JP5893818B1 - 医療機器システム - Google Patents

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Abstract

バッテリ管理システムは、バッテリ搭載機器に搭載された第１のバッテリの残存容量に関する情報を含むバッテリ使用情報を取得すると共に、充電対象である第２のバッテリの残存容量を含むバッテリ充電情報を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記バッテリ使用情報及びバッテリ充電情報に基づいて、前記第１のバッテリの残存容量が残存容量不足の状態になるまでの時間である容量不足残り時間が前記第２のバッテリが完全充電状態になるまでの時間である充電完了残り時間以上となるように、充電電流を設定する制御部と、前記制御部が設定した充電電流で前記第２のバッテリを充電する電源部とを具備する。

Description

本発明は、機器に搭載するバッテリの充電管理を行う医療機器システムに関する。
従来、半導体技術の進歩によって、携帯電話、スマートフォンやタブレットＰＣ等の種々の機器が小型化、低消費電力化され、携帯可能に構成されるようになってきた。携帯機器はバッテリを搭載し、バッテリを充電することで、継続的に使用可能に構成されることが多い。
医療分野においても、装置の小型化が促進されており、例えば、消費電力が比較的大きい内視鏡においても、充電式のバッテリを搭載した携帯型内視鏡が開発されている。内視鏡装置は、例えば医療分野、工業分野等、様々な分野において用いられている。医療分野における内視鏡装置は、体腔内の臓器の観察、処置具を用いての治療処置、内視鏡観察下における外科手術等に用いられる。なお、バッテリ駆動型の電子内視鏡については、日本国特開２００６−２８０５４２号公報に開示されている。
内視鏡装置は、電子内視鏡によって得た撮像画像を画像処理するプロセッサを有しており、プロセッサによって医療画像のモニタへの表示や記録媒体への記録が行われる。携帯型内視鏡は、撮像素子によって得た内視鏡画像をプロセッサに伝送する無線通信部や被写体を照明するための光源装置等を内蔵してワイヤレスに構成することで、携帯性、作業性に優れている。
しかしながら、携帯性を考慮すると、電子内視鏡に搭載するバッテリの重量には制限があり、バッテリ容量も制限される。従って、電子内視鏡に搭載された１つのバッテリだけで、内視鏡を用いる手技の全期間に電子内視鏡を駆動することができるとは限らない。このため、手技の途中でバッテリを交換することを考慮する必要がある。この場合でも、多くのバッテリを予備として保持しておくならば問題は無い。しかし、現実的には、いくつかのバッテリを用意して、使用していないバッテリを充電しながら、使用しているバッテリの残存容量不足になると、充電したバッテリと交換する方法が採用される。
なお、バッテリを充電する充電器は、予め定められた電流量でバッテリを充電するようになっているが、ユーザの設定によって充電電流を変化させることができるものもある。充電電流を大電流とすることで急速充電が可能であり、比較的短時間にバッテリを完全充電状態にすることも可能である。しかしながら、急速充電を行った場合には、バッテリの寿命が短くなるという欠点がある。
ところが、電子内視鏡は手技の内容によって消費電力が比較的大きく変動し、バッテリの定格容量が分かっていたとしても、また、バッテリの現在の残存容量が分かっていたとしても、残存容量不足になる時間を正確に推測することは困難である。また、手技の最初にバッテリが完全充電状態になっていないこともある。このため、ユーザは、バッテリ交換までにバッテリの充電を間に合わせるために、必要ないにも拘わらず、バッテリの寿命を犠牲にして急速充電してしまうことがあるという問題があった。
本発明は、バッテリ搭載機器に搭載中のバッテリの残存容量に応じて他のバッテリの充電電流を動的に制御することにより、適切なバッテリの充電を行うことができる医療機器システムを提供することを目的とする。
本発明に係る医療機器システムは、第１のバッテリにより駆動される医療機器と、前記医療機器に設けられ前記第１のバッテリの残存容量に関する情報を含むバッテリ使用情報を送信する第１の通信部と、充電対象である第２のバッテリを充電する電源部を備えた充電器と、前記充電器に設けられ前記第１の通信部と通信して、前記バッテリ使用情報を取得する第２の通信部と、前記第２の通信部が取得した前記バッテリ使用情報と前記充電器が有する前記第２のバッテリの残存容量を含むバッテリ充電情報に基づいて、前記第１のバッテリの残存容量が残存容量不足の状態になるまでの時間である容量不足残り時間が前記第２のバッテリが完全充電状態になるまでの時間である充電完了残り時間以上となるように、前記電源部の充電電流を設定する制御部とを具備する。
また、本発明に係る医療機器システムは、第１のバッテリにより駆動される医療機器と、前記医療機器に設けられ前記第１のバッテリの残存容量に関する情報を含むバッテリ使用情報を送信する第１の通信部と、充電対象である第２のバッテリを充電する電源部を備えた充電器と、前記充電器に設けられ前記第２のバッテリの残存容量を含むバッテリ充電情報を送信する第２の通信部と、前記第１及び第２の通信部と通信して、前記バッテリ使用情報及びバッテリ充電情報を取得する第３の通信部と、前記第３の通信部が取得した前記バッテリ使用情報及びバッテリ充電情報に基づいて、前記第１のバッテリの残存容量が残存容量不足の状態になるまでの時間である容量不足残り時間が前記第２のバッテリが完全充電状態になるまでの時間である充電完了残り時間以上となるように、前記電源部の充電電流を設定する制御部とを具備する。
