032】
更に、本発明は、コンピュータ・プログラムであって、このプログラムがコンピュータまたはコンピュータ・ネットワーク上で実行されると、本明細書に含まれる(enclosed)実施形態の１つ以上における本発明による方法を実行するためのコンピュータ実行可能命令を含む、コンピュータ・プログラムを開示および提案する。具体的には、このコンピュータ・プログラムは、コンピュータ読み取り可能データ担体上に格納されてもよい。つまり、具体的には、先に示した方法ステップの１つ、１つよりも多く、または全てであっても、コンピュータまたはコンピュータ・ネットワークを使用することによって、好ましくは、コンピュータ・プログラムを使用することによって、実行することができる。
【0033】
更に、本発明は、プログラムがコンピュータまたはコンピュータ・ネットワーク上で実行されると、本明細書に含まれる(enclosed)実施形態の１つ以上における本発明にしたがって、ハンドヘルド医療デバイスの電源のシステム抵抗を判定する方法を実行するためのプログラム・コード手段を有するコンピュータ・プログラム製品を開示および提案する。具体的には、プログラム・コード手段は、コンピュータ読み取り可能データ担体上に格納されてもよい。
【0034】
更に、本発明は、データ構造が格納されているデータ担体を開示および提案する。コンピュータまたはコンピュータ・ネットワークの作業メモリまたは主メモリへというように、データ構造がコンピュータまたはコンピュータ・ネットワークにロードされた後、本明細書において開示した実施形態の１つ以上による方法を実行することができる。
【0035】
更に、本発明は、プログラムがコンピュータまたはコンピュータ・ネットワーク上で実行されると、本明細書において開示する実施形態の１つ以上による方法を実行するために、機械読み取り可能担体上にプログラム・コード手段が格納されているコンピュータ・プログラム製品を提案および開示する。本明細書において使用する場合、コンピュータ・プログラム製品とは、取引可能な製品としてのプログラムを指す。製品は、一般に、紙のフォーマットでまたはコンピュータ読み取り可能データ担体上にというように、任意のフォーマットで存在することができる。具体的には、データ・ネットワークを通じてコンピュータ・プログラム製品を流通させることもできる。
【0036】
最後に、本発明は、本明細書において開示する実施形態の１つ以上による方法を実行するために、コンピュータ・システムまたはコンピュータ・ネットワークによって読み取り可能な命令を収容する変調データ信号を提案および開示する。
【0037】
好ましくは、本発明のコンピュータ実装される態様を参照すると、本明細書において開示する実施形態の１つ以上による方法の方法ステップの内１つ以上、または方法ステップの全てであっても、コンピュータまたはコンピュータ・ネットワークを使用することによって実行することができる。つまり、一般に、データの提供および／または操作を含む方法ステップはいずれも、コンピュータまたはコンピュータ・ネットワークを使用することによって実行することができる。一般に、これらの方法ステップは、通例、試料を供給するというような手作業および／または実際の測定を実行するための特定の態様を必要とする方法ステップを除いて、方法ステップのいずれでも含むことができる。
【0038】
具体的には、本発明は、更に、
－少なくとも１つのプロセッサを備えているコンピュータまたはコンピュータ・ネットワークであって、プロセッサが、本明細書において説明する実施形態の１つによる方法を実行するように構成される、コンピュータまたはコンピュータ・ネットワーク、
－コンピュータにロード可能なデータ構造であって、このデータ構造がコンピュータ上で実行されている間、本明細書において説明する実施形態の１つによる方法を実行するように構成される、データ構造、
－コンピュータ・プログラムであって、このプログラムがコンピュータ上で実行されている間、本明細書において説明する実施形態の１つによる方法を実行するように構成される、コンピュータ・プログラム、
－コンピュータ・プログラムであって、コンピュータ上またはコンピュータ・ネットワーク上でこのコンピュータ・プログラムが実行されている間、本明細書において説明する実施形態の１つによる方法を実行するためのプログラム手段を備えている、コンピュータ・プログラム、
－直前の実施形態によるプログラム手段を備えているコンピュータ・プログラムであって、プログラム手段が、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体上に格納される、コンピュータ・プログラム、
－記憶媒体であって、この記憶媒体上にデータ構造が格納され、このデータ構造が、コンピュータまたはコンピュータ・ネットワークの主ストレージおよび／または作業ストレージにロードされた後に、本明細書において説明する実施形態の１つによる方法を実行するように構成される、記憶媒体、および
－プログラム・コード手段を有し、プログラム・コード手段を記憶媒体上に格納することができるまたは格納した、コンピュータ・プログラム製品であって、プログラム・コード手段がコンピュータ上またはコンピュータ・ネットワーク上で実行されると、本明細書において説明する実施形態の１つによる方法を実行する、コンピュータ・プログラム製品を開示する。
－少なくとも１つのプロセッサを備えているコンピュータまたはコンピュータ・ネットワークであって、プロセッサが、本明細書において説明する実施形態の１つによる方法を実行するように構成される、コンピュータまたはコンピュータ・ネットワーク、
－コンピュータにロード可能なデータ構造であって、このデータ構造がコンピュータ上で実行されている間、本明細書において説明する実施形態の１つによる方法を実行するように構成される、データ構造、
－コンピュータ・プログラムであって、このプログラムがコンピュータ上で実行されている間、本明細書において説明する実施形態の１つによる方法を実行するように構成される、コンピュータ・プログラム、
－コンピュータ・プログラムであって、コンピュータ上またはコンピュータ・ネットワーク上でこのコンピュータ・プログラムが実行されている間、本明細書において説明する実施形態の１つによる方法を実行するためのプログラム手段を備えている、コンピュータ・プログラム、
－直前の実施形態によるプログラム手段を備えているコンピュータ・プログラムであって、プログラム手段が、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体上に格納される、コンピュータ・プログラム、
－記憶媒体であって、この記憶媒体上にデータ構造が格納され、このデータ構造が、コンピュータまたはコンピュータ・ネットワークの主ストレージおよび／または作業ストレージにロードされた後に、本明細書において説明する実施形態の１つによる方法を実行するように構成される、記憶媒体、および
