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Die vorliegende Erfindung bezieht sich gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 auf eine Programmiervorrichtung eines Aufladegeräts für Akkus, ferner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5 auf ein Aufladegerät für medizinische Akkus mit einer elektronischen Steuereinheit, wobei die elektronische Steuereinheit einen les- und beschreibbaren Speicher enthält und ein System zur Aufladung von medizinischen Energiespeichern (Akkus) gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Hintergrund der Erfindung
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In der Medizin gibt es elektrisch betriebene Geräte für den mobilen Betrieb, ähnlich wie beispielsweise ein Akkuschrauber für einen Heimwerker. Ein wichtiger Teil eines solchen mobilen medizinischen oder chirurgischen Gerätes ist der Energiespeicher, der im Folgenden als Akku bezeichnet ist.
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Batterien und Akkus bzw. Akku-Packs müssen beispielsweise mit Blick auf Sterilisationsfähigkeit, bauliche Abmessungen, Leistung und Lebensdauer besonders strenge Anforderungen erfüllen, wenn sie im medizinischen Bereich eingesetzt werden sollen. Die Bandbreite der Anwendungen ist groß und reicht beispielsweise von Energiespeichern für implantierbare Herzschrittmacher bis zu Batterien für Fieberthermometer und – im weiteren Sinn – Notstromaggregaten für Krankenhäuser.
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Die Einsatzgebiete, z.B. stationär im Krankenhaus oder mobil im Rettungsdienst, können sehr unterschiedlich sein, und die mobilen Energieträger müssen an die sehr verschiedenen Rahmenbedingungen jeweils angepasst sein. Extremste Anforderungen ergeben sich, wenn von Batterien oder Akkumulatoren lebenswichtige Körperfunktionen abhängen. Insbesondere mobile Einsätze finden oft unter sehr erschwerten Rahmenbedingungen statt. So muss beispielsweise die Energieversorgung für lebenserhaltende Systeme im Rettungsdienst zuverlässig auch bei extremen Temperaturen funktionieren und gegen Erschütterungen und Verschmutzung weitgehend unempfindlich sein. Akkus und Batterien im medizinischen Bereich müssen häufig sterilisierbar sein. Dies erfordert Resistenz gegen aggressive Desinfektionsmittel oder gegen Hitze und Druck (ca. 2 bar). Im Autoklaven erfolgt die Sterilisierung typischerweise 15 Minuten lang bei 121 °C, im Extremfall muss 18 Minuten bei 134 °C sterilisiert werden.
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Einsatzgebiete für Batterien und Akkus in der Medizintechnik sind beispielsweise:
- • Defibrillatoren,
- • Rollstühle,
- • Patientenlifter,
- • Injektions- und Infusionsgeräte
- • Monitore,
- • Waagen und Thermometer,
- • Absaugpumpen,
- • Ernährungspumpen,
- • Chirurgische Instrumente wie Sägen, Bohrer und Schrauber
- • Blutzucker- und Blutdruckmessgeräte,
- • Beatmungsgeräte für den mobilen Rettungsdienst,
- • Notstrom für OPs und lebenserhaltende Systeme,
- • etc.
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Durch die besonderen Bedingungen und Anforderungen in der Medizintechnik ergibt sich, dass diese Akkus teuer sind und einer entsprechenden Pflege und Wartung unterzogen werden sollten, damit sie über einen möglichst langen Zeitraum zuverlässig funktionieren. Die Wartung und Pflege beschränkt sich bei einem Akkumulator naturgemäß darauf, seine Umgebungsbedingungen einzuhalten, wobei beispielsweise die Umgebungstemperatur zu berücksichtigen ist. Zentraler und wichtigster Punkt beim Umgang mit Akkumulatoren im Allgemeinen ist aber, wie man diese auflädt. Ungeeignete Aufladeverfahren führen in jedem Falle dazu, die Lebensdauer eines Akkumulators drastisch zu verkürzen was eine vorzeitige, teure Ersatzbeschaffung nötig macht oder im schlimmsten Fall bei unerwartetem Ausfall im Einsatz zur Gefährdung von Patienten führen kann.
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Jeder Akkumulator hat bestimmte Parameter (Ladekennlinien, Ladespannung, Ladestrom, etc.), die bei seiner Aufladung eingestellt sein sollten. Die bisherigen Aufladegeräte für medizinische Akkumulatoren holen sich die korrekten Parameter für eine Aufladung aus dem Akkumulator selbst und wählen dann eine dementsprechend geeignete, im Aufladegerät vorab gespeicherte Ladekennlinie aus.