本発明の第１の実施の形態に係るバッテリ管理システムを示すブロック。 本発明の第１の実施の形態に係るバッテリ管理システムを示すブロック。 第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。 図２のステップＳ３１〜Ｓ３５に代えて実行するフローを示すフローチャート。 横軸に時間をとり縦軸に充電容量をとって図３における充電を説明するグラフ。 本発明の第２の実施の形態を示すブロック図。 手術室に配置される内視鏡システムの全体構成を示す説明図。 第２の実施の形態における制御部２２の充電制御を示すフローチャート。 第２の実施の形態における制御部６２の充電制御を示すフローチャート。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１Ａ、図１Ｂは本発明の第１の実施の形態に係るバッテリ管理システムを示すブロック図である。図１Ａはバッテリ搭載機器１０の構成を示し、図１Ｂは充電器２０の構成を示している。
バッテリ搭載機器１０は、機器機能部１１、制御部１２、電源部１３及び無線部１４によって構成される。機器機能部１１は、バッテリ搭載機器１０の所定の機能を実現する部分である。例えば、バッテリ搭載機器１０がスマートフォンの場合には、スマートフォンの機能を実現する各回路部、例えば、電話機能、パケット通信機能、パケット処理機能、表示機能、音声機能等を実現する回路によって構成される。また、例えば、バッテリ搭載機器１０が携帯型内視鏡の場合には、機器機能部１１は、撮像部、光源部、画像処理部等の回路によって構成される。
電源部１３は、機器機能部１１、制御部１２及び無線部１４に対して、電力を供給することができるようになっている。なお、図１Ａ、図１Ｂの太線は電力供給ラインを示している。本実施の形態においては、電源部１３は、図示しない充電可能で着脱自在なバッテリを採用する。電源部１３は、このバッテリ（以下、使用バッテリという）の出力を利用して所定の電源電圧を発生して各部に供給するようになっている。
制御部１２は、バッテリ搭載機器１０の各部を制御する。制御部１２は、機器機能部１１を制御して機器の機能を実現させると共に、電源部１３を制御して各部に電力を供給させる。更に、本実施の形態においては、制御部１２は電源部１３から使用バッテリに関する情報を取得するようになっている。例えば、制御部１２は、使用バッテリの完全充電状態におけるバッテリ容量（定格容量）及び現在の残存容量の情報（以下、バッテリ使用情報という）を取得する。なお、残存容量に関するバッテリ使用情報は、使用バッテリの放電電圧や電流を測定することで取得することができる。また。制御部１２は、バッテリ残存容量については、所定の時間間隔で情報を取得するようになっている。
制御部１２は、取得したバッテリ使用情報を無線部１４に出力する。無線部１４は、制御部１２に制御されて、バッテリ使用情報を所定の時間間隔でアンテナ１５を介して無線送信することができるようになっている。なお、機器機能部１１内に無線機能が設けられている場合には、無線部１４は機器機能部１１内の無線機能を利用してバッテリ使用情報を送信するものであってもよい。
充電器２０は、取得部としても機能する無線部２１を備えている。無線部２１は、バッテリ搭載機器１０内の無線部１４との間でアンテナ２９を介して無線による通信が可能である。無線部２１は無線部１４からのバッテリ使用情報を受信して制御部２２に与えるようになっている。なお、無線部１４，２１は無線通信によってバッテリ使用情報を送受信するものとして説明したが、無線部１４，２１に代えて有線通信可能な有線通信部を設けて有線通信によってバッテリ使用情報を伝送するようにしてもよい。制御部２２は受信したバッテリ使用情報をメモリ２３に与えて記憶させることができるようになっている。
充電器２０は、取得部としても機能するバッテリ接続部２５を有しており、バッテリ接続部２５には、使用バッテリと同一種類の複数のバッテリを充電対象バッテリ３０としてそれぞれ着脱自在に接続することができるようになっている。この充電対象バッテリ３０を充電するために、充電器２０は電源部２４を有している。電源部２４には図示しない商用交流電源又はＡＣアダプタから電源電圧が供給されるようになっている。電源部２４は供給された電源電圧をＤＣ／ＤＣ変換して所定の電力を発生させて無線部２１、制御部２２、メモリ２３、バッテリ接続部２５及び通信部２６に供給するようになっている。
本実施の形態においては、電源部２４は、制御部２２に制御されて、バッテリ接続部２５に供給する電力を変化させることができるようになっている。即ち、電源部２４はバッテリ接続部２５に供給する電流を変化させて、充電対象バッテリ３０を異なる充電電流で充電することができるようになっている。
制御部２２は、充電対象バッテリ３０の充電電流を制御するために、充電対象バッテリ３０の完全充電状態におけるバッテリ容量（定格容量）及び現在の容量（以下、充電容量という）の情報（以下、バッテリ充電情報という）を取得する。なお、充電容量に関するバッテリ充電情報は、充電対象バッテリ３０の放電電圧や電流を測定することで取得することができ、充電対象バッテリ３０がバッテリ接続部２５に装着されることで、制御部２２はバッテリ充電情報を取得することができるようになっている。また。制御部２２は、充電容量については、所定の時間間隔で情報を取得するようになっている。
