JP2022517206A - 滅菌電池充電 - Google Patents

Abstract

滅菌野内で充電するための滅菌電池充電装置および組立品。電池充電組立品は、第一のインターフェースおよび第二のインターフェースを有するベースユニットを含む。組立品はさらに、第一のインターフェースに接続可能な高容量電池および第二のインターフェースに接続可能な低容量電池を含む。ベースユニットは、高容量電池から電力を取得し、低容量電池に電力を送る。高容量電池と低容量電池は、ベースユニットに相互交換的に接続可能である。【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年１月９日に出願された「Ｓｔｅｒｉｌｅ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｈａｒｇｉｎｇ」と題された米国仮特許出願第６２／７９０，０７６号、および２０１９年３月１日に出願された「Ｓｔｅｒｉｌｅ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｈａｒｇｉｎｇ」と題された米国仮特許出願第６２／８１２，２７６号の優先権および利益を主張する。

本発明は、外科手術用電力システムに関し、より具体的には、滅菌電池充電装置および組立品に関する。

関連技術の説明
外科手術用機器に給電するために使用される電池は、通常、滅菌野で使用できるように使用前に滅菌される。電池の電力がなくなった場合、新しい電池と交換される。より小型の機器では、電池寿命が不当に短く、手術中に一回以上の交換が必要となり得る。これには時間がかかる場合があるため、手術中、外科手術用器具が使用されていないときに電池を再充電すれば便利である。これにより、電池交換が必要になる前に、外科手術用器具の稼働時間が効果的に延長される。

この作業を達成するために、コード付き充電器を滅菌野に置くことは、いくつかの望ましくない課題を提示する。充電器に接続され、電源コンセントに差し込まれた電源コードは、滅菌野と壁の間を一定の間隔で歩いている人（外科医や看護師など）につまずく危険をもたらす可能性がある。もう一つの課題は、滅菌野自体に関するものである。滅菌充電器と非滅菌電源コンセントとの間を通る電源コードを有することは、汚染の機会をもたらす。

そのため、外部接続のない独立型電池充電器に対するニーズが存在する。

関連技術の項の免責条項の説明：特定の特許／刊行物／製品がこの関連技術の項の説明または本開示の他の場所で説明されている限り、これらの説明は説明された特許／刊行物／製品が特許法上の先行技術であることを認めるものとみなされるべきではない。例えば、説明された特許／刊行物／製品の一部または全ては、時間的に十分早期でない可能性があり、時間的に十分早期に開発された主題を反映していない可能性があり、および／または特許法の目的に対して先行技術に相当するほど、十分に有効ではない可能性がある。特定の特許／刊行物／製品が、この関連技術セクションの説明および／または出願全体を通して上記で議論されている限り、その説明／開示は参照により全て本明細書に組み込まれる。

本発明の実施形態は、滅菌野内で充電するための滅菌電池充電装置および組立品を対象とする。一態様によれば、装置は、第一のインターフェースおよび第二のインターフェースを有するベースユニットを含む。第一のインターフェースは、第一の電池を受容するように構成され、第二のインターフェースは、第二の電池を受容するように構成される。ベースユニットは、第一の電池から電力を取得し、第二の電池に電力を送る。第一の電池および第二の電池は、ベースユニットに相互交換的に取り付け可能である。

別の態様によれば、組立品は、第一のインターフェースおよび第二のインターフェースを有するベースユニットを含む。組立品はさらに、第一のインターフェースに接続可能な高容量電池および第二のインターフェースに接続可能な低容量電池を含む。ベースユニットは、高容量電池から電力を取得し、低容量電池に電力を送る。高容量電池と低容量電池は、ベースユニットに相互交換的に接続可能である。

また別の態様によれば、本発明は外科手術用電池を充電するための方法である。本方法は、（ｉ）滅菌野で電力をベースユニットに供給する工程、（ｉｉ）電池を滅菌する工程、（ｉｉｉ）電池を滅菌後に滅菌野に導入する工程、（ｉｖ）滅菌野でベースユニットからの電力で電池を充電する工程、（ｖ）滅菌野で電池を外科的処置に使用する工程、および（ｖｉ）滅菌野でベースユニットからの電力で電池を再充電する工程、を含む。