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Medizinische Akkumulatoren besitzen dafür einen Speicher der vorzugsweise mittels serieller Datenübertragung ausgelesen werden kann. Dieser Speicher in Form eines so genannten „seriellen EEPROMS“ (EEPROM ist die Kurzform für Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) ist im Akku integriert und kommuniziert mit dem Aufladegerät über einen Kontakt, der zusätzlich zu den für die Aufladung erforderlichen Kontakte zur Stromzuführung vorhanden ist.
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Ein serielles EEPROM kann seine Daten über eine einzelne Leitung übertragen im Gegensatz zu EEPROMS, die mehrere parallele Verbindungen zur Datenübertragung benötigen. Beim Ladevorgang übermittelt der Akku dem Ladegerät seine zur Aufladung benötigten Parameter wie z.B. Ladestrom, Ladespannung oder weitere für den Aufladevorgang notwendige Parameter. Diese Parameter sind für den Ladevorgang unerlässlich.
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Es existieren bekannterweise verschiedene Typen von medizinischen Akkumulatoren, die sich in ihrer Zellchemie, d.h. der innere Aufbau und der sich daraus ergebende chemische Prozess beim Laden und Entladen, unterscheiden. Beispielhaft seien diejenigen genannt, die in Anwendungen für den mobilen Betrieb eine Bedeutung haben:
- • Blei (Pb) Akkumulatoren
- • NiCd (Nickel Cadmium) Akkumulatoren
- • NiMH (Nickel Metall Hydrid) Akkumulatoren
- • LiIon (Lithium Ionen) Akkumulatoren
- • LiPo (Lithium-Polymer) Akkumulatoren
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Stand der Technik
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Alle vorstehend genannten Akkumulatortypen benötigen wegen ihrer unterschiedlichen Zellchemie ein eigenes Aufladeverfahren. Wird dies nicht berücksichtigt, werden die Zellen mit falschem Strom, falscher Spannung oder zu lange / zu kurz geladen. Dadurch verlieren die Zellen im besten Fall langsam ihre Kapazität, werden unbrauchbar oder können, im schlimmsten Fall, aufgrund der in ihnen verwendeten Materialien anfangen zu brennen („thermal runaway“, z.B. durch das Alkalimetall Lithium besonders bei Lithium Ionen Zellen).
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Aus Gründen der Leistungserhöhung eines Akkumulators ist im Allgemeinen nicht nur eine Zelle verbaut, sondern ein Akkumulator für mobile Geräte besteht meist aus einer Reihenschaltung mehrerer Einzelzellen, um die Gesamtleistung zu erhöhen.
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So besteht beispielsweise ein NiMH Akkumulator mit einer Nennspannung von 9,6 V aus einer Reihenschaltung von 8 Einzelzellen mit nominal je 1,2 V. Ein Lithium Ionen Akku mit einer Nennspannung von 7,2 V besteht aus einer Reihenschaltung von zwei Einzelzellen mit nominal je ca. 3,6 V.
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Diese unterschiedliche Spannungslage ist beim Aufladen ebenso zu berücksichtigen wie Maßnahmen, die z.B. der Lebensdauersteigerung dienen. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, einen LiIon Akku nicht bis zur Maximalgrenze zu laden sondern etwa 200–300mV vorher abzuregeln.
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In den für medizinische Akkumulatoren vorgesehene Aufladegeräten sind bisher die Ladekurven für eine Anzahl verschiedener Akkumulatortypen mit differierender Zellchemie abgelegt. Mit dem schon genannten Identifikationsverfahren, nämlich dem EEPROM im Akkumulatorgehäuse und dem zusätzlichen Kontakt, der mit dem Aufladegerät in Verbindung steht, kann jeweils der korrekte Parametersatz für einen Akkumulator direkt aus dem Akkumulator selbst auf seriellem Wege ausgelesen und bei der Aufladung berücksichtigt werden.
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Wie die Vergangenheit gezeigt hat, haben sich durch Erkenntnisse in der Akkumulatorentwicklung verschiedene Ladestrategien selbst bei identischer Zellchemie herausgebildet bzw. vorhandene werden optimiert.