－プログラム・コード手段を有し、プログラム・コード手段を記憶媒体上に格納することができるまたは格納した、コンピュータ・プログラム製品であって、プログラム・コード手段がコンピュータ上またはコンピュータ・ネットワーク上で実行されると、本明細書において説明する実施形態の１つによる方法を実行する、コンピュータ・プログラム製品を開示する。
【0039】
本発明の更に他の態様では、ハンドヘルド医療デバイスを開示する。このハンドヘルド医療デバイスは、
－ハンドヘルド医療デバイスの少なくとも１つのエレメントに給電するための少なくとも１つの電源と、
－所定の基準抵抗または既定の基準抵抗を有する少なくとも１つの基準抵抗器であって、電源と直列に配置される、基準抵抗器と、
－少なくとも１つの励起電圧信号を生成するように構成された少なくとも１つの信号生成デバイスであって、励起電圧信号が少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧信号を含み、ＤＣ電圧信号が２０ｎｓ以下の高速遷移ＤＣフランクを有し、励起電圧信号を基準抵抗器に印加するように構成される、信号生成デバイスと、
－少なくとも１つの応答信号を受け取るように構成された少なくとも１つの測定ユニットと、
－応答信号から信号フランクを判定し、信号フランクの形状および高さの１つまたは双方からオーム信号部分を判定するように構成された少なくとも１つの評価デバイスであって、オーム信号部分から電源のシステム抵抗を判定するように構成される、評価デバイスと、
を備える。
－ハンドヘルド医療デバイスの少なくとも１つのエレメントに給電するための少なくとも１つの電源と、
－所定の基準抵抗または既定の基準抵抗を有する少なくとも１つの基準抵抗器であって、電源と直列に配置される、基準抵抗器と、
－少なくとも１つの励起電圧信号を生成するように構成された少なくとも１つの信号生成デバイスであって、励起電圧信号が少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧信号を含み、ＤＣ電圧信号が２０ｎｓ以下の高速遷移ＤＣフランクを有し、励起電圧信号を基準抵抗器に印加するように構成される、信号生成デバイスと、
－少なくとも１つの応答信号を受け取るように構成された少なくとも１つの測定ユニットと、
－応答信号から信号フランクを判定し、信号フランクの形状および高さの１つまたは双方からオーム信号部分を判定するように構成された少なくとも１つの評価デバイスであって、オーム信号部分から電源のシステム抵抗を判定するように構成される、評価デバイスと、
を備える。
【0040】
ハンドヘルド医療デバイスは、本発明による方法の実施形態の１つ以上にしたがって、システム抵抗を判定する方法を実行するように構成することができる。ハンドヘルド医療デバイスの特徴の定義のため、そしてハンドヘルド医療デバイスの随意の詳細のために、以上で開示した方法、および以下で更に詳細に開示する方法の実施形態の１つ以上を参照するとよい。
【0041】
「測定ユニット」(measurement unit)という用語は、一般に、少なくとも１つの信号、具体的には、応答信号を検出するように構成することができる任意のデバイス、好ましくは電子デバイスを指すことができる。測定ユニットは、励起電圧信号に応答して生成される応答信号を検出するように構成することができる。測定ユニットおよび評価デバイスは、少なくとも部分的に分離されたコンポーネントとして設計されてもよい。測定ユニットは、評価デバイスの一部であってもよく、または別個のデバイスとして設計されてもよい。本明細書において使用する場合、「評価デバイス」(evaluation device)という用語は、一般に、応答信号から信号フランクを判定し、信号フランクの形状および高さの１つまたは双方からオーム信号部分を判定し、オーム信号部分から電源のシステム抵抗を判定するように構成された任意のデバイスを指す。評価デバイスは、応答を評価するように構成することができる。評価デバイスは、少なくとも１つのマイクロプロセッサを備えてもよい。一例として、評価デバイスは、１つ以上の特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）のような１つ以上の集積回路、および／または１つ以上のコンピュータのような１つ以上のデータ処理デバイス、好ましくは、１つ以上のマイクロコンピュータおよび／またはマイクロコントローラのような１つ以上のデータ処理デバイスであってもよく、あるいはこれらを備えてもよい。１つ以上の前処理デバイス、および／または１つ以上の変換器および／または１つ以上のフィルタのような、電極信号を受け取りおよび／または前処理する１つ以上のデバイス等のデータ取得デバイスというような、追加のコンポーネントも含まれてもよい。更に、評価デバイスは、１つ以上のデータ記憶デバイスを備えてもよい。更に、先に概説したように、評価デバイスは、１つ以上のワイヤレス・インターフェースおよび／または１つ以上のワイヤ接続インターフェースのような、１つ以上のインターフェースを備えてもよい。評価デバイスは、少なくとも１つのアナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）および／または少なくとも１つのディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）を備えてもよい。例えば、ＡＤＣは、例えば、マイクロプロセッサの１０～１２ビットＡＤＣであってもよい。評価デバイスは、少なくとも１つのマイクロプロセッサ、セルラ・フォン、スマート・フォン、パーソナル・ディジタル・アシスタントの内１つ以上を備えてもよい。
【0042】
ハンドヘルド医療デバイスは、少なくとも１つの制御ユニット、および／または少なくとも１つの作動ユニットを備えてもよく、および／または少なくとも１つの制御ユニットおよび／または少なくとも１つの作動ユニットによって制御されるように構成されてもよい。本明細書において使用する場合、「制御ユニット」(control unit)という用語は、ハンドヘルド・デバイスの動作、例えば、インシュリン・ポンプの動作を制御する、および／またはハンドヘルド・デバイスの少なくとも１つの機能を制御するためというように、ハンドヘルド医療デバイスを制御するように構成された少なくとも１つのユニットを指す。本明細書において使用する場合、「作動ユニット」(actuation unit)という用語は、ハンドヘルド医療デバイスの少なくとも１つの機能を作動させるように構成された少なくとも１つのユニットを指す。制御ユニットおよび／または作動ユニットが少なくとも１つのマイクロプロセッサで構成されてもよい。一例として、制御ユニットおよび／または作動ユニットは、１つ以上の特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）のような１つ以上の集積回路、および／または１つ以上のコンピュータのような１つ以上のデータ処理デバイス、好ましくは１つ以上のマイクロコンピュータおよび／またはマイクロコントローラであってもよく、あるいはこれらを備えてもよい。更に、制御ユニットおよび／または作動ユニットは、１つ以上のワイヤレス・インターフェースおよび／または１つ以上のワイヤ接続インターフェースのような、１つ以上のインターフェースを備えてもよい。制御ユニットおよび／または作動ユニットは、セルラ・フォン、スマート・フォン、パーソナル・ディジタル・アシスタントの内１つ以上であってもよく、あるいはこれらを備えてもよい。