本発明のこれらおよび他の態様は、以下に記載される実施形態を参照して明らかになり、解明されよう。

本発明は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を読むことにより、より完全に理解され、評価される。添付の図面は、開示された主題の一般的な実施形態のみを図示しており、開示された主題についてはその範囲を限定するものではなく、その他の同様に有効な実施形態を認めてもよい。ここで添付図面を簡単に参照する。
図１は、一実施形態による、ベースユニットの概略斜視図である。 図２は、一実施形態による、ベースユニットに接続されたアダプターの概略斜視図である。 図３は、図２のアダプターに接続された低容量（機器）電池の概略斜視図である。 図４は、一実施形態による、無線充電プラットフォームのフローチャートである。 図５は、一実施形態による、無線充電方法のフローチャートである。 図６は、一実施形態による、外科手術用電力システムの概略斜視図である。 図７Ａは、一実施形態による、ベースユニット内に摺動する高容量電池の概略斜視図である。図７Ｂは、一実施形態による、ベースユニットに接続された高容量電池の概略斜視図である。 図８は、例示的一実施形態による、高容量電池の概略斜視図である。 図９は、例示的一実施形態による、大型外科手術用器具に取り付けられた高容量電池の概略斜視図である。 図１０は、図２のアダプターの概略斜視図である。 図１１は、例示的一実施形態による、低容量電池の概略斜視図である。

本発明の態様およびその特定の特徴、利点、ならびに詳細は、添付図面に図示した非限定的な例を参照しながらより完全に以下に説明される。本発明の詳細を不必要に不明瞭にしないよう、周知の構造の説明は省略される。しかし、当然のことながら、詳細な説明および特定の非限定的な例は、本発明の態様を示すものであるが、例示のみの目的で与えられ、限定の目的ではない。基礎となる発明の概念の精神および／または範囲内での様々な置換、修正、追加、および／または配置は、本開示から当業者には明らかであろう。

ここで、同様の参照符号が同様の部分を指す図面を参照すると、図１は、滅菌電池充電装置１０のベースユニット１２を示す。ベースユニット１２は、外科手術用電力システム１４に取り外し可能に取り付けられるか、または固定されているように示される。例示的な外科手術用電力システム１４は、Ｈａｌｌ（登録商標）電動器具システムである。図示の実施形態では、外科手術用電力システム１４は、Ｈａｌｌ（登録商標）リチウム充電器（図６）である。外科手術用電力システム１４は、それに接続された一つまたは複数のベースユニット１２を有する。外科手術用電力システム１４がＨａｌｌ（登録商標）リチウム充電器である実施形態によれば、図６に示す通り、Ｈａｌｌ（登録商標）リチウム充電器１４に接続された四つのベースユニット１２がある。外科手術用電力システム１４は、外科的処置のために机上に配置または壁面に取り付けられ得る。

さらに図１を参照すると、ベースユニット１２は実質的に平面であり、長方形である。図示の実施形態では、ベースユニット１２は、外科手術用電力システム１４の表面１８に接続されたプレート１６を有する。ベースユニット１２は、さらに、第一のインターフェース２０および第二のインターフェース２２を含む。第一のインターフェース２０は、電池２４から電力を取得するために高容量電池２４に接続するために使用される。したがって、第一のインターフェース２０は、滅菌電池充電装置１０の電源として使用され、充電電力を供給する役割を負う。第二のインターフェース２２は、低容量電池２６に接続するために使用される。高容量電池２４および低容量電池２６のベースユニット１２への相互交換的な取り付けの結果として、電力は高容量電池２４から引き出し、次いで低容量電池２６に移すことができる。

一実施形態では、第一のインターフェース２０は、一つまたは複数の電池レールである。具体的には、図１に示すように、第一のインターフェース２０は、ベースユニット１２のプレート１６に接続された離間した一対の電池レールである。電池レール２０は、ベースユニット１２のプレート１６に沿って、および／またはその上で互いに実質的に平行に延在する。電池レール２０は、滅菌可能な高容量電池２４に接続するよう設計される。高容量電池２４は、ソーハンドピースなどの大型外科手術用器具と共に使用される。それらは、大骨と全人工関節置換術処置に対して、一貫した長時間持続可能な電力を提供する。例示的な滅菌可能な高容量電池２４が図８に示される。高容量電池２４（図８に示す実施形態を含む）は、完全オートクレーブ可能であり、リチウム電池とすることができる。