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Im Stand der Technik ist es beispielsweise bei NiCd Zellen üblich, die Zellen mehrere Stunden lang mit einem Bruchteil der Zellkapazität zu laden. In den meisten Fällen war dies 1/10 C, das heißt, ein Akkumulator, der eine Kapazität von beispielsweise 1000 mAh aufweist, wird mit einem Strom von 100mA geladen. Da natürlich auch ein Akkumulator keine 100%-ige Energieausnutzung hat und ein Teil des Ladestroms über den internen Widerstand des Akkumulators (Innenwiderstand) in Wärmeleistung umgesetzt wird, erhöht sich dadurch zusätzlich die Ladezeit bis eine Volladung erreicht wurde. Bei der genannten Ladestrategie war der Akkumulator nach ca. 14 Stunden Ladezeit aufgeladen.
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In jüngster Zeit sind ferner Schnellladeverfahren möglich, mit denen man einen Akkumulator innerhalb von einer halben oder sogar einer viertel Stunde vollständig laden kann. Dies bedingt selbstverständlich wieder eigene Ladekennlinien.
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Da nicht davon auszugehen ist, dass die Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Akkumulatortechnik aufhört, ist es sinnvoll, dass Aufladegeräte die Möglichkeit besitzen, an neue (zukünftige) Akkumulatortypen angepasst zu werden.
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Die sich auf dem Markt befindenden Ladegeräte insbesondere in der Medizintechnik besitzen häufig eine prozessorgesteuerte Ladeelektronik. Diese Ladeelektronik kann mehrere Ausgänge oder Kanäle versorgen, damit mehrere Akkus oder Akkupacks zur gleichen Zeit geladen werden können, die in entsprechende Akkuschächte oder Docking-Stellen am/im Gehäuse des Ladegeräts eingesteckt / angeschlossen werden können.
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Die Ladeelektronik besteht aus einem Teil der die Leistung für die Aufladung der Akkumulatoren kontrolliert, also aus Leistungshalbleitern. Je nach Gesamtkapazität und Spannungslage eines Akkumulators bzw. eines Akkupacks, bestehend aus mehreren einzelnen Akkumulatoren/Einzelzellen, fließen hohe Ladeströme. Je kürzer die gewünschte Ladezeit, desto höher sind die Ströme. Weiterhin besteht die Ladeelektronik aus einem Steuerteil oder genauer einer Steuerelektronik, die die „Intelligenz“ in Form eines Mikrocontrollers oder einer CPU besitzt. Dieser Steuerteil kontrolliert den Leistungsteil und steuert somit, wie lange mit welchem Strom geladen wird.
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Zusätzlich kontrolliert die Steuerelektronik kontinuierlich die aktuelle Spannungslage (z.B. bei NiMH Zellen), um zu erkennen, wann ein zu ladender Akku / Energiespeicher vollständig geladen ist. Eine Überladung ist für einen Akkumulator immer schädlich, weil er sich sehr stark erwärmen und seine Kapazität verlieren oder platzen kann.
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Das Programm bzw. die Daten, anhand derer der Mikrokontroller den Ladevorgang steuert, ist/sind ähnlich wie das Betriebssystem eines Computers in einem Speicher abgelegt, der vom Controller gelesen und auch beschrieben werden kann.
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Geräte mit einer Updatemöglichkeit der Software sind auch heute schon auf dem Markt. Dazu ist es zumeist nötig, das Gehäuse zu öffnen und beispielsweise eine neue Softwareversion über ein EPROM einzubauen welches vorher extern, also außerhalb des Gehäuses des Aufladegerätes, programmiert wurde. Enthält das Gerät einen reprogrammierbaren Speicherbaustein, kann dieser auch über eine externe Schnittstelle wie beispielsweise eine RS232, USB oder sonstige Schnittstellen programmiert werden. Somit ist aber ein Update der Gerätesoftware oder der Kennlinien nur von geschultem Personal im Werk durchführbar, was bedeutet, dass der Benutzer, also die Praxis oder die Klinik, das Gerät im entsprechenden Fall an eine dafür ausgerüstete Werkstatt oder den Hersteller senden muss. Dass bedeutet zum Einen Zeitaufwand und zum Anderen eine Ausfallzeit des Gerätes.
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Andererseits sind Ladegeräte/Ladestationen mit reprogrammierbarem Speicherbaustein zusätzlich mit Datenschnittstellen versehen, über die neu Software für ggf. neue Akkugenerationen aufgespielt werden kann, ohne dass das Ladegerät in eine Werkstatt eingeschickt werden muss. Die Anordnung zusätzlicher Schnittstellen macht das Ladegerät aber nicht nur aufwändiger und teurer, sondern es können ggf. nur neue Ladegeräte mit neuen / umkonstruierten Gehäusen und entsprechenden Anschlüssen mit entsprechenden up-dates aufgerüstet werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und eine medizinische Programmiervorrichtung, ein entsprechendes medizinisches Akku-Ladegerät sowie ein mobiles medizinisches Energieversorgungssystem bestehend aus Akku, Ladegerät und Programmiervorrichtung zur Verfügung zu stellen, welches dem Benutzer eine einfache Möglichkeit bietet, das Aufladegerät über ein SW-Update an neue Akkumulatorgenerationen anzupassen und eine neue SW Variante oder neue Ladekennlinien einzuspielen.