即ち、本実施の形態においては、制御部２２は、バッテリ搭載機器１０で使用している使用バッテリの残存容量の情報を含むバッテリ使用情報及び充電器２０によって充電する充電対象バッテリ３０の充電容量の情報を含むバッテリ充電情報を取得する。制御部２２は、バッテリ使用情報又はその履歴に基づいて、バッテリ搭載機器１０で使用中の使用バッテリの残存容量がバッテリ搭載機器１０を動作させるに十分でなくなる残存容量不足の状態になるまでの残り時間（以下、容量不足残り時間という）を推定する。また、制御部２２は、バッテリ充電情報に基づいて、充電器２０において充電中の充電対象バッテリ３０が完全充電状態になるまでの残り時間（以下、充電完了残り時間という）を算出する。
本実施の形態においては、制御部２２は、容量不足残り時間以内に充電対象バッテリ３０の充電が完了するように、即ち、容量不足残り時間≧充電完了残り時間となるように、電源部２４の充電電流を変化させるようになっている。なお、制御部２２は充電完了残り時間を正確に求めるために、図示しない温度計によって周囲温度も計測するようになっている。
また、充電器２０は使用バッテリと同一種類のバッテリを取り替えながら充電することができる。制御部２２は、バッテリ接続部２５に接続された充電対象バッテリ３０を個別に管理するために、充電対象バッテリ３０の識別情報を取得するようになっている。図１Ｂの例では充電対象バッテリ３０は２次電池を構成する蓄積部３１とメモリ３２とによって構成されており、メモリ３２には充電対象バッテリ３０の識別情報が記憶されている。この場合には、制御部２２は充電対象バッテリ３０がバッテリ接続部２５に装着されることで、メモリ３２から識別情報を読出して、充電対象バッテリ３０を認識することが可能である。
また、バッテリ接続部２５には、メモリを有していないバッテリが充電対象バッテリ３０として装着されることもある。この場合には、コード読取部２７において、バッテリに設けられたバーコード等の情報を読み出し、制御部２２に与えることで、制御部２２はバッテリ接続部２５に装着されたバッテリを認識することが可能である。なお、メモリやバーコードだけでなく、ＩＣタグやＲＦＩＤ等を利用して、制御部２２がバッテリに関する識別情報を取得できるようにしてもよい。
制御部２２は、各バッテリ毎に、充電に関する履歴等の情報をメモリ２３に与えて記憶させるようになっている。メモリ２３には充電対象バッテリ３０を含み充電器２０において充電可能な複数のバッテリ毎に、識別情報や充電に関する履歴等が記憶される。これにより、制御部２２は、充電回数の上限に達したバッテリについては充電禁止とする等の制御が可能である。
また、充電器２０にはインジケータ２８が設けられている。インジケータ２８は、制御部２２から充電対象バッテリ３０の充電状態に関する情報が与えられ、この情報を表示することができるようになっている。例えば、制御部２２は、インジケータ２８に充電が完了する時間等を表示させることができる。また、充電器２０には通信部２６が設けられている。通信部２６は、制御部２２に制御されて、図示しない他の機器との間で、充電対象バッテリ３０に関する情報を送受信することができるようになっている（図示省略）。
次に、このように構成された実施の形態の動作について図２乃至図４を参照して説明する。図２は第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
いま、バッテリ搭載機器１０の電源部１３に図示しない使用バッテリを装着した状態であるものとする。機器機能部１１は電源部１３から電力の供給を受けて動作する。制御部１２は、電源部１３から、所定の時間間隔で、使用バッテリの現在の残存容量の情報を含むバッテリ使用情報を取得する。制御部１２は取得したバッテリ使用情報を、無線部１４を介して充電器２０に送信する。制御部１２は、バッテリ使用情報の送信を所定の時間間隔で繰り返して送信させる。
充電器２０は図２のステップＳ１において、バッテリ接続部２５に充電対象バッテリ３０が接続されたか否かを判定する。ユーザが所定のバッテリをバッテリ接続部２５に接続すると、制御部２２はバッテリ接続部２５に充電対象バッテリ３０が接続されたものと判定して、処理をステップＳ２に移行する。
制御部２２は、ステップＳ２において、バッテリ接続部２５を介して充電対象バッテリ３０のメモリ３２に記憶された情報を読み出す。なお、充電するバッテリがメモリを有していていない場合には、他の方法、例えば、ユーザがバッテリの印字されたバーコードをコード読取部２７にかざした後バッテリ接続部２５に装着することで、コード読取部２７において装着されたバッテリの情報を制御部２２に与えることができる。
制御部２２は、読出したバッテリに関する情報に基づいてメモリ２３に格納されている充電対象バッテリ３０に関する情報を読み出して、充電対象バッテリ３０の充電回数が予め定められた規定の回数に到達しているか否かを判定する（ステップＳ３）。充電回数が規定の回数に到達している場合には、制御部２２は当該バッテリ３０の充電は不可であるものと判定して、充電不可通知を発行してインジケータ２８に出力して（ステップＳ４）、充電システムアイドル状態に移行する（ステップＳ５）。これにより、インジケータ２８において、当該バッテリ３０の充電が不可であることを表示し、ユーザに充電対象バッテリ３０の充電ができないことを認識させることができる。