高容量電池２４から電力を引き出すために、高容量電池２４はベースユニット１２に取り付けられる。具体的には、図７Ａおよび７Ｂに示す通り、高容量電池２４は、ベースユニット（図７Ａ）上の電池レール２０の間を、高容量電池２４が定位置にロックするか、またはそうでなければ、ベースユニット１２（図７Ｂ）上の消耗／充電位置を達成するまで摺動する。電池レール２０は、高容量電池２４を定位置に保持し、ベースユニット１２は高容量電池２４から電力を引き出す。

さらに図１を参照すると、第二のインターフェース２２は一つまたは複数の電池端子である。図示の実施形態では、ベースユニット１２上に二つの電池端子２２がある。電池端子２２は、滅菌可能な低容量電池２６に接続するように適合される。低容量電池２６は、ドリル、シェーバーブレード、およびバーなどの小型の精密外科手術用器具で使用される。これらの低容量電池２６は、コンパクトで軽量である。小骨、スポーツ医学、および軽度の外傷を含む外科的処置に強力で信頼性の高い電力を供給する。例示的な滅菌可能な低容量電池２６が図１１に示される。低容量電池２６（図１１に示す実施形態を含む）は、完全オートクレーブ可能であり、リチウム電池とすることができる。

代替的な一実施形態では、ベースユニット１２は、無線充電（例えば、ベースユニット１２の一次コイルを介した非接触充電）に適合される。（二次コイルは、当業者によって理解されるように、低容量（機器）電池２６を貫通するであろう）。無線充電を使用することは、低容量（機器）電池２６が、充電中に外科手術用器具（例えば、シェーバーブレード）に接続したままでもよいため、有利である。低容量（機器）電池２６に接続された外科手術用器具は、単に、充電が行われるために、滅菌電池充電装置１０（すなわち、ベースユニット１２）の近位に配置されさえすればよい。

ここで図４を参照すると、一実施形態による、無線充電プラットフォーム１００のフローチャートが示される。無線充電プラットフォーム１００は、ユニバーサルＵＳＢ１０２、共通壁アダプター電源（例えば、ＡＣ－ＤＣ）１０４、充電式電池電源バンク１０６、またはプラットフォームハードウェア１００Ａに統合されたスタンドアローン電源によって給電され得る。前述の電源の代替方法は、無線プラットフォーム電力入力１０８を介して無線充電プラットフォーム１００に電力を供給する。この技術にはケーブルまたはワイヤの使用を伴う場合があるが、様々な入力電力構成を柔軟に使用できる。プラットフォームハードウェアは、例えば、手術台および器具スタンド（例えば、Ｍａｙｏスタンド）などの支持装置に一体化され得る。無線充電アクセサリーには、電池駆動フットコントロール、滅菌使用のタブレットおよび／またはラップトップ、コンソールコントロール用のリモートコントロール（例えば、カメラ、ポンプ、光源）、および外科手術用照明およびＬＥＤ（例えば、ハンドセット照明、ヘルメット、およびスペーススーツ）が含まれ得る（ただし、これらに限定されない）。

滅菌野における無線充電のための方法２００が、図５のフローチャートを参照して示され、記載される。第一に、高容量および低容量電池２４、２６のうちの一つなどの非滅菌電池（または他の電源）が得られ（工程２０２）、滅菌野の外側でクリーニングされる（工程２０４）。次いで、電池２４、２６は、滅菌野外で充電され得る（工程２０６）。その後、電池２４、２６は滅菌される（工程２０８）。滅菌は、オートクレーブまたはその他の同等の認証済滅菌技術を使用して完了され得る。滅菌後、電池２４、２６は、ベースユニット１２（工程２１０）に対して充電可能な近位にあるとき、滅菌野で充電される。その後、電池２４、２６は外科的処置に使用され得る（工程２１２）。電池２４、２６が低電力またそうでなければ低エネルギーレベルである場合、電池２４、２６は、滅菌野内で再充電するために、ベースユニット１２に対して充電可能な近位に配置される（工程２１４、２１０）。

