CN113727738B - 用于对可无线充电的电池进行灭菌的可高压灭菌容器 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于对可无线充电的电池进行灭菌的可高压灭菌容器。所述可高压灭菌容器包括包含金属的盖子和包含允许电磁波传输通过并且玻璃化转变温度高于140摄氏度的材料的基部。盖子限定被配置用于允许灭菌剂透过盖子的多个孔口。所述盖子包括被配置用于接收限定微生物屏障的过滤器的安装件。所述基部限定多个容座,每个容座被成形为接收可无线充电的电池。基部还包括多个突起,每个突起与相应的容座对准。
Description
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2020年1月24日提交的美国临时专利申请No.62/965,614和于2019年3月27日提交的美国临时专利申请No.62/824,780的优先权和所有利益,它们的全部内容被通过引用方式并入本文。
背景技术
不可再充电的电池被称为一次电池,而可再充电的电池被称为二次电池。二次电池能够重复充电、存储电荷并将电荷输送到电池所附接的医疗设备,例如手术工具。电池的使用消除了提供连接到外部电源的电源线的需要。取消电源线提供了优于有线手术工具的好处。使用此类工具的手术人员不必担心对线进行灭菌以便将其带入患者周围的无菌手术区域,也不必担心在手术过程中要确保不会意外地将未灭菌的电线引入手术区域。此外,消除电线导致消除了电线给外科手术带来的物理杂乱和视野阻挡。
用于为手术工具供电的电池会暴露在非医疗用途的电池很少会暴露于其中的不利环境因素中。例如,在外科手术过程中,医疗电池可能会暴露于血液或其他体液。从患者身上去除的组织可能会粘在电池上。因此,需要对电池进行灭菌或确保在外科手术过程之间将电池容纳在经过灭菌的壳体内。因此,电池必须本身是可灭菌的,或者可以是非无菌的电池具有可灭菌的壳体,电池放置在该壳体中。在可灭菌的电池的示例中,清洁/灭菌过程通常涉及冲洗电池以去除在电池表面上容易看到的污染物。然而,这些事件可能导致在电池触头之间形成导电桥,这可能导致在一个或多个触头上形成金属氧化物层。该氧化物层用作阻抗层,其降低了电池充电的效率和电池将电荷输送到与电池耦合的工具上的效率。
作为高压灭菌过程的一部分,电池还可能浸在充满蒸汽的腔室中。为了经受住高压灭菌过程中存在的高温,必须使用专用的电池。高压釜温度通常超过120摄氏度。即便使用专为承受高压釜温度而设计的电池,在高压灭菌过程中仍可能对电池造成损坏(尽管损坏程度低于在其他环境中使用的传统电池)。因此,在经受高压灭菌的医疗环境中使用的电池可能比其他行业中使用的电池遭受更多的损坏。
此外,由于电池在连接到手术工具用于手术之前可能会在一段时间内没有使用,因此电池可能会逐渐失去电荷。因此,以满荷电状态开始的电池在放置于存储位置时可能逐渐失去电荷,并且在期望使用电池时可能不再具有所需的电荷水平。使用手术工具和相关电池的医疗保健专业人员需要确信在工具中使用的电池具有足够的电荷水平并且具有足够的健康水平以用于外科手术或其他潜在的关键环境。
发明内容
公开了一种用于对可无线充电的电池进行灭菌的可高压灭菌容器。所述可高压灭菌容器包括包含金属的盖子以及包括允许电磁波传输通过并且玻璃化转变温度高于140摄氏度的材料的基部。所述盖子限定被配置用于允许灭菌剂透过盖子的多个孔口。所述盖子包括被配置用于接收限定微生物屏障的过滤器的安装件。所述基部限定多个容座,每个容座被成形为接收可无线充电的电池。所述基部还包括多个突起,每个突起与相应的容座对准。
公开了一种用于对可无线充电的电池进行灭菌的可高压灭菌容器。所述可高压灭菌容器包括包含金属的盖子以及包括允许电磁波传输通过并且玻璃化转变温度高于140摄氏度的材料的基部。所述盖子限定被配置用于允许灭菌剂透过盖子的多个孔口。所述盖子包括被配置用于接收限定微生物屏障的过滤器的安装件。所述基部限定多个容座,每个容座被成形为接收可无线充电的电池。所述基部还包括多个突起,每个突起与相应的容座对准。可高压灭菌容器还包括闩锁组件,所述闩锁组件包括具有手柄部分和本体部分的操纵杆本体,所述本体部分限定枢轴孔口和连杆孔口。所述操纵杆本体被联接到所述第一本体并且能够在紧固位置和打开位置之间运动。枢轴设置在所述第一本体的所述枢轴孔和所述操纵杆本体的所述枢轴孔口中,以便于所述操纵杆本体围绕所述枢轴的枢转运动,其中所述枢轴的头部从所述操纵杆本体突伸。连杆轴设置在所述连杆孔口中并从其突伸。闩锁组件还包括具有接口端和连杆端的扣件本体,其中所述连杆端限定连杆孔,所述连杆孔被配置用于接收所述连杆轴使得所述扣件本体被可枢转地联接到所述操纵杆本体,并且其中所述接口端被配置用于接合所述基部的所述唇部。当所述操纵杆本体处于所述紧固位置时所述枢轴的所述头部与所述扣件本体间隔开,并且随着所述操纵杆本体被远离所述紧固位置枢转所述头部接合所述扣件本体,使得当所述操纵杆本体被进一步朝向所述打开位置枢转时所述头部使所述扣件本体的所述接口端远离所述基部移动。
还公开了一种用于对可无线充电的电池进行灭菌的可高压灭菌容器。所述可高压灭菌容器可以包括包括唇部的基部,被配置用于接合所述基部的盖子,和闩锁组件。闩锁组件可以包括被固定地联接到所述盖子的第一本体。所述第一本体可以限定延伸穿过其中的枢轴孔。闩锁组件可以还包括具有手柄部分和本体部分的操纵杆本体,并且所述本体部分可以限定枢轴孔口和连杆孔口。所述操纵杆本体可以联接到所述第一本体并且能够在紧固位置和打开位置之间运动。闩锁组件可以还包括枢轴,其设置在所述第一本体的所述枢轴孔和所述操纵杆本体的所述枢轴孔口中,以便于两者之间的枢转运动。闩锁组件可以还包括连杆轴,其设置在所述连杆孔口中并能够随其一起移动,使得当所述操纵杆本体在所述紧固位置和所述打开位置之间枢转时所述连杆轴经过所述枢轴和所述盖子之间。闩锁组件可以还包括具有接口端和连杆端的扣件本体,其中所述连杆端限定连杆孔,所述连杆孔被配置用于接收所述连杆轴使得所述扣件本体被联接到所述操纵杆本体,并且其中所述接口端被配置用于接合所述基部的所述唇部。闩锁组件可以还包括止动组件,其被设置在所述第一本体上,与所述操纵杆本体抵接,用于限制所述本体从所述打开位置和从所述紧固位置自由移动。
公开了一种以无菌方式移除被容纳于可高压灭菌容器中的无菌内容物的方法。所述容器包括基部、与基部可接合的盖子、和闩锁组件,所述闩锁组件包括固定地联接到盖子的第一本体、可枢转地联接到该本体的操纵杆本体、以及接合到基部的扣件本体。所述方法包括围绕被固定地联接到盖子的第一本体枢转闩锁组件的操纵杆本体的手柄端的步骤,使得操纵杆本体从紧固位置移动到打开位置,其中操纵杆本体的手柄端在打开位置时比在紧固位置时距基部更远,并且使得响应于操纵杆本体从紧固位置枢转到打开位置,闩锁组件的扣件本体与可高压灭菌容器的基部脱离并远离基部向外移动。本方法还包括下述步骤:在不接触基部的情况下通过提升操纵杆本体而将盖子从基部上提升起来,以提供对无菌内容物的访问,以及在不接触基部的情况下移除无菌内容物。
公开了一种用于对可无线充电的电池进行灭菌的可高压灭菌容器。所述可高压灭菌容器包括盖子和基部,所述基部和所述盖子中的一个限定出被配置用于允许灭菌剂透过所述容器的多个孔口。所述可高压灭菌容器还包括包含金属的可移除托盘,所述可移除托盘被配置为接收可无线充电的电池并且允许通过从所述基部提升托盘来移除电池。所述可移除托盘包括周边和在所述周边上的开口,使得所述可移除托盘包括开口周边,所述开口允许电磁波传输通过。
一种用于对可无线充电的电池进行灭菌的系统,所述系统包括无线充电设备,其包括被配置用于发射电磁波以提供充电功率的天线,可无线充电的电池,以及被配置为放置在无线充电设备上的可高压灭菌容器。所述可高压灭菌容器包括盖子和基部,所述基部和所述盖子中的一个限定出被配置用于允许灭菌剂透过所述容器的多个孔口。所述可高压灭菌容器还包括包含金属的可移除托盘,所述可移除托盘被配置为接收可无线充电的电池并且允许通过从所述基部提升托盘来移除电池。所述可移除托盘包括周边和在所述周边上的开口,使得所述可移除托盘包括开口周边,所述开口允许电磁波传输通过。
一种用于对可无线充电的电池进行灭菌的系统,所述系统包括包含底表面的可无线充电的电池,被配置用于接收所述可无线充电的电池的可高压灭菌容器。所述可高压灭菌容器包括盖子和基部,所述盖子限定出被配置用于允许灭菌剂透过所述盖子的多个孔口,所述盖子包括被配置用于接收限定微生物屏障的过滤器的安装件,基部限定出被成形为接收可无线充电的电池的容座以及与容座对准的突起。所述容座包括底板和从所述底板延伸的支座,使得由所述容座接收的所述可无线充电的电池设置在所述多个支座上,并且所述可无线充电的电池的所述底表面从所述底板间隔开以允许灭菌剂在电池的下方流通,从而所述底表面的大部分暴露于灭菌剂。
一种用于对可高压灭菌容器中的可无线充电的电池进行灭菌的方法,该可高压灭菌容器包括盖子和基部,该基部包括被成形为接收可无线充电的电池的容座、从容座的底板和可无线充电的电池的底表面中的至少一个延伸的支座。该方法包括将可无线充电的电池定位在可高压灭菌容器的容座内,使支座将可无线充电的电池的底表面与容座的底板隔开,将可高压灭菌容器放置在高压釜中,并对可高压灭菌容器进行灭菌,使得电池的底表面的大部分暴露于灭菌剂。
公开了一种可高压灭菌的可无线充电的电池。可高压灭菌的可无线充电的电池包括壳体、设置在壳体内的电池单元、设置在电池单元和壳体之间的铁氧体基部、设置在铁氧体基部上的感应线圈,被配置用于接收电磁波的感应线圈,设置在铁氧体基部上的射频线圈,射频线圈被配置用于接收射频信号,设置在壳体和电池单元之间并耦合到感应线圈和射频线圈的微控制器,以及至少部分地设置在电池单元和铁氧体基部之间的绝热材料。
公开了一种可高压灭菌的可无线充电的电池。可高压灭菌的可无线充电的电池包括壳体、设置在壳体内的电池单元、至少部分设置在壳体和电池单元之间的绝热材料、设置在电池单元和壳体之间的铁氧体基部、设置在铁氧体基部上的感应线圈,感应线圈被配置用于接收电磁波,设置在铁氧体基部上的射频线圈,射频线圈被配置用于接收射频信号,其中铁氧体基部为单体式部件,射频线圈和感应线圈共用铁氧体基部。可高压灭菌的可无线充电的电池还包括微控制器,该微控制器设置在壳体和电池单元之间并耦合到感应线圈和射频线圈。
公开了一种可高压灭菌的可无线充电的电池。可高压灭菌的可无线充电的电池包括壳体、设置在壳体内的电池单元、至少部分地设置在壳体和电池单元之间的绝热材料、设置在电池单元和壳体之间的铁氧体基部、设置在铁氧体基部上的感应线圈,感应线圈被配置用于接收电磁波,被嵌入柔性印刷电路板的介质中的射频线圈,从而射频线圈的相邻绕组通过柔性印刷电路板的介质相对于彼此固定,柔性印刷电路板设置在铁氧体基部上,射频线圈被配置用于接收射频信号。此外,铁氧体基部为单体式部件,并且射频线圈和感应线圈共用铁氧体基部。可高压灭菌的可无线充电的电池还包括微控制器,该微控制器设置在壳体和电池单元之间并耦合到感应线圈和射频线圈。
公开了一种可高压灭菌的可无线充电的电池。可高压灭菌的可无线充电的电池包括壳体、设置在壳体内的电池单元、至少部分地设置在壳体和电池单元之间的绝热材料、设置在电池单元和壳体之间的铁氧体基部、设置在铁氧体基部上并且被配置用于接收电磁波的感应线圈,以及被嵌入柔性印刷电路板的介质中的射频线圈,从而射频线圈的相邻绕组通过柔性印刷电路板的介质相对于彼此固定,柔性印刷电路板设置在铁氧体基部上并且射频线圈被配置用于接收射频信号。此外,铁氧体基部为单体式部件,射频线圈和感应线圈共用铁氧体基部,微控制器设置在壳体和电池单元之间并耦合到感应线圈和射频线圈。
公开了一种具有改进的干燥性能的用于灭菌的聚合物可高压灭菌容器。聚合物可高压灭菌容器包括盖子和基部,基部和盖子中的至少一个限定被配置为允许灭菌剂透过可高压灭菌容器的多个孔口。此外,基部包括允许电磁波传输通过的聚合物材料,具有高于140摄氏度的玻璃化转变温度,并且具有呈现小于90度的水接触角的纹理化内表面。
公开了一种具有改进的干燥性能的用于灭菌的聚合物可高压灭菌容器。可高压灭菌容器包括盖子和基部,基部和盖子中的至少一个限定被配置为允许灭菌剂透过可高压灭菌容器的多个孔口。此外,基部包括允许电磁波传输通过的聚合物材料,具有高于140摄氏度的玻璃化转变温度,并且具有亲水性内表面。
公开了一种制造用于可高压灭菌容器的基部的方法。该方法包括由允许电磁波传输通过并且玻璃化转变温度高于140摄氏度的聚合物材料模制用于可高压灭菌容器的基部,使得内表面呈现小于90度的接触角。
公开了一种制造用于可高压灭菌容器的基部的方法。该方法包括由允许电磁波传输通过并且玻璃化转变温度高于140摄氏度的聚合物材料模制用于可高压灭菌容器的基部,并对所模制的基部进行纹理化,使得基部的内表面呈现小于90度的水接触角。
附图说明
本公开的优点将很容易理解,因为通过参考以下详细描述、当结合附图考虑时可以更好地理解本公开的优点。参考以下附图描述了本公开内容的非限制性和非穷尽性实例,除非另有说明,否则在各个视图中相同的数字指代相同的部分。
图1是容纳着可无线充电的电池并放置在充电模块上的可高压灭菌容器的透视图;
图2A是可高压灭菌容器的透视图;
图2B是可高压灭菌容器的侧视图,其中可高压灭菌容器的盖子和可高压灭菌容器的基部是分开的,并且可无线充电的电池设置在基部内;
图3是以无菌方式移除容纳在可高压灭菌容器中的无菌内容物的方法的流程图;
图4A是可高压灭菌容器的闩锁组件处于紧固位置的透视图;
图4B是图4A的闩锁组件处于紧固位置的侧视图;
图4C是图4A的闩锁组件处于中间位置的侧视图;
图4D是图4A的闩锁组件处于打开位置的侧视图;
图4E是图4D的闩锁组件处于打开位置的分解图;
图4F是图4D的闩锁组件处于打开位置的底侧透视图;
图5A和5B是闩锁组件处于紧固位置并且易碎密封元件设置在闩锁组件内的透视图;
图5C是闩锁组件处于打开位置并且被切断的易碎密封元件部分地设置在闩锁组件内的透视图;
图6A是可高压灭菌容器的盖子的外表面的俯视图;
图6B是可高压灭菌容器的盖子的内表面的俯视图;
图6C是可高压灭菌容器的基部的内表面的透视图;
图6D是可高压灭菌容器的基部的外表面的俯视图;
图6E是包括对准特征的可高压灭菌容器的基部的内表面的透视图;
图6F是包括对准特征的可高压灭菌容器的基部的内表面的局部侧视图;
图6G是包括对准特征的可无线充电的电池的透视图;
图7A是可移除托盘和可无线充电的电池设置在可高压灭菌容器的基部内的透视图;
图7B是可移除托盘和可无线充电的电池设置在可高压灭菌容器的基部内的透视图,可高压灭菌容器的基部以虚线示出;
图7C是可移除托盘和可无线充电的电池被从可高压灭菌容器的基部移除的透视图;
图7D是与可高压灭菌容器的基部一起设置的可移除托盘的俯视图;
图7E是由充电模块产生的磁场和不包括开口的可移除托盘的示意图;
图7F是由充电模块产生的磁场和包括开口的可移除托盘的示意图;
图8A是可无线充电的电池的透视图;
图8B是耦合到可无线充电的电池的工具的侧视图;
图8C是可无线充电的电池的框图视图;
图8D是可无线充电的电池的分解图;
图8E是图8A的可无线充电的电池的剖面图;
图8F是可无线充电的电池的柔性印刷电路板、铁氧体基部、感应线圈和射频线圈的视图;
图8G是可无线充电的电池的铁氧体基部、感应线圈和射频线圈的分解图;
图9是可无线充电的电池的电池控制器内部的各子电路的框图;
图10是可以存储在电池控制器的存储器中的示例性数据结构的框图;
图11A是充电模块的俯视图;
图11B和11C是充电模块的两个实例的框图视图;
图12-14是向可无线充电的电池提供电荷的示例性方法的流程图;
图15A和15B是可高压灭菌容器的基部的纹理化内表面的两个实例的俯视图;
图16是图15B的基部的纹理化内表面的侧剖视图;
图17A是图15B的基部的纹理化内表面的局部侧剖视图,其中水滴被置于基部上;
图17B是可高压灭菌容器的基部的未纹理化内表面的局部侧剖视图,其中水滴被置于基部上;
图18A是纹理化表面的示例纹理的局部侧视图;
图18B是纹理化表面的示例纹理的图;
图18C是纹理化表面的示例纹理的波纹度图;
图18D是纹理化表面的示例纹理的粗糙度的图;
图18E-18G是图示用于表征图18D中的示例纹理的粗糙度的曲线的各参数的图。
具体实施方式
在以下描述中,阐述了许多具体细节以提供对本公开的透彻理解。然而,对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是,不需要使用特定的细节来实践本公开。在其他实例中,为了避免混淆本公开,众所周知的材料或方法没有详细描述。
在整个说明书中,对“一个实例”、“实例”、“一个示例”或“示例”的引用意思是结合该实例或示例描述的特定的特征、结构或性质被包括在本公开的至少一个实例中。因此,在本说明书的各个地方出现的短语“在一个实例中”、“在一实例中”、“一个示例”或“一示例”不一定都指代相同的实例或示例。此外,在一个或多个实例或示例中,这些特定的特征、结构或性质可以以任何合适的组合和/或子组合的形式进行组合。此外,应当理解,这里提供的附图是为了向本领域普通技术人员解释的目的,附图不一定按比例绘制。
本公开特别描述了一种能够由具有至少一个充电舱的无线充电模块充电的电池。可无线充电的电池可以被灭菌和放置在能够进行灭菌并保持其中所含容积的无菌状态的可高压灭菌容器中。换句话说,可高压灭菌容器提供了微生物屏障,使得可高压灭菌容器内的内容物被保持在无菌状态,直到可高压灭菌容器被打开。然后可将可高压灭菌容器运送到充电模块,并且可无线充电的电池可在保持于无菌容积中的同时进行充电。在可无线充电的电池保持在无菌容积中时,此可无线充电的电池还可与充电模块通信。当可无线充电的电池被运送到充电模块时,可无线充电的电池及其内部部件可能处于低功率状态。