充電回数が規定の回数に到達していない場合には、制御部２２は、充電電流を決定するために、処理をステップＳ１１に移行して、充電対象バッテリ３０から充電容量の情報を含むバッテリ充電情報を取得すると共に、周囲温度の情報を取得する。制御部２２は、充電対象バッテリ３０の定格容量、現在の充電容量及び周囲温度に基づいて、充電対象バッテリ３０を通常の充電電流で充電した場合に完全充電状態となるまでの充電完了残り時間を算出する（ステップＳ１２）。
次のステップＳ１３において、制御部２２は、バッテリ搭載機器１０に装着されている使用バッテリのバッテリ使用情報を取得する。制御部２２は、バッテリ搭載機器１０を動作させるに十分な最低の残存容量、使用バッテリの現在の残存容量又はその履歴に基づいて、使用バッテリが残存容量不足の状態になるまでの容量不足残り時間を推定する（ステップＳ１４）。
制御部２２は、ステップＳ１５において、容量不足残り時間がステップＳ１２で求めた充電完了残り時間以上であるか否かを判定する。制御部２２は、ＹＥＳ判定の場合には、処理をステップＳ１６に移行して通常の充電電流による充電が行われるように、電源部２４を制御する。これにより、電源部２４は、バッテリ接続部２５を介して充電対象バッテリ３０を通常の充電電流で充電する。
制御部２２は、ステップＳ１７において、充電容量が定格容量に到達したか否か、つまり充電対象バッテリ３０が満充電となったか否かを判定する。なお、図２では明確に記載されていないが、ステップＳ１７の判定は所定の時間間隔で行われる。制御部２２は満充電になったものと判定すると、ステップＳ１８において充電完了の通知をインジケータ２８に表示させる。次いで、制御部２２はメモリ２３に記憶された充電対象バッテリ３０の充電回数の情報を更新する（ステップＳ１９）。制御部２２は、充電対象バッテリ３０が使用バッテリと交換されるまでの間の放電を考慮して、継ぎ足し充電を電源部２４に指示して（ステップＳ２０）、充電システムアイドル状態へ移行する（ステップＳ２１）。
制御部２２は、ステップＳ１７において充電対象バッテリ３０が満充電に到達していないものと判定した場合には、処理をステップＳ１１に戻して、充電対象バッテリ３０の充電容量及び周囲温度を取得する。制御部２２は、ステップＳ１２において、通常の充電電流で充電した場合の充電完了残り時間を求める。制御部２２は、ステップＳ１３において使用バッテリのバッテリ使用情報を再度取得し、容量不足残り時間を推定する（ステップＳ１４）。
制御部２２は、ステップＳ１５において、容量不足残り時間がステップＳ１２で求めた充電完了残り時間以上であるか否かを判定する。制御部２２は、ＹＥＳ判定の場合には、処理をステップＳ１６に移行して、満充電となるまでステップＳ１１〜Ｓ１７の処理を繰り返す。
こうして、容量不足残り時間がステップＳ１２で求めた充電完了残り時間以上である場合、即ち、通常の充電電流で充電対象バッテリ３０を充電した場合でも、容量不足残り時間が経過する前に充電が完了する場合には、制御部２２は通常の充電電流による充電を電源部２４に指示する。これにより、充電対象バッテリ３０の寿命に悪影響を与えることなく、使用バッテリが容量不足となる前に充電対象バッテリ３０の充電を完了させることが可能である。
いま、機器機能部１１の消費電力が増大したという理由や使用バッテリの残存容量が始めから低下していたという理由等によって、ステップＳ１５の１回目の判定又は何回目かの判定でＮＯ判定になるものとする。この場合には、制御部２２は、通常の充電電流での充電を続けた場合、使用バッテリが残容量不足となる前に充電対象バッテリ３０を満充電にすることができないと判定して、処理をステップＳ３１に移行して、急速充電を行う。
図２の例では急速充電の充電量の設定を段階的に変化させて充電電流を求めることで、充電電流が必要以上に大きくなることを防止している。即ち、制御部２２は、ステップＳ３１において、充電電流を増加させる設定を行う。例えば、制御部２２は充電電流を現在の充電電流に対して＋ΔＡだけ増加させる設定を行う。次に、制御部２２は、新たに設定した充電電流によって充電対象バッテリ３０を充電した場合の充電完了残り時間を算出する。
次のステップＳ３３において、制御部２２は、使用バッテリのバッテリ使用情報を取得し、ステップＳ３４において容量不足残り時間を推定する。制御部２２は、ステップＳ３５において、容量不足残り時間がステップＳ３２で求めた充電完了残り時間以上であるか否かを判定する。
制御部２２は、ステップＳ３５の判定において、充電完了残り時間が容量不足残り時間よりも大きくなると判定した場合には、処理をステップＳ３１に戻して、充電電流を更に＋ΔＡだけ増加させる設定を行う。制御部２２は、ステップＳ３２〜Ｓ３４において、新たなに設定した充電電流により充電した場合の充電完了残り時間の算出及び新たに取得したバッテリ使用情報に基づく容量不足残り時間の推定を行う。制御部２２は、ステップＳ３５において、容量不足残り時間がステップＳ３２で求めた充電完了残り時間以上であるか否かを再度判定する。以後、ステップＳ３１〜Ｓ３５の処理が繰り返されて、容量不足残り時間がステップＳ３２で求めた充電完了残り時間以上であると判定した場合には、処理をステップＳ３６に移行する。
電源部２４は、設定された充電電流で充電対象バッテリ３０を充電する。制御部２２は、ステップＳ３７において充電対象バッテリ３０が満充電になったか否かを判定し、満充電になるまで設定した充電電流での充電を継続させる。なお、ステップＳ３７の処理は、所定の時間間隔で行われる。