【0043】
ハンドヘルド医療デバイスは、このハンドヘルド医療デバイスの少なくとも１つのエレメントに給電するように構成された少なくとも１つの電源回路と、システム抵抗を判定するように構成された少なくとも１つのシステム抵抗測定回路とを備えてもよい。本明細書において説明する場合、「システム抵抗測定回路」(system resistance measurement circuit)という用語は、少なくとも１つの電子コンポーネントを含む電気回路を指す。例えば、システム抵抗測定回路は、先に説明したように、電源と、信号生成デバイスおよび測定ユニットに接続された基準抵抗器とを備えてもよい。ハンドヘルド医療デバイスは、電源回路およびシステム抵抗測定回路を分離し、および／または電源回路とシステム抵抗測定回路との間で切り替えるように構成された少なくとも１つの切り替えエレメントを備えてもよい。切り替えエレメントは、少なくとも１つのアナログ・スイッチ、少なくとも１つのダイオード、少なくとも１つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）から成る１群から選択された切り替えエレメントでもよい。ハンドヘルド医療デバイスは、少なくとも２つの動作モードで動作するように構成することができる。第１動作モードでは、ハンドヘルド医療デバイスは、システム抵抗を判定するように構成することができ、第２動作モードでは、ハンドヘルド医療デバイスの電源は、ハンドヘルド医療デバイスの少なくとも１つのエレメントに給電するように構成することができる。
【0044】
提案する方法およびハンドヘルド医療デバイスは、既知のデバイスおよび方法に対して多くの利点を提供する。提案する方法およびハンドヘルド医療デバイスは、ハンドヘルド医療デバイスの電源の有効で高速な品質制御を可能にする。具体的には、提案する方法およびハンドヘルド医療デバイスは、ハンドヘルド医療デバイスの電源の不足電圧またはバッテリの故障を信頼性高く判定することを可能にすることができる。更に具体的には、提案する方法およびハンドヘルド医療デバイスは、電源のシステム抵抗の迅速で信頼性の高いオンボード測定(on-board measurement)を、非常に簡素にそして低コストで可能にする。具体的には、高速遷移ＤＣフランクを有する励起電圧信号を使用することにより、電源のオーム信号部分および虚信号部分を分離することが可能となり、したがって、応答信号の分析の簡素化、およびオーム信号部分からのシステム抵抗の判定を可能にする。つまり、システム抵抗の迅速な判定、ならびに電源についての情報、例えば、バッテリ寿命および／または充電、および／または変化、具体的には欠陥についての情報、および／または電気接点の経年劣化についての情報の迅速な判定が可能になるとして差し支えない。更に、ハンドヘルド医療デバイスの標準的なハードウェアまたは利用可能なハードウェアへの簡単な実装が、例えば、今日一般的なマイクロプロセッサにおいて見られる標準的な１０ビット～１２ビットのＡＤＣを使用することによって可能になる。更に、オーム信号部分を使用して、分析を簡素化することにより、測定された応答データを時間ドメインに残しておくことが可能になり、複雑なハードウェアを必要とする、周波数ドメインへの変換が不要になる。つまり、標準的なマイクロプロセッサのような、ハンドヘルド医療デバイスの標準的なまたは利用可能なハードウェアの部品を使用することが可能になる。更に具体的には、ハンドヘルド医療デバイスのこのような設計は、比較的簡素で価格効率的であり、不良部品のリスクを下げ、電力性能を高め、ハンドヘルド医療デバイスを一層安全にそして堅牢にする。ＤＣパルスの使用による利点は、例えば、コード空間および複雑なハードウェアを必要とするフーリエ変換によって、時間系測定値から周波数系測定値に変換する必要がないことである。他の利点は、測定所要時間(duration)を短縮すること、具体的には、測定時間(times)、測定周期(period)、取得時間、または検査時間を短縮できる場合があることである。具体的には、後続の非常に短い時間間隔で電源の品質を監視し、ほぼ連続的な監視を可能にすることができる。
【0045】
本発明の発見を纏めると、以下の実施形態が好ましい。
実施形態１：ハンドヘルド医療デバイスの少なくとも１つの電源のシステム抵抗を判定する方法であって、この方法は、
ａ）少なくとも１つの励起電圧信号を生成するステップであって、励起電圧信号が少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧信号を含み、ＤＣ励起電圧信号が２０ｎｓ以下の高速遷移ＤＣフランクを有する、ステップと、
ｂ）所定の抵抗値または既定の抵抗値を有する少なくとも１つの基準抵抗器に、励起電圧信号を印加するステップであって、基準抵抗器が電源と直列に配置される、ステップと、
ｃ）電源の応答信号を測定するステップと、
ｄ）応答信号から信号フランクを判定し、信号フランクの形状および高さの１つまたは双方から、オーム信号部分を判定するステップと、
ｅ）オーム信号部分から電源のシステム抵抗を判定するステップと、
を含む。
実施形態１：ハンドヘルド医療デバイスの少なくとも１つの電源のシステム抵抗を判定する方法であって、この方法は、
ａ）少なくとも１つの励起電圧信号を生成するステップであって、励起電圧信号が少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧信号を含み、ＤＣ励起電圧信号が２０ｎｓ以下の高速遷移ＤＣフランクを有する、ステップと、
ｂ）所定の抵抗値または既定の抵抗値を有する少なくとも１つの基準抵抗器に、励起電圧信号を印加するステップであって、基準抵抗器が電源と直列に配置される、ステップと、
ｃ）電源の応答信号を測定するステップと、
ｄ）応答信号から信号フランクを判定し、信号フランクの形状および高さの１つまたは双方から、オーム信号部分を判定するステップと、
ｅ）オーム信号部分から電源のシステム抵抗を判定するステップと、
を含む。
