无菌电池充电的制作方法

无菌电池充电
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年1月9日提交的标题为“sterile battery charging”的美国临时专利申请号62/790,076和2019年3月1日提交的标题为“sterile battery charging”的美国临时专利申请号62/812,276的优先权和权益。


背景技术：
1.技术领域
3.本发明涉及外科电力系统，并且更具体地涉及无菌电池充电装置和组件。
4.2.相关技术
5.用于为外科设备供电的电池在使用之前通常会进行灭菌，以便它们可以在无菌区中使用。当电池电量耗尽时，会更换新电池。对于小型设备，电池使用寿命可能不合理地短，需要在手术期间更换一次或多次。由于这可能耗时，因此在手术期间在不使用外科器械时对电池再充电将是有用的。这将在电池需要更换之前有效地延长外科器械的运行时间。
6.在无菌区放置有线电池充电器以完成此任务会带来若干不期望的挑战。连接到充电器并插入电源插座中的电源线可能会给经常在无菌区与墙壁之间走动的人(例如外科医生和外科护士)带来绊倒的危险。另一个挑战是无菌区本身。在无菌充电器与非无菌电源插座之间使用电源线可能会造成污染。
7.因此，需要不具有外部连接的独立式电池充电器。
8.相关技术章节免责声明描述：就以上在相关技术章节描述或本公开的其他地方讨论的具体专利/公布/产品而言，这些讨论不应被认为是承认所讨论的专利/公布/产品是出于专利法目的的现有技术。例如，所讨论的专利/公布/产品中的一些或所有可能在时间上不够早，可能没有反映在时间上足够早地发展的主题和/或可能不足以实现等同于专利法目的的现有技术。就以上在相关技术章节描述和/或整个申请中讨论的具体专利/公布/产品而言，其描述/公开内容均以引用方式以其各自的整体并入本文。


技术实现要素：

9.本发明的实施方案涉及一种无菌电池充电装置和组件，用于在无菌区内充电。根据一个方面，所述装置包括具有第一接口和第二接口的基座单元。所述第一接口被配置成接收第一电池，并且所述第二接口被配置成接收第二电池。所述基座单元从所述第一电池获取电力并且将电力传输到所述第二电池。所述第一电池和所述第二电池能够可互换地附接到所述基座单元。
10.根据另一方面，所述组件包括具有第一接口和第二接口的基座单元。所述组件还包括能够连接到所述第一接口的高容量电池和能够连接到所述第二接口的低容量电池。所述基座单元从所述高容量电池获取电力并且将电力传输到所述低容量电池。所述高容量电池和所述低容量电池能够可互换地连接到所述基座单元。
11.根据又一方面，本发明是一种用于对外科电池充电的方法。所述方法包括以下步骤：(i)在无菌区中为基座单元提供电力；(ii)对电池进行灭菌；(iii)在灭菌后将所述电池放入所述无菌区中；(iv)在所述无菌区中用来自所述基座单元的电力对所述电池充电；(v)在所述无菌区中的外科手术中使用所述电池；以及(vi)在所述无菌区中用来自所述基座单元的电力对所述电池再充电。
12.参考下文描述的实施方案，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得到阐明。
附图说明
13.通过结合附图阅读以下详细描述，将更全面地理解和领会本发明。附图仅展示了所公开主题的典型实施方案，因此不被认为是对其范围的限制，因为所公开主题可以允许其他等效的实施方案。现在简要参考附图，其中：
14.图1是根据一个实施方案的基座单元的透视示意图；
15.图2是根据一个实施方案的连接到基座单元的适配器的透视示意图；
16.图3是连接到图2的适配器的低容量(器械)电池的透视示意图；
17.图4是根据一个实施方案的无线充电平台的流程图；
18.图5是根据一个实施方案的无线充电方法的流程图；
19.图6是根据一个实施方案的外科电力系统的透视示意图；