制御部２２はステップＳ３７において充電対象バッテリ３０が満充電になったものと判定すると、ステップＳ３８において充電完了の通知をインジケータ２８に表示させる。次いで、制御部２２はメモリ２３に記憶された充電対象バッテリ３０の充電回数の情報を更新する（ステップＳ３９）。制御部２２は、充電対象バッテリ３０が使用バッテリと交換されるまでの間の放電を考慮して、継ぎ足し充電を電源部２４に指示して（ステップＳ４０）、充電システムアイドル状態へ移行する（ステップＳ４１）。
ステップＳ３１〜Ｓ４１では、使用バッテリのバッテリ使用情報を所定の時間間隔で取得して容量不足残り時間を推定しながら、充電完了残り時間が容量不足残り時間以下の時間となるように、充電電流を制御して充電を行う。これにより、使用バッテリが残存容量不足となる前に、充電対象バッテリを確実に満充電にすることができると共に、必要最低限の充電電流での充電を可能にして、バッテリ寿命が短くなることを防止している。
なお、図２ではステップＳ３１〜Ｓ３５において充電電流の設定を段階的に増加させる例を示したが、充電電流の設定を設定すべき充電電流に一気に増加させるようにしてもよい。図３はこの場合に図２のステップＳ３１〜Ｓ３５に代えて実行するフローを示すフローチャートである。また、図４は横軸に時間をとり縦軸に充電容量をとって図３における充電を説明するグラフである。
図３のステップＳ５１において、制御部２２は、使用バッテリのバッテリ使用情報を取得する。次に、制御部２２は、バッテリ使用情報に基づいて容量不足残り時間を推定する（ステップＳ５２）。次に、制御部２２は、ステップＳ５３において、充電対象バッテリ３０の充電容量の情報を取得し、ステップＳ５４において、容量不足残り時間と充電容量とに基づく演算によって、充電電流を算出して設定する。
図４は充電電流を変化させた場合に、充電対象バッテリ３０の充電完了に要する時間が変化することを示している。例えば、図３の特性Ａ１は最大の充電電流で充電した場合の充電容量の変化を示しており、時間ｔ１で定格容量まで充電されることを示している。特性Ａ２は特性Ａ１よりも充電電流が小さく、特性Ａ３は特性Ａ２よりも充電電流が小さく、それぞれ時間ｔ２，ｔ３で定格容量まで充電されることを示す。充電電流が大きい程単位時間当たりの充電容量の増加が大きい。図３の各直線は矢印に示す方向に充電電流をΔＡずつ増加させた場合の特性を示しており、充電電流をΔＡずつ増加させることで、充電容量の単位時間当たりの増加量の変化を示している。
充電対象バッテリ３０の現在の充電容量と定格容量との差、容量不足残り時間が分かれば、図３の特性をいずれの傾斜、即ち、充電電流にすれば、容量不足残り時間以内に満充電可能であるかを算出することができる。こうして、制御部２２は、設定すべき充電電流を一気に求めることが可能である。例えば、図４の特性をテーブルに記述してメモリ２３に記憶させ、充電対象バッテリ３０の識別情報に基づいてメモリ２３から情報を読み出すことで、間単に設定すべき充電電流を求めることができる。
なお、図２の例では、制御部２２は、ステップＳ３７において満充電になっていないと判定した場合には、処理をステップＳ３６に戻すようになっているが、ステップＳ３７の判定処理を複数回実行する毎に、或いは所定の時間間隔毎に、満充電になっていない場合にはステップＳ１１に処理を戻すようにしてもよい。
このように本実施の形態においては、バッテリ搭載機器において使用されている使用バッテリのバッテリ使用情報を取得して使用バッテリの容量不足残り時間を推定し、この容量不足残り時間よりも短い時間で充電対象バッテリの充電が完了するように、充電電流を制御している。これにより、充電電流が不必要に増大することを防止しつつ、容量不足残り時間前に確実に充電を完了させることができる。充電電流の増大が抑制されるので、バッテリの寿命が短くなることを防止することができ、また、使用バッテリが残存容量不足となる前に満充電のバッテリに交換することができるので、バッテリ搭載機器を継続して使用することが可能である。
（第２の実施の形態）
図５は本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態はバッテリ管理システムを内視鏡システムに適用した例を示している。図５において図１Ａ、図１Ｂと同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態は、第１の実施の形態において充電器の制御部において実行したバッテリの充電容量を決定する処理を、プロセッサの制御部において実行するようにしたものである。また、図６は手術室に配置される内視鏡システムの全体構成を示す説明図である。
図５に示すように、内視鏡システムは、内視鏡４０、プロセッサ６０、モニタ７０及び充電器２０によって構成される。図６に示すように、手術室においては、カート７６上に各種医療機器及びモニタ７０が配置される。図６の例は、図５中のプロセッサ６０中の無線部６０ｂが別体に構成された例を示しており、カート７６上には、無線部６０ｂが別体に構成されたプロセッサ６０ａが載置される。無線部６０ｂは図示しないコネクタによってプロセッサ６０ａに接続される。なお、カート７６上には、医療機器としては、例えば電気メス装置、気腹装置、ビデオレコーダ等の装置類や、二酸化炭素を充填したガスボンベ等も載置される。