【0046】
実施形態２：直前の実施形態による方法において、励起電圧信号が方形波信号または正弦波信号を含む。
実施形態３：前出の実施形態のいずれか１つによる方法において、励起電圧信号が、パルスのような、不連続信号を含む。
実施形態３：前出の実施形態のいずれか１つによる方法において、励起電圧信号が、パルスのような、不連続信号を含む。
【0047】
実施形態４：前出の実施形態のいずれか１つによる方法において、基準抵抗器が電源の少なくとも１つの電気接点に接続される。
実施形態５：前出の実施形態のいずれか１つによる方法において、ステップｄ）が、励起電圧信号の誘導信号形状から少なくとも１つの偏差および／または差を判定するステップを含む。
実施形態５：前出の実施形態のいずれか１つによる方法において、ステップｄ）が、励起電圧信号の誘導信号形状から少なくとも１つの偏差および／または差を判定するステップを含む。
【0048】
実施形態６：前出の実施形態のいずれか１つによる方法において、電源のシステム抵抗Ｒｓｙｓｔｅｍが、
【0049】
【数2】
【0050】
にしたがって判定され、
ここで、Ｕｔａｒｇｅｔは励起電圧信号のパルス高であり、Ｒｒｅｆは基準抵抗であり、Ｕｍｅａｓｕｒｅｄは、応答信号の立ち上がり信号フランクの開始時における応答信号の高さである。
ここで、Ｕｔａｒｇｅｔは励起電圧信号のパルス高であり、Ｒｒｅｆは基準抵抗であり、Ｕｍｅａｓｕｒｅｄは、応答信号の立ち上がり信号フランクの開始時における応答信号の高さである。
【0051】
実施形態７：前出の実施形態のいずれか１つによる方法において、この方法が、少なくとも１つの状態を判定するステップを含み、電源の少なくとも１つの状態情報が、電源の判定されたシステム抵抗を、少なくとも１つの所定のシステム抵抗値または既定のシステム抵抗値と比較することによって判定される。
【0052】
実施形態８：前出の実施形態のいずれか１つによる方法において、この方法が、少なくとも１つのフェイルセーフ・ステップを含み、フェイルセーフ・ステップにおいて、電源の判定されたシステム抵抗を、少なくとも１つの所定の閾値または既定の閾値と比較する。
【0053】
実施形態９：前出の実施形態のいずれか１つによる方法において、フェイルセーフ・ステップにおいて、判定したシステム抵抗が、既定の値または所定の値だけ閾値を超えた場合に、警告を生成する。
【0054】
実施形態１０：２つの直前の実施形態のいずれか１つによる方法において、フェイルセーフ・ステップにおいて、判定したシステム抵抗が、既定の値または所定の値だけ閾値を超えた場合に、電源の中断を開始する。
【0055】
実施形態１１：コンピュータ・プログラムであって、このプログラムがコンピュータまたはコンピュータ・ネットワーク上で実行されると、前出の実施形態のいずれか１つにしたがって、システム抵抗を判定する方法を実行するためのコンピュータ実行可能命令を含む。
【0056】
実施形態１２：前出の実施形態のいずれか１つにしたがって、システム抵抗を判定する方法を実行するためのコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ読み取り可能媒体であって、コンピューティング・デバイスがコンピュータによって装備される。
【0057】
実施形態１３：プログラムがコンピュータまたはコンピュータ・ネットワーク上で実行されると、前出の実施形態のいずれか１つにしたがって、システム抵抗を判定する方法を実行するためのプログラム・コード手段が機械読み取り可能担体上に格納されている、コンピュータ・プログラム製品。
【0058】
実施形態１４：ハンドヘルド医療デバイスであって、
－ハンドヘルド医療デバイスの少なくとも１つのエレメントに給電するための少なくとも１つの電源と、
－所定の基準抵抗または既定の基準抵抗を有する少なくとも１つの基準抵抗器であって、電源と直列に配置される、基準抵抗器と、
－少なくとも１つの励起電圧信号を生成するように構成された少なくとも１つの信号生成デバイスであって、励起電圧信号が少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧信号を含み、ＤＣ電圧信号が２０ｎｓ以下の高速遷移ＤＣフランクを有し、励起電圧信号を基準抵抗器に印加するように構成される、信号生成デバイスと、
－少なくとも１つの応答信号を受け取るように構成された少なくとも１つの測定ユニットと、
－応答信号から信号フランクを判定し、信号フランクの形状および高さの１つまたは双方からオーム信号部分を判定するように構成された少なくとも１つの評価デバイスであって、オーム信号部分から電源のシステム抵抗を判定するように構成される、評価デバイスと、
を備える。
－ハンドヘルド医療デバイスの少なくとも１つのエレメントに給電するための少なくとも１つの電源と、
－所定の基準抵抗または既定の基準抵抗を有する少なくとも１つの基準抵抗器であって、電源と直列に配置される、基準抵抗器と、
－少なくとも１つの励起電圧信号を生成するように構成された少なくとも１つの信号生成デバイスであって、励起電圧信号が少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧信号を含み、ＤＣ電圧信号が２０ｎｓ以下の高速遷移ＤＣフランクを有し、励起電圧信号を基準抵抗器に印加するように構成される、信号生成デバイスと、
－少なくとも１つの応答信号を受け取るように構成された少なくとも１つの測定ユニットと、
－応答信号から信号フランクを判定し、信号フランクの形状および高さの１つまたは双方からオーム信号部分を判定するように構成された少なくとも１つの評価デバイスであって、オーム信号部分から電源のシステム抵抗を判定するように構成される、評価デバイスと、
を備える。
【0059】
実施形態１５：直前の実施形態によるハンドヘルド医療デバイスにおいて、ハンドヘルド医療デバイスが、少なくとも１つのハンドヘルド・メータのような少なくとも１つのハンドヘルド分析デバイス、少なくとも１つのインシュリン・ポンプ、少なくとも１つの長期ＥＣＧのような、少なくとも１つの身体機能を監視する少なくとも１つの携帯用センサ、埋め込み可能または挿入可能な連続グルコース・センサから成る１群から選択される。
【0060】
実施形態１６：ハンドヘルド医療デバイスに言及する前出の実施形態のいずれか１つによるハンドヘルド医療デバイスにおいて、電源(power supply)が、少なくとも１つのバッテリ、少なくとも１つの再充電可能バッテリ、少なくとも１つの電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）から成る１群から選択された少なくとも１つの電力源(power source)を含む。
【0061】