当可无线充电的电池被置于靠近充电舱时,与充电舱相关联的通信天线产生用于与电池通信设备进行通信的电磁场。电力天线也与充电舱相关联并且可以在通信天线启用时禁用。在一个实例中,电池通信设备包括通信设备,比如具有集成RF天线的近场通信(NFC)标签。在其他实例中,可以使用诸如RFID标签的其他标签或者耦合到天线的其他合适的电路。天线由充电模块的电磁场激励或供电,并且电池通信设备退出低功率状态以与充电模块配对。在一个实例中,可无线充电的电池的所有其他部件,比如电池控制器、充电电路等,可在RF标签天线被激励时或可无线充电的电池与充电模块配对时退出低功率状态。
在可无线充电的电池和充电模块已经配对之后,充电模块可以从NFC标签或其他通信设备接收电池状态数据,比如电池荷电状态数据和电池健康状态数据。充电模块可以在一个或多个指示器上指示电池状态数据,比如在充电模块的显示区域内(见图11A)。充电模块还可以从NFC标签接收电池操作数据。
当充电模块已经接收到电池状态数据和/或电池操作数据时,充电模块可以通过向可无线充电的电池发送相关联的请求来确定可无线充电的电池是否准备好充电。如果可无线充电的电池用指示其准备好充电的消息响应该请求,则充电模块开始充电过程。
充电模块可以通过禁用通信天线并启用与电池相关联的充电舱的电力天线来开始充电过程。电力天线产生电磁场,电磁场感应地耦合到电池内的对应天线。然后从充电器电力天线向电池天线提供充电功率以对电池的电池单元充电。在预定时间过去之后,充电器控制器可以禁用电力天线,重新启用通信天线,并通过使用通信天线和电池通信设备将充电设备配对到电池来再次开始该过程。以此方式,充电器控制器可以周期性地从电池接收更新的数据以确定是否应向电池无线地提供额外的电力。
图1是系统10的透视图,其包括用于对可无线充电的电池14进行灭菌的可高压灭菌容器12和用于向可无线充电的电池14提供充电功率的充电模块16。如本文更充分地描述的,每个可高压灭菌容器12可以接收一个或多个可无线充电的电池14,并且每个充电模块16可以接收一个或多个可高压灭菌容器12。在可高压灭菌容器12接收了可无线充电的电池14并且充电模块16接收了可高压灭菌容器12后,充电模块16与可无线充电的电池14建立通信并向可无线充电的电池14提供充电功率。在此,将更详细地描述可高压灭菌容器12、可无线充电的电池14和充电模块16中的每一个。
可高压灭菌容器12被配置为接收一个或多个可无线充电的电池14,用于在高压釜中灭菌并通过充电模块16充电。可高压灭菌容器12允许使用多种方法对可无线充电的电池14进行灭菌和运送到期望的使用位置(例如,手术室)。
在一种这样的方法中,可无线充电的电池14可以在灭菌之前放置在可高压灭菌容器12内。然后,在可无线充电的电池14保留在可高压灭菌容器12内的同时,可高压灭菌容器12可在高压灭菌过程(或其他合适的灭菌过程)中被灭菌。因此,在该方法中,可无线充电的电池14和可高压灭菌容器12可以一起被灭菌,并且可高压灭菌容器12内的容积30(图2B中所示)可以被灭菌或保持在无菌状态。然后,在保持可无线充电的电池14和无菌容积30的无菌状态的同时,可将可高压灭菌容器12携带或以其他方式运送到所需的使用位置。
在另一种这样的方法中,可无线充电的电池14可以在高压灭菌过程(或另一合适的过程)中被灭菌,然后可以被放入可高压灭菌容器12中。可高压灭菌容器12可以可替代地被灭菌以确保可高压灭菌容器12内的容积30(图2B中所示)是适当地无菌的。这样,可无线充电的电池14被放置在可高压灭菌容器12的无菌容积30中,从而保持可无线充电的电池14的无菌状态。然后,在保持可无线充电的电池14和无菌容积30的无菌状态的同时,可以将可高压灭菌容器12密封并携带或以其他方式运送到所需的使用位置。
因此,在使用上述任一方法对可无线充电的电池14进行灭菌之后,容纳着可无线充电的电池14的可高压灭菌容器12可被放置在充电模块16的附近以对可无线充电的电池14充电。如此,充电模块16可以向可无线充电的电池14提供充电功率,同时可无线充电的电池14保持微生物地密封在无菌容积30内。此外,在可无线充电的电池14被容纳在无菌容积30内的同时,充电模块16可与可无线充电的电池14通信,以获得电池操作数据、电池状态数据和/或本文所述的任何其他合适的数据。
在可替代的实例中,可无线充电的电池14可在灭菌之前放置于可高压灭菌容器12中,且可高压灭菌容器12可置于充电模块16附近,使得可无线充电的电池14在可高压灭菌容器12和可无线充电的电池14处于非无菌状态时接收充电功率。在本实例中,在可无线充电的电池14从充电模块16接收充电功率之后,可将可高压灭菌容器12和可无线充电的电池14在高压釜中灭菌,从而可无线充电电池14被储存在无菌和充电的状态中直到可高压灭菌容器12被打开。
在另一个可替代实例中,除了可无线充电的电池14之外,可高压灭菌容器12可被用于对手术器械进行灭菌。例如,本文所述的方法可用于对手动手术器械进行灭菌,例如解剖刀、镊子和骨凿。本文所述的方法还可用于对电动手术器械进行灭菌,例如旋转手持件、钻头或内窥镜。
图2A-2F示出了可高压灭菌容器12的各种视图。如图所示,可高压灭菌容器12的形状基本上为矩形。然而,应当认识到,可高压灭菌容器12可以具有使可高压灭菌容器12能够如本文所述那样操作的任何合适的形状。
如图2A所示,可高压灭菌容器12可包括两个相反的侧部18、两个相反的端部20、底部22和顶部24。在图2A所示的实例中,可高压灭菌容器12包括盖子26和基部28,通过使用一个或多个密封件它们可密封到彼此,以限定可高压灭菌容器12内的容积30(如图2B所示)。盖子26和基部28各自分别包括外表面27、29。盖子26和基部28还分别包括内表面31、33(分别如图6B和6C所示),它们协作以限定容积30。在一个实例中,盖子26可从基部28移除以使得一个或多个可无线充电的电池14能够被可移除地放置在可高压灭菌容器12内,如图2A所示。
可高压灭菌容器12的盖子26可以包括金属并且被配置为保持热量以促进其内容物的干燥。例如,在可高压灭菌容器12容纳着可无线充电的电池14的情况下,可将可高压灭菌容器12放置在高压釜中以用高压灭菌剂对可无线充电的电池14进行灭菌,比如蒸汽、过氧化氢、臭氧,或环氧乙烷。这可能导致液体在可高压灭菌容器12的内部或布置在其中的可无线充电的电池上冷凝。在可无线充电的电池14被灭菌并从高压釜中移除之后,盖子26保留来自高压釜的热量以促进被容纳在可高压灭菌容器12内的可无线充电的电池14的干燥。因此,盖子26包括在298开尔文(Kelvin)下大于或等于1W/(m*K)的热导率。在一些实例中,盖子26由金属构成或基本上由金属构成。在其他实例中,盖子26可以不包括金属。例如,盖子26可以包括聚合物材料。在这种实例中,盖子26可以包括金属以外的材料,该材料仍然通过保持来自高压釜的热量而有助于其内容物的干燥。
可高压灭菌容器12的基部28包括玻璃化转变温度高于140摄氏度的材料。如前所述,容纳着可无线充电的电池14的可高压灭菌容器12可以放置在高压釜中以用高压灭菌剂对可无线充电的电池14进行灭菌。因此,基部28包括玻璃化转变温度高于140摄氏度的材料,因为高压釜内部的温度可能超过120摄氏度。
可高压灭菌容器12的基部28还包括允许电磁波传输通过的材料。如前所述,充电模块16可以接收可高压灭菌容器12并向可无线充电的电池14提供充电功率。在一些实例中,充电功率被提供为电磁波。因此,基部28包括允许电磁波传输通过以经由电磁波接收充电功率的材料。因此,基部28可以包括具有小于或等于10的介电常数或小于或等于5的介电常数以允许电磁波传输通过的材料。例如,基部28可以包括允许电磁波传输通过的聚合物材料,例如塑料。作为另一个例子,基部28可以包括允许电磁波传输通过的除聚合物材料之外的材料,比如玻璃。
在一个这样的实例中,允许电磁波传输通过的材料可以是聚合物材料并且基部28可以通过注射成型由聚合物材料形成。基于聚合物材料的总重量,聚合物材料可以包含至少10%、至少30%或至少50%重量的聚(芳醚砜)(P)。优选地,基于聚合物材料的总重量,聚合物材料包含至少70%重量的聚(芳醚砜)(P)。更优选地,基于聚合物材料的总重量,聚合物材料包含至少90%(若非至少95%)重量的聚(芳醚砜)(P)。再更优选地,聚合物材料基本上由聚(芳醚砜)(P)构成。最优选地,它基本上由聚(芳醚砜)(P)构成。聚(芳醚砜)(P)有利地具有20,000至100,000范围内的重均分子量。优选地,聚(芳醚砜)(P)的重均分子量在40,000至70,000的范围内。重均分子量可以通过凝胶渗透色谱法使用常规聚苯乙烯校准标准来确定。基部28可包含聚苯砜均聚物,即其重复单元基本上(并且优选所有)具有式(H)的聚合物。来自SOLVAY ADVANCED POLYMERS,L.L.C.的R聚苯砜是聚苯砜均聚物的示例。
如图2A所示,可高压灭菌容器12可包括闩锁组件48。闩锁组件48的一种配置在图4A-4F中示出了,其中闩锁组件48在图4A-5C中大体示出并标记,更具体地显示和标记在图4E和4F中。闩锁组件的其他配置还可以实施为将盖子26紧固到基部28。例如,图1-2B所示的闩锁组件将以与在下面结合图4A-5C所示的闩锁组件48描述的基本相同的方式操作。可替代地,图6A和6B中所示的闩锁组件也可以使用。
最一般地,闩锁组件48允许用户通过利用机械优势将盖子26牢固地紧固到基部28。为此,闩锁组件48可包括第一本体502、操纵杆本体504和扣件本体506。如下文将进一步详细描述的,第一本体502可以固定地联接到盖子26,操纵杆本体504可以联接到第一本体502,并且扣件本体506可以联接到操纵杆本体504。在一些配置中,第一本体502可以联接到基部28并且被配置为使得扣件本体506接合盖子26以将基部28紧固到盖子26。在此,当操纵杆本体504以使闩锁组件48在打开位置和紧固位置之间移动的方式移动时,可以说操纵杆本体504已经在打开位置和紧固位置之间移动了。
通过在紧固位置和打开位置之间移动操纵杆本体504,用户可以将盖子26紧固到基部28/从基部28松开盖子26,而无需单独接触扣件本体506(如下所述)。如图4A-4D所示,基部28包括与基部28一体形成的唇部68。这是有利的,因为在可高压灭菌容器12的转移期间,基部28可能接触非无菌表面。更一般地说,当从可高压灭菌容器12移除无菌内容物时,在移除无菌内容物时限制用户与可高压灭菌容器12之间的接触是有利的。如此,因为用户可以在不单独接触基部28和/或扣件本体506的情况下从可高压灭菌容器12的基部28移除可高压灭菌容器12的盖子26,所以用户能够以无菌的方式从可高压灭菌容器12移除无菌内容物。
如上所述,第一本体502固定地联接到盖子26,并且如图所示,可以连接到盖子26的端部20之一。这里,盖子26包括两个闩锁组件48,它们布置在两对相反侧部中较短的一对侧部上。第一本体502包括平行于第一本体502联接于其上的盖子26端部20的外面508,以及从外面508向盖子26延伸的两个侧面510。若干特征被限定在侧面510中,枢轴孔512被限定在第一本体502中并且在每个侧面510之间延伸并且限定了枢轴线514。枢轴线514大体平行于外面508并且被配置为接收枢轴516,如下文将进一步详细讨论的。第一本体502还可限定连杆槽518,该连杆槽在每个侧面510之间延伸并且被配置为接收连杆轴520,这也在下面进一步详细讨论。连杆槽518绕枢轴线514径向地布置,使得当从平行于枢轴线514的方向观察时,连杆槽518具有弧形轮廓,其绕布置在枢轴线514上的中心点弯曲。换言之,连杆槽518的中心线通过定心于枢轴线514上的半圆弧限定。在此处所示的实施例中,限定连杆槽518的弧的长度可以在七十五度(75°)和一百三十五度(135°)之间,并且在一些实例中可以在大约100°和120°之间。此外,第一本体502被配置为使得连杆槽518的至少一部分布置在枢轴孔512和盖子26之间。
闩锁组件48的操作通过操纵杆本体504实现。操纵杆本体504具有手柄部分522和本体部分524,手柄部分522被配置为由用户抓握以促进闩锁组件48的操作,并且本体部分524被配置为响应于手柄部分522的致动而实现闩锁组件48的协调运动。操纵杆本体504的本体部分524可以包括前壁526和两个侧壁528。侧壁528从前壁526的相反两侧在大体垂直的方向上朝向边缘530延伸。前壁526和侧壁528可以例如通过弯折平坦材料的相反的两个边缘530以形成U形而形成。一对翼532在大体平行的方向上从前壁526突伸以部分地形成操纵杆本体504的手柄部分522。枢轴孔口534和连杆孔口536限定在操纵杆本体504的本体部分524中,每一个都延伸穿过侧壁528中的至少一个。枢轴孔口534被配置为接收枢轴516并且连杆孔口536被配置为接收连杆轴520。凹槽562可进一步限定在侧壁528之一或两者中。图4E所示的凹槽562延伸穿过侧壁528,然而该凹槽可以是凹坑,具有在侧壁528之一或两者的仅一侧上设置的厚度减小的局部区域,或者在侧壁528之一或两者的一侧上生成凸起特征(由于相应侧壁528的相反侧的变形引起的)的凹坑。
被联接到第一本体502的操纵杆本体504被配置为以相对于第一本体502在紧固位置和打开位置之间枢转运动的形式移动。操纵杆本体504布置在第一本体502上,侧壁528与第一本体502的侧面510相邻地定位,使得侧壁528中的枢轴孔口534与第一本体502的枢轴孔512对准。枢轴516被插入穿过枢轴孔512和枢轴孔口534,从而将操纵杆本体504可枢转地联接到第一本体502。现在转向图4B-4D,操纵杆本体504被显示为处于紧固位置(图4B),中间位置(图4C)和打开位置(图4D)。操纵杆本体504可相对于第一本体502绕枢轴线514在紧固位置和打开位置之间枢转。紧固位置大致通过操纵杆本体504近似平行于第一本体502的外面508布置并且手柄部分522在灭菌容器12的基部28相对附近间隔开来限定。打开位置大致通过操纵杆本体504近似垂直于第一本体502的外面508布置并且手柄部分522与灭菌容器12的基部28间隔开相对较远来限定。换言之,手柄部分522被定位成在紧固位置比在打开位置更靠近盖子基部28。虽然平行和垂直被用来总体上描述操纵杆本体504相对于闩锁组件48的其他特征的位置,但是它们仅仅从描述性的角度来讲,而不是从特定部件到它们所参考的位置的精确测量来讲的。以这种方式,可以想到,在紧固位置,操纵杆本体504的前壁526可以在与第一本体502的外面508平行成大约30°以内的角度。同样,在打开位置,操纵杆本体504的前壁526可以在与第一本体502的外面508垂直成大约30°以内的角度。
除了设置在枢轴孔512和枢轴孔口534两者中之外,枢轴516的长度还使得头部538从枢轴孔口534远离第一本体502突伸。枢轴516可具有布置在枢轴516的相反两侧上的两个头部538(图中仅示出一个),使得每个头部538在远离第一本体的侧面510和操纵杆本体504的侧壁的方向上从其中的一个枢轴孔口534突伸。枢轴516可以通过若干种方法固定在位或固定到操纵杆本体504和/或第一本体502中的任一个。例如,一个示例性方法可以首先在枢轴516和枢轴孔512之间使用压力,使得操纵杆本体504相对于枢轴516枢转。可替代地,可以利用枢轴516和枢轴孔口534之间的压配合,使得枢轴516与操纵杆本体504一起相对于第一体502移动。比如铆固(staking)、紧固件、焊接等的另外的方法也可以替代地或组合地使用。
操纵杆本体504的运动通过扣件本体506传递到基部28,扣件本体506联接到操纵杆本体504。扣件本体506具有接口端540和连杆端542。接口端540被配置为接合基部28的唇部68以将盖子26拉向基部28。连杆端542限定连杆孔544,其被配置用于接收连杆轴520,使得扣件本体506被联接到操纵杆本体504并且可绕连杆轴520移动。扣件本体506的连杆端542的运动对应于操纵杆本体504中的连杆孔口536的运动,其当操纵杆本体504在紧固位置和打开位置之间移动时沿着连杆槽518内的半圆弧运动。如图4D所示,扣件本体506还包括两个侧部546,其间限定有缺口548。这些侧部546在接口端540和连杆端542之间延伸并且间隔开以便在操纵杆本体504朝向紧固位置移动时将操纵杆本体504的一部分接收在缺口548中。
在一些配置中,通过围绕着接口端540并且朝向接口端540向后、以适合于接收连杆轴520的半径弯折每个侧部546的端部,可以在扣件本体506的连杆端542上形成连杆孔544。接口端540可被类似地弯折以形成适合接合基部28的唇部68的钩状轮廓550,使得当扣件本体506接合基部28并且操纵杆本体504处于紧固位置时,接口端540不容易脱开。在其他实例中,比如接口端540不包括钩状轮廓550和/或基部28不包括唇部68的实例中,接口端540可以被配置为通过可替代方式与基部28接合。
如上所述,连杆轴520设置在连杆槽518、连杆孔口536和连杆孔544中。类似于上述的枢轴516,连杆轴520可以通过各种方法固定到连杆孔口536或连杆孔544,例如压配合、焊接、紧固件、粘合剂等。例如,一种示例性方法可以首先在连杆轴520和连杆孔544之间使用压力,使得操纵杆本体504在连杆轴520上自由移动。可替代地,可以利用连杆轴520和连接孔口536之间的压配合,使得扣件本体506在连杆轴520上自由移动。
