ワイヤレス・モジュールを備える製品

新型ワイヤレス・モジュール「シュトイテ・ワイヤレス」

医療機器とオペレータのための新たな自由

なぜワイヤレス?

医療機器には、シュトイテ・ワイヤレス・フットコントローラが理想的です。その理由は3つあります。第一に、ケーブルは危険(邪魔)です。第二に、ケーブルは清掃が難しく、それゆえ、厳格な衛生要件を満たすことができません。第三に、ケーブルがあるとオペレータがフットコントローラを好きな場所に移動できないため、人間工学という点で劣ります。

過去、シュトイテは、医療機器用フットコントローラのワイヤレス・送信に関して、赤外線や無線信号など、様々な技術を採用してきました。そして今シュトイテは、まったく新しい世界を開きます。大学との連携により、標準的なブルートゥース・プロトコルを、安全な送信を重視する医療機器用の厳格な要件に合わせて改良しました。この新型ワイヤレス・モジュールは、ほぼすべてのフットコントローラに組み込み可能で、これを使用すれば、ケーブルなしで信号を安全かつ高い信頼性で送信できます。

耐干渉性

シュトイテ製品は、一切の干渉なく、複数の装置を同時に使用できます。送信エラーの自動検出や修正に関する多数の技術に加え、ブルートゥースの周波数ホッピング技術により干渉源を回避することで、さらなる安全性を追加しています。

ブルートゥースが使用する周波数帯域は、79チャンネルに分割され(図1)、すべて等しくデータ送信に利用できます。送信中、これらのチャンネルは常に変化し続けるので(図2)、干渉が発生したデータは、別のチャンネルで再送信(干渉なし)されます。

 

構成データエリア

2つのワイヤレス装置が同一の無線技術を採用している場合、装置は互いに通信をおこない、情報を交換します。この特徴は、一見非常に素晴らしく、ブルートゥース開発の背景にもこれがあったのですが、実は一連の危険性をはらんでいます。

ワイヤを備えるコントロール装置は、機器としっかり接続されるか、特定のプラグにより、あるいは一つの機器に属する特定の構成でコード化されています。従って、ケーブルを外すと、機器独自のコードも失われます。

送信機と受信機を完全に整合させる目的で、シュトイテは、ワイヤレス・ モジュールに構成データエリアを設け、そこに各モジュールの素性と機能を入力できるようにしました(図3)。

メーカー名、機器タイプ、機器クラス(例えばフットコントローラ)などの分類データに加え、モジュールの構成データも保存できます。これらは、デジタルおよびアナログI/Oの番号と機能、アラーム持続時間や警報遅延などの動作設定、あるいは、シリアルインターフェースのボーレートなどです。これらの構成データを使用して、送信機と受信機は、コネクションプロセスの間、互換性があるか、また安全な動作が可能かを判断します。

 

周辺機器

入力および出力信号はすべて、基板エッジの26ピンコネクタで処理されます。最小の外部構成で、4つのデジタル機能を利用できます。

追加の周辺機器は、I2Cバスを介して接続できます。このように、最大で14のデジタル信号、2つのアナログ信号を送信できます。最大応答時間は50msです。

送信速度(ボーレート)の調整が可能なシリアルインターフェースも備えられています。外部構成に応じて、ケーブルによる非同期インターフェース(RS232など)を、ワイヤレスに変えることができます。モジュールは、2.9~3.4Vの安定化電源が必要です。最大消費電力は、約150 mAです。

初期化手順

操作の安全性をさらに強化するため、シュトイテは、数多くの革新的機能を取り入れました。コントローラを、ケーブルと同じように、どの機器にも接続できるように、特殊な初期化手順を採用しました。 赤外線通信により第二のデータチャンネルを確立し、送信機と受信機がデータ交換をおこないます。世界で唯一つの識別番号に加え、メーカー名と構成の詳細な情報も交換されます。これにより、動作開始前に不適合が検出され、効果的に防止されます。

センサー

シュトイテ・ワイヤレスのフットコントローラは、ケーブルを使用しないため、一個所に縛られることがありません。従って、誤動作を防止するため、内蔵センサーが、各コントローラの位置を常に監視しています。1台のコントローラが床から持ち上げられると、すべての機能が自動的に停止し、警報信号が発せられます。所定時間内(1~60秒間で設定可能)にコントローラが元の状態に戻らないと 、無線送信が自動的に停止します。

バッテリー動作

ワイヤレス・フットコントローラは、一般的な充電式バッテリーで動作します。コントローラのサイズに応じて、多様な充電式バッテリーを使用できるため、様々な動作時間を設定できます。 消費電力を抑えるために、そして長時間の動作を実現するために、モジュールの開発全体を通じて常に省エネコンポーネントが採用されています。

バッテリーのモニタリング方法は、それぞれのニーズに合わせて調整できます。単純なバッテリーレベルの表示や電圧のモニタリングから、試験負荷を自動的に起動する複雑な測定手順に至るまで、それぞれの用途に適したコンセプトが採用されています。

また、先進の充電手段により、高速で精度の高い充電が可能になり、バッテリー寿命も長くなります。

使用する充電器は、あらゆるタイプのバッテリーを極めて高い精度で充電します。一部が消耗したバッテリーも充電可能です。特殊な充電手段が、メモリー効果の発生を防止します。バッテリーがフル充電されると、プロセッサが、自動的に細流充電に切り替えます。

コネクタの構成

電圧2.9~3.4 V、150 mA

  • バッテリーレベルを、デジタルおよび/またはアナログ信号で表示
  • 追加信号増幅器用のIR送信信号
  • 最大19200ボーのシリアルインターフェース
  • 4つの双方向デジタル信号
  • ポジションセンサー
  • モジュールのステータス表示用LED
  • 最大14の双方向デジタル信号と2つのアナログ信号用のI2Cバス拡張ポート