実施形態１７：ハンドヘルド医療デバイスに言及する前出の実施形態のいずれか１つによるハンドヘルド医療デバイスにおいて、評価デバイスが、少なくとも１つのマイクロプロセッサ、セルラ・フォン、スマート・フォン、パーソナル・ディジタル・アシスタントの内１つ以上を含む。
【0062】
実施形態１８：ハンドヘルド医療デバイスに言及する前出の実施形態のいずれか１つによるハンドヘルド医療デバイスにおいて、評価デバイスが、少なくとも１つのアナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）および／または少なくとも１つのディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）を備える。
【0063】
実施形態１９：ハンドヘルド医療デバイスに言及する前出の実施形態のいずれか１つによるハンドヘルド医療デバイスであって、このハンドヘルド医療デバイスが、ハンドヘルド医療デバイスの少なくとも１つのエレメントに給電するように構成された少なくとも１つの電源回路と、システム抵抗を判定するように構成された少なくとも１つのシステム抵抗測定回路とを備え、ハンドヘルド医療デバイスが、電源回路およびシステム抵抗測定回路を分離するように構成された少なくとも１つの切り替えエレメントを備える。
【図面の簡単な説明】
【0064】
本発明の更に他の随意の特徴および実施形態について、好ましい実施形態についての後続の説明において更に詳しく、好ましくは従属請求項と併せて開示する。当業者には認められるであろうが、本発明において、それぞれの随意の特徴は、別個に実現されても、任意の実現可能な組み合わせで実現されてもよい。本発明の範囲は、好ましい実施形態によって限定されるのではない。図において、実施形態を模式的に示す。本明細書において、これらの図における同一の参照番号は、同一のエレメントまたは機能的に同等のエレメントを指す。
【図4】図４Ａ～図４Ｆは、実験結果、具体的には、測定された励起電圧信号（図４Ａ、図４Ｄ）、曲がっていない接点(non-bent contact)を有する電源に対する応答信号（図４Ｂ、図４Ｅ）、および曲がった接点を有する電源に対する応答信号（図４Ｃ、図４Ｆ）を示す。
【発明を実施するための形態】
【0065】
図１は、本発明によるハンドヘルド医療デバイス１１２の電源１１０のシステム抵抗を判定する方法を実行するための検査設定を示す。電源１１０は、少なくとも１つの電力源(power source)、少なくとも１つの電気接点、少なくとも１つの供給線から成る１群から選択された少なくとも１つのエレメントを備えることができる。電力源１１０は、少なくとも１つのバッテリ、例えば、少なくとも１つのコイン・バッテリ、少なくとも１つのＡＡ、ＡＡＡ、または他のバッテリ、少なくとも１つの再充電可能バッテリ、少なくとも１つの電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）から成る１群から選択された少なくとも１つの電力源を備えることができる。図１に示す実施形態では、電源はバッテリで構成することができる。
【0066】
本発明の方法は、以下のステップ、
ａ）少なくとも１つの励起電圧信号（図１において参照番号１１４で示す）を生成するステップであって、励起電圧信号が少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧信号を含み、ＤＣ電圧信号が２０ｎｓ以下の高速遷移ＤＣフランクを有する、ステップと、
ｂ）所定の抵抗値または既定の抵抗値を有する少なくとも基準抵抗器１１６に、励起電圧信号１１４を印加するステップであって、基準抵抗器１１６が電源１１０と直列に配置される、ステップと、
ｃ）電源の応答信号を測定するステップと、
ｄ）応答信号から信号フランクを判定し、信号フランクの形状および高さの１つまたは双方から、オーム信号部分を判定するステップと、
ｅ）オーム信号部分から電源１１６のシステム抵抗を判定するステップと、
を含む。
ａ）少なくとも１つの励起電圧信号（図１において参照番号１１４で示す）を生成するステップであって、励起電圧信号が少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧信号を含み、ＤＣ電圧信号が２０ｎｓ以下の高速遷移ＤＣフランクを有する、ステップと、
ｂ）所定の抵抗値または既定の抵抗値を有する少なくとも基準抵抗器１１６に、励起電圧信号１１４を印加するステップであって、基準抵抗器１１６が電源１１０と直列に配置される、ステップと、
ｃ）電源の応答信号を測定するステップと、
ｄ）応答信号から信号フランクを判定し、信号フランクの形状および高さの１つまたは双方から、オーム信号部分を判定するステップと、
ｅ）オーム信号部分から電源１１６のシステム抵抗を判定するステップと、
を含む。
【0067】
励起電圧信号１１４は、少なくとも１つの直流（ＤＣ）電圧信号を含む。励起電圧信号１１４は、方形波信号および／または正弦波信号を含んでもよい。例えば、励起電圧信号１１４が正弦波信号でもよく、この場合、励起電圧信号１１４の周波数は２０Ｈｚから３００ｋＨｚとしてもよい。励起電圧信号１１４は、パルスのような不連続信号を含んでもよい。励起電圧信号１１４は、２０ｎｓ以下、好ましくは１０ｎｓ以下、最も好ましくは５ｎｓ以下の高速遷移ＤＣフランクを有する。例えば、励起電圧信号１１４は繰り返し可能なサイクルを含んでもよく、繰り返し可能なサイクルは少なくとも１つの励起信号フランクを含む。励起信号フランクは、立ち上がり信号フランクまたは立ち下がり信号フランクでもよい。励起電圧信号１１４の信号フランクは、信号フランクの第１点から励起信号フランクの第２点までの、マイクロ秒からナノ秒範囲の信号変化を有してもよい。第１点は、励起電圧信号１１４の局所的および／または全体的な最小値であってもよい。第１点は、励起電圧信号の第１プラトーであってもよい。第１点は、信号の通しの(through)値および／または低い値であってもよい。第２点は、励起励起信号の局所的および／または全体的な最大値であってもよい。第２点は、励起電圧信号１１４の印加の間に到達することができる、励起電圧信号１１４の第２プラトーであってもよい。第２点は、信号のピーク値または高い値であってもよい。励起電圧信号１１４は、少なくとも１つの信号生成デバイス１１８によって生成されてもよい。信号生成デバイス１１８は、少なくとも１つの電圧源を含んでもよい。信号生成デバイス１１８は、少なくとも１つの方形波生成器および少なくとも１つの正弦波生成器から成る１群から選択された少なくとも１つの関数生成器(function generator)を含んでもよい。信号生成デバイス１１８は、１つ以上のシュミット・トリガを含む少なくとも１つの高速遷移方形波発振器を含んでもよい。信号生成デバイス１１８は、測定電子機器の一部であってもよく、および／またはハンドヘルド医療デバイス１１２の測定電子回路に接続されてもよい。信号生成デバイス１１８は、評価デバイスのというような、測定電子機器の一部であってもよく、または別個のデバイスとして設計されてもよい。