図１Ａ、図１Ｂのバッテリ搭載機器１０に相当する内視鏡４０は、バッテリ４９を搭載して、プロセッサ６０とは無線にて接続されるワイヤレス構成である。内視鏡４０は先端側に挿入部４１を有し、基端側に操作部４５を有する。挿入部４１の先端部にはＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等によって構成される撮像素子を有する撮像部４２が配設される。操作部４５には体腔内を照明するための光源部４７が設けられており、光源部４７は、制御部４８に制御されて照明光を発生する。この照明光はライトガイド４３によって挿入部４１の先端に導かれてレンズを介して被写体に照射される。撮像部４２の撮像面には、被写体からの戻り光が結像し、撮像部４２は光電変換によって被写体光学像に基づく撮像画像を得る。撮像部４２は撮像画像を信号線４４を介して画像処理部４６に供給する。
操作部４５の電源部５０にはバッテリ４９を装着することができるようになっている。電源部５０は、画像処理部４６、光源部４７、制御部４８、無線部５１及び撮像部４２に対して、電力を供給することができるようになっている。なお、図５の太線は電力供給ラインを示している。電源部５０は、充電可能で着脱自在なバッテリが使用バッテリ４９として装着される。電源部５０は、使用バッテリ４９の出力を利用して所定の電源電圧を発生して各部に供給するようになっている。
制御部４８は、内視鏡４０の各部を制御する。画像処理部４６は、制御部４８に制御されて、撮像部４２からの撮像画像に対して所定の画像処理を施した後、無線部５１に出力する。制御部４８は、電源部５０を制御して各部に電力を供給させる。更に、制御部４８は電源部５０から使用バッテリ４９に関する情報を取得する。制御部４８は、使用バッテリ４９の定格容量及び現在の残存容量の情報（バッテリ使用情報）を取得する。制御部４８は、バッテリ残存容量については、所定の時間間隔で情報を取得するようになっている。なお、使用バッテリ４９は、２次電池を構成する蓄積部４９ａとメモリ４９ｂとによって構成されており、メモリ４９ｂには識別情報が記憶されている。
制御部４８は、取得したバッテリ使用情報を無線部５１に出力する。無線部５１は例えば６０ＧＨｚ帯による無線通信と５ＧＨｚ帯による無線通信が可能である。無線部５１は、制御部４８に制御されて、例えば画像処理部４６からの画像信号については６０ＧＨｚ帯を利用した無線通信を行い、バッテリ使用情報については５ＧＨｚ帯を利用した無線通信を行う。無線部５１は、制御部４８に制御されて、撮像によって得た画像信号を逐次アンテナ５２ａを介して無線送信すると共に、バッテリ使用情報を所定の時間間隔でアンテナ５２ｂを介して無線送信する。
図５のプロセッサ６０には無線部６０ｂが設けられている。無線部６０ｂは、内視鏡４０の無線部５１との間で６０ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯による無線通信が可能であると共に、充電器２０の無線部２１との間で５ＧＨｚ帯による無線通信が可能である。無線部６０ｂは、アンテナ６１ａを介して６０ＧＨｚ帯で伝送された画像信号を受信する。また、無線部６０ｂは、アンテナ６１ｂを介して５ＧＨｚ帯で伝送された内視鏡４０からのバッテリ使用情報及び充電器２０からの充電対象バッテリに関するバッテリ充電情報を受信する。なお、無線部６０ｂは、バッテリ使用情報及びバッテリ充電情報については、所定の時間間隔で受信するようになっている。
無線部６０ｂは、受信した撮像画像を画像処理部６５に与え、バッテリ使用情報及びバッテリ充電情報を制御部６２に与える。制御部６２は受信したバッテリ使用情報及びバッテリ充電情報をメモリ６４に与えて記憶させることができるようになっている。
画像処理部６５は、制御部６２に制御されて、入力された撮像画像に対して所定の画像処理を施した後、ビデオ出力部６６に出力する。ビデオ出力部６６は、入力された撮像画像をモニタ７０に表示可能なフォーマットに変換してモニタ７０に出力する。モニタ７０のビデオ入力部７１は、ビデオ出力部６６からの撮像画像を取り込んで画像処理部７２に出力する。画像処理部７２は入力された撮像画像に対して所定の表示画像処理を施した後表示部７３に出力する。こうして、表示部７３上において、撮像部４２が撮像した撮像画像が動画像又は静止画像として表示される。
Ｉ／Ｆ部６３は、ユーザ操作を受け付けるインタフェースである。例えば、Ｉ／Ｆ部６３は、フロントパネルや制御系の各種ボタン等によって構成され、ユーザ操作に基づく操作信号を制御部６２に出力する。Ｉ／Ｆ部６３によって、内視鏡４０の観察モードの指定や、画像表示に関する設定等の各種ユーザ操作を受け付けることができる。制御部６２はＩ／Ｆ部６３からの操作信号に基づいて、無線部６０ｂ，５１を介して、内視鏡４０の制御部４８に各種指示を与えること等が可能である。
本実施の形態においては、制御部６２は、充電器２０における電源部２４の充電電流を制御するために、使用バッテリ４９に関するバッテリ使用情報又はメモリ６４から読出したバッテリ使用情報の履歴、及び充電対象バッテリ３０に関するバッテリ充電情報を所定の時間間隔で取得する。制御部６２は、バッテリ使用情報又は履歴に基づいて、内視鏡４０において使用中の使用バッテリ４９の残存容量が内視鏡４０を動作させるに十分でなくなる残存容量不足の状態になるまでの容量不足残り時間を推定すると共に、バッテリ充電情報に基づいて、充電器２０において充電中の充電対象バッテリが完全充電状態になるまでの充電完了残り時間を算出する。