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Diese Aufgabe wird durch eine medizinische Programmiervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein medizinischen Akku-Aufladegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 5 sowie durch ein medizinisches Energieversorgungssystem gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht gemäß einem ersten Aspekt in der Bereitstellung einer medizinischen Programmiervorrichtung in Form eines Art Akku-Dummys.
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In anderen Worten ausgedrückt, sollen die Datenübertragungsschnittstellen, welche in einem medizinischen Akku-Ladegerät oder einer Akku-Ladestation vorhanden sind, um beispielsweise einen zu ladenden sowie hierfür in einen Ladeschacht oder eine Docking-Stelle des Ladegeräts aktuell eingesteckten Akku zu identifizieren, dazu genutzt werden, ein entsprechendes SW-Update einzuspielen. Hierfür ist die Programmiervorrichtung dazu angepasst, einen für das Anschließen an das Akku-Ladegerät konstruktiv sowie elektrisch geeigneten Akku quasi zu simulieren, sodass die Programmiervorrichtung vergleichbar zu einem Akku in den Ladeschacht einsteckbar bzw. an die Docking-Stelle ankoppelbar ist. Wird dadurch eine solch gestaltete, einen Akku simulierende Programmiervorrichtung (Akku-Dummy) an das Ladegerät angeschlossen, identifiziert das Ladegerät die Programmiervorrichtung als solche und startet (ggf. durch die Identifikation ausgelöst) einen Download- bzw. SW-Update-Überspielvorgang über die vorhandene Datenschnittstelle.
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Es müssen daher keine konstruktiven/elektrischen Veränderungen an einem Ladegerät aktueller Version vorgenommen werden, sofern dieses mit einem entsprechenden reprogrammierbarem Speicherbaustein und einer Download-Routine bereits ausgerüstet ist.
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Vorzugsweise erfolgt die Datenübertragung zwischen Ladegerät und Programmiervorrichtung über eine drahtlose Datenverbindung. Um die Programmierung für den Endbenutzer so einfach wie möglich zu gestalten, ist die Schnittstelle vorzugsweise dafür angepasst, selbsttätig eine drahtlose Verbindung zu der Programmiervorrichtung aufzubauen und mit dieser zu kommunizieren,
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Ein ggf. unabhängig zu beanspruchender Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht demnach auch darin, Informationen kabellos zum Aufladegerät zu übertragen, ohne dass der Benutzer speziell in der Wartung der Ladegeräte geschult sein muss.
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Eine Lösung für dieses Problem bietet gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung beispielsweise der Einsatz von RFID/NFC Tags, deren Hintergrund und Technik im Folgenden erläutert wird.
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RFID ist eine Methode, um Gegenstände eindeutig identifizieren zu können. Die Identifikation erfolgt auf der Basis von Radiowellen, also einer Form eines elektromagnetischen Feldes.
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Ein RFID System besteht in seiner einfachsten Ausführung aus einem Tag, einem Lesegerät und einer Antenne. Das Lesegerät sendet über die Antenne ein elektromagnetisches Feld aus, vergleichbar mit Radiowellen. Dieses Abfragesignal wird von der Antenne des Tags empfangen. Der Tag antwortet auf diese Anfrage mit einer eindeutigen Information bzw. sendet ein Signal, welches eindeutige Identifikationsmerkmale besitzt. RFID Tags existieren in einer aktiven und in einer passiven Form. RFID tags werden daher als “aktiv” oder “passiv” klassifiziert. Die Unterscheidung ist basierend auf der Art, wie sie bestromt werden – also wie der auf ihnen enthaltene Chip mit Spannung versorgt wird.
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Aktive Tags werden über eine Energiezufuhr (elektrischer Anschluss / Batterie) mit Spannung versorgt und können aktiv ein Signal übertragen d.h. von sich aus ein elektromagnetisches Feld aufbauen. Aktive Tags haben die größte Lesereichweite (ca. 100m) und sind entsprechend der Kosten für Batterie und Transmitter am teuersten. Der weite Lesebereich macht sie ideal für viele Industriebereiche in denen beispielsweise Bestände erfasst werden müssen oder auch für den Bereich der Logistik.