20.图7a是根据一个实施方案的滑入基座单元中的高容量电池的透视示意图；
21.图7b是根据一个实施方案的连接到基座单元的高容量电池的透视示意图；
22.图8是根据一个示例性实施方案的高容量电池的透视示意图；
23.图9是根据一个示例性实施方案的附接到大型外科器械的高容量电池的透视示意图；
24.图10是图2的适配器的透视示意图；并且
25.图11是根据一个示例性实施方案的低容量电磁的透视示意图。
具体实施方式
26.下面参考附图中所示的非限制性示例更全面地解释本发明的各方面及其某些特征、优点和细节。省略了对公知结构的描述，以免不必要地使本发明在细节上变得模糊。然而，应当理解，详细描述和具体的非限制性示例虽然指示了本发明的方面，但仅以说明的方式给出，而不是以限制的方式给出。根据本公开，在本发明的基本概念的精神和/或范围内的各种替换、修改、添加和/或布置对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
27.现在参考附图，其中相同的附图标记自始至终指代相同的部分，图1显示无菌电池充电装置10的基座单元12。基座单元12显示为可移除地附接或固定到外科电力系统14。示例性外科电力系统14是供电的器械系统。在所描绘的实施方案中，外科电力系统14是锂充电器(图6)。外科电力系统14具有与其连接的一个或多个基座单元12。根据其中外科电力系统14是锂充电器的实施方案，存在连接到锂充电器14的四个基座单元12，如图6中所显示。外科电力系统14可以定位在桌面上或壁挂式以用于外科手术。
28.仍参考图1，基座单元12是大致平面的和矩形的。在所描绘的实施方案中，基座单
元12具有连接到外科电力系统14的表面18的板16。基座单元12还包括第一接口20和第二接口22。第一接口20用于连接到高容量电池24以用于从电池24获取电力。因此，第一接口20用作无菌电池充电装置10的电源，并且负责提供充电电力。第二接口22用于连接到低容量电池26。由于高容量电池24和低容量电池26与基座单元12的可互换附接，因此电力可从高容量电池24拉出，然后传送到低容量电池26。
29.在实施方案中，第一接口20是一个或多个电池导轨。具体地说，如图1中所显示，第一接口20是连接到基座单元12的板16的一对间隔开的电池导轨。电池导轨20沿和/或在基座单元12的板16上方大致彼此平行地延伸。电池导轨20被设计成连接到能够灭菌的高容量电池24。高容量电池24与大型外科器械(例如锯型手持件)一起使用。该大型外科器械为大骨和全关节置换术提供一致、持久的电力。示例性的能够灭菌的高容量电池24显示在图8中。高容量电池24(包括图8中所显示的实施方案)是完全可高压灭菌的，并且可以是锂电池。
30.为了将电力从高容量电池24拉出，高容量电池24附接到基座单元12。具体地说，如图7a和图7b中所显示，高容量电池24在基座单元上的电池导轨20之间滑动(图7a)，直到大容量电池24锁定到位或以其他方式达到基座单元12上的排放/充电位置(图7b)。电池导轨20将高容量电池24保持在适当位置，同时基座单元12将电力从高容量电池24拉出。
31.仍参考图1，第二接口22是一个或多个电池触点。在所描绘的实施方案中，在基座单元12上存在两个电池触点22。电池触点22适于连接到能够灭菌的低容量电池26。低容量电池26与小型精密外科器械(例如钻头、剃刀刀片和钻)一起使用。这些低容量电池26紧凑轻便。该低容量电池为包括小骨、运动医学和轻创伤在内的外科手术提供强大、可靠的电力。示例性的能够灭菌的低容量电池26显示在图11中。低容量电池26(包括图11中所显示的实施方案)是完全可高压灭菌的，并且可以是锂电池。
32.在替代实施方案中，基座单元12适用于无线充电(例如，经由基座单元12中的初级线圈进行电感充电)。(如本领域普通技术人员所理解，次级线圈将延伸穿过低容量(器械)电池26)。使用无线充电是有利的，因为低容量(器械)电池26可以在充电期间保持与外科器械(例如剃刀刀片)连接。具有连接的低容量(器械)电池26的外科器械必须简单地放置在无菌电池充电装置10(即基座单元12)附近以进行充电。