制御部６２は、容量不足残り時間以内に充電対象バッテリの充電が完了するように、即ち、容量不足残り時間≧充電完了残り時間となるように、充電器２０の電源部２４における充電電流を制御するための充電電流指定信号を発生する。なお、制御部６２は、第１の実施の形態と同様の手法によって、充電電流の制御を行う。
制御部６２からの充電電流指定信号は、無線部６０ｂを介して５ＧＨｚ帯により充電器２０に送信される。充電器２０の無線部２１は、アンテナ２９を介してプロセッサ６０からの充電電流指定信号を受信すると、この充電電流指定信号を制御部２２に与える。制御部２２は受信した充電電流指定信号に基づいて、電源部２４による充電電流を制御する。
なお、制御部６２において、各バッテリの識別情報に基づいて、各バッテリに関する情報を保持して管理を行うことは、第１の実施形態と同様である。例えば、制御部２２は各バッテリから取得した識別情報を、無線部２１，６０ｂを介して制御部６２に送信することができ、制御部６２は充電器２０から受信した識別情報をメモリ６４に記憶させて、各バッテリ毎に充電回数等の情報を管理する。制御部６２は、制御部２２からの識別信号に対応する情報をメモリ６４から読み出して、充電しようとしているバッテリのバッテリ回数が上限に到達しているか否かを判定する。上限に達していると判定した場合には、制御部６２は充電不可の通知を発行する。制御部６２はこの通知を無線部６０ｂ，２１を介して制御部２２に送信する。これにより、制御部２２は、インジケータ２８に充電不可を示す表示を表示させることができる。
また、プロセッサ６０には通信部６７も設けられている。通信部６７は、制御部６２に制御されて、各種医療機器との間で通信が可能である。例えば、通信部６７は充電器２０の通信部２６との間で通信を行うことができるようになっている。
なお、プロセッサ６０において充電に関する全ての制御を行うものとして説明したが、制御の一部又は全部を充電器２０の制御部２２において実行するようにしてもよいことは明らかである。
次に、このように構成された実施の形態の動作について図７及び図８を参照して説明する。図７は第２の実施の形態における制御部２２の充電制御を示すフローチャートであり、図８は第２の実施の形態における制御部６２の充電制御を示すフローチャートである。図７及び図８において、図２と同一の手順には同一符号を付して説明を省略する。図７及び図８の例は、制御部２２，６２が協働して充電制御を行う例を示している。
充電器２０は、図７のステップＳ１〜Ｓ５，Ｓ１１の処理を実行し、充電可能な充電対象バッテリについてのバッテリ充電情報及び周囲温度の情報を取得する。充電器２０は、ステップＳ５１において、バッテリ充電情報及び周囲温度の情報を無線部２１，６０ｂを介してプロセッサ６０の制御部６２に送信する。
プロセッサ６０の制御部６２は、図８のステップＳ６１において情報を受信する。即ち、制御部６２は、充電器２０からのバッテリ充電情報及び周囲温度の情報を受信すると共に、内視鏡４０に装着されている使用バッテリ４９のバッテリ使用情報を受信する。
制御部６２は、受信した情報に基づいて、ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１５において、通常の充電電流で充電した場合に、充電完了残り時間が容量不足残り時間以下の時間になるか否かを判定する。制御部６２は、充電完了残り時間が容量不足残り時間以下の時間になると判定した場合には、ステップＳ６２において通常の充電電流を設定し、ステップＳ６３において通常の充電電流で充電するための充電電流指定信号を送信する。
充電器２０の制御部２２は、ステップＳ５２において充電電流指定信号の受信を待機しており、プロセッサ６０からの充電電流指定信号を受信すると、ステップＳ３６において、充電電流指定信号によって指定された充電電流を電源部２４に設定する。これにより、電源部２４は通常の充電電流でバッテリ接続部２５に接続された充電対象バッテリの充電を行う。
制御部２２は、ステップＳ３７において充電が完了したか否かを判定する。ステップＳ３７の処理は所定の時間間隔で行われ、制御部２２は、充電が完了していない場合には、処理をステップＳ１１に戻してバッテリ充電情報及び周囲温度の情報を取得する。これらの情報はステップＳ５１においてプロセッサ６０の制御部６２に送信される。
制御部６２は、ステップＳ６４において、充電完了通知が受信されたか否かを判定する。充電完了通知が受信されていない場合には、ステップＳ６１において、充電器２０の制御部２２がステップＳ５１において送信した情報を受信し、ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理を繰り返す。
いま、例えば、ステップＳ１５において、制御部６２が、充電完了残り時間は容量不足残り時間を超えるものと判定するものとする。この場合には、制御部６２は、ステップＳ３１〜Ｓ３４，Ｓ３５において、充電完了残り時間が容量不足残り時間以下となる充電電流を求める。制御部６２は、ステップＳ３５において求めた急速充電の充電電流を設定し、ステップＳ６６において求めた充電電流で充電するための充電電流指定信号を送信する。
充電器２０の制御部２２は、ステップＳ５２において、プロセッサ６０からの充電電流指定信号を受信すると、ステップＳ３６において、充電電流指定信号によって指定された充電電流を電源部２４に設定する。これにより、電源部２４は急速充電の充電電流でバッテリ接続部２５に接続された充電対象バッテリの充電を行う。以下、同様の動作が繰り返され、所定の時間間隔で、使用バッテリ４９のバッテリ使用情報及び充電対象バッテリのバッテリ充電情報に基づいて、充電完了残り時間が容量不足残り時間以下となる充電電流が求められ、この充電電流によって充電対象バッテリの充電が行われる。