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Passive RFID tags haben keine eigene („On-Tag“) Spannungsversorgung Die Energie zur Aktivierung des auf dem Tag enthaltenen Chips wird ausschließlich der ankommenden elektromagnetischen Welle entnommen, die vom RFID Lesegerät ausgesendet wird. Die Lesereichweite ist durch die übertragene Leistungsdichte, die notwendig ist, um eine ausreichende Spannung zur Aktivierung des Chips zu gewährleisten, begrenzt. Passive Tags sind deutlich preiswerter als aktive Tags und haben im Allgemeinen eine deutlich begrenzte Reichweite zwischen nah (direkter Kontakt) bis zu 25m.
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Eine dritte Klasse von Tags, mehr eine Mischung aus aktiv und passiv, sind so genannte “semi-aktive” Tags oder Batterie unterstützten (BAP=battery assisted passive) Tags. Diese enthalten, wie der Name sagt, eine eigen Batterie / elektrischen Anschluss zur Spannungsversorgung. Die Batterie / elektrischer Anschluss liefert immer soviel Energie, dass der auf dem Tag enthaltene Chip ausreichende Energieversorgung hat. Der semi-active Tag hat aber keinen aktiven Transmitter. Semi-aktive Tags haben eine größere Reichweite als passive Tags, kosten aber mehr und haben durch die Batterie / elektrischen Anschluss eine begrenzte Lebensdauer.
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Passive RFID tags arbeiten vorzugsweise in drei Frequenzbereichen:
- • Niedrige (Low) Frequenz (LF) 125–134 kHz
- • Hohe (High) Frequenz (HF)13.56 MHz
- • Ultra hohe (Ultra High) Frequenz (UHF) 856 MHz to 960 MHz
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Aufbauend auf dem Standard der RFID gibt es die NFC “Near-Field-Communication = Nah-Feld Kommunikation” also eine drahtlose Verbindung von eng beieinander liegenden Kommunikationsteilnehmern. NFC ist ein Zweig der HF-RFID, sozusagen eine spezielle “Untermenge” innerhalb der Familie der RFID Technologie. NFC Kommunikationseinrichtungen arbeiten auf derselben Frequenz (13,56 Mhz) wie RFID Lesegeräte und Tags. Standards und Protokolle des NFC Formats basieren auf denen für die RFID. Die NFC Technologie macht daher aus der Einschränkung durch seine auf dem RFID Standard basierenden Arbeitsfrequenz (geringe Reichweite) einen Vorteil, nämlich die “Nah-Feld-Kommunikation
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NFC ist als eine sichere Form des Datenaustauschs angepasst und ein NFC Gerät kann sowohl NFC Lesegerät als auch NFC Tag sein. Dieses besondere Merkmal erlaubt NFC Geräten eine peer-to-peer Kommunikation, d.h. beide Kommunikationspartner sind gleichberechtigt. Das unterscheidet NFC von typischen RFID Geräten. NFC Geräte wie NFC Transceiver besitzen Schnittstellen, mit denen sie an andere Geräte, z.B. Computerplatinen, angeschlossen werden können. Über diese Schnittstellen können beispielsweise die Daten, die zwischen den Kommunikationspartnern ausgetauscht werden, zur Weiterverarbeitung ausgelesen werden.
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NFC Geräte können passive NFC Tags lesen und einige NFC Geräte können passive RFID Tags lesen die der ISO 15693 entsprechen. Die Speicherbereiche auf diesen Tags können verschiedene Daten enthalten, die das Lesegerät verarbeiten kann. Als „feinabgestimmte“ Version von HF-RFID, nutzen NFC Geräte also den Vorteil des durch die vorgegebene Frequenz begrenzten Lesebereichs. Laut Norm ist der Lesebereich max. 10 cm.
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Die damit erreichbare, normaler Weise angestrebte Sicherheit bei der Kommunikation, nämlich die Schwierigkeit für einen Dritten, in die Kommunikation unbemerkt einzugreifen, spielt für den erfindungsgemäßen Gegenstand zwar eine eher untergeordnete Rolle, dennoch sind auch hier weitergehende Anwendungen denkbar, die einen Vorteil aus diesem Sicherheitsaspekt ziehen. So wäre es damit nämlich möglich, eine Kommunikationsverbindung zwischen der, einem Akku (elektrisch/konstruktiv) nachempfundenen Programmiervorrichtung und dem Akku-Ladegerät erst dann bereit zu stellen, wenn die Programmiervorrichtung tatsächlich in den Ladeschacht/Docking-Stelle des Ladegeräts eingesteckt ist.
