医疗设备的太阳能驱动的制作方法

专利名称：医疗设备的太阳能驱动的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有储能器的医疗设备，该储能器用于通过太阳能供电，以及一 种方法。
背景技术：
在许多发展中国家(如非洲、印度、中国西部)特别是在农村地区通过供电网的供 电是不充足的，甚至是没有。可能有的供电网对于需求来说常常是配备不足且对于故障的情况保险不足的，因 此在供电过程中会出现电网波动和中断。由此通常采用利用化石燃料驱动的发电机组，以便可靠提供电流。另一个在许多所提及的地区可使用的能源是太阳能。可以利用所谓的太阳能电池将太阳能直接转换为电能。该技术在德国也称为光伏 技术(R)t0V0ltaik)并可回溯到上个世纪五十年代。最先的使用是在宇航领域。之后光伏 技术扩展到一系列其它应用领域，其中，近年来较受关注的领域包括移动电话部件。这种进展是通过在太阳能电池领域中的改进(例如参见EP 1160879 A2)以及能 量储存(例如参见US 2003/0035261A1)实现的，后者还带来在有效距离内的其它应用领 域。因此，例如在US 2006/0274890A1描述了一种便携式的、用于牙科医学应用的、太阳能 驱动的诊断设备。但是，恰好是在医疗领域内光伏的应用提出了目前的太阳能驱动的设备尚不能满 足的要求。这样的要求例如涉及安全性要求以及关于医疗领域中典型流程的要求。

发明内容
本发明要解决的技术问题是，改进医疗设备的太阳能供电的应用可能性。本发明的技术问题通过一种医疗设备和一种方法来解决。以下将结合X射线设备 描述本发明的实施方式和优点。本发明设备的优点也适合于本发明的方法，反之亦然。首先从具有储能器的医疗设备(如放射成像设备、乳腺成像设备、计算机断层造 影设备、(移动或固定)C型成像设备、超声波设备、核自旋断层造影设备，等等)开始，该储 能器用于通过太阳能供电。按照本发明，该设备用于按照医学工作流程或医学工作流对储 能器的充电状态进行评价，以及用于输出与该评价的结果相关的信息或与该评价相关的信 号(如控制信号)。在此，也可以既输出信息也产生信号。该信息优选涉及医学工作流程 的可实施性，并例如在显示器上为操作人员可视地再现(还可以考虑声学地输出该信息)。 输出的信号例如可以是控制信号。例如，由此可以释放工作流程，即对工作流程进行封锁， 直至能够确保储能器的充电状态允许正常的运行或正常的执行。医学工作流程例如可以涉及实施一个或多个患者检查或患者治疗。也就是说，涉 及单独的检查(如一次X光拍摄或在诊断过程中实施的、例如综合为三维图像的多次X光拍摄)。但也可以涉及组合的流程，其例如包括一个或多个诊断步骤以及一个或多个治疗步 骤。在这种情况下，该医疗设备可以是包含多个医疗设备的医疗系统的一部分，所有这些设 备都使用该储能器。这样，检验的设置可以用于确保在储能器中有足够的能量用于所有在 工作流程中所涉及的设备的正常运行。本发明的优点在于，能够在工作流程期间保证能量供应。防止了由于不足地存储 的能量而必须中断或提前结束工作流程或工作流。避免了对设备、人员及能量等资源的不 必要的消耗，防止了由于提前终止而发生不带来任何结果并由此造成患者的不必要的辐射 负担的辐射。在此，由于涉及工作流程的不安全性或存在的、导致不精确性的容差，而在储能器 中提供能量储备，在按计划的工作流程中不低于该能量储备。按照另一种实施方式，该设备用于通过电网连接的附加供电。这使得当有这样的 资源可供使用时，可以动用通过电网(如电流网)提供的资源。例如，储能器可以实施为通 过太阳能以及通过电网能量充电。该实施方式首先对于在能量供应不同的情况中(存在电 网供电并且是足够且可靠的，或者没有)采用的移动设备是有意义的。本发明还涉及一种用于按照医学工作流程对储能器的充电状态进行评价的方法， 其中，该储能器用于通过太阳能供电。在该方法的过程中，确定该储能器的充电状态。此外， 还确定根据该充电状态能够提供的能量。在此能量指的是与储能器的能量相关的量，如存 储的总能量、可供使用的功率、可以为一个时间段产生的电压，等等。在此有意义的是将这 些量选择成能够使与工作流程的可实施性的关系尽可能地简单。针对工作流程确定相应的 量或能量。然后，将用于能量的两个值(用于储能器中现有的能量的值和用于在工作流程 中所需的能量的值)进行比较并进行评价对于医学工作流程是否有足够的能量存储在储 能器中。最后，根据该评价的结果产生信息或信号。根据一种实施方式，在评价的结果为正面的情况下(即当储能器中现有的能量大 于，或大于等于工作流程所需的能量时)，释放或接通医学工作流程。该设备可以在评价的结果为负面的情况下，改变医学工作流程，以降低所需的能 量。该为降低所需的能量而对医学工作流程进行的改变可以通过设备的控制装置来建议。在作为对于负面结果的反应实施了对医学工作流程的改变之后，可以重新(可能 的话自动地)实施评价。根据一种实施方式，在评价的结果为负面的情况下，估计一个时间段，在该时间段 之后储能器的充电状态允许医学工作流程的执行。在该时间段过后可以重新实施评价。