再次参考图4B-4D所示的侧视图,其中闩锁组件48被示为随着扣件本体506的相应运动而处于紧固位置、中间位置和打开位置。操纵杆本体504朝向打开位置的运动使扣件本体506移动以将接口端540与基部28的唇部68脱开。当操纵杆本体504被枢转时,连杆轴520以半圆弧运动,使得连杆轴520从大致在枢轴516上方的位置移动到大致在枢轴516下方的位置并且扣件本体506的连杆端542在向下方向上移动。扣件本体506的运动可以相对于枢轴516的头部538来限定。具体地,当操纵杆本体504处于紧固位置时,枢轴516的头部538与扣件本体506间隔开,并且随着操纵杆本体504枢转离开紧固位置,头部538接合扣件本体506从而当操纵杆本体504进一步朝向打开位置枢转时,头部538将接口端540移离基部28。更具体地,操纵杆本体504的中间位置可以限定在连杆轴520和枢轴516处于相同高度的位置处,如图4C所示。在该中间位置,枢轴516的头部538接合扣件本体506的侧部546之一,并且随着操纵杆本体504进一步朝向打开位置枢转,扣件本体506围绕枢轴516枢转,并且接口端540移离基部28。可替代地,在中间位置,操纵杆本体504朝向紧固位置的运动导致头部538与扣件本体506间隔开,使得钩状轮廓550能够接合基部28的唇部68。
闩锁组件48还可包括止动组件552,其设置在第一本体502上并抵接操纵杆本体504,用于限制操纵杆本体504从打开位置和紧固位置自由移动。具体地,止动组件552可以设置在第一本体502的侧面510之一上并且在大致垂直于侧面510的方向上突伸。换句话说,止动组件552的一部分可以升高到侧面510表面之上的一距离处,使得止动组件接触操纵杆本体504。
如上所述,止动组件552限制操纵杆本体504自由运动,这是通过止动组件552和操纵杆本体504之间的接合实现的。为此,止动组件552可包括向外定向的球部564或其他止动元件,弹簧(未示出)和壳体。球部564由壳体可移动地支撑并且被弹簧朝向操纵杆本体504偏压。球部564和操纵杆本体504之间的接触可以将球部564移位到壳体内并压缩弹簧。当操纵杆本体504处于紧固位置时,球部在凹槽562处接触操纵杆本体504,并且当操纵杆本体504处于打开位置时,球部564在边缘520之一处接触操纵杆本体504。为了使操纵杆本体504远离紧固位置移动,与凹槽562接合的球部564必须被进一步移入壳体中,以便从凹槽562脱开,这通常需要比球部564一压缩就能移动操纵杆本体504时所需的力更大量值的力。类似地,当操纵杆本体504处于打开位置时,侧壁528开始暴露出止动组件552,使得球部564向外移动以接合侧壁528的边缘530,从而当操纵杆本体504被移离打开位置需要球部564被再次向内移动并且将所需的力增加到足以限制自由运动的量值。
有利地,附接盖子26和将盖子26从基部28拆卸与闩锁组件48的致动同时进行,因为操纵杆本体504的运动与在附接和拆卸期间盖子26相对于基部28移动的方向共享分量方向。由于闩锁组件48的此配置,手柄部分522的使盖子26与基部28接合的运动与操纵杆本体504从打开位置向紧固位置的枢转是连续的,因此盖子26可以利用单一一个运动而被联接到基部28。具体地,当操纵杆本体504处于打开位置时,用户抓住手柄部分522并向下移动盖子26以接合基部28,在盖子和基部28接合时,用户继续该向下移动以将操纵杆本体504从打开位置枢转到紧固位置,从而移动扣件本体506使其与基部28接合并将盖子26固定到基部28。
闩锁组件48被配置成以类似的连续运动实现盖子26从基部28的脱离。使操纵杆本体504朝向打开位置枢转以实现扣件本体506的接口端540与基部28的唇部68的脱离与手柄部分522的使盖子26从基部28脱离接合的移动是连续的。具体地,在操纵杆本体504处于如图4B所示的紧固位置的情况下,用户抓住手柄部分522并将操纵杆本体504朝向如图4C所示的打开位置枢转,致使扣件本体506的接口端540向下移动并与唇部68脱离接合。在中间位置,扣件本体506的连杆端542已经向下移动至使侧部546之一接触枢轴516的头部538。随着用户继续将操纵杆本体504朝向打开位置移动,手柄部分522向上移动,致使连杆端542相应地向下移动。由于扣件本体506和枢轴516之间的接触,接口端540向外远离唇部68移动,并且在到达如图4D所示的打开位置时,用户继续该向上移动以将盖子26远离基部28升高。由于扣件本体506和枢轴516之间的接触导致操纵杆本体504和扣件本体506之间的协调运动,用户不需要执行使接口端540脱离的二次步骤,并且这样,可以仅通过接触操纵杆本体504的手柄部分522来移除盖子26和将其附接到基部28。
现在参考图5A-5C,在一些实例中,易碎密封元件72可以联接到闩锁组件48。易碎密封元件72可配置成指示闩锁组件48是处于打开位置还是处于紧固位置。例如,在图5A和5B中,闩锁组件48处于紧固位置并且易碎密封元件72设置在闩锁组件48内并被锁定,指示盖子26被可密封地联接到基部28。在图5C中,当操纵杆本体504移动到打开位置时易碎密封元件72被剪掉,指示盖子26不再可密封地联接到基部28并且盖子26可以从基部28移除。
在易碎密封元件72可以联接到闩锁组件48的实例中,比如图5A-5C的实例,第一本体502可以包括远离盖子26延伸的凸缘554。凸缘554可具有限定安全孔口558的翼片部分556。操纵杆本体504还可限定设置在本体部分524上并延伸穿过前壁526的剪切孔口560。剪切孔口560被布置成使得当操纵杆本体504朝向紧固位置移动时剪切孔口560接收凸缘554的翼片部分556,并且在打开位置剪切孔口560与翼片部分556间隔开。
通过使操纵杆本体504从图5A和5B所示的紧固位置移动到图5C所示的打开位置,操纵杆本体504的剪切孔口560切断易碎密封件72。如图5A和5B所示,当操纵杆本体504移动到紧固位置时,操纵杆本体504的剪切孔口560接合第一本体502的翼片部分556。当操纵杆本体504移动到打开位置时,如图5C所示,剪切孔口560与翼片部分556间隔开。此外,易碎密封元件72设置在第一本体502的安全孔口558中。因此,在图5A和5B中,操纵杆本体504被移动到紧固位置并且易碎密封元件72设置在安全孔口558中并被锁定在位。在图5C中,当操纵杆本体504被移动到打开位置时,易碎密封元件72被剪切孔口560切断。
易碎密封元件72可以包括剪切孔口560可以切断的任何材料。例如,易碎密封元件可以包括塑料。此外,图5B中的易碎密封元件72被配置用于锁定。如图所示,易碎密封元件72可包括接收器71和翼片73。如图5B所示,翼片可以插入到接收器71中并且可被锁定到位。然而,在其他实例中,易碎密封元件72可以设置在孔口72内而不锁定。
图3是描述以无菌方式移除被容纳在可高压灭菌容器12中的无菌内容物(例如一个或多个可无线充电的电池14)的方法的示意图。如图所示,该方法包括使闩锁组件48的操纵杆本体504的手柄部分522绕固定地联接到盖子26的第一本体502枢转的步骤80,使得操纵杆本体504从图4B所示的紧固位置移动到图4D所示的打开位置。同样在步骤80期间,响应于操纵杆本体504的手柄部分522从紧固位置枢转至打开位置,闩锁组件48的扣件本体506从可高压灭菌容器12的基部28脱离接合并且向外远离基部28移动。在步骤80之后,该方法接着进行步骤82,其中通过在不接触基部28的情况下提起操纵杆本体504而将盖子26从基部28上提起,以提供对基部28的容积30内的无菌内容物的访问。
可高压灭菌容器12可包括多种特征,以帮助在上述方法期间以无菌方式移除被容纳在可高压灭菌容器12中的无菌内容物。例如,可以防止操纵杆本体504从盖子26枢转超过110°,使得可高压灭菌容器12可以在步骤80期间被操纵杆本体504提升。此外,在无菌内容物是可无线充电的电池14的情况下,可无线充电的电池14的高度(在图2B中被标记为hbattery)大于基部的深度(这里也可以称为“基部的高度”),其在图2B中标记为hbase。如此,在步骤84期间,在不接触基部28的情况下可将可无线充电的电池14从可高压灭菌容器12和基部28移除。在一些实例中,盖子26的深度(图2B中的hlid)和基部28的深度,hbase,的和可以基本上等于可无线充电的电池14的高度,hbattery。在此情况下,为了确保可无线充电的电池14的高度,hbattery,大于基部28的深度,hbase,可高压灭菌容器12被制造成使得盖子26的深度,hlid,大于基部28的深度,hbase。
在各种实例中,闩锁组件48可以不同。另外,如前所述,虽然基部28包括唇部68并且扣件本体506的接口端540包括钩状轮廓550,但在其他实例中,接口端540可以不包括钩状轮廓550和/或基部28可以不包括唇部68。在这种实例中,接口端540可以被配置为通过可替代方式与基部28接合。
可高压灭菌容器12可包括被配置用于允许灭菌剂透过可高压灭菌容器12的一个或多个孔口32。图6A示出了可高压灭菌容器12的盖子26的外表面27,并且如图所示,盖子26限定所述多个孔口32。此外,如图6B所示,盖子可以包括用于接收限定微生物屏障40的过滤器36的安装件34。在图6B中,过滤器36面向可高压灭菌容器12的内部以防止或最小化可能通过所述多个孔口32进入可高压灭菌容器12内部的污染物的量。例如,过滤器36可以与可高压灭菌容器12的盖子26和基部28协作以在整个可高压灭菌容器12已经灭菌之后保持容积30的无菌性。因此,即使当可高压灭菌容器12被移动到非无菌位置时,只要盖子26和基部28保持密封,容积30也可以保持在无菌状态。在一些实例中,基部28可以限定多个孔口32并且可以包括用于接收过滤器36的安装件34。
如图6C所示,可高压灭菌容器12的基部28可包括多个容座42,其被成形为接收可无线充电的电池14。虽然图6C示出可高压灭菌容器12具有两个容座42,但是可以在可高压灭菌容器12中提供任何合适数量的容座42,用于接收一个或多个可无线充电的电池14。例如,在一个实例中,可高压灭菌容器12可以仅包括用于接收单一可无线充电的电池14的单一容座42。在一些实例中,可高压灭菌容器12可以省略容座42。此外,容座42可以将所述一个或多个可无线充电的电池14的一部分接收在容座的壁43内。
如图6D所示,可高压灭菌容器12的基部28可包括多个突起44,它们可与对应的容座42对准。突起44由可高压灭菌容器12的外表面27限定并且可以与相应的容座42对准。例如,图6D中的突起44通过基部28的外表面29限定并且与容座42对准。因此,在可无线充电的电池14插入容座42中的情况下,可无线充电的电池14也将与相应的突起44对准。在一些实例中,可高压灭菌容器12可以省略突起44。
基部28的突起44允许可高压灭菌容器12放置在充电模块16上。如本文将进一步描述的,充电模块16可包括充电舱46(图11A中所示),其被成形为,即嵌入为,用于接收可高压灭菌容器12的突起44。这样,每个突起44的尺寸和形状被设计成使得每个突起44可以放置在充电模块16的对应充电舱46上,以将可高压灭菌容器12及其中的内容物对准在充电模块16上。如前所述,在可无线充电的电池14插入容座42内的情况下,可无线充电的电池14将与对应的突起44对准。因此,通过将可高压灭菌容器12的突起44定位在充电模块16的充电舱46内,可无线充电的电池14即与充电舱46对准,从而充电功率可以从充电模块16传输到可无线充电的电池14。在一些实例中,即使可高压灭菌容器12不包括容座42,可高压灭菌容器12也可包括突起44,使得可高压灭菌容器12可以放置在充电模块16上并相应地对准。
此外,虽然图6D示出可高压灭菌容器12具有对应于两个容座42的两个突起44,但可在可高压灭菌容器12上设置任何合适数量的突起44,用于将可高压灭菌容器12放置在充电模块16上。例如,在一个实例中,可高压灭菌容器12可以仅包括单一突起44,用于将可高压灭菌容器12放置在充电模块16上并且用于将单一可无线充电的电池14与充电舱46对准。在一些实例中,可高压灭菌容器12可以省略突起44。
返回来参考图6C,所述多个容座42包括底板86。另外,每个容座42可以包括从底板86延伸的多个支座88。例如,在图6C中,每个容座42包括四个支座88。支座88被配置成使得由容座42接收的可无线充电的电池14接触支座88,从而可无线充电的电池14与底板86间隔开。以此方式,当可高压灭菌容器12被放置在高压釜中并被灭菌时,灭菌剂可以在可无线充电的电池14下方流通。这还可以使得在高压灭菌循环完成之后能够实现对可无线充电的电池14的改进的干燥。
因此,在可高压灭菌容器12包括多个具有多个支座88的容座42的实例中,可以执行灭菌可无线充电的电池14的方法。该方法包括将可无线充电的电池14定位在多个支座88上、使可无线充电的电池14的底表面与容座的底板86间隔开的步骤;将可高压灭菌容器12放入高压釜中的步骤;以及灭菌可高压灭菌容器12使灭菌剂接触可无线充电的电池14的底表面的步骤。
在不同实例中,支座88的数量、布置、形状和尺寸可能不同。例如,每个容座42可以包括任何合适数量的支座88。在图6C中,每个容座42包括四个支座88,然而在其他实例中,每个容座42可以包括更多或更少数量的支座88。此外,支座88可以以任何合适的方式布置,例如,以如图6C所示的矩形样式、三角形样式、圆形样式或任何其他合适的样式布置。支座88可以具有任何形状,例如,如图6C所示的球形形状、棱锥形状、长方体形状或任何其他合适的形状。此外,支座88可以具有任何合适的尺寸。例如,与容座42相比较,支座88可以具有与图6C所示的支座88不同的尺寸和高度。此外,容座42的每个支座88可以具有不同的尺寸、高度,并且可以彼此间隔开,使得灭菌剂可以在支座88之间移动。支座88也可以从可无线充电的电池14的底表面延伸或设置于其上,从而当可无线充电的电池14被容座42接收时支座88接触容座42的底板86。最后,可高压灭菌容器12可以省略支座88。
支座88的高度可以从对可无线充电的电池14进行灭菌的角度选择。例如,支座88的形状或尺寸可以基于可无线充电的电池14的底表面上被支座88接触的面积来选择,使得灭菌剂能够接触可无线充电的电池14的底表面的大部分。例如,可无线充电的电池14的底表面上被支座88接触的面积可以小于可无线充电的电池14的底表面面积的25%、20%、15%、10%或5%。这样,在高压灭菌过程中,电池的大部分底表面暴露于灭菌剂。具体地,大于75%、80%、85%、90%或95%的底表面面积可暴露于灭菌剂。
支座88的高度可以从对可无线充电的电池14进行充电的角度选择。如前所述,可无线充电的电池14的电力天线194布置在充电模块16的感应线圈130附近。在一些实例中,电力天线194和感应线圈130之间的距离越小,感应线圈130能够越有效地将充电功率传输到电力天线194。在其他实例中,电力天线194和感应线圈130之间存在阈值距离,使得如果在大于阈值距离的距离处感应线圈130向电力天线194传输充电功率的效率就有所降低。在这种情况下,可以相应地选择支座88的高度。例如,支座88的高度可以被最小化,以使电力天线194和感应线圈130之间的充电功率传输的效率最大化,同时仍允许灭菌剂接触可无线充电的电池14的底表面。作为另一个例子,支座88的高度可以基于阈值距离来选择,以保持电力天线194和感应线圈130之间的充电功率传输的效率,同时仍允许灭菌剂接触可无线充电的电池14的底表面。例如,支座88的高度可以不大于4毫米以允许灭菌剂接触可无线充电的电池14的底表面并保持充电功率传输的效率大于10%、25%、50%、75%或90%。
可高压灭菌容器12还可包括对准特征,例如图6E-6F中所示的腹板89。腹板89被配置为将可无线充电的电池14对准在容座42内,使得当容座42接收可无线充电的电池14并且可高压灭菌容器12放置在无线充电设备16上时电力天线194和感应线圈130被对准。
在图6E中,基部28包括在底板86和内表面33之间延伸的腹板89。当容座42接收可无线充电的电池14并且可高压灭菌容器12放置在无线充电设备16上时,可无线充电的电池14的壳体接触腹板89,从而电力天线194和感应线圈130对准。在图6E中,腹板89从内表面33向下倾斜到底板86。
在图6E和6F中,基部28还包括附加的对准特征,比如在底板86和支座88之间延伸的斜坡89’。如图所示,容座42包括对应于多个斜坡89'的多个支座88。每个斜坡89'在底板86和相应的支座88之间延伸。如图所示,图6F的斜坡89'从支座88的峰部向下倾斜到底板86。在一些实例中,基部28可以包括斜坡89'并且省略在底板86和内表面33之间延伸的腹板89。
斜坡89'被配置用于将可无线充电的电池14对准在容座42内,使得当容座42接收可无线充电的电池14并且可高压灭菌容器12放置在无线充电设备16上时电力天线194和感应线圈130对准。在一些实例中,斜坡89'使被设置在容座42内但未正确对准(电力天线194和感应线圈130未对准)的可无线充电的电池14对准。例如,可无线充电的电池14可能被以可无线充电的电池14的拐角布置在支座88和可无线充电的电池14之间的方式布置在容座42中。在这种情况下,可无线充电的电池14接触斜坡89'中的至少一个斜坡,并且当可高压灭菌容器12移动时,可无线充电的电池14可沿着所述至少一个斜坡89'滑动直到可无线充电的电池14不再接触斜坡89'。当可无线充电的电池14不再接触斜坡89'时,电力天线194和感应线圈130即被对准。
在图6G中,可无线充电的电池12包括对准特征,比如从可无线充电的电池12的壳体108突伸的肋89”。在基部28不包括腹板89的情况下,可无线充电的电池12的肋89”接触容座42并将可无线充电的电池14对准到容座42内。在基部28也包括腹板89的情况下,可无线充电的电池12的肋89”和基部28的腹板89协作以将可无线充电的电池12对准到容座42内。
应当注意,基部28可以包括任意数量的对准特征。在其他实例中,可高压灭菌容器12的其他部件也可以包括对准特征。例如,盖子26可以附加地或替代地包括腹板,使得当盖子26联接到基部28并且可高压灭菌容器12放置在无线充电设备14上时电力天线194和感应线圈130被对准。