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Entsprechend der vorherigen Ausführungen also enthält die Programmiervorrichtung vorzugsweise Mittel die geeignet sind, eine drahtlose Verbindung aufzubauen, insbesondere nur dann, wenn die Programmiervorrichtung vergleichbar zu einem zu ladenden Akku in den Ladeschacht/Docking-Stelle des Ladegeräts eingesteckt ist. Diese Mittel können beispielsweise RFID Tags oder NFC Tags sein.
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Die Mittel zum drahtlosen Verbindungsaufbau besitzen vorzugsweise einen Speicherbereich, der computerverarbeitbare Daten wie Programmcodes oder Parameter enthalten kann. Die im Speicherbereich vorhandenen Daten können von den Mitteln zum drahtlosen Verbindungsaufbau übertragen/gesendet werden.
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Der Speicherbereich der Mittel zum drahtlosen Verbindungsaufbau kann ein einmal programmierbarer Speicher sein (ROM, EPROM), der einmal beschrieben und nur ausgelesen werden kann. Alternativ kann der in den Mitteln zum drahtlosen Verbindungsaufbau enthaltene Speicher aus der Gruppe der les-/und wiederbeschreibbaren Speicher sein (EEPROM, SRAM, Flash ROM und dergleichen).
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Die Mittel zum drahtlosen Verbindungsaufbau können passiv oder aktiv sein. Die im Speicherbereich der Mittel zum drahtlosen Verbindungsaufbau gespeicherten Daten können Merkmale (Identifikationsmerkmale) aufweisen, die die Programmiervorrichtung gegenüber einem Kommunikationspartner als solche eindeutig identifizieren.
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Wie bereits vorstehend ausgeführt wurde ist die Programmiervorrichtung zur besseren Handhabung durch den Anwender so gestaltet, dass sie in einen der Ladeschächte oder der Docking-Stellen des Aufladegerätes einführbar/einsteckbar ist. Vorzugsweise kann die Programmiervorrichtung die Form eines zu ladenden Akkumulatorsgehäuses haben.
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Die Programmiervorrichtung kann Mittel enthalten, die dem Aufladegerät eine Erkennung ermöglichen, ob die Programmiervorrichtung im Aufladegerät (Ladeschacht, Docking-Stelle, etc.) eingeführt ist, wobei dies beispielsweise ein Widerstand sein kann, der elektrisch zwei Kontakte der Ladeschächte des Aufladegerätes verbindet. Das Mittel zur Erkennung kann auch ein an der Programmiervorrichtung angebrachter Betätiger/Schalter sein, der einen Kontakt am Aufladegeräte (mechanisch/elektrisch) betätigt
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Das Aufladegerät enthält einen oder mehrere Aufnahmevorrichtungen bzw. Ladeschächte/Docking-Stellen für Akkus, einen NFC Transceiver sowie eine elektronische Steuereinheit, die mit dem NFC Transceiver in elektrischer Verbindung steht. Der NFC Transceiver wird vom Aufladegerät mit seiner Betriebsspannung versorgt.
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Die elektronische Steuereinheit besitzt einen Controller und einen Speicherbereich. Der Controller kann beispielsweise ein Mikrocontroller oder eine CPU sein. Der Speicherbereich des Aufladegerätes kann vom Controller der elektronischen Steuereinheit gelesen und/oder beschrieben werden.
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Der NFC Transceiver kann Daten von einem NFC Tag gemäß der Programmiervorrichtung der Erfindung empfangen. Die elektronische Steuereinheit ist so konfiguriert, dass sie die Daten, die der NFC Transceiver vom NFC Tag empfangen hat, im Speicherbereich des Aufladegeräts ablegen kann. Der NFC Transceiver ist mit der elektronischen Steuereinheit über eine Schnittstelle elektrisch verbunden. Über diese Schnittstelle können beispielsweise Daten zum Transceiver gesendet oder vom Transceiver empfangen werden. Auch eine Spannungsversorgung des Transceivers ist über die Schnittstelle möglich.