以下结合附图和实施例详细解释本发明。其中，

图1示意性示出利用太阳能为医疗设备的供电；图2示意性示出按照本发明使用的设备部件；图3示出本发明方法的流程。
具体实施例方式图1示意性示出利用太阳能为X射线管1的供电或馈电。X射线设备通常使用25到150kV范围内的高压。该高压通过发生器3产生。对该发生器3的供能或供电通过储能 器2实现。在此，对发生器3的电压供应可以低于50V电压。储能器2通过通常由太阳能电 池构成的太阳能板或阳光收集器5来充电。太阳能板5通过导线6与X射线设备的电子电 路4连接。电子电路4是负责储能器2充电的功能(如过压保护以及可能的转换任务)的 电路。在该系统中，太阳能板5可以与X射线设备分开位于不同的地方。例如可以考虑将 太阳能板5设置在房顶上或车顶上，在此，房屋或车辆具有接口，对于充电过程可以通过该 接口连接X射线设备。作为储能器例如可以使用基于(铅)电池或所谓的高容量电容器 (Superkondensatoren)、即电化学的双层电容器的储能器系统。对于X射线拍摄来说，部分地需要可观的功率，如在脉冲式运行中。在此，要避免 由于能量供应的问题造成检查的中断。检查的中断不仅有徒劳地使用设备、人员等资源的 缺点，而且还有在患者身上无用地使用放射剂量的缺点(因为检查未进行到底并由此也没 有结果)。在此，使用本发明。按照本发明，通过将医学工作流程或医学工作流与储能器的 充电状态相关联可以保证在检查期间成功的能量供应。在此根据要进行的工作流程或要进 行的检查或治疗来评价充电状态。这一点现在借助图2来详细描述。储能器2与采集充 电状态的测量部件21连接。该测量部件21为评价部件22提供关于充电状态的信息，评 价部件22包括进行评价所需的逻辑电路。该评价部件22与X射线设备的控制装置23连 接。在该控制装置23中存在用于要实施的工作流程或工作流的信息，该工作流程或工作流 可以借助输入部件(例如控制台)M通过参数来调整或预先给定。例如，给定如下设置以 脉冲式运行的拍摄要以预先给定的电流值和电压值来进行。这些信息提供给评价部件22。 评价部件22确定为此而需要的能量的量。基于所测量的充电状态和所要求的能量来评价 安排的检查是否能成功地进行到底。在此，为了保证测量的准确性以及不可预见的结果，在 检查之后要使储能器2中仍有剩余能量，即储能器2总是具有可调的最小储存能量。评价 的结果使得关于检查可实施性的信息输出到显示器25上。此外，还可以向控制装置23发 送信号，借助该信号可以释放安排的检查并且可能的话还可以启动该检查。对储能器2的能量含量的估计或采集的一种可能的方式如下所述。在此假设使用基于高容量电容器的储能器。储能器2例如以固定的直流电压 UDC(例如对于释放拍摄最小为450V)为逆变器供电，该电压从拍摄的开始就须始终达到。 此外，还假设用于高容量电容器或由此给出的电容量库的线性充电电流。由线性关系Q = OU = I*t⑴电容器充电，C:电容量，U:电压，I 电流，t:时间) 可以计算出或测得给定电容量充电到特定电压值U的充电时间。在此，电容量值C在寿命期中是可变的(老化)。通常，电容量值C下降。这种变 化可以基于已知的充电电流和要恒定达到的电压而得知。可以计算出或测出这种变化的范 围(在电容量值C降低的情况下充电时间t变短)。由此可以计算出存储能力的降低并在 评价充电状态时加以考虑。对于原始电容量存在电压的放电曲线，该放电曲线描述在消耗(Entzug)特定的 能量含量时与此相关的电压降AU。随时间降低的电容量导致放电曲线的变化。可以如上所述地确定该改变的电容量。这样，就可以为该电容量确定相应的放电曲线。对于就能量供应所允许的拍摄的估计首先要引入以下三个量1.考虑由于在整个放电电路中的电阻氏而造成的内部电压降；2.考虑对于拍摄所需要的电荷量(通常是以mAs给出的参数)；从中得出出现的 电压降(作为附加的准则有意义的是，要求该参数保持电压降与最小允许的值有一定的距 离，即要检验该电压降是否大于最小允许值与该距离的和)；3.检验最小所需直流Udc的存在，在选定的拍摄参数(管电流和管电压)下不允 许大幅低于该直流UDC。这可以借助存储了 kV参数的表来实现(存在最小直流电压UDC， 利用其也可以达到所选的kV值。这通常取决于变换器的转换特性)。该条件独立于消耗 (entzogenen)的电荷量。图3更详细地示出本发明的过程。在步骤31，在储能器中存储太阳能。在此，可以 是连续运行的过程。在另一步骤32，查询或测量储能器的充电状态并采集可供使用的能量 &。