在一些实例中,可移除托盘可以设置在可高压灭菌容器12内。例如,在图7A和7B的实例中,可移除托盘90设置在基部28内。在这种情况下,一个或多个可无线充电的电池14可以放置在可移除托盘90上,使得可移除托盘90接收可无线充电的电池14,并且可移除托盘90可以设置在可高压灭菌容器12内以将可无线充电的电池14放置在基部28内。可移除托盘90可从可高压灭菌容器12移除,如图7C所示,以便从基部28移除可无线充电的电池14。因此,可移除托盘90允许一个或多个可无线充电的电池14在灭菌之前被放置到可高压灭菌容器12内,以及在所述一个或多个可无线充电的电池14被灭菌之后从可高压灭菌容器12移除所述一个或多个可无线充电的电池14。
如图7D所示,可移除托盘90包括周边92,其包括开口94。因此,可移除托盘90的周边92可被称为开口周边92。可移除托盘90可以包括任何合适数量的开口94。如图7D所示,可移除托盘90包括两个开口94。开口94允许电磁波传输,即使可移除托盘90包括可抑制电磁波传输的材料,例如金属。开口94可以具有适合于允许电磁波传输的任何尺寸。
图7E和7F示出了在可移除托盘90包括可以抑制电磁波传输的材料的实例中开口94如何允许电磁波传输。为了说明开口94如何允许电磁波传输,示出了可无线充电的电池14的感应线圈130,感应线圈130被配置为接收充电功率。此外,示出了充电模块16的充电舱46的电力天线194,电力天线194被配置为当感应线圈130在电力天线194附近时将充电功率传输到可无线充电的电池14。在图7E和7F中,电力天线被示为充电线圈。此外,图7E中的可移除托盘90不包括开口94,因此,周边92不是开口周边。相比之下,图7F中的可移除托盘90包括开口94和开口周边92。
此外,磁场线在图7E和7F中示出了,用来示意电力天线194产生的磁场96。电力天线194产生磁场96,磁场96在可无线充电的电池14的感应线圈130中感应出电流,为可无线充电的电池14提供充电功率。磁场96与在感应线圈130中感应的电流之间的关系是磁场96的强度越大在感应线圈130中感应的电流的大小越大。当磁场96流经抑制电磁波传输的材料时,磁场96感应出涡流,比如在图7E中所示的涡流98。作为响应,涡流98产生与磁场96的方向相反的磁场100,衰减流经感应线圈130的总磁场的强度。因此,因为流经感应线圈130的总磁场的强度被衰减,所以在感应线圈130中感应的电流的大小减小,从而为可无线充电的电池14提供更小的充电功率。
在图7E和7F中,磁场96流经可移除托盘90,如前所述,该可移除托盘可包括抑制电磁波传输的材料。然而,因为图7E中的可移除托盘90的周边92不包括开口94,而图7F中的可移除托盘90的周边92包括开口94,所以更大的磁场96流经可移除托盘90并且可无线充电的电池14接收更大的充电功率。解释一下,当磁场96流经图7E的可移除托盘90时,较大的涡流(比如在图7E中所示的涡流98)被磁场96感应出来并且较小的充电功率被提供给可无线充电的电池14。这是因为涡流98产生与磁场96的方向相反的感应磁场99。因此,因为周边92的开口94允许电磁波(比如由电力天线194产生的磁场96)传输,所以产生较小的涡流98并且向可无线充电的电池14提供更大的充电功率(与可移除托盘90不包括开口94的实例相比较,比如图7E)。
在图7D中,可移除托盘90包括支撑构件102,其限定了与开口94相邻的空隙104。参考7C,空隙104的尺寸可以设计成接收可无线充电的电池14的一部分。如图所示,空隙104的尺寸使得,当可移除托盘90被从可高压灭菌容器12移除时,可充电电池14的被可移除托盘90接收的那部分15在支撑构件102下方。可移除托盘90可以包括任何合适数量的支撑构件102和对应的空隙104。例如,在图7D中,可移除托盘90包括两个支撑构件102和被配置用于接收两个可无线充电的电池14的两个对应空隙104。
在基部28包括突起44的情况下,当可移除托盘90设置在基部28内时,空隙104可被定位在突起44的正上方。在图7D中,突起44的轮廓以虚线示出并且空隙104被示为位于突起44的正上方。以这种方式,当可移除托盘90设置在基部28内时,由空隙104接收的可无线充电的电池14被定位于突起44的正上方。如前所述,突起44被定位于充电模块16的充电舱46内。因此,当可移除托盘90设置在基部28内时,由可移除托盘90接收的可无线充电的电池14与充电舱46对准,使得充电功率可从充电模块16传输至可无线充电的电池14。
在基部28限定被成形为接收可无线充电的电池14的容座42的实例中,当可移除托盘90设置在基部28内时,空隙104可被定位在容座42的正上方,如图7D所示。以此方式,当可移除托盘90设置在基部28内时,由空隙104接收的可无线充电的电池14被容座42接收。例如,在图7A中,当可移除托盘90设置在基部28内时,可无线充电的电池14被容座42接收。如前所述,容座42与突起44对准,使得插入容座42内的可无线充电的电池14也被与对应的突起44对准。这样,当可移除托盘90设置在基部28内时,由可移除托盘90接收的可无线充电的电池14被容座42接收,与对应的突起44对准,并且与充电舱46对准,使得充电功率可从充电模块16传递到可无线充电的电池14。
在基部28限定容座42的情况下,容座42还可包括先前描述的底板86和先前描述的支座88,如图7A、7C和7D所示。在这种实例中,当可移除托盘90设置在基部28内时,空隙104可以被定位在容座42正上方,如图7D所示。以此方式,当可移除托盘90设置在基部28内时,由空隙104接收的可无线充电的电池14被容座42接收并接触支座88,如图7A所示。这样,当可移除托盘90设置在基部28内时,可无线充电的电池14被容座42接收并且充电功率可以从充电模块16传输到可无线充电的电池14。此外,可无线充电的电池14被与容座42的底板86间隔开以允许灭菌剂在可无线充电的电池14下方流通。
如前所述,空隙104的尺寸可以设计成使得可无线充电的电池14的一部分可以布置在空隙104内。例如,在图7C中,可无线充电的电池14的部分15布置在可移除托盘90的空隙104内。在这种情况下,容座42接收可无线充电的电池14的部分15,如图7A所示,并且当可移除托盘90设置在基部28中时,可无线充电的电池14设置在多个支座88上。在基部28不包括多个支座88并且可无线充电的电池14可设置在空隙104内的实例中,空隙104的尺寸可以设计成得可无线充电的电池14的被可移除托盘90接收的部分15被容座42接收并与容座42的底板86间隔开。因此,在基部28不包括多个支座88的情况下,空隙104的尺寸仍可以允许灭菌剂在可无线充电的电池14的下方流通。
图7C示意了可移除托盘90被从基部28移除并且可移除托盘90将由可移除托盘90接收的可无线充电的电池14从基部28移除的情形。如图7C所示,当可移除托盘90从基部28移除时,可移除托盘90的支撑构件102接触可无线充电的电池14。以此方式,当可移除托盘90从基部28移除时,可无线充电的电池14被从基部28移除。
应该注意的是,图7C还示出了可移除托盘90被布置在基部28内的情形。如所示,在可移除托盘90被布置在基部28内时可移除托盘90的支撑构件102也接触可无线充电的电池14。
在一些实例中,比如图7B的实例,当可移除托盘90与可移除托盘90所接收的可无线充电的电池14被设置于基部28内时,可无线充电的电池14被容座42接收且可移除托盘90接触基部28、但不再接触可无线充电的电池14。例如,如图7B所示,当可移除托盘90设置在基部28内时,支撑构件102不再接触可无线充电的电池14。此外,可无线充电的电池14的部分15不再位于支撑构件92下方。因此,当可移除托盘90从基部28移除时,可移除托盘90接触可无线充电的电池14以将可无线充电的电池14从基部28移除。
有利地,因为当可移除托盘90从基部28移除或设置在基部28内时可移除托盘90接触可无线充电的电池14,所以用户不需要物理接触可无线充电的电池14。因此,当可无线充电的电池14从基部28移除或被放置在基部28内时,用户不用冒破坏可无线充电的电池14的无菌状态的风险。
可移除托盘90还可包括多种特征。例如,如图7A-7D所示,可移除托盘90可以包括一个或多个手柄106,其使得可移除托盘90能够容易地被抓握并放置在可高压灭菌容器12内以及从可高压灭菌容器12移除。在一些实例中,可移除托盘90可以限定多个孔口,这些孔口允许灭菌剂在可高压灭菌容器12内流通。以这种方式,当可高压灭菌容器12被放置在高压釜中并被灭菌时,可移除托盘90不会抑制灭菌剂的流通。
在一些实例中,可高压灭菌容器12的至少一部分至少部分地是透明的、半透明的和/或非不透明的,以使用户能够观看到容座42内的可无线充电的电池14和/或电池14的状态。例如,在一些实例中,可无线充电的电池14可以包括指示电池的荷电状态和/或健康状态的电池状态指示器,比如LED。在这种实例中,可高压灭菌容器12可包括透明部分或可高压灭菌容器12可以至少部分地是透明的,从而当可无线充电的电池14放置在容座42内时可以通过透明部分看到电池状态指示器。
示例性可无线充电的电池14在图8A-8E中示出了。如图所示,在图8A中,可无线充电的电池14包括壳体108。壳体108包括顶部110和底部112。顶部110和底部112可以可密封地联接,使得顶部110和底部112形成可高压灭菌的壳体。
顶部110可以形成有电池头部114。电池头部114的尺寸可以设计成装配在手术工具116的工具壳体118的尾端中,如图8B所示。手术工具116在题为“SYSTEM AND METHOD FORWIRELESSLY CHARGING AMEDICAL DEVICE BATTERY”的PCT国际申请No.PCT/US2018/052854中进一步描述了,其公开内容被以引用方式并入本文。
在此描述的可无线充电的电池14的部件可以定位在壳体108内。如图8A和8C所示,壳体108可包括盖150,盖150可焊接到壳体108以形成整体式结构以形成无缝结合。此外,密封件152,也如图8A和8C所示,可被定位在壳体108和盖150之间以在盖150和壳体108之间形成气密性屏障。密封件152可由可高压灭菌并且可选地可压缩的材料形成。例如,密封件152可以包括EPDM橡胶或硅橡胶。
可无线充电的电池14的壳体108可以包括适合高压灭菌循环的材料。可无线充电的电池14(包括被定位于壳体108内的可无线充电的电池14的部件、壳体108、电源触头120、122和盖150)被配置为与工具116一起或与工具116分开进行灭菌,通过蒸汽灭菌、过氧化氢灭菌或其他合适的灭菌技术。“无菌”是指,一旦该过程完成,壳体108或盖150具有至少10-6的灭菌保证水平(SAL)。这意味着在被灭菌的物品上存在单一活微生物的可能性等于或小于百万分之一。该无菌定义是在ANSI/AAMI ST35-1966中阐述的定义,题为“Safe Handlingand Biological Decontamination of Medical Devices in Health Care Facilitiesand Nonclinical Settings”。对于替代应用来说,如果是“灭菌”过程完成后壳体108或盖150具有至少10-4的SAL,那么此“灭菌”过程就足够了。
此外,虽然可无线充电的电池14的许多形式包括可高压灭菌的壳体108或盖150,但情况并非总是如此。此功能通常不是非医疗/外科使用的电池设计的一部分。同样,可无线充电的电池14的这些特征可被引入到通常称为防感染(无菌的,aseptic)壳体中的非无菌电池中。防感染壳体中的非无菌电池包括电池单元簇和电路板,诸如下述的电气部件被监控到该电路板:电池单元调节器(电压调节器)、晶体管(例如,FET)、电阻器、电容器和微处理器或电池控制器。该电池单元簇是不可高压灭菌的。都是,该电池单元簇可以可移除地安装到可高压灭菌的壳体中。一旦电池单元安装在壳体中,壳体就被密封。电池单元和其他形成簇的部件即被封装在被灭菌的封壳中。与电池单元簇和壳体两者集成的触头提供了接触路径,通过该路径从电池中获取电流。对防感染壳体中的非无菌电池组件的结构的进一步理解可从下述中获得:题为“ASEPTIC BATTERY WITH A REMOVAL CELL CLUSTER,THECELL CLUSTER CONFIGURED FOR CHARGING IN A SOCKET THAT RECEIVES A STERILIZABLEBATTERY”的美国专利No.7,705,559B2和题为“ASEPTIC BATTERY ASSEMBLY WITHREMOVABLE,RECHARGEABLE BATTERY PACK,THE BATTERY PACK ADAPTED TO BE USED WITHA CONVENTIONAL CHARGER”的PCT公开文献No.WO2007/090025A1,其公开内容被通过引用发生并入本文。
一些可无线充电的电池14还被提供有补充部件。这些部件可以包括内部传感器、数据收集电路、存储器或控制处理器。这些部件可以监控电池所暴露的环境,存储关于电池使用的数据,和/或存储关于电池所附接的医疗设备的数据。所述补充部件可以包括或类似于在题为“BATTERY CHARGER ESPECIALLY USEFUL WITH STERILIZABLE RECHARGEABLEBATTERY PACKS”的美国专利No.6,018,227A和题为“SYSTEM AND METHOD FOR RECHARGINGA BATTERY EXPOSED TO A HARSH ENVIRONMENT”的美国专利文献No.2007/0090788Al/PCT文献WO 2007/015639A2中描述的补充部件,它们的公开内容被通过引用方式并入本文。当电池被提供有这些补充部件中的一个或多个时,壳体108可以包括补充触头(例如,数据触头124)。该补充触头可以是从补充部件接收信号和/或向补充部件发送信号所通过的触头。
电池头部114可以设置有电源触头120、122。电源触头120、122是导电构件,工具116通过这些导电构件汲取激励电流。在一些实例中,电源触头120是可无线充电的电池14的阴极并且电源触头122是其阳极。电源触头120、122可以被成形为并在物理上适于使可无线充电的电池14可拆卸地联接到工具116。更具体地,电源触头120、122在物理上适于插入到工具116的相应部分中以建立与工具116的物理和电连接。因此,当电力触头120、122被插入到工具116中并且电力触头120、122被激活使得电压被施加到电力触头120、122上时,可无线充电的电池14向工具116提供电力。
电池头部114还可设有数据触头124。在包括一个或多个数据触头124的情况下,数据和指令信号通过数据触头124写入到可无线充电的电池14中和从可无线充电的电池14读出。这样可无线充电的电池14可以使用数据触头124与手术工具116的工具处理器交换数据和指令。可以使用合适的有线通信协议来交换这些信号。在可以省略数据触头124的其他实例中,可以无线地将数据和指令写入到可无线充电的电池14中和从可无线充电的电池14中读出。
可无线充电的电池14的物理结构可以与本文描述的和图示的不同。例如,电池头部114、电源触头120、122和数据触头124可以从顶部110和/或从可无线充电的电池14省略。例如,电源触头120、122中的一个或多个可以直接安装到工具壳体118,而不是可无线充电的电池14。在另一个实例中,电源触头120、122可以安装到盖150上。虽然电源触头120、122在图8C中被示意为从电池头部114延伸,但电源触头120、122可以部分地或完全地容置在盖150和/或壳体108内,使得来自工具116的相应触头插入到盖150和/或壳体108中以连接到电源触头120、122。
如图8C所示,可无线充电的电池14包括将在本文中进一步讨论的多个部件。例如,如图8C所示,可无线充电的电池14包括一个或多个电池单元126、感应线圈130、电池微控制器140、电池通信设备142、栅(gate)144和充电电路146。可无线充电的电池14还可包括具有通信天线的标签148,比如NFC或RFID标签,其可被用于与充电模块16通信。在此描述的电池部件可被包括在电路板内,比如电路板136(如图8D所示)。
参考图8D,一个或多个电池单元126可以设置在壳体108内。电池单元126用于将电荷存储在可无线充电的电池14内。如图8B和7C所示,可无线充电的电池14包括六个电池单元126。然而,在其他实例中,可无线充电的电池14可以包括更少或更多数量的电池单元126。
在一些实例中,电池单元126是锂离子电池。例如,电池单元126可包括任何合适的镍或锂化学电池,包括、但不限于锂离子陶瓷电池单元、磷酸铁锂、氧氮化锂铁磷电池单元、锂离子镍镁钴、或锂锡磷硫化物电池单元。在一个实例中,电池单元126可以是高温电池单元,其被配置为在灭菌过程中(例如,在高压灭菌过程中)保持功能而不损坏或减少损坏。在另一个实例中,电池单元126可以是铅酸或任何其他合适类型的电池单元。
在一些实例中,在正确充电时,每个电池单元126对于磷酸铁锂具有3.3VDC的标称电池电压。此外,电池单元126可以串联连接在一起以形成电池单元簇。在所示实例中,可无线充电的电池14包括六个串联连接的电池单元126。因此,可无线充电的电池14的这个实例被配置为输出大约19.8VDC的电势。可替代地,在一些实例中,电池单元126中的至少一些可以并联连接在一起。电池内部的电池单元126的数量和类型当然可以与所描述的不同。
如图8D所示,铁氧体基部128可以设置在壳体118和电池单元126之间。还示出,感应线圈130和射频线圈132可以设置在铁氧体基部128上并且用合适的技术附接,比如用粘合剂。感应线圈130、射频线圈132和铁氧体基部128在图8D和8E中进一步示出了。在图8D-8G所示的实例中,铁氧体基部128是单体式部件并且感应线圈130和射频线圈132共用相同的铁氧体基部128。例如,如图所示,感应线圈130和射频线圈132同心地布置在铁氧体基部128上,使得感应线圈130布置在射频线圈132内。在其他实例中,感应线圈130和射频线圈132可以不同方式布置在铁氧体基部128上。例如,感应线圈130和射频线圈132可以以使感应线圈130和射频线圈132共面的形式设置在铁氧体基部128上。