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Figurenbeschreibung
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Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt die erfindungsgemäße Programmiervorrichtung,
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2 zeigt ein Aufladegerät, das gemäß einem bevorzugten Beispiel mit drahtloser Kommunikatioinseinrichtung ausgerüstet ist (könnte aber auch ein Kabelkontakt sein) und
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3 zeigt skizzenhaft den Aufbau eines handelsüblichen Tags
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Die erfindungsgemäße Programmiervorrichtung 1 ist so ausgeführt, dass sie einem zu ladenden Akku konstruktiv und/oder elektrisch nachempfunden ist – diesen also simuliert. Demnach hat die Programmiervorrichtung 1 ein Gehäuse, das dazu angepasst ist, in einen Ladeschacht /Docking-Stelle 14 eines Akku-Ladegeräts 10 eingesteckt zu werden.
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In dem Augenblick, in dem die Programmiervorrichtung 1 in einen der Ladeschächte 14 des Aufladegerätes 10 eingeführt wird, erkennt das Aufladegerät 10 über einen Schalter oder sonstige Erkennungsmaßnahmen, dass irgendeine Änderung des aktuellen Zustands eingetreten ist. In anderen Worten ausgedrückt hat die Programmiervorrichtung 1 vergleichbar zu einem zu ladenden Akku eine Kennung/Idendifikation, die beim Einstecken in den Ladeschacht/Docking-Stelle des Ladegeräts 10 erkannt wird, sodass die Programmiervorrichtung 1 als solche von dem Ladegerät / Ladestation 1 identifizierbar ist.
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Jetzt wird beispielsweise ein (bereits vorhandener) NFC Transceiver 16 des Aufladegerätes 10 aktiviert und sendet über eine am Transceiver 16 angeschlossene Antenne 17 ein elektromagnetisches Feld aus. Die Antenne 17 kann die Form einer Leiterschleife haben und sich innerhalb eines Gehäuses 17 des Ladegeräts 10 befinden oder auf dem Gehäuse 17 des Aufladegerätes 10 verlegt sein. Es ist anzumerken, dass die Form der Antenne 17 nicht nur auf eine Leiterschleife beschränkt ist. Es kann jede bekannte Antennenform zur Aussendung des Funkfeldes genutzt werden, die für den Frequenzbereich des Transceivers 16 geeignet ist.
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Ein NFC Tag 5 mit Antenne 2 der an/in der Programmiervorrichtung 10 angeordnet ist, befindet sich innerhalb des elektromagnetischen Feldes und kann über seine Antenne 2 Energie aus dem elektromagnetischen Feld (Funkfeld, HF Feld) des Transceivers 16 aufnehmen. Diese Energie benötigt er zur Generierung der Betriebsspannung für seine interne Elektronik (beispielsweise Chip und Speicher 4 im Tag 5), um damit eine Datenverbindung zum Transceiver 16 für den Datenaustausch aufzubauen. Der Transceiver 16 erkennt nun die Programmiereinrichtung 1 als solche und beide Kommunikationspartner bauen die drahtlose Verbindung auf.
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Nun prüft eine Steuereinheit 12, die mit dem Transceiver 16 über eine Schnittstelle 19 verbunden ist, die empfangenen Daten und stellt anhand von Identifikationsmerkmalen fest, ob es sich um ein Software-Update Modul handelt. Jetzt wird die im Speicherbereich 4 des Tags 5 enthaltene Software geprüft. Ist die Softwareversion der in der Programmiervorrichtung 1 enthaltenen Version neuer als die, die in einem Speicher 11 des Aufladegerätes 10 enthalten ist, wird von der Steuereinheit 12 ein Programmiervorgang ausgelöst. Bei diesem Programmiervorgang wird die SW-Version, die in dem Speicherbereich 11 des Aufladegerätes 10 vorhanden ist, von der Steuereinheit 12 mit der neuen, über den Transceiver 16 aus dem Speicherbereich 4 des Tags 5 der Programmiereinrichtung 1 erhaltenen Version überschrieben.
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Der Transceiver 16 im Aufladegerät 10 kann eine weitere Antenne (nicht dargestellt) besitzen, um die Abstrahlung zu verbessern oder um eine entsprechende Richtwirkung des elektromagnetischen Feldes zur Kommunikation mit der eingesteckten Programmiervorrichtung 1 zu erreichen. Es ist lediglich nötig, die Richtwirkung dieser Antenne so einzusetzen, dass die elektromagnetische Strahlung in den Bereich abgestrahlt wird, in dem sich die Programmiervorrichtung 1 befindet.