该可供使用的能量&可以小于当前存储在储能器中的总能量以有一定的余量。也 就是说，出于安全的原因定义剩余能量&，该剩余能量出于安全的原因总是保留在储能器2 中(El = E 总-Ek)。然后借助设置的检查或输入的拍摄数据来确定该检查所需的能量的量Ea(步骤 33)。在步骤34，将该两个量进行比较。如果所需的能量E^j、于等于可供使用的能 量&，则在步骤35中释放治疗或拍摄并在步骤36中进行触发。然后，查询的过程结束(步 骤37)。而如果可供使用的能量&太小，则输出信号拍摄不能进行(步骤38)。在下一步 骤39中，可以对拍摄参数进行匹配或改变，使拍摄可以利用现有的能量&进行。如果采取 该选项，则在步骤40中改变拍摄数据；这例如可以利用自动产生的对于改变的建议半自动 地进行。该改变可以在步骤41中确认或签收(quittiert)，随后再次检验所需的能量EA是 否足够。如果不应改变拍摄参数，则在步骤42中估计等待时间tw，该等待时间是储能器的 充电状态达到允许实施治疗的程度所需的。当该等待时间结束时，即tw = 0，将重新进行评 价或比较，看是否能实施检查(步骤43)。本发明不限于实施例所示出的情况。本发明特别是可以用于任意医疗设备。
权利要求
1.一种医疗设备(1)，具有储能器0)，该储能器( 用于通过太阳能供电，其特征在 于，该设备(1)用于按照医学工作流程对所述储能器(2)的充电状态进行评价，以及用于输 出与该评价的结果相关的信息或与该评价相关的信号。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述医学工作流程涉及实施一个或多 个患者检查和/或患者治疗。
3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，该设备(1)设置用于，提供储备 能量，在按计划的工作流程中不低于该储备能量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备(1)，其特征在于，该设备(1)用于通过电 网连接的附加供电。
5.根据权利要求4所述的设备(1)，其特征在于，所述储能器( 能够通过太阳能以及 通过电网充电。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述对充电状态的评价 利用该设备的放电回路的内部电压降、所需要的用于工作流程的电荷量以及需要的最小直 流电中的至少一个参数来进行。
7.一种用于按照医学工作流程对储能器O)的充电状态进行评价的方法，其中，该储 能器( 用于通过太阳能供电，包括步骤确定该储能器O)的充电状态；确定根据该充电状态能够提供的能量；确定医学工作流程所需的能量；将该两种能量进行比较并评价，对于该医学工作流程是否有足够的能量存储在该储能 器⑵中；以及根据该评价的结果产生信息或信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在评价的结果为正面的情况下，释放或接 通所述医学工作流程。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在评价的结果为负面的情况下，改变 所述医学工作流程，以降低所需的能量。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，通过设备的控制装置来建 议为降低所需能量而对所述医学工作流程所做的改变。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在作为对于负面结果的反应实施了 对医学工作流程的改变之后，根据权利要求6重新实施评价。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其特征在于，在评价的结果为负面的情 况下，估计一个时间段，在该时间段之后所述储能器的充电状态允许所述医学工作流程的 执行。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述时间段过后根据权利要求7至 12中任一项重新实施评价。
全文摘要
本发明涉及一种医疗设备(1)，其具有储能器(2)，该储能器(2)用于通过太阳能供电。该设备(1)用于按照医学工作流程对所述储能器(2)的充电状态进行评价，以及用于输出与该评价的结果相关的信息或与该评价相关的信号。由此可以保障工作流程期间的能量供应。
文档编号A61B19/00GK102125461SQ201110007378
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月14日 优先权日2010年1月15日
发明者彼得.蒂奇, 拉尔夫.希曼 申请人:西门子公司