铁氧体基部128可被用于减少从诸如电磁波或射频信号的受电无线信号接收的电磁干扰量,并增加受电无线信号的无线范围。在图8D-8G所示的例子中,感应线圈130被配置为接收用于功率传输的电磁波并且射频线圈132被配置为接收用于通信的射频信号。铁氧体基部128被用于阻止来自感应线圈130接收的电磁波的电磁干扰和来自射频线圈132发送/接收的射频信号的电磁干扰。
在图8D-8G所示的实例中,感应线圈130和射频线圈132有利地设置在单一铁氧体基部128上,允许以更紧凑的方式构造可无线充电的电池14。在一些实例中,感应线圈130和射频线圈132可以设置在分开的铁氧体基部上。在这样的实例中,可以选择单个的铁氧体基部128,使得感应线圈130接收的电磁波的无线范围和射频线圈132发送/接收的射频信号的无线范围被最大化。
然而,在图示的配置中,感应线圈130和射频线圈132能够都设置在同一个铁氧体基部128上,因为感应线圈130接收的电磁波的无线范围小于射频线圈132发送/接收的射频信号的无线范围。因此,铁氧体基部128可以选择为使感应线圈130接收的电磁波的无线范围最大化,同时射频线圈132发送/接收的射频信号的无线范围保持在可接受的范围内。
铁氧体基部128可以基于它们的磁导率和它们的Q因子来选择。例如,具有较高磁导率的铁氧体基部可以增加由铁氧体基部发送和/或接收的信号的无线范围。具有较高Q因子的铁氧体基部可以更有效地减少来自从铁氧体基部发送和/或接收的受电无线信号的电磁干扰量。例如,铁氧体基部128可以具有至少700的磁导率和至少20的Q因子。
感应线圈130可以包括具有合适的额定温度的材料。如前所述,高压釜内的温度可能超过120摄氏度。因此,为了确保感应线圈130的适当功能,感应线圈可以包括额定温度大于120摄氏度的材料。例如,感应线圈130可以包括利兹线,其具有至少155摄氏度的额定温度。
如图8D-8G所示,射频线圈132可被嵌入在柔性印刷电路板134的介质中。因此,射频线圈132的相邻绕组通过柔性印刷电路板134的介质相对于彼此固定。通过将射频线圈132的相邻绕组相对于彼此固定在柔性印刷电路板134中,射频线圈132被保护免于在使用(即温度循环和机械破坏)中退化。换句话说,将射频线圈132设置在柔性印刷电路板134的介质内提供了使射频线圈132的绕组移位的可能性最小化的坚固构造。在一些实例中,柔性印刷电路板134的介质包括树脂。
射频线圈发送和接收的射频信号的频率可以由射频线圈的绕组的数量和射频线圈的绕组之间的间距来定义。这样,通过使射频线圈132的绕组相对于彼此固定,可以保护射频线圈132,不会发生绕组的轻微移动,否则该轻微移动可能影响由射频线圈132发送/接收的射频信号的频率。如果射频线圈132的绕组没有通过柔性印刷电路板134的介质相对于彼此固定,则这种绕组的轻微移动可能在可无线充电的电池14的使用中发生。
可无线充电的电池14还可以包括布置在壳体108和电池单元之间的电路板136。电路板136保持着在下面描述的部件,这些部件选择性地将电池单元126连接到电源触头120、122。例如,电路板136包括或被联接到电池微控制器140,电池微控制器140控制可无线充电的电池14的操作,如本文更全面地描述的。
电池微控制器140可以是或可以包括任何合适的控制器、微控制器或微处理器。电池微控制器140包括图9中描述的多个不同的子电路。例如,在一个实例中,电池微控制器140可以控制可无线充电的电池14何时被置于低功率状态以及可无线充电的电池14何时退出低功率状态,如本文所述的。
如前所述,感应线圈130被配置用于通过电磁充电信号接收来自充电模块16的充电功率。此外,如图8C所示,电池微控制器140可以耦合到感应线圈130并且耦合到充电电路146。充电电路146包括一个或多个有助于对电池单元126充电或向电池单元126提供电荷或电流的电路部件。如此,感应线圈130被配置为从充电模块16接收充电信号并且被配置为将该信号转换成电流,该电流被传输到充电电路146以用于对电池单元126充电。充电电路146可以接收该电流并且可以调整该电流和/或电压以符合电池单元126的期望电流或电压。当电池单元126已经充电到最大或预定义的荷电状态时,电池微控制器140可以控制充电电路146以防止给电池单元126提供进一步的电流。
仍如图8C所示,可无线充电的电池14还可以包括栅144,栅144包括一个或多个将电池单元126选择性地耦合到电源触头120、122的电路部件。栅144可包括一个或多个晶体管,比如场效应晶体管,其可由电池微控制器140激活以将电池单元126电耦合至电源触头120、122,使得电池单元126选择性地与电源触头120,122通信。
在图8D-8G所示的实例中,电池通信设备142包括射频线圈132。此外,如图8F所示,电池通信设备142可以耦合到电池微控制器140,允许电池微控制器140经由射频线圈132的射频信号与工具116、充电模块16和/或诸如平板电脑或服务器的计算设备通信。在其他实例中,电池通信设备142可以是红外(IR)收发器或蓝牙收发器,并且可以使用任何无线协议和/或技术无线地发送和接收数据,包括、但不限于ZigBee、蓝牙、Wi-Fi等。
当可无线充电的电池14被连接到工具116或充电模块16时,电池通信设备142与工具116内(或另一合适的医疗设备内)或充电模块16内的互补收发器交换信号。例如,电池通信设备142可以将认证数据发送到医疗设备通信模块(未示出)和/或可以从医疗设备通信模块接收认证数据以认证工具116和/或可无线充电的电池14。以类似的方式,电池通信设备142可以将认证数据发送到充电模块16以使充电模块16能够认证可无线充电的电池14。因此,可无线充电的电池14、充电模块16和/或工具116可以确保只有被授权的和/或兼容的部件正在相互一起使用。
可替代地,在一些实例中,电池通信设备142可以是有线收发器,其使用合适的有线协议向工具116和/或计算设备发送数据和从工具116和/或计算设备传输数据。在这种实例中,用户可以使用电池通信设备142从可无线充电的电池14、充电模块16和/或工具116发送和/或接收数据。
电池通信设备142还可以包括标签148,如图8C所示。可替代地,电池通信设备142和标签148可以是分开的设备。在一些实例中,标签148可以包括用于与充电模块16通信的集成天线(未示出)。可替代地,标签148可以耦合到电池通信设备142或者可以是具有集成天线的独立部件。在一些实例中,诸如可无线充电的电池14的健康状态、荷电状态和/或电池操作数据的电池数据可以存储在标签148中并且可以经由NFC、RFID或任何其他合适的通信协议传输到充电模块16。在一些实例中,标签148是经由电磁场(比如由充电模块16产生的场)感应地供电的无源标签。
可无线充电的电池14还可包括绝热材料138。如图8D和7E所示,绝热材料138可以至少部分地设置在电池单元126和铁氧体基部128之间。绝热材料138也可以至少部分地设置在电池单元126和壳体108之间。绝热材料138被配置为使电池单元126与高温绝缘。因此,在电池单元126暴露于高压釜的高温时可能遭受退化的实例中,绝热材料138最小化了在灭菌或高压灭菌循环期间发生的损坏。通过将绝热材料138放置在电池单元126和感应线圈130之间,感应线圈130可以被定位成尽可能靠近可无线充电的电池14的壳体108的底部。这确保了最佳充电性质,同时保持保护电池单元126免受高温环境的影响。
在一些实例中,绝热材料138可包括气凝胶,比如聚酰亚胺、二氧化硅或碳气凝胶。例如,绝热材料138可以是在298开尔文下热导率为大约32.5mW/(m*K)的气凝胶。绝热材料138也可以被压缩而不影响其热导率。这是因为压缩绝热材料138不会减少绝热材料138中包括的绝缘材料(例如气凝胶,比如聚酰亚胺、二氧化硅或碳气凝胶)的量。在一个实例中,绝热材料138在布置于壳体108内时可以被压缩大约50%。
图9是示意电池微控制器140的各子电路或部件的框图。虽然以下子电路或部件在图9中被示意为包括在电池微控制器140内,但应该认识到,这些子电路或部件中的一个或多个可以包括在可无线充电的电池14的任何合适的设备、模块或部分内。
在一些实例中,中央处理单元(CPU)154控制电池微控制器140和连接到电池控制器的各部件的操作。非易失性闪存156存储由CPU 154执行的指令。如这里更充分地描述的,闪存156还存储用于调节可无线充电的电池14的充电的指令、描述可无线充电的电池14的使用历史的数据、以及描述可无线充电的电池14被附接到的工具116的使用历史的数据。
随机存取存储器158用作由电池微控制器140读取和生成的数据的临时缓冲器。CPU时钟160提供用于调节CPU 154的操作的时钟信号。虽然为了简单起见被示为单一一个方块,但是应当理解,CPU时钟160包括片上振荡器以及将来自振荡器的输出信号转换为CPU时钟信号的子电路。实时时钟162以固定的间隔产生时钟信号。
模拟比较器164和模数转换器(ADC)166用于处理一个或多个传感器或可无线充电的电池14的其他部件(比如温度传感器(未示出))的输出信号。在图9中,以上子电路被示出为通过单一总线516互连。应当理解,这是为了简单起见。实际上,专用线可以将某些子电路连接在一起。同样地,应当理解,电池微控制器140可以具有其他子电路。这些子电路与本公开不是特别相关,因此不详细描述。
图10是除了由电池微控制器140执行的指令之外还可以存储在闪存156(如图9所示)中的数据结构168的框图。数据结构168可以将诸如电池操作数据的数据存储为一个或多个记录或文件中的一个或多个字段170。作为一个例子,识别数据172可以存储在文件中并且可以用于识别可无线充电的电池14。识别数据172可以包括例如序列号、批号、制造商标识和/或授权码。授权码或其他识别信息可由可无线充电的电池14连接到的工具116或充电模块16读取,以认证可无线充电的电池14(例如,分别用于确定可无线充电的电池14是否能够给工具116供电或被充电模块16再充电)。闪存156还可以包括指示可无线充电的电池14的使用寿命174(有时称为”使用寿命数据”)的字段。使用寿命数据174可以包括以下数据类型中的一种或多种:电池到期数据、可无线充电的电池14经历过的充电循环次数、以及可无线充电的电池14经历过的高压灭菌过程或循环次数。其他字段可以指示由可无线充电的电池14产生的信号的标称开路电压176、可无线充电的电池14能够产生的电流178、以及可用能量的量值180(例如以焦耳表示)。
用于可无线充电的电池14的充电指令182可以存储成字段170。该数据可以包括在美国专利No.6,018,227A和6,184,655B1中公开的电池的存储器中描述的数据类型,它们的公开内容被通过引用方式并入本文。
闪存156还包含描述可无线充电的电池14的充电历史184和高压灭菌历史186的数据。例如,作为可无线充电的电池14的充电历史184的一部分,可以存储指示可无线充电的电池14被充电的次数的数据,以及指示每个充电循环开始和/或结束的时间的时间戳。
作为可无线充电的电池14的高压灭菌历史186的一部分,闪存156可以存储指示下述的数据:可无线充电的电池14已经被高压灭菌的总次数和/或可无线充电的电池14已经经历的、等于或高于被认为是高压灭菌温度的阈值的温度的累积时间量。在一种非限制性实例中,阈值温度为约130摄氏度。在更具体的实例中,阈值温度为约134摄氏度。然而,应当认识到,阈值温度可以是任何合适的温度。高压灭菌历史186字段170还可包括指示可无线充电的电池14已经暴露于潜在过度高压灭菌循环的次数和/或累积时间量的数据。高压灭菌历史186还可包括:指示可无线充电的电池14已经暴露过的最高高压釜温度的峰值高压釜温度数据,和对于其高压灭菌循环中的每一个高压灭菌循环来说可无线充电的电池14已经在高压釜中停留的时间量,以及可无线充电的电池14经受高压灭菌的最长的单次时间段。
测量的充电后电压字段188包含指示在每次充电之后可无线充电的电池14的被测量的负载电压(voltage-at-load)的数据。在某些实例中,字段188仅包含最后1到10个充电循环的这些测量值。在另一个字段190中,存储指示在其前面充电循环期间测量的最高电池温度的数据。同样,字段190可能仅包含指示在电池的最后1到10个充电循环期间测量的最高温度的数据。
闪存156还包含设备使用字段192。如下所讨论的,设备使用字段192存储从使用可无线充电的电池14来供电的工具116或其他医疗设备获得的数据。例如,在一个实例中,设备使用字段192可以存储指示下述的数据:可无线充电的电池14已连接到工具116的次数,工具116的触发器拉动次数,可无线充电的电池14在工具116的操作期间向工具116供电的总时间(即,工具116的运行时间),工具116已经历的电力循环(power cycle)数,工具116已暴露的最大温度,工具116的电流消耗,工具116的速度直方图,可无线充电的电池14与其交互过的设备的序列号或其他标识符列表,和/或工具116的任何其他合适的数据。然而,应当理解,设备使用字段192不包括患者数据。存储在设备使用字段192中的数据可由医疗设备150的通信模块发送并由电池通信设备142接收。
图11A-11C进一步图示了充电模块16。如图所示,充电模块16包括配置为接收多个突起44的多个充电舱46。可高压灭菌容器12可放置在充电模块16上,使得可高压灭菌容器12的每个突起44放置在充电模块16的充电舱46上。
在各种实例中,充电模块16可以包括任何合适数量的充电舱46。例如,在图11A中,充电模块16包括六个充电舱46。在其他实例中,充电模块16可以包括多于一个的任何数量的充电舱46(例如,充电模块16可以包括两个、三个、四个、八个等的充电舱46)并且充电模块16的结构可以相应地变化。在一些实例中,行R中的充电舱46的数量和列C中的充电舱46的数量可以彼此不同,使得充电模块16可以适应包括不同数量的突起44的可高压灭菌容器12。例如,图11A中的充电模块16包括具有三个充电舱46的行R和具有两个充电舱46的列C。因此,具有三个突起44的可高压灭菌容器12和具有两个突起44的可高压灭菌容器12可以放置在充电模块12上。
充电模块16可以接收一个可高压灭菌容器12或多个可高压灭菌容器12。参考图1,三个可高压灭菌容器12沿充电模块16的三个列C放置。在其他实例中,较少数量的可高压灭菌容器12可以放置在充电模块16上。此外,可高压灭菌容器12可沿行R布置。此外,当可高压灭菌容器12布置在充电模块16的行R或列C上时,可高压灭菌容器12的突起44不需要布置在行R或列C的所有充电舱16内。例如,可高压灭菌容器12包括两个突起44并且可以沿行R放置,使得两个突起44布置在该行R的三个充电舱46中的两个内。
充电舱46可以以任何合适的方式布置。例如,在图11A中,六个充电舱46布置成两行R,每行R包括三个充电舱46。图11A的六个充电舱46也可以描述为布置成三列C,每列C包括两个充电舱46。可替代地,在其他布置中,充电模块16可包括单一充电舱46,用于接收可高压灭菌容器12的突起44。在另一实例中,充电舱46可布置在单一行R或列C中。
在不同实例中,充电模块16可以以任何合适的方式成形以用于对可无线充电的电池14充电。例如,参考图11A,充电模块16的充电舱46被示为基本平坦的表面,其被配置用于接收可高压灭菌容器12的突起44。在其他实例中,充电舱46可以是类似于无线电力联盟(Qi)充电器的充电表面的基本上平坦的表面。在一些实例中,充电舱46可以包括用于防止可无线充电的电池14滑动的摩擦表面。
如图11A所示,每个充电舱46可以包括电力天线194和通信天线196。在每个充电舱46中电力天线194被示为虚线线圈。充电舱46的电力天线194被配置为当可无线充电的电池14在充电舱14附近、从而可无线充电的电池14的感应线圈130在电力天线194附近时向布置在可高压灭菌容器12的容座42内的可无线充电的电池14提供充电功率。在每个充电舱46中通信天线196被示为虚线天线。充电舱46的通信天线196被配置为响应于可无线充电的电池14在充电舱46附近而与布置在可高压灭菌容器12的容座42内的可无线充电的电池14的电池微控制器140建立通信。
例如,可高压灭菌容器12的每个容座42和突起44被成形为与充电模块16的相应充电舱46对准。这样,通过将可无线充电的电池14放置在容座42中并且将可高压灭菌容器12放置在充电模块16上,可无线充电的电池14在电力天线194和通信天线196的附近,从而电力天线194向可无线充电的电池14提供充电功率并且通信天线196与可无线充电的电池14的电池微控制器140通信。
还如图11A所示,充电模块16可以包括电源,如虚线矩形块198所示。充电模块16内部还有充电器控制器,如虚线矩形块200所示。当可无线充电的电池14放置在充电模块16上时,电源198向电池的电池单元126施加充电电流。充电器控制器200通过电源198调节可无线充电的电池14的充电。充电器控制器200还能够从可无线充电的电池14内部的存储器中得到数据和向其写入数据。
此外,参考图11B,电力天线194和通信天线196耦合到充电器控制器200。因此,当可高压灭菌容器12靠近充电模块16定位使得可高压灭菌容器12的相关容座42内的每个可无线充电的电池14靠近充电舱46定位时,可无线充电的电池14可经由充电舱46的通信天线196与充电器控制器200通信并且可以经由充电舱46的电力天线194接收充电功率。