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In der soeben beschriebenen Ausführung wird der Transceiver 16 des Aufladegerätes 10 erst aktiv, wenn die elektronische Steuereinheit 12 über ein explizites Signal erkennt, dass die Programmiervorrichtung 1 in einen der Ladeschächte 14 gesteckt wurde. Alternativ kann die Erkennung der Programmiervorrichtung 1 durch das Aufladegerät 10 auch in der Form geschehen, dass das Aufladegerät 10 regelmäßig „pollt“ (polling = zyklische Abfrage). D.h. die Steuereinheit 12 des Aufladegeräts 10 die mit dem Transceiver 16 verbunden ist, veranlasst den Transceiver 16 in regelmäßigen Zeitabständen ein Funkfeld aufzubauen und abzubauen. Für diesen Fall benötigt das Aufladegerät 10 keine extra Detektionsvorrichtung (Schalter) zur initialen Erkennung der Programmiervorrichtung 1.
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Befindet sich während der Zeit, in der der Transceiver 16 ein Funkfeld aufgebaut hat, kein erkennbarer Tag 5 in der Nähe/im Ladeschacht des Ladegeräts 10, kommt keine Kommunikation zustande und die Steuereinheit 12 veranlasst den Transceiver 16, das Funkfeld wieder abzubauen. Befindet sich aber während dieser Zeit, in der ein Funkfeld vom Transceiver 16 ausgesendet wird, ein NFC Tag 5 in der Nähe des Transceivers 16 bzw. im Ladeschacht des Ladegeräts 10, dann wird die Kommunikation zwischen Tag 5 und dem Transceiver 16 der Programmiervorrichtung 10 aufgebaut. Nun prüft die Steuereinheit 12, die mit dem Transceiver 16 über die Schnittstelle 19 verbunden ist, die empfangenen Daten und stellt anhand von Identifikationsmerkmalen fest, ob es sich um ein Software-Update Modul handelt. Jetzt wird die im Speicherbereich 4 des Tags 5 enthaltene Software geprüft. Ist die Softwareversion der in der Programmiervorrichtung 1 enthaltenen Version neuer als die, die im Speicher 11) des Aufladegerätes 10 enthalten ist, wird von der Steuereinheit 12 ein Programmiervorgang ausgelöst. Bei diesem Programmiervorgang wird die SW-Version, die in dem Speicherbereich 11 des Aufladegerätes 10 vorhanden ist von der Steuereinheit 12 mit der neuen, über den Transceiver 16 aus dem Speicherbereich 4 des Tags 5 der Programmiereinrichtung 1 erhaltenen Version überschrieben.
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Die Programmiervorrichtung 1 wird, wenn nötig, vom Hersteller der Aufladegeräte bzw. der Akkumulatoren an den Benutzer versendet. Dies kann z.B. nötig werden, wenn verbesserte Ladekennlinien oder Akkumulatoren mit neuer Zellchemie in den Akku-Packs verbaut werden.
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Offenbart ist zusammenfassend eine Programmiervorrichtung eines medizinischen Akku-Aufladegeräts, dessen Gerätegehäuse mit einer Anzahl von Ladeschächten oder Docking-Stellen für Akkus ausgebildet ist, mit einem Speicherbereich als ein Bestandteil der Programmiervorrichtung, in dem zumindest Software-Uploads für das Akku-Aufladegerät für dessen Anpassung an ausgewählte oder auswählbare Akkus abgelegt sind und Mittel zur Kommunikation mit dem Akku-Aufladegerät als weiteren Bestandteil der Programmiervorrichtung, die mit dem Speicherbereich in elektrischer Verbindung stehen. Erfindungsgemäß ist die Programmiervorrichtung konstruktiv und vorzugsweise anschlusstechnisch einem zu ladenden Akku nach Art eines Dummy nachempfunden, derart, dass die Programmiervorrichtung in den Ladeschacht oder die Docking-Stelle des Akku-Aufladegeräts einsteckbar und infolge dessen als solche vom Akku-Aufladegerät identifizierbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Programmiervorrichtung
- 2
- Antenne
- 3
- Gehäuse der Programmiervorrichtung
- 4
- Speicherbereich
- 5
- Mittel zur drahtlosen Kommunikation (NFC Tag)
- 6
- Chip des Tags
- 10
- Aufladegerät
- 11
- Speicher im Aufladegerät
- 12
- CPU/Steuereinheit
- 13
- Leistungseinheit
- 14
- Steckplätze/Ladeschacht/Aufnahmevorrichtung
- 15
- Akkumulator
- 16
- Transceiver
- 17
- Antenne des Transceivers
- 18
- Gehäuse des Aufladegerätes
- 19
- Schnittstelle zwischen Steuereinheit und Transceiver
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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