33.现在转到图4，显示了根据实施方案的无线充电平台100的流程图。无线充电平台100可以由通用usb 102、公共墙壁适配器电源(例如ac
‑
dc)104、可再充电电池电源组106或集成到平台硬件100a中的独立电源供电。上述电源替代方案经由无线平台电力输入108向无线充电平台100提供电力。虽然此技术可以涉及使用电缆或电线，但其允许灵活地使用各种输入电力布置。平台硬件可并入到诸如手术台和器械架(例如梅奥架(mayo stand))等支撑装置中。无线充电附件可包括(但不限于)：电池供电的脚控件、无菌使用的平板电脑和/或笔记本电脑、用于控制台控制的遥控器(例如摄像机、泵、光源)，以及手术灯和led(例如手持件照明、头盔和空间服)。
34.参考图5中的流程图，显示和描述了用于在无菌区中无线充电的方法200。首先，获得非无菌电池(或其他电源)，诸如高容量电池24和低容量电池26中的一者(步骤202)并在无菌区域外部清洁(在步骤204)。电池24、26接着可在无菌区外部充电(步骤206)。此后，对电池24、26进行灭菌(步骤208)。可以使用高压灭菌器或任何其他类似的、批准的灭菌技术
完成灭菌。在灭菌后，当电池24、26在基座单元12附近可充电时，在无菌区中对所述电池充电(步骤210)。此后，电池24、26可用于外科手术(步骤212)。当电池24、26具有低电力或以其他方式具有低能级时，电池24、26被放置在基座单元12的可充电附近内，以在无菌区内再充电(步骤214、210)。
35.替代地，可以通过使用混合电力系统来减小电池组的物理大小。混合电力系统包含更小的可再充电单电池或电池，其中超级电容升压电路连接到所述单电池或电池。当与可再充电单电池或电池相比时，超级电容可快速地(<10秒)充电。这种类型的电动外科系统可在典型的带有充电器平台的器械架上充电。
36.现在转到图2，显示了根据实施方案的适配器28的透视示意图。适配器28允许连接待充电的低容量电池26(如有必要；在另一实施方案中，低容量电池26可以直接连接)。在图2所显示的实施方案中，适配器28是l3500小型骨锂电源适配器(图10)。适配器22被配置成与低容量电池26连接以用于充电。在图10所显示的实施方案中，l3500小骨锂电源适配器28适于连接到能够灭菌的低容量(器械)电池26，诸如图11中所显示。
37.现在参考图3，显示了连接到适配器28的低容量电池26的透视示意图。部分放电的低容量(器械)电池26连接到适配器28，从而引发充电效应。在一个实施方案中，由于附接并可用于外科电力系统14上的基座单元12的数目，高容量电池24在低容量电池26充电时耗尽。多个高容量电池24可用于增加一个低容量电池26的运行时间。或者，可以一次对多个低容量电池26充电。到低容量电池26的连接可以通过物理连接(例如基座单元12上的引脚)或通过无线连接。无线连接不需要从外科器械移除低容量电池26，而有线连接则需要移除。
38.使用现有高容量电池24作为充电器电源的优点是双重的。首先，高容量电池24由于其在互补装置中的使用而已经可用。其次，它被设计为灭菌的。因此，可以减少用于手术的电池24、26的数量，因为可以用充满电的电池24、26来替换耗尽的电池24、26，从而减少了中断手术的更换电池24、26所需的时间。
39.尽管已经参考某些示例性实施方案具体示出并描述了本发明的实施方案，但是本领域技术人员将理解，在不脱离可以由书面描述和附图支持的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种细节的改变。此外，在参考一定数量的元件描述示例性实施方案的情况下，将理解，可以利用少于或大于一定数量的元件来实践示例性实施方案。