充电模块16可以包括显示区域202,其包括多个指示器,这些指示器提供与正在被充电模块16充电的可无线充电的电池14的状态有关的信息。在一个实例中,充电显示器202与充电模块16的每个充电舱46相关联。充电显示器202可以包括表示正在被充电舱46充电的可无线充电的电池14的荷电状态的指示器。充电显示器202还可包括表示正在被充电舱46充电的可无线充电的电池14(未示出)的健康状态的指示器。在一个实例中,每个可无线充电的电池14的健康状态可以类似于题为“SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING ANAMOUNT OF DEGRADATION OF A MEDICAL DEVICE BATTERY”的美国专利文献No.US2018/0372806A1中描述的方式来确定,该美国专利公开的公开内容被整体通过引用方式并入本文。每个指示器可以使用一个或多个指示器设备204来实现。因此,每个指示器204可以包括LED或其他光源,其照亮指示器204的全部或一部分以向用户显示健康状态和/或荷电状态。可替代地,每个指示器204可以包括任何其他合适的设备或显示器,使用户能够看到代表每个可无线充电的电池14的健康状态和/或荷电状态的数据。附加地或可替代地,指示器204中的一个或多个可以设置在每个可无线充电的电池14上或内。
如这里更充分地描述的,表示每个可无线充电的电池14的健康状态和荷电状态的数据可以由每个可无线充电的电池14通过可无线充电的电池14所靠近的充电舱46的通信天线196发送到充电模块16。数据从通信天线196发送到充电器控制器200。充电器控制器200控制显示区域202使荷电状态指示器和/或健康状态指示器反映从可无线充电的电池14接收的荷电状态数据和健康状态数据。
在一些实例中,显示区域202还可以包括温度指示器(未示出),其显示代表充电模块16所处环境的环境温度的数据。充电器控制器200可以从表示感测到的环境温度的温度传感器接收一个或多个信号。充电器控制器200可以控制温度指示器以数字显示形式或任何其他合适的显示形式显示感测到的温度。
在另一个实例中,显示区域202可以包括刷新图标(未示出),用户可以选择或按下该刷新图标。充电器控制器200可以响应于用户选择或按压刷新图标而接收信号,并且充电器控制器200可以进行响应而开始显示区域202的刷新。显示区域202的刷新可以包括重新确定和重新显示每个可无线充电的电池14的荷电状态、每个可无线充电的电池14的健康状态、以及充电模块16所放置于其中的环境的环境温度。
在一个实例中,充电模块16和/或可高压灭菌容器12可以包括测量每个可无线充电的电池14和/或无菌容积30(如图2B所示)的无菌性的一个或多个传感器。传感器可以向充电器控制器200发送代表所测量的无菌性的信号,并且充电器控制器200可以使显示区域202内的相关联的指示器(未示出)显示所测量的无菌性。
附加地或可替代地,充电器控制器200可以使显示区域202内的指示器(未示出)显示每个可无线充电的电池14和/或容积30的无菌状态。例如,当可无线充电的电池14放置在可高压灭菌容器12内并且可高压灭菌容器12被灭菌时,可高压灭菌容器12内的温度传感器可以检测到可高压灭菌容器12暴露于表示高压灭菌过程的温度(例如,超过120摄氏度的温度)或表示其他灭菌过程的温度,并且可以使存储在存储器(未示出)中的数据的引脚或一部分反映容积30和设置于其中的可无线充电的电池14处于无菌状态。另一传感器可以检测可高压灭菌容器12何时被打开(例如,当顶部被移除时)并且可使存储在存储器中的数据的该引脚或该部分反映容积30和设置于其中的可无线充电的电池14可能不再处于无菌状态。充电器控制器200可以接收代表可高压灭菌容器12的无菌状态的信号并且可以使显示区域202内的指示器反映无菌状态。
图11B是充电模块16的框图。在图11A所示的例子中,充电模块16是无线充电模块,其向可无线充电的电池14提供无线充电信号以对可无线充电的电池14进行无线充电。图11C是充电模块16’的框图,其是充电模块16的实例。充电模块16’也是向可无线充电的电池14提供无线充电信号以对可无线充电的电池14进行无线充电的无线充电模块。
如图11B所示,充电模块16包括电源198、充电器控制器200、存储器206和一个或多个指示器设备204。充电模块16还包括充电舱46,其包括充电器电力天线194和充电器通信天线196。在一个实例中,充电模块16是诸如图11A中所示的充电模块16的充电设备。在其他实例中,充电模块16可以是无线垫、托盘、检查站(inspection station)或其他充电表面,可高压灭菌容器12可以放置于其上以对可无线充电的电池14进行无线充电。可替代地,充电模块16可以嵌入工具116或其他合适的设备中。
如图11C所示,充电模块16’包括电源198、充电器控制器200、存储器206和一个或多个指示器设备204。然而,充电模块16’还包括充电舱46’,其是充电舱46的实例。充电舱46’包括一个天线208,其被配置用于执行电力天线194和充电器通信天线196的任务。这样,天线208可被配置用于执行电力天线194和充电器通信天线196在本文中被描述用于执行的任何任务。在一些实例中,充电模块16'可以是无线充电联盟(Qi)充电器。
电源198将线路电流转换为可用于为充电模块16的其他部件供电的信号。在图11B中,电源198还产生被施加到充电器电力天线194的信号,以使天线194能够向可无线充电的电池14提供无线充电功率。在图11C中,电源198类似地产生被施加到天线208的信号,以使天线208能够向可无线充电的电池14提供无线充电功率。
图11B的充电器电力天线194从电源198接收信号并将该信号转换为无线充电信号,该无线充电信号被无线地传输到可无线充电的电池14。无线充电信号是可由可无线充电的电池14的感应线圈130接收的射频(RF)信号。因此,充电器电力天线194充当将充电信号传输到可无线充电的电池14的传输部件。类似地,图11C的天线208可以被配置为接收来自电源198的信号,将该信号转换为被无线地传输到可无线充电的电池14的无线充电信号,并将充电信号传输到可无线充电的电池14。
在一个实例中,充电器控制器200可以操作切换设备(未示出),比如晶体管、开关或其他设备,以选择性地启用和禁用电力天线194。因此,在通信天线196被激活的情况下,充电器控制器200可以控制切换设备以停用电力天线194,比如通过阻止电流进入电力天线194。类似地,充电器控制器200可以选择性地启用和禁用天线208从电源198接收信号、将信号转换为被无线地传输到可无线充电的电池14的无线充电信号和/或将充电信号传输到可无线充电的电池14的能力。
充电器控制器200可以包括处理器,该处理器调节电源198以向充电器电力天线194提供具有合适的电流、电压和频率的信号。例如,充电器控制器200响应于可无线充电的电池14请求额外充电(在此称为充电请求)而控制用于对可无线充电的电池14进行无线充电的充电信号的提供。当充电器控制器200接收到来自可无线充电的电池14的充电请求时,充电器控制器200可以确定可无线充电的电池14是否具有足够的健康水平以进行充电。在一个实例中,充电器控制器200使从可无线充电的电池14接收的电池健康状态数据与预定阈值相比较。如果电池健康状态数据达到或超过预定阈值,则充电器控制器200批准充电请求并命令电源198经由充电器电力天线194或天线208向可无线充电的电池14提供充电信号。
存储器206是耦合到充电器控制器200的计算机可读存储器设备或单元。在一个实例中,存储器206是非易失性随机存取存储器(NOVRAM),比如闪存。存储器206包括在由充电器控制器200执行时调节可无线充电的电池14的无线充电的充电顺序和充电参数数据。在一个实例中,存储器206还存储指示可无线充电的电池14的健康状态和/或荷电状态的数据。例如,在一个实例中,可无线充电的电池14将代表可无线充电的电池14的健康状态和/或荷电状态的数据发送到充电器通信天线196。充电器通信天线196将健康状态和荷电状态数据传输给充电器控制器200,充电器控制器200然后将数据存储在存储器206中。在存储器206是闪存、比如闪存156(在此进一步描述)的情况下,当可无线充电的电池14未通电和/或未与电池微控制器140通信时,充电器通信天线196可以接收代表可无线充电的电池14的健康状态和/或荷电状态的数据。
充电器通信天线196可以被配置为与电池通信设备142双向通信。在一个实例中,充电器通信天线196从存储器206接收电池健康状态和/或荷电状态数据并将数据提供给充电器控制器200。此外,充电器通信天线196可以从可无线充电的电池14接收充电请求并且可以将充电请求传输给充电器控制器200。类似地,图11C的天线208可以被配置为与电池通信设备142双向通信,从存储器206接收电池健康状态和/或荷电状态数据,将数据提供给充电器控制器200,从可无线充电的电池14接收充电请求,并将充电请求传输到充电器控制器200。
在一个实例中,充电器控制器200可以操作切换设备(未示出),比如晶体管、开关或其他设备,以选择性地启用和禁用通信天线196。因此,在电力天线194被激活的情况下,充电器控制器200可以控制切换设备以停用通信天线196,比如通过防止电流进入通信天线196。类似地,充电器控制器200可以选择性地启用和禁用天线208的下述能力:与电池通信设备142双向通信、从存储器206接收电池健康状态和/或荷电状态数据、将数据提供给充电器控制器200,从可无线充电的电池14接收充电请求,以及将充电请求传输到充电器控制器200。
指示器设备204指示充电模块16和/或可无线充电的电池14的状态。指示器设备204可以包括显示器、扬声器和光源(比如发光二极管(LED))中的至少一种。显示器可以是LCD、LED或其他类型的显示器。在一些实例中,可以使用多个指示器来指示充电模块16、16’和/或可无线充电的电池14的状态。如图11A所示,指示器设备204可以是一个或多个LED。在一个实例中,充电器控制器200可以基于从可无线充电的电池14接收的电池健康状态和/或荷电状态数据来激活所述一个或多个指示器设备204。例如,如果电池健康状态数据满足或超过预定阈值,则充电器控制器200可以使LED发出绿色(或其他合适的颜色)。如果电池健康状态数据小于预定阈值,则充电器控制器200可以使LED发出红色(或其他合适的颜色)。如此指示器设备204可以向用户指示可无线充电的电池14的整体健康状态。指示器设备204可以附加地或可替代地用于指示可无线充电的电池14的荷电状态。例如,指示器设备204可以包括一个或多个LED或其他光源,其在可无线充电的电池14没有充满电时发出第一颜色的光,并且在可无线充电的电池14充满电时可以发出第二颜色的光。进一步设想可无线充电的电池14可包括一个或多个向用户指示电池状态的指示器设备204,这样,可无线充电的电池14本身可包括光源、显示器或扬声器。
在一个实例中,充电模块16可以包括多个充电舱46,每个充电舱包括独立的电力天线194和通信天线196。类似地,充电模块16’可以包括多个充电舱46’,每个充电舱包括天线208。因此,每个充电舱46和46'的形状和尺寸可以设计成接收独立的可无线充电的电池14,如本文更充分地描述的。例如,充电模块12、12'可以包括分别具有相似形状的两个充电舱46、46',或者分别具有不同的形状以容纳具有不同形状和/或尺寸的电池的两个或更多个充电舱46、46'。因此,每个充电舱46可以经由通信天线196与靠近充电舱46放置的相应的可无线充电的电池14通信,并且可以经由电力天线194向可无线充电的电池14提供充电功率。类似地,每个充电舱46’可以经由天线208与靠近充电舱46’放置的相应可无线充电的电池14通信,并且可以经由天线208向可无线充电的电池14提供充电功率。每个充电舱46和46'可以被配置为在充电器表面内的凹进的空间。仍可替代地,充电器模块12、12’可分别包括多个充电舱46、46’,每个充电舱的形状和尺寸相同。
在一个实例中,每个充电舱46的每个电力天线194可以仅在可无线充电的电池14放置在充电舱46附近时才提供充电功率。因此,当可无线充电的电池14没有放置在充电舱46附近时(即,如果充电器控制器200没有检测到可无线充电的电池14相对于充电舱46的接近度),充电器控制器200可以停用或以其他方式禁用充电舱46的电力天线194以节省电力。
图12-14是向可与本文描述的可无线充电的电池14和充电模块16一起使用的电池提供电荷(或“进行充电”)的示例性方法1000的流程图。在一个实例中,方法1000通过执行存储在充电模块16和/或可无线充电的电池14的一个或多个存储器设备内的计算机可读指令来执行。例如,充电器控制器200和/或电池微控制器140可以执行存储在存储器206和/或闪存156内的指令以执行这里描述的方法1000的功能。
参考图12,在一个实例中,充电模块16启用或激活1002通信天线196以检测被定位在充电模块16附近的一个或多个可无线充电的电池14。在特定实例中,通信天线196被激活而电力天线194被停用。一旦通信天线196被激活,充电模块16就进入发现模式。在发现模式期间,当可无线充电的电池14被放置在充电舱46附近时,充电模块16检测到可无线充电的电池14的接近。例如,当包括可无线充电的电池14的可高压灭菌容器12放置在充电模块16上使得可无线充电的电池14靠近充电舱46定位时,由通信天线196产生的无线通信场激励1004电池通信设备142内的标签148。可无线充电的电池14最初可能处于其中可无线充电的电池14的一个或多个部件(例如,电池微控制器140)至少部分停用的低功率状态。附加地或可替代地,例如,电池微控制器140可以根据电磁场的出现来检测可无线充电的电池14何时被放置在充电模块16附近。
响应于标签148被激励,可以设定1006标签148内的场检测引脚或设备。在另一实例中,当可无线充电的电池14被配对到与可无线充电的电池14靠近的充电舱46时,可以启用场检测引脚,如本文更充分地描述的。场检测引脚1006的设定使可无线充电的电池14退出1008低功率状态(或“唤醒”)并进入其中可无线充电的电池14的各部件被激活的操作或全功率状态。在一个实例中,可无线充电的电池14在低功率状态和全功率状态期间从电池的电池单元126汲取功率直到充电模块16提供充电功率(例如,直到由电力天线194建立电磁场以向可无线充电的电池14提供充电功率)。
如这里所使用的,低功率状态可以指其中可无线充电的电池14的至少一些部分被禁用的功率状态,并且比在全功率状态下可无线充电的电池14消耗更少的功率,在全功率状态中,电池的所有部分被启用。在一个实例中,当可无线充电的电池14处于低功率状态时,电池微控制器140可以汲取大约20毫安(ma)或更低的电流。可替代地,低功率状态可以表征为这样的功率状态,其中可无线充电的电池14的至少一些部件被禁用,并且电池微控制器140的一些部分被禁用,使得电池微控制器140吸取的电流小于当可无线充电的电池14处于全功率状态时电池微控制器140吸取的电流的5%。
在一个实例中,当标签148被通信天线196产生的电磁场激励时,标签148或电池通信设备142内的天线向通信天线196发送配对消息以使得电池通信设备142与通信天线196配对1010(并因此将可无线充电的电池14与充电舱46和充电模块16配对)。在特定实例中,标签148是NFC标签,其响应于标签148被通信天线196激励而使电池通信设备142能够使用NFC协议与通信天线196配对。可替代地,可无线充电的电池14可以使用蓝牙或任何其他合适的协议与充电模块16和/或充电舱46配对。在可无线充电的电池14和充电模块16配对期间,可从可无线充电的电池14接收认证数据以使充电模块16能够认证可无线充电的电池14。在一个实例中,电池认证数据可以存储在标签148内并且可以由充电器控制器200经由通信天线196读取以使得充电模块16能够认证可无线充电的电池14。以这种方式,充电模块16可以确保只有经批准的可无线充电的电池14被提供来自充电模块16的充电功率。
在一个实例中,可无线充电的电池14可以分阶段退出1008低功率状态。在第一阶段中,标签148的激励1004可以使电池通信设备142退出低功率状态以使电池通信设备142能够与充电舱46配对。在第二阶段中,响应于电池通信设备142与充电舱46的配对,可无线充电的电池14的剩余部分(包括电池微控制器140)可以退出1008低功率状态。可替代地,标签148的激励1004可使可无线充电的电池14的所有部分基本上同时退出低功率状态,或者可无线充电的电池14可以执行退出低功率状态的任何其他合适的顺序。
在一个实例中,电池微控制器140可以在可无线充电的电池14退出1008低功率状态之后等待预定时间量(例如150毫秒或另一合适的时间),然后移动到方法1000的下一步。在预定时间量已经过去之后,电池微控制器140可以重新配置场检测引脚以将可无线充电的电池14置于“直通”模式1012。在直通模式1012中,存储在标签148内的数据通过通信天线196传输到充电模块16,并且数据也可以从充电模块16传输到标签148。应当认识到,即使电池微控制器140未激活、处于低功率状态、被损坏或因为其他原因不能与充电模块16和/或标签148通信,标签148内存储的数据也可被充电模块16读取。
一旦标签148配对并且直通模式被设定1012,充电模块16开始从可无线充电的电池14接收1014与电池状态有关的数据(以下称为“电池状态数据”)。在一个实例中,充电模块16经由通信天线196向电池通信设备142发送一个或多个消息以从电池微控制器140请求电池状态数据。电池微控制器140接收来自电池通信设备142的消息并作为响应提供1016电池状态数据。在一个实例中,电池微控制器140将电池状态数据临时存储在标签148中以准备传输到充电模块16。充电模块16然后可以直接从标签148读取电池状态数据并且可以将电池状态数据存储在充电模块16的存储器206中。