【0068】
励起電圧信号１１４は、所定の抵抗値または既定の抵抗値を有する少なくとも１つの基準抵抗器１１６に印加される。基準抵抗は、複数の基準測定値から決定された、具体的には予め決定されている、平均値であってもよい。基準抵抗器１１６は、例えば、直接または電気線によって、電源１１０の少なくとも１つの電気接点に接続されてもよい。電源１１０は２つの電気接点を含むことができ、第１電気接点が少なくとも基準抵抗器１１６に接続されてもよく、第２電気接点が接地に接続されてもよい。基準抵抗器１１６は、信号生成デバイス１１８の少なくとも１つの出力端子に接続することができる。基準抵抗器１１６は、電源１１０と直列に配置される。例えば、基準抵抗器１１６は第１電気接点を含むことができ、第１電気接点は、例えば、直接または間接的に、電気線を使用して、信号生成デバイス１１８の出力端子に接続されてもよい。基準抵抗器１１６は、第２電気接点を含むことができ、第２電気接点は、例えば、直接または間接的に、電気線を使用して、電源１１０の少なくとも１つの電気接点に接続されてもよい。信号生成器１１８は、基準抵抗器１１６を介して、電源１１０に接続されてもよい。例えば、基準抵抗器１１６は５６Ωの抵抗を有してもよい。
【0069】
ステップｃ）において、電源１１０の応答信号を測定する。先に概説したように、基準抵抗器１１６および電源１１０は直列に配置される。励起電圧信号１１４が基準抵抗器１１６に印加されると、電流が抵抗器を通過して電源１１０に流れる。少なくとも１つの測定ユニット１２０を使用することによって、応答信号を測定することができる。測定ユニット１２０は、少なくとも１つの応答信号検出器、例えば、少なくとも１つの信号アナライザおよび／または少なくとも１つのオシロスコープを備えてもよい。応答信号は、電流応答信号であってもよく、測定された応答電圧は、電流／電圧変換器を使用して判定することができる。図１において、測定ユニット１２０は、１０ＭΩの入力を有するオシロスコープであってもよい。
【0070】
ステップｄ）において、具体的には、少なくとも１つの評価デバイス１２２を使用することによって、応答信号から信号フランクを判定し、信号フランクの形状および高さの一方または双方から、オーム信号部分を判定する。先に概説したように、高速遷移フランクを有するＤＣ電圧信号を使用することにより、オーム信号部分および虚信号部分の分離が可能になる。応答信号は、電源の容量部のために、オーム信号部と非オーム信号部分とを含むとして差し支えない。応答信号の信号形状および信号高の一方または双方を分析することによって、オーム信号部分を判定することができる。オーム信号部分は、励起電圧信号１１４の形状および／または高さ、ならびに応答信号の形状および／または高さを比較することによって、判定することができる。応答信号は、少なくとも１つの信号フランク、具体的には、少なくとも１つの立ち上がり信号フランクを含んでもよい。誘導方形波または正弦電圧信号の特徴付けを通じて、応答信号の信号フランクからオーム信号部分を判定することができる。具体的には、応答信号の信号形状および信号高の一方または双方を分析することによって、応答信号の実部および虚部の分離が可能になるとして差し支えない。ステップｄ）は、励起電圧信号の誘導信号形状および／または高さから少なくとも１つの偏差(deviation)および／または差(difference)を判定するステップを含むことができる。具体的には、誘導信号形状および／または高さから、偏差および／または差を判定することができる。応答信号は、励起電圧信号と比較すると、電源における電圧降下による垂直降下と、電源の容量部からの充電積分による後続の立ち上がり信号フランクとを呈することが分かった。以下では、これを立ち上がり信号フランクと呼ぶ。電圧降下は、システム抵抗の存在に起因するとしてよい。電圧降下は、観察可能な電圧変化であるとしてよい。例えば、電圧は、高い値からの５～５０％の偏差を示す場合もある。また、システム抵抗の検出によって、システム性能に影響を及ぼす可能性がある、素早い抵抗変化遷移も検出することができる。応答信号のオーム信号部分は、電圧降下値、即ち、立ち上がり信号フランクの開始時における電圧値を判定することによって、識別することができる。
【0071】
ステップｅ）において、電源１１０のシステム抵抗を、具体的には、評価デバイス１２２を使用することによって、オーム信号部分から判定する。具体的には、電源のシステム抵抗Ｒｓｙｓｔｅｍは、次の式にしたがって判定することができる。
【0072】
【数3】
【0073】
ここで、Ｕｔａｒｇｅｔは励起電圧信号のパルス高であり、Ｒｒｅｆは基準抵抗であり、Ｕｍｅａｓｕｒｅｄは、立ち上がり信号フランク、即ち、オーム信号部分の開始時における応答信号の高さである。誘導信号形状および／または高さの判定は、例えば、予め判定されていても、および／またはこの方法の間に判定されてもよい。例えば、この方法は、励起電圧信号１１４のパルス形状および／または高さを判定するステップを含んでもよい。例えば、信号生成デバイス１１８の出力端子を、少なくとも１つの測定ユニット１２０に接続してもよい。少なくとも１つの測定ユニット１２０は、励起電圧信号１１４を受け取り、励起電圧信号のパルス高を判定するように構成することができる。
【0074】
図２は、例示的な測定応答信号、具体的には、電圧ＵをｍＶ単位で、μｓを単位とする時間ｔの関数として示す。図２に示す応答信号は、立ち上がり信号フランクを有し、Ｕｍｅａｓｕｒｅｄの電圧値から開始し、励起電圧信号Ｕｔａｒｇｅｔのパルス高まで立ち上がる。図２において、オーム信号部分は「Ｒｅ」で示され、虚信号部分は「Ｉｍ」で示されている。オーム信号部分および虚信号部分は、応答信号の形状および／または高さを分析することによって、即ち、立ち上がりフランクの開始時における電圧値を判定することによって分離することができる。
【0075】