制御部２２は、ステップＳ３７において充電が完了したものと判定すると、ステップＳ５５においてプロセッサ６０の制御部６２に充電完了通知を送信する。制御部６２は、ステップＳ６４又はＳ６７において充電完了通知を受信すると処理を終了する。他の作用は第１の実施の形態と同様である。
なお、図７及び図８の例は、充電器２０の制御部２２側で情報の送信及び受信を管理する例を示したが、プロセッサ６０の制御部６２側で、情報の送受信を管理するようにしてもよい。
このように本実施の形態においては、内視鏡において使用されるバッテリのバッテリ使用情報を取得すると共に、充電対象バッテリのバッテリ充電情報を取得し、これらの情報に基づいて、所定の時間間隔で、充電完了残り時間が容量不足残り時間以下となる充電電流を更新するようになっている。これにより、内視鏡におけるバッテリの使用状態に拘わらず、使用バッテリが残存容量不足となる前に他のバッテリの充電を完了させることができると共に、必要以上に充電電流が増大することを防止することができる。従って、バッテリの寿命が低下することを防止しながら、内視鏡を継続して使用することができる。
また、本発明は、上記各実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
本出願は、２０１４年６月１９日に日本国に出願された特願２０１４−１２６５９７号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims (10)

  1. 第１のバッテリにより駆動される医療機器と、
    前記医療機器に設けられ前記第１のバッテリの残存容量に関する情報を含むバッテリ使用情報を送信する第１の通信部と、
    充電対象である第２のバッテリを充電する電源部を備えた充電器と、
    前記充電器に設けられ前記第１の通信部と通信して、前記バッテリ使用情報を取得する第２の通信部と、
    前記第２の通信部が取得した前記バッテリ使用情報と前記充電器が有する前記第２のバッテリの残存容量を含むバッテリ充電情報に基づいて、前記第１のバッテリの残存容量が残存容量不足の状態になるまでの時間である容量不足残り時間が前記第２のバッテリが完全充電状態になるまでの時間である充電完了残り時間以上となるように、前記電源部の充電電流を設定する制御部と
    を具備したことを特徴とする医療機器システム。
  2. 第１のバッテリにより駆動される医療機器と、
    前記医療機器に設けられ前記第１のバッテリの残存容量に関する情報を含むバッテリ使用情報を送信する第１の通信部と、
    充電対象である第２のバッテリを充電する電源部を備えた充電器と、
    前記充電器に設けられ前記第２のバッテリの残存容量を含むバッテリ充電情報を送信する第２の通信部と、
    前記第１及び第２の通信部と通信して、前記バッテリ使用情報及びバッテリ充電情報を取得する第３の通信部と、
    前記第３の通信部が取得した前記バッテリ使用情報及びバッテリ充電情報に基づいて、前記第１のバッテリの残存容量が残存容量不足の状態になるまでの時間である容量不足残り時間が前記第２のバッテリが完全充電状態になるまでの時間である充電完了残り時間以上となるように、前記電源部の充電電流を設定する制御部と
    を具備したことを特徴とする医療機器システム。
  3. 前記医療機器は、前記第１のバッテリを搭載した内視鏡であり、
    前記内視鏡からの撮像画像を処理するプロセッサを具備し、
    前記第３の通信部及び前記制御部は、前記プロセッサに設けられる
    ことを特徴とする請求項２に記載の医療機器システム。
  4. 前記第２の通信部は、前記バッテリ使用情報を所定の時間間隔で取得する
    ことを特徴とする請求項１に記載の医療機器システム。
  5. 前記制御部は、前記充電電流としてなるべく小さい電流値を設定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の医療機器システム。
  6. 前記制御部は、前記充電電流の設定を段階的に増加させて前記容量不足残り時間が前記充電完了残り時間以上となるか否かを判定することで、設定すべき充電電流を求める
    ことを特徴とする請求項１に記載の医療機器システム。
  7. 前記制御部は、前記第２のバッテリについての、充電電流と単位時間当たりの充電容量の変化との関係に基づいて、設定すべき充電電流を求める
    ことを特徴とする請求項１に記載の医療機器システム。
  8. 前記制御部は、前記第２のバッテリの識別情報をメモリに記憶させて、前記第２のバッテリの充電回数を管理する
    ことを特徴とする請求項１に記載の医療機器システム。
  9. 前記第２のバッテリの識別情報を読み取るコード読取部
    を具備したことを特徴とする請求項８に記載の医療機器システム。
  10. 前記制御部は、前記第２のバッテリの充電回数が上限に達していることを検出すると、充電不可通知を発行する
    ことを特徴とする請求項８に記載の医療機器システム。
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