电池状态数据可以包括可无线充电的电池14的荷电状态、健康状态和/或任何其他合适的数据。荷电状态可以包括代表下述的数据:可无线充电的电池14的容量和可无线充电的电池14的当前电荷水平或达到可无线充电的电池14的满电状态所需的电量。
在特定实例中,电池微控制器140可以将电池状态数据以将传输至充电模块16的预设数据块的形式存储在标签148中。当每个数据块被传输到充电模块16时,充电器控制器200通过通信天线196向电池微控制器140发送确认消息或信号以确认数据块的成功接收。在特定实例中,每个数据块是64字节。可替代地,每个数据块可以包括任何合适数量的字节。
在充电模块16已经接收到电池状态数据之后,充电模块16可以更新1018显示以反映接收到的数据。例如,充电器控制器200可以向显示区域202发送命令或信号,以基于接收到的数据使荷电状态指示器反映可无线充电的电池14的当前荷电状态并且使健康状态指示器反映可无线充电的电池14的当前健康状态。
参考图13,在已经接收到电池状态数据并且已经更新显示区域202之后,充电模块16可以从可无线充电的电池14请求1020电池操作数据。在一个实例中,电池操作数据可包括存储在如上文参考图10所述的数据结构168内的数据。附加地或替代地,充电模块16可以请求和接收任何其他合适的数据。充电器控制器200可以向通信天线196发送接收电池操作数据的信号或请求。通信天线196可以将该信号或请求发送1022给电池通信设备142,电池通信设备142再向电池微控制器140发送信号或请求。响应于接收到信号或请求,电池微控制器140可以将电池操作数据存储在电池通信设备142的标签148中以准备传输到充电模块16。
在特定实例中,电池微控制器140可以将电池操作数据以传输至充电模块16的预设数据块的形式存储1024在标签148中。以与上述类似的方式,当每个数据块被传输1026到充电模块16时,充电器控制器200通过通信天线196向电池微控制器140发送确认消息或信号,以确认数据块的成功接收。在特定实例中,每个数据块是64字节。可替代地,每个数据块可以包括任何合适数量的字节。充电模块16可以继续请求额外的电池操作数据块,直到电池微控制器140发出指示电池操作数据的传输完成的消息。可替代地,充电模块16可以继续请求附加的电池操作数据块,直到充电模块16已经接收到预定量的电池操作数据。在一个实例中,预定量的电池操作数据包括3KB的数据。在另一实例中,电池操作数据的所述预定量包括数据结构168的大小(即,能够存储在数据结构168内的数据量)。
在电池操作数据的传输完成之后,充电模块16可以向电池微控制器140发送1028消息,请求电池微控制器140响应:它已经准备好开始从充电模块16接收充电功率。该请求可以被称为“准备充电请求”。当电池微控制器140接收到准备充电请求时,电池微控制器140可以确定一个或多个电池参数是否在可接受的范围内。例如,电池微控制器140可以确定来自电池单元126的电压输出是否在可接受的范围内。如果电池微控制器140确定电池参数在可接受的范围内,则电池微控制器140可以向充电模块16回传1030指示可无线充电的电池14准备好接收充电功率的消息。该消息可以被称为“准备充电确认”。准备充电确认消息还可以用作向充电器控制器200通知可无线充电的电池14(及其部件)已经退出低功率状态并且处于全功率状态。电池微控制器140还可以禁用或停用电池通信设备142以准备接收充电功率。例如,电池微控制器140可以接收来自充电器控制器200的信号或消息,表明充电模块16正在切换到功率输送状态或者正准备向可无线充电的电池14提供充电功率。当充电模块16接收到准备充电确认时,充电模块16开始向可无线充电的电池14提供充电功率,如参考图14所描述的。然而,如果电池微控制器140不发送准备充电确认,或者由于一个或多个电池参数在可接受的范围之外而发送错误消息,则充电模块16可以阻止向可无线充电的电池14输送功率并且方法1000可以结束。
在一个实例中,响应于自诊断程序或电池微控制器140执行的其他测试电池微控制器140可能会生成错误消息。例如,电池微控制器140可以接收代表可无线充电的电池14的一个或多个参数的传感器信号,并且可以将传感器信号与预定阈值或使用标准进行比较,来确定可无线充电的电池14是否在正确操作或处于可接受的健康状态。错误消息可以由电池微控制器140经由电池通信设备142发送并且可以经由通信天线196被充电模块16接收。该错误消息可以反映在充电模块16的健康状态指示器中。例如,健康状态指示器可以指示可无线充电的电池14有错误或者处于不可接受的充电状态并且应该进行更换。健康状态指示器可以通过显示文本、图形和/或具有预定颜色的光显示应更换可无线充电的电池14的指示。
参考图14,充电模块16通过禁用或停用1032通信天线196(例如,通过除去到通信天线196的电力)和启用或激活1034电力天线194(例如,通过给电力天线194提供电力)来开始向可无线充电的电池14提供充电功率的过程。然后充电器控制器200尝试将电力天线194感应地耦合1036到电池感应线圈130以将充电功率传输到可无线充电的电池14。在一个实例中,充电器控制器200执行无线电力联盟(Qi)无线充电协议,以将电力天线194感应耦合1036到电池感应线圈130来向可无线充电的电池14提供充电功率。可替代地,充电器控制器200可以执行任何其他合适的协议,以通过电力天线194和电池感应线圈130向可无线充电的电池14提供无线充电功率。
在电力天线194和电池感应线圈130感应耦合之后,充电功率被从充电模块16经由相应的天线无线地提供1038给可无线充电的电池14。在一个实例中,充电器控制器200在其中充电功率被提供持续预定时间量的循环中操作充电过程。在一实例中,预定时间量为2分钟。可替代地,预定时间量是30秒或任何其他合适的时间量。在充电过程循环期间,充电器控制器200周期性地向可无线充电的电池14发送1040接收电池荷电状态数据的请求。电池微控制器140接收该请求并将包含可无线充电的电池14的当前荷电状态的响应消息发送给充电器控制器200。然后充电器控制器200可以更新1042显示区域202,例如通过更新荷电状态指示器,以反映可无线充电的电池14的当前荷电状态。如果充电器控制器200确定可无线充电的电池14尚未达到满荷电状态,则充电器控制器200可以继续充电过程循环,直到已经过去了所述预定时间量。在已提供充电功率1038达预定时间量之后,充电器控制器200禁用或停用1044电力天线194并返回到方法1000的开始(即,步骤1002)。以这种方式,充电器控制器200使方法1000以循环的方式执行,直到可无线充电的电池14达到满荷电状态。可替代地,充电器控制器200可持续地向可无线充电的电池14提供充电功率1038,直到可无线充电的电池14充满电为止,而不是周期性地返回到方法1000的开始。
如果在充电循环的执行期间,充电器控制器200确定可无线充电的电池14已经达到满荷电状态(full state of charge),则充电器控制器200可以更新显示区域202以反映可无线充电的电池14的充电完成(例如,通过使荷电状态指示器以诸如绿色或蓝色的特定颜色点亮)。然后充电器控制器200停止向可无线充电的电池14提供充电功率并且禁用或停用1044电力天线194。接着可无线充电的电池14可以从充电舱46和/或可高压灭菌容器12中移除并且可以根据需要使用。
在充电过程期间,除了充电模块16在充电模块显示区域202上显示荷电状态和健康状态之外,可无线充电的电池14还可以在视觉上指示荷电状态和/或健康状态。例如,电池微控制器140可以耦合到一个或多个LED,例如电池状态指示器。电池微控制器140在可无线充电的电池14未充满电时可以使电池状态指示器发出第一颜色的光(例如蓝色),并且在电池充满电时可以使电池状态指示器发出第二颜色的光(例如绿色)。如果电池的健康状态指示错误或不可接受的健康或退化水平,电池微控制器140可以使电池状态指示器发出第三种颜色的光(例如红色)。在壳体108至少部分透明的实例中,当可无线充电的电池14被微生物地密封在容器12内时从电池状态指示器发出的光对用户是可见的。
虽然这里将方法1000描述为以一次仅激活电力天线194或通信天线196的方式操作,但是应当认识到,电力天线194和通信天线196可以同时被激活,使得电力被同时施加到每个天线。在这样的实例中,充电器控制器200可以独立于另一天线使用任一天线,使得数据一次仅传输通过一个天线。可替代地,充电器控制器200可以同时操作电力天线194和通信天线196,使得充电器控制器200同时使用两个天线发送和/或接收数据和/或功率。
公开了用于可高压灭菌容器12的基部28,用于更有效的灭菌过程。通过包括纹理化表面,基部允许更有效地消除病菌并在灭菌过程中改善干燥性能。如图15A所示,基部28可包括被纹理化为具有纹理208'的内表面33以用于改善干燥性能(这里,被纹理化为具有纹理的内表面33可以称为纹理化内表面33)。纹理化内表面33可以是亲水的并且呈现出小于90度的水接触角。如本文将进一步讨论的,基部28的纹理化表面的亲水特性允许更有效的灭菌过程。
用于可高压灭菌容器12的任何合适的基部28可包括纹理化表面以改善干燥性能。例如,图15B中的基部28可选地包括容座42,使得内表面33包括容座42的底板86和壁43。在图15B的实例中,容座的底板86也被纹理化为具有纹理208”(在本文中,底板86被纹理化为具有纹理可以称为纹理化底板86)。因此,图15B中的用于改善基部28的干燥性能的纹理化表面包括纹理化内表面33,其包括纹理化底板86。此处设想的、但未在图15A和15B中示出的基部28的其他实例还可以包括合适的纹理化表面。
图16示出了图15B的基部28的侧视图。如图所示,容座的内表面33,包括底板86,被纹理化为具有纹理208”。在其他实例中,基部28的任何元件可以被纹理化或不被纹理化。例如,在其他实例中,基部28的外表面29、内表面33的壁210、容座42的壁43,以及支座88可以被纹理化。在另一个示例中,可以仅对底板86进行纹理化。在又一示例中,只有底板86可以不被纹理化。在一些实例中,可高压灭菌容器12的其他元件可包括纹理化表面。例如,盖子26的外表面27和/或内表面31可以被纹理化。
图17A和17B图示了纹理化表面的亲水特性如何允许更有效的灭菌过程。在图17A中,水滴212设置在纹理化表面上,图15B的基部28的纹理化底板86。在图17B中,水滴214设置在未纹理化的表面、未纹理化的底板86上。如图所示,水滴212与纹理化底板86形成小于90度的接触角θ1,使得纹理化底板86是亲水的。与此相比,水滴214与未纹理化的底板86形成大于90度的接触角θ2,使得未纹理化的底板86是疏水的。因为接触角θ1小于90度并且接触角θ2大于90度,所以与纹理化底板86接触的水滴212的量大于与未纹理化的底板86接触的水滴214的量。在其他实例中,基部28的纹理化表面可以是亲水的并且水滴与纹理化表面之间的接触角θ1可以小于80度、70度、60度、50度、40度、30度、20度或10度。
在高压灭菌过程中,可高压灭菌容器12首先进入灭菌阶段。在灭菌阶段期间,灭菌剂透过可高压灭菌容器12并凝结到基部28的内表面33和/或底板86上。例如,在使用蒸汽作为灭菌剂的高压灭菌过程中,蒸汽冷凝为到基部28的内表面33和/或底板86上的高温水滴。如前所述,水滴和纹理化表面之间的接触量大于水滴和未纹理化表面之间的接触量。因此,接触纹理化表面的高温水滴将更多的热量传导至内表面33,从而除掉内表面33上的更多细菌。这种现象在图17A和17B中示出了,其中从水滴212传导到内表面33的热量比从水滴214传导到内表面33的热量多。
在灭菌阶段之后,接着可高压灭菌容器12进入干燥阶段。在干燥阶段期间,基部28的温度升高,将热量传导至基部28的内表面33以蒸发灭菌阶段的水滴。如前所述,水滴和纹理化表面之间的接触量大于水滴和未纹理化表面之间的接触量。因此,随着基部28的温度升高,更多的热量被传导到纹理化表面上的水滴,导致水滴更快地干燥。这种现象在图17A和17B中示出了,其中从基部28传导到水滴212的热量多于从基部28传导到水滴214的热量。
基部28的纹理化表面可以包括任何合适的纹理,使得纹理化表面是亲水的,并且纹理化表面表现出小于90°的水接触角。例如,图15A中的纹理208'包括相同尺寸和相同间距的棱锥状峰部。图15B中的纹理208”包括可变尺寸和可变间距的棱锥状峰部。在其他实例中,纹理可以包括任何合适形状的峰部,并且具有相同或可变的尺寸和间距。例如,基部28的纹理化表面可以被纹理化为包括相同尺寸和可变间距的半球形峰部的纹理。
支座88的高度,在图17A和17B中被示为hstandoff,可以基于纹理化表面。如前所述,hstandoff可以被最小化,以便使电力天线194和感应线圈130之间的充电功率传输的效率最大化,同时仍然允许灭菌剂接触可无线充电的电池14的底表面。此外,hstandoff可以被选择为使得设置在纹理化表面上的水滴不接触可无线充电的电池14的底表面以促进可无线充电的电池14和可高压灭菌容器12的适当灭菌和适当干燥。因此,hstandoff可以被选择为使水滴的高度hdroplet小于hstandoff,如图17A所示。在一个这样的实例中,hstandoff可以不大于4毫米,使得设置在纹理化表面上的水滴不接触可无线充电的电池14的底表面,同时允许灭菌剂接触可无线充电的电池14的底表面并且保持大于10%、25%、50%、75%或90%的充电功率传输效率。
除了形状和可变的或相同的尺寸和间距之外,纹理化表面的纹理也可以使用粗糙度曲线来定义。示例性纹理显示在图18A中。如图18B中,使用纹理曲线P(x)捕获了纹理化表面的纹理。如图所示,纹理曲线P(x)捕获了纹理的较小峰和谷,以及纹理的较大曲率。为了分析纹理的较小峰值和谷值,去除掉被纹理曲线P(x)捕获的较大曲率是有利的。纹理的较大曲率是使用波纹度曲线W(x)捕获的,如图18C所示。为了去除较大曲率,波纹度曲线W(x)被从纹理曲线P(x)中过滤掉,输出粗糙度曲线Z(x),如图18D所示。
粗糙度曲线Z(x)允许使用各种参数来定义纹理化表面的纹理。三个示例参数在图18E-18G中示出了。每个示例参数参考平均线216,其被定义为使得在平均线216上方、在粗糙度曲线R(x)和平均线216之间的面积等于在平均线216下面、在粗糙度曲线R(x)和平均线216之间的面积。此外,每个粗糙度曲线Z(x)都在采样长度lr上进行分析。
在图18E中,算术平均高度Ra被用于定义粗糙度曲线Z(x)。算术平均高度Ra被定义为粗糙度曲线Z(x)和平均线216之间的差在采样长度lr上的平均绝对值。粗糙度曲线Z(x)的算术平均高度Ra可以是任何合适的值,使得纹理化表面可以是亲水的并且呈现出小于90度的水接触角。例如,算术平均高度Ra可以大于2微米且小于4微米。
在图18F中,均方根偏差Rq被用于定义粗糙度曲线Z(x)。均方根偏差Rq被定义为粗糙度曲线Z(x)和平均线216之间的差在采样长度lr上的均方根。粗糙度曲线Z(x)的均方根偏差Rq可以是任何合适的值,使得纹理化表面可以是亲水的并且呈现出小于90度的水接触角。例如,算术平均高度Ra可以大于2微米且小于5微米。
在图18G中,曲线元素(profile element)的平均宽度RSm被用于定义粗糙度曲线Z(x)。曲线元素的平均宽度RSm被定义为曲线元素的长度在采样长度lr上的平均值。曲线元素在图18G中被示意为Xs1、Xs2、Xs3、Xsi和Xsm。曲线元素的平均宽度RSm可以是任何合适的值,使得纹理化表面可以是亲水的并且呈现出小于90度的水接触角。例如,曲线元素的平均宽度RSm可以大于10微米且小于40微米。
图中未示出的其他参数也可用于定义粗糙度曲线Z(x)。例如,曲线最大高度Rz被定义为粗糙度曲线Z(x)的最大峰-峰高度。粗糙度曲线Z(x)的曲线最大高度Rz可以是任何合适的值,使得纹理化表面可以是亲水的并且呈现出小于90度的水接触角。例如,曲线最大高度Rz可以大于20微米且小于30微米。
可以使用多种方法制造包括纹理化表面的基部28。例如,基部28可以由允许电磁波传输通过并且玻璃化转变温度高于140摄氏度的聚合物材料模制而成。基部28可以被模制为使得基部28的内表面呈现小于90度的接触角。在另一个示例中,基部28可以由聚合物材料模制而成,但是基部28可以在模制之后被纹理化。例如,在基部28由聚合物材料模制之后,基部28可以用激光纹理化。
条款
I.一种可高压灭菌的可无线充电的电池,包括:
壳体;
设置在所述壳体内的电池单元;
设置在所述电池单元和所述壳体之间的铁氧体基部;
设置在所述铁氧体基部上的感应线圈,所述感应线圈被配置用于接收电磁波;
设置在所述铁氧体基部上的射频线圈,所述射频线圈被配置用于接收射频信号;
微控制器,其设置在所述壳体和所述电池单元之间并耦合到所述感应线圈和所述射频线圈;和
至少部分地设置在所述电池单元和所述铁氧体基部之间的绝热材料。
II.根据条款I所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,其中所述可高压灭菌的可无线充电的电池包括至少部分地设置在所述电池单元和所述壳体之间的第二绝热材料。
III.根据任一前述条款所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,其中所述壳体包括顶部和底部,其中所述顶部和所述底部被配置用于相联接。
IV.根据条款III所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,其中所述微控制器设置在所述电池单元上方和所述壳体的所述顶部下方。
V.根据任一前述条款所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,其中所述绝热材料设置在所述电池单元上方和所述微控制器下方。