図３は、ハンドヘルド医療デバイス１１２へのシステム抵抗測定回路１２４の実装の実施形態を示す。ハンドヘルド医療デバイス１１２は、ハンドヘルド医療デバイス１１２の少なくとも１つのエレメント１２８に給電するように構成された少なくとも１つの電源回路１２６と、システム抵抗を判定するように構成された少なくとも１つのシステム抵抗測定回路１２４とを備えることができる。システム抵抗測定回路１２４は、電源１１０と、信号生成デバイス１１８および測定ユニット１２０に接続された基準抵抗器１１６とを備えることができる。図３に示す実施形態では、電源１１０は、バッテリ電源および接点抵抗、接点端子上に可能な腐食を含む線抵抗、同様に抵抗を形成し電圧降下に至る可能性があるフューズ、およびバッテリ自体における内部抵抗を含む。内部抵抗は、バッテリの容量を低下させ、貧弱な性能に陥らせる可能性がある。図３に示す実施形態では、信号生成デバイス１１８および測定ユニット１２０は、ハンドヘルド医療デバイス１１２のマイクロプロセッサ１２８として具体化されてもよい。マイクロプロセッサおよびそのサブシステムは、ハンドヘルド医療デバイス１１２の他のコンポーネント１３０を制御するように構成することができ、他のコンポーネント１３０へのピンが図３において示されている。例えば、ハンドヘルド医療デバイスがメータである場合、他のコンポーネント１３０は、ユーザ・インターフェース、血液または試料測定、および他の機能を備えるのでもよい。参照番号１３２は、マイクロプロセッサ１２８上の汎用Ｉ／Ｏピンを表す。
【0076】
測定ユニット１２０は、励起電圧信号１１４に応答して生成された応答信号を検出するように構成する(adapted)ことができる。測定ユニット１２０および評価デバイス１２２は、マイクロプロセッサ１２８のコンポーネントとして設計してもよい。評価デバイス１２２は、応答を評価するように構成することができる。評価デバイス１２２は、１つ以上の特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）のような１つ以上の集積回路、および／または１つ以上のコンピュータ、好ましくは、１つ以上のマイクロコンピュータおよび／またはマイクロコントローラのような１つ以上のデータ処理デバイスであってもよく、あるいはこれらを備えてもよい。１つ以上の前処理デバイス、および／または１つ以上の変換器および／または１つ以上のフィルタのような、電極信号を受け取りおよび／または前処理する１つ以上のデバイスのようなデータ取得デバイスというような、追加のコンポーネントも含まれてもよい。更に、評価デバイス１２２は、１つ以上のデータ記憶デバイスを備えてもよい。更に、評価デバイス１２２は、１つ以上のデータ記憶デバイスを備えてもよい。更に、先に概説したように、評価デバイス１２２は、１つ以上のワイヤレス・インターフェースおよび／または１つ以上のワイヤ接続インターフェースのような、１つ以上のインターフェースを備えてもよい。評価デバイス１２２は、少なくとも１つのアナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）１３４を備えてもよい。例えば、ＡＤＣ１３４は１０～１２ビットＡＤＣであってもよい。システム抵抗測定回路１２４は、図８に示す、他のＡＤＣ１３５を備えてもよい。他のＡＤＣ１３５は、励起電圧信号Ｕｔａｒｇｅｔを判定するために使用することができる。したがって、ＡＤＣ１３５を、信号生成デバイス１１８と基準抵抗器１１６と直列に、そしてこれらの間に配置するとよい。図８の他のエレメントの説明に関して、図３を引用する。
【0077】
ハンドヘルド医療デバイス１１２は、少なくとも１つの切り替えエレメント１３６を備えてもよい。例えば、図３の実施形態では、切り替えエレメントは、電源回路１２６およびシステム抵抗測定回路１２４を分離し、および／または電源回路１２６とシステム抵抗測定回路１２４との間で切り替えるように構成された少なくとも１つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であってもよい。ハンドヘルド医療デバイス１１２は、少なくとも２つの動作モードで動作するように構成することができる。第１動作モードでは、ハンドヘルド医療デバイス１１２は、システム抵抗を判定するように構成することができ、第２動作モードでは、ハンドヘルド医療デバイス１１２の電源１１０は、ハンドヘルド医療デバイス１１２の少なくとも１つのエレメント１３０に給電するように構成することができる。Ｉ／Ｏピンと切り替えエレメント１３６との間で発見されるような、既知の基準抵抗器１１６を使用することにより、システム抵抗を判定することができる。有利なこととして、必要なインターフェース、ＡＤＣ、Ｉ／Ｏピン、基準抵抗器１１６、切り替え回路１３６は、低コストで入手可能なコンポーネントとなる。
【0078】
図４Ａ～図４Ｆは、図１に示す検査設定によって、検査対象のＡＡＡバッテリおよび抵抗Ｒｒｅｆ＝１０Ωを有する基準抵抗器を用いて判定した実験結果を示す。図４Ｄ～図４Ｆは、オシロスコープ上における測定のスクリーンショットを示し、図４Ａ～図４Ｃは対応する抽出模式図を示し、システム抵抗の判定のための量を示す。図４Ａ～図４Ｄは、測定された励起電圧信号１１４、この場合は、方形波ＤＣ電圧信号の電圧曲線を、時間の関数として示す。Ｕｔａｒｇｅｔの全パルス高は、１８３ｍＶと判定された。図４Ｂおよび図４Ｅは、曲がっていない接点を有するＡＡＡバッテリについての、対応する応答信号を示す。立ち上がりフランクの開始時における電圧値は、Ｕｍｅａｓｕｒｅｄ＝１２５ｍＶと判定された。つまり、曲がっていない接点を有する電源のシステム抵抗は、次の式にしたがって判定することができる。
【0079】
【数4】
【0080】
図４Ｃおよび図４Ｆは、同じＡＡＡバッテリであるが、接点が曲がっている電源についての応答信号を示す。これは、バッテリの腐食した接点または悪い接点をシミュレートしたものであり、即ち、内部抵抗の上昇によって、接点抵抗が高くなり、バッテリの寿命を短縮させる場合の応答信号を示す。立ち上がりフランクの開始時における電圧値は、Ｕｍｅａｓｕｒｅｄ＝１３４ｍＶと判定された。つまり、曲がった接点を有する電源のシステム抵抗は、次の式にしたがって判定することができる。
【0081】
【数5】
【0082】
曲がっていない接点を有するシステム抵抗と比較すると、５．７Ωの余分なシステム抵抗が観察された。これはバッテリの「寿命」を著しく短縮させる。具体的には、バッテリの「寿命」として示すが、実際には、バッテリ自体は影響を受けず、曲がった接点によって誘発されるＩＲ降下の増大により、給電されるシステムが予測よりも早く停止する(shut down)おそれがある。他の測定例は、経年劣化、腐食等が原因で生じる内部抵抗増大による真のシステム抵抗の蓄積(resistance build up)を示す。ＥＤＬＣのシステム抵抗の判定は、アナログ検査設定で実行することもできる。例えば、ＥＤＬＣの状態をその使用中に特徴付けるために、内部抵抗を測定することができる。
【0083】
図５は、ハンドヘルド医療デバイス１１２へのシステム抵抗測定回路１２４の実装の更に他の実施形態を示す。電源１１０は、少なくとも１つのバッテリまたは少なくとも１つのＥＤＬＣを、電力源として備えてもよい。図３におけると同様、ハンドヘルド・デバイス１１２は、システム抵抗測定回路１２４と１つの電源回路１２６とを備えることができる。図５において、電源１１０は、ハンドヘルド医療デバイスにおけるバックアップ電源として実装されてもよい。主電源は、図５においてＶＣＣと示されている。主電源およびバックアップ電源は、Ｄ２で示すダイオード１３８を使用することによって、分離されている。図５の実施形態では、システム抵抗測定回路１２４および１つの電源回路１２６は、Ｄ１で示すダイオード１３８を使用することによって、分離することができる。図５に示す他のコンポーネントの説明に関しては、図３の説明を引用する。
【0084】
図６は、ハンドヘルド医療デバイス１１２へのシステム抵抗測定回路１２４の実装の更に他の実施形態を示す。図６の実施形態では、ハンドヘルド医療デバイス１１２はインシュリン・ポンプとして具体化されてもよい。ハンドヘルド医療デバイスは、主電力源１３９を備えることができ、電源１１０はバックアップ電源として具体化されてもよい。この実施形態におけるシステム抵抗測定回路１２４は、電気二重層キャパシタを含む電源１１０のシステム抵抗を判定するように構成する(adapted)ことができる。電源１１０は、バッテリの変更中における電力バックアップとして、具体的には、リアル・タイム・クロックのためのバックアップとして、またはバッテリ電源喪失中における電力バックアップとしても使用することができ、ユニットに問題があること、例えば、インシュリン・ポンプ内においてバッテリの故障または電力喪失があることをユーザに警告し、ポンプがインシュリンを送出していないことをユーザに警告することができる。図３におけると同様、ハンドヘルド医療デバイス１１２は、アナログ・スイッチまたはＦＥＴのような、切り替えエレメント１３６を備えてもよく、切り替えエレメント１３６は、システム抵抗測定回路１２４を電源回路１２６から分離するように構成され(adapted)、ハンドヘルド医療デバイスおよびＥＤＬＤにエネルギを供給するための標準的な設定としてよい。更に、ハンドヘルド医療デバイス１１２は、リアル・タイム・クロック（ＲＴＣ）１４０を備えてもよい。リアル・タイム・クロック１４０は、クロックを動作させ続けるために、常に電力を必要とする。これは、例えば、追加インスリン療法を規則的なスケジュールで時間指定するためにクロックを使用するインシュリン・ポンプ・ユーザにとっては極めて重要であると言える。故障またはドリフトは、これらの用量投与が誤った時機に行われることに繋がる可能性がある。電力喪失が起こると、ＥＤＬＣが直ちに電源を引き継ぎ、製品に問題があることをユーザに警告する流れが、図６において参照番号１４２で示されている。先に説明したように、基準抵抗器１１６は、電源１１０を通る応答信号の高さを計算するために使用することができる。システム抵抗は、ＥＤＬＣへの完全な接続、ならびに全ての接触抵抗、接点端子上において生じ得る腐食を含む線抵抗、ＥＤＬＣに接続されており同様に抵抗を形成し電圧降下の原因となる他の電子コンポーネント、ＥＤＬＤ自体の内部抵抗を含むことができ、ＥＤＬＣの容量を低下させ、性能低下および短絡を招く可能性がある。
【0085】
図７Ａおよび図７Ｂは、理想的な作用ＥＤＬＣ（参照番号１４４で示す）を用いて室温で行ったシステム抵抗の実験の結果を示し、加熱中（参照番号１４６で示す）および加熱後（参照番号１４８で示す）における２つの型のＥＤＬＣについてΩ単位で示す。図１におけると同様の実験設定を使用し、図１の電源１１０を２つの型のＥＤＬＣ、即ち、ＣＧ ５．５Ｖ １．０ＦおよびＸＨ１４１と置き換えた。双方ともＳｅｉｋｏ社から入手可能である。ＥＤＬＣの応答信号を、室温、即ち、２５°Ｃで測定し、次いで約５０°Ｃに加熱し、更に室温まで冷却した。図７Ａは、ＣＧ ５．５Ｖ １．０Ｆ型の７つのＥＤＬＣについての実験結果を示し、図７Ｂは、ＸＨ１４１型の５つのＥＤＬＣについての実験結果を示す。双方の図において、加熱の前、最中、および後における°Ｃ単位の温度Ｔを、ＥＤＬＤの数の関数として示す。最初の室温における測定中では、棒グラフ１４４を参照すると、１からの内部抵抗が、ＣＧ５．５Ｖ １．０Ｆでは、０．５Ωまで異なり（図７Ａにおける棒グラフ１４４を参照）、またはＸＨ１４１では５Ωまで異なる（図７Ｂにおける棒グラフ１４４を参照）ことを観察することができる。これは、ＥＤＬＣがその電気的仕様の範囲内で動作していることを示す。この種の測定は、設置前のＥＤＬＣを評価する(qualify)ために使用することができる。ＥＤＬＣを５０°Ｃまで加熱したとき（図７Ａおよび図７Ｂにおける棒グラフ１４６を参照）、ＥＤＬＣは高い内部抵抗を発生し、もはやキャパシタとして機能していない。加熱サイクル後の測定では、棒グラフ１４８を参照すると、２回目の室温での測定は、非常に高い残留内部抵抗を示すか、または加熱によってＥＤＬＣが破壊されており、測定値を判定できないことを示す。加熱後のキャパシタの一部は、判定できる測定値を有していない。何故なら、これらは短絡に至っており、内部抵抗も容量も全く伝えていない(deliver)からである。短絡は、瞬時的なバッテリ放電、加熱、そして恐らくはユーザにとって危険な状況を招ずる原因となり得る。例えば、リチウム・ポリマー・バッテリのようなエネルギ源が使用される場合、膨大な量の電流および熱を発生する可能性がある。
【0086】
バッテリまたはキャパシタ電源のいずれかにおいてパルス測定を使用すると、生産時点および製品寿命の間において悪い変化(negative changes)を検出する際に多くの利点を示す。この型式の測定戦略は、高価な電子ハードウェアもソフトウェア・サポートも必要ない。また、この技法を使用すると、漏れやすいスーパー・キャパシタ(leaky super-cap)、不良バッテリ接点、および容量を検出する方法も原因となる可能性がある、患者に対するリスクを低減することができる。
【符号の説明】
【0087】
１１０ 電源
１１２ ハンドヘルド医療デバイス
１１４ 励起電圧信号
１１６ 基準抵抗器
１１８ 信号生成デバイス
１２０ 測定ユニット
１２２ 評価デバイス
１２４ システム抵抗測定回路
１２６ 電源回路
１２８ マイクロプロセッサ
１３０ 他のコンポーネント
１３２ Ｉ／Ｏピン
１３４ ＡＤＣ
１３５ 他のＡＤＣ
１３６ 切り替えエレメント
１３８ ダイオード
１３９ 主電力源
１４０ リアル・タイム・クロック
１４２ 電力喪失
１４４ 棒グラフ
１４６ 棒グラフ
１４８ 棒グラフ
１１２ ハンドヘルド医療デバイス
１１４ 励起電圧信号
１１６ 基準抵抗器
１１８ 信号生成デバイス
１２０ 測定ユニット
１２２ 評価デバイス
１２４ システム抵抗測定回路
１２６ 電源回路
１２８ マイクロプロセッサ
１３０ 他のコンポーネント
１３２ Ｉ／Ｏピン
１３４ ＡＤＣ
１３５ 他のＡＤＣ
１３６ 切り替えエレメント
１３８ ダイオード
１３９ 主電力源
１４０ リアル・タイム・クロック
１４２ 電力喪失
１４４ 棒グラフ
１４６ 棒グラフ
１４８ 棒グラフ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】