VI.根据条款II所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,其中所述第二绝热材料设置在所述电池单元下方和所述铁氧体基部上方。
VII.根据任一前述条款所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,所述绝热材料具有在298开尔文下小于30mW/(m*K)的热导率。
VIII.根据任一前述条款所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,其中所述绝热材料包括气凝胶。
IX.根据条款II所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,所述第二绝热材料具有在298开尔文下小于30mW/(m*K)的热导率。
X.根据条款II所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,其中所述第二绝热材料包括气凝胶。
XI.一种可高压灭菌的可无线充电的电池,包括:
壳体;
设置在所述壳体内的电池单元;
至少部分地设置在所述壳体和所述电池单元之间的绝热材料;
设置在所述电池单元和所述壳体之间的铁氧体基部;
设置在所述铁氧体基部上的感应线圈,所述感应线圈被配置用于接收电磁波;
设置在所述铁氧体基部上的射频线圈,所述射频线圈被配置用于接收射频信号;
其中,所述铁氧体基部为单体式部件,并且所述射频线圈和所述感应线圈共用所述铁氧体基部;以及
微控制器,其设置在所述壳体和所述电池单元之间并耦合到所述感应线圈和所述射频线圈。
XII.根据条款XI所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,其中所述感应线圈和所述射频线圈同心地布置在所述铁氧体基部上。
XIII.根据条款XI和XII中任一项所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,其中所述感应线圈和所述射频线圈同心地布置在所述铁氧体基部上,使得所述感应线圈设置在所述射频线圈内。
XIV.根据条款XI-XIII中任一项所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,其中所述感应线圈和所述射频线圈设置在所述铁氧体基部上,使得所述感应线圈和所述射频线圈共面。
XV.根据条款XI-XIV所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,其中所述感应线圈包括至少155摄氏度的额定温度。
XVI.根据条款XI-XV所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,其中所述铁氧体基部包括至少700的相对磁导率。
XVII.根据条款XI-XVI所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,其中所述铁氧体基部包括至少20的Q因子。
XVIII.一种可高压灭菌的可无线充电的电池,包括:
壳体;
设置在所述壳体内的电池单元;
至少部分地设置在所述壳体和所述电池单元之间的绝热材料;
设置在所述电池单元和所述壳体之间的铁氧体基部;
设置在所述铁氧体基部上的感应线圈,所述感应线圈被配置用于接收电磁波;
射频线圈,其被嵌入柔性印刷电路板的介质中,使得所述射频线圈的相邻绕组通过所述柔性印刷电路板的所述介质相对于彼此固定,所述柔性印刷电路板设置在所述铁氧体基部上,所述射频线圈被配置用于接收射频信号;
其中,所述铁氧体基部为单体式部件,并且所述射频线圈和所述感应线圈共用所述铁氧体基部;以及
微控制器,其设置在所述壳体和所述电池单元之间并耦合到所述感应线圈和所述射频线圈。
XIX.根据条款XVIII所述的可高压灭菌的可无线充电的电池,其中所述柔性印刷电路板的所述介质包括树脂。
XX.一种用于灭菌的聚合物可高压灭菌容器,其具有改进的干燥性能,所述可高压灭菌容器包括:
盖子;和
基部,其包括允许电磁波传输通过并且玻璃化转变温度高于140摄氏度的聚合物材料,所述基部具有亲水性内表面;
其中所述基部和所述盖子中的至少一个限定出被配置用于允许灭菌剂透过所述可高压灭菌容器的多个孔口。
XXI.一种制造用于可高压灭菌容器的基部的方法,所述方法包括:
用允许电磁波传输通过并且玻璃化转变温度高于140摄氏度的聚合物材料模制用于可高压灭菌容器的基部,使内表面呈现小于45度的接触角。
XXII.根据条款XXI所述的方法,其中所述内表面呈现出小于80度的水接触角。
XXIII.根据条款XXI和XXII中任一项所述的方法,其中所述内表面呈现出小于70度的水接触角。
XXIV.根据条款XX-XXIII中任一项所述的方法,其中所述内表面呈现出小于60度的水接触角。
XXV.一种制造用于可高压灭菌容器的基部的方法,所述方法包括:
用允许电磁波传输通过并且玻璃化转变温度高于140摄氏度的聚合物材料模制用于可高压灭菌容器的基部;
纹理化所模制的基部,使得基部的内表面呈现小于45度的水接触角。
XXVI.根据条款XXV所述的方法,其中纹理化所模制的基部的步骤还包括使用激光纹理化技术来纹理化基部的底板的步骤。
XXVII.一种可无线充电的电池,包括:
天线,其被配置用于接收电磁波;和
包括对准特征的壳体,所述对准特征被配置用于将所述可无线充电的电池对准在被配置用于接收所述可无线充电的电池的可高压灭菌容器内,使得当可高压灭菌容器放置在无线充电设备上时,所述天线与无线充电设备的感应线圈对准。
XXVIII.一种用于对可无线充电的电池进行灭菌的可高压灭菌容器,所述可高压灭菌容器包括:
基部,其包括允许电磁波传输通过并且玻璃化转变温度高于140摄氏度的聚合物材料,其中所述基部限定出被成形为接收可无线充电的电池的容座,所述可无线充电的电池包括被配置用于接收电磁波的天线,
其中,所述基部包括对准特征,所述对准特征被配置用于将可无线充电的电池对准在所述容座内,使得当所述容座接收了可无线充电的电池并且所述可高压灭菌容器放置于无线充电设备上时所述可无线充电的电池的天线和无线充电设备的感应线圈对准。
XXIX.一种用于对可无线充电的电池进行灭菌的可高压灭菌容器,所述可高压灭菌容器包括:
盖子;和
基部,其限定出被成形为接收可无线充电的电池的容座;
其中:
所述基部和所述盖子中的一个限定出被配置用于允许灭菌剂透过所述可高压灭菌容器的多个孔口;
所述容座包括底板和从所述底板延伸的支座,使得由所述容座接收的所述可无线充电的电池设置在所述支座上,并且所述可无线充电的电池的所述底表面被与所述底板间隔开以允许灭菌剂在可无线充电的电池的下方流通从而所述底表面的大部分暴露于灭菌剂;并且
所述容座的所述底板包括呈现出小于45度的水接触角的纹理化表面。
尽管本公开内容的不同实例的特定特征可能在一些附图中示出但没有在其他附图中示出,但这仅是为了方便起见。根据本公开内容的原理,附图或其他实例的任何特征可以结合任何其他附图或实例的任何特征来参考和/或要求保护。
在可高压灭菌容器12的一些实施方式中,盖子26不包括金属。例如,盖子可以包括聚合物材料或者仍然是通过保持来自高压釜的热量而有助于其内容物的干燥的金属以外的材料。
在可高压灭菌容器12的一些实施方式中,基部28不包括聚合物材料。例如,基部28可以包括非聚合物材料,例如金属或玻璃。
在可高压灭菌容器12的一些实施方式中,基部28不必须包括多个突起和/或容座。例如,基部28可以包括一个突起和容座。基部28也可以没有突起和/或容座。
在可高压灭菌容器12的一些实施方式中,基部28和盖子26中的一个限定了被配置用于允许灭菌剂透过可高压灭菌容器12的多个孔口。
在一些实施方式中,可高压灭菌容器12可以对除可无线充电的电池14之外的手术器械进行灭菌。例如,本文描述的方法可以用于对手动的手术器械进行灭菌,例如手术刀、镊子和骨凿。本文所述的方法还可用于对电动的手术器械进行灭菌,例如旋转手持件、钻头或内窥镜。
本书面描述利用示例描述了本公开内容的实例并且还使本领域技术人员能够实践这些实例,包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何引入的方法。本公开内容的可专利范围由权利要求限定,并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。其它示例意于落在权利要求的范围内,如果其他示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元件,或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件。
Claims (36)
1.一种用于对可无线充电的电池进行灭菌的系统,所述系统包括:
可无线充电的电池,其包括底表面;和
容器,其被配置用于接收所述可无线充电的电池,所述容器包括:
盖子,所述盖子包括被配置用于接收限定微生物屏障的过滤器的安装件;和
基部,其限定出被成形为接收可无线充电的电池的容座,其中所述盖子和所述基部中的一个限定出被配置用于允许灭菌剂透过所述盖子或基部的多个孔口;
其中,所述容座包括底板和与所述底板一体地形成并从所述底板延伸的支座,使得由所述容座接收的所述可无线充电的电池设置在所述支座上,并且所述可无线充电的电池的所述底表面从所述底板间隔开以允许灭菌剂在所述可无线充电的电池的下方流通,从而所述底表面的大部分暴露于灭菌剂。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述支座的高度不大于4毫米,使得所述支座的所述高度防止设置在所述容座的所述底板上的水滴接触所述可无线充电的电池的所述底表面。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的系统,包括至少三个支座,当所述可无线充电的电池被所述容座接收时,所述可无线充电的电池的所述底表面接触所述至少三个支座。
4.根据权利要求1-2任一项所述的系统,其中,所述底表面的所述大部分包括所述底表面的至少50%。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的系统,其中,所述底表面的所述大部分包括所述底表面的至少75%。
6.根据权利要求1-2中任一项所述的系统,其中,所述底表面的所述大部分包括所述底表面的至少90%。
7.根据权利要求1-2中任一项所述的系统,其中,所述盖子包括在298开尔文下热导率大于1W/(m*K)的金属,使得所述盖子被配置为在容器从灭菌器移除之后保持热量以促进其内容物的干燥。
8.根据权利要求1-2中任一项所述的系统,其中,所述盖子在298开尔文下具有大于10W/(m*K)的热导率。
9.一种对容器中的可无线充电的电池进行灭菌的方法,所述容器包括盖子和基部,基部包括被成形为接收可无线充电的电池的容座,支座与所述容座的底板一体地形成并从所述容座的底板延伸,所示方法包括:
将可无线充电的电池定位在容器的容座内,使所述支座将可无线充电的电池的底表面从容座的底板间隔开;
通过容器对电池进行无线充电;和
对容器和电池进行灭菌,使得电池的底表面的大部分暴露于灭菌剂。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,所述盖子包括在298开尔文下热导率大于1W/(m*K)的金属,从而所述方法包括在容器从灭菌器移除后用盖子保持热量以促进其内容物的干燥。
11.根据权利要求9-10中任一项所述的方法,其中,三个支座从所述容座的底板延伸,从而所述方法包括将可无线充电的电池定位在容器的容座内,使三个支座将可无线充电的电池的底表面从容座的底板间隔开。
12.根据权利要求9-10中任一项所述的方法,其中,所述支座的高度不大于4毫米,使得所述方法包括防止设置在所述容座的底板上的水滴接触所述可无线充电的电池的底表面。
13.根据权利要求9-10中任一项所述的方法,其中,对所述容器和所述电池进行灭菌使大于75%的所述电池的底表面暴露于灭菌剂。
14.根据权利要求9-10中任一项所述的方法,其中,所述基部包括允许电磁波传输通过并且玻璃化转变温度高于140摄氏度的聚合物材料,从而所述方法包括通过通过基部传输电磁波来通过所述容器对可无线充电的电池充电。
15.一种被配置用于接收可无线充电的电池的容器,所述容器包括:
盖子,所述盖子包括被配置用于接收限定微生物屏障的过滤器的安装件;和
基部,其限定出被成形为接收可无线充电的电池的容座,其中所述盖子和所述基部中的一个限定出被配置用于允许灭菌剂透过所述盖子或基部的多个孔口;
其中,所述容座包括底板和与所述底板一体地形成并从所述底板延伸的支座,使得由所述容座接收的所述可无线充电的电池设置在所述支座上,并且所述可无线充电的电池的底表面从所述底板间隔开以允许灭菌剂在所述可无线充电的电池的下方流通,从而所述底表面的大部分暴露于灭菌剂。
16.根据权利要求15所述的容器,其中,所述支座的高度不大于4毫米,使得所述支座的所述高度防止设置在所述容座的所述底板上的水滴接触所述可无线充电的电池的所述底表面。
17.根据权利要求15所述的容器,包括至少三个支座,当所述可无线充电的电池被所述容座接收时,所述可无线充电的电池的底表面接触所述至少三个支座。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的容器,其中,所述盖子包括在298开尔文下热导率大于1W/(m*K)的金属,使得所述盖子被配置为在容器从灭菌器移除之后保持热量以促进其内容物的干燥。
19.根据权利要求15-17中任一项所述的容器,其中,所述盖子在298开尔文下具有大于10W/(m*K)的热导率。
20.一种用于对可无线充电的电池进行灭菌的系统,所述系统包括:
可无线充电的电池,其包括底表面;和
容器,其被配置用于接收所述可无线充电的电池,所述容器包括:
盖子;和
基部,其限定出被成形为接收可无线充电的电池的容座;
其中:
所述基部和所述盖子中的一个限定出被配置用于允许灭菌剂透过所述容器的多个孔口;
所述容座包括底板和与所述底板一体地形成并从所述底板延伸的支座,使得由所述容座接收的所述可无线充电的电池设置在所述支座上,并且所述可无线充电的电池的所述底表面被与所述底板间隔开以允许灭菌剂在可无线充电的电池的下方流通从而所述底表面的大部分暴露于灭菌剂;并且
所述容座的所述底板包括呈现出小于45度的水接触角的纹理化表面。
21.根据权利要求20所述的系统,其中,所述盖子包括在298开尔文下热导率大于1W/(m*K)的金属,使得所述盖子被配置为在容器从灭菌器移除后保持热量以促进其内容物的干燥。
22.根据权利要求20-21中任一项所述的系统,其中,所述盖子包括在298开尔文下大于10W/(m*K)的热导率。
23.根据权利要求20-21中任一项所述的系统,其中,所述容座的所述底板的所述纹理化表面包括粗糙度曲线,所述粗糙度曲线包括大于2微米且小于4微米的算术平均高度(Ra),使得设置在所述容座的所述底板上的水滴不接触所述可无线充电的电池的所述底表面。
24.根据权利要求20-21中任一项所述的系统,其中,所述容座的所述底板的所述纹理化表面包括粗糙度曲线,所述粗糙度曲线包括大于20微米且小于30微米的最大高度(Rz),使得设置在所述容座的所述底板上的水滴不接触所述可无线充电的电池的所述底表面。
25.根据权利要求20-21中任一项所述的系统,其中,所述支座的高度不大于4毫米,使得所述支座的所述高度防止了设置在所述容座的所述底板上的水滴接触所述可无线充电的电池的所述底表面。
26.根据权利要求20-21中任一项所述的系统,其中,所述基部包括允许电磁波传输通过并且玻璃化转变温度高于140摄氏度的聚合物材料。
27.根据权利要求20所述的系统,其中,所述基部是注塑成型的。
28.根据权利要求26所述的系统,其中,所述基部由允许电磁波传输通过的所述聚合物材料构成。
29.根据权利要求26所述的系统,其中,允许电磁波传输通过的所述聚合物材料是塑料。
30.根据权利要求20-21中任一项所述的系统,其中,还包括无线充电设备,所述基部包括与所述容座对准的突起,并且其中,所述无线充电设备包括被成形为用于接收所述突起的充电舱。
31.根据权利要求30所述的系统,所述无线充电设备包括被配置用于发射电磁波以提供充电功率的第一天线,其中,所述可无线充电的电池包括被配置用于接收电磁波的第二天线,并且其中,所述第一天线布置在所述充电舱内,使得当所述容座接收所述可无线充电的电池并且所述容器放置于所述无线充电设备上时,所述第一天线和所述第二天线对准。
32.根据权利要求31所述的系统,其中,所述支座的高度允许电磁波以大于10%的效率从所述第一天线传输到所述第二天线。
33.根据权利要求31所述的系统,其中,所述支座的高度允许电磁波以大于25%的效率从所述第一天线传输到所述第二天线。
34.根据权利要求31所述的系统,其中,所述支座的高度允许电磁波以大于50%的效率从所述第一天线传输到所述第二天线。
35.根据权利要求31所述的系统,其中,所述支座的高度允许电磁波以大于75%的效率从所述第一天线传输到所述第二天线。
36.一种用于对可无线充电的电池进行灭菌的容器,所述容器包括:
盖子;和
基部,其限定出被成形为接收可无线充电的电池的容座;
其中:
所述基部和所述盖子中的一个限定出被配置用于允许灭菌剂透过所述容器的多个孔口;
所述容座包括底板和与所述底板一体地形成并从所述底板延伸的支座,使得由所述容座接收的所述可无线充电的电池设置在所述支座上,并且所述可无线充电的电池的所述底表面被与所述底板间隔开以允许灭菌剂在可无线充电的电池的下方流通从而所述底表面的大部分暴露于灭菌剂;并且
所述容座的所述底板包括呈现出小于45度的水接触角的纹理化表面。
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