あるいは、電池パックは、ハイブリッド電力システムの使用によって、物理的サイズを縮小することができる。ハイブリッド電力システムは、セルまたは電池に接続されたスーパーキャパシタブースト回路を有する、より小さな再充電可能セルまたは電池を組み込む。スーパーキャパシタは、再充電可能セルまたは電池と比較して、高速（１０秒未満）で充電することができる。このタイプの電動外科手術システムは、充電器プラットフォームを備えた典型的な器具スタンドの上で充電することができる。

ここで図２を参照すると、一実施形態による、アダプター２８の概略斜視図が示される。アダプター２８は、低容量電池２６の充電を可能にするように接続できる（必要に応じて、低容量電池２６は別の実施形態では直接接続できる）。図２に示す実施形態では、アダプター２８はＬ３５００小型骨リチウム電源アダプター（Ｓｍａｌｌ Ｂｏｎｅ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ａｄａｐｔｅｒ）（図１０）である。アダプター２２は、充電のために低容量電池２６に接続するように構成される。図１０に示す実施形態では、Ｌ３５００小骨リチウム電源アダプター２８は、図１１に示されるもののような、滅菌可能な、低容量（機器）電池２６に接続するように適合される。

ここで図３を参照すると、アダプター２８に接続された低容量電池２６の概略斜視図が示される。部分的に放電された低容量（機器）電池２６は、アダプター２８に接続され、充電効果を開始する。一実施形態では、高容量電池２４は、外科手術用電力システム１４上に取り付けられ、利用可能なベースユニット１２の数のため、低容量電池２６が充電されると消耗する。複数の高容量電池２４を使用して、一つの低容量電池２６の稼働時間を延長し得る。または、複数の低容量電池２６が一度に充電され得る。低容量電池２６への接続は、物理的接続（例えば、ベースユニット１２上のピン）または無線接続を介し得る。無線接続は、低容量電池２６を外科手術用器具から取り外す必要はないが、有線接続は必要である。

既存の高容量電池２４を充電器電源として使用する利点は、二つの部分にある。第一に、高容量電池２４は、無料の装置での使用のためにすでに利用可能である。第二に、滅菌されるよう設計されている。したがって、消耗した電池２４、２６を、充電された電池２４、２６で置き換えることができるため、手術に使用される電池２４、２６の数を減少させることができ、手術を中断させる電池２４、２６の交換に必要な時間を減少させる。

本発明の実施形態は、特定の例示的な実施形態を参照して特に示され、説明されたが、記載された説明および図面によって支持され得る請求項によって定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、細部における様々な変更がもたらされ得ることを、当業者には理解されるであろう。さらに、例示的実施形態が特定の数の要素を参照して説明される場合、例示的実施形態は、特定の数の要素以下のいずれかを利用して実施され得ることが理解されよう。

Claims (20)

1. 電池充電装置であって、
   第一のインターフェースおよび第二のインターフェースを有するベースユニットであって、前記第一のインターフェースが第一の電池を受容するように構成され、前記第二のインターフェースが第二の電池を受容するように構成される、ベースユニットを備え、
   前記ベースユニットが、前記第一の電池から電力を取得し、前記第二の電池に電力を送り、
   前記第一の電池および前記第二の電池が、前記ベースユニットに相互交換的に取り付け可能である、電池充電装置。
2. 前記ベースユニットが実質的に平面である、請求項１に記載の装置。
3. 前記ベースユニットが実質的に長方形である、請求項１に記載の装置。
4. 前記第一のインターフェースが、前記ベースユニットに沿って延在する離間した、実質的に平行な一対のレールである、請求項１に記載の装置。
5. 前記第一の電池が、前記離間した、実質的に平行な一対のレール内で摺動可能である、請求項４に記載の装置。
6. 前記第二のインターフェースが、一つまたは複数の電池端子である、請求項１に記載の装置。
7. 前記第一の電池および第二の電池が滅菌可能である、請求項１に記載の装置。
8. 電池充電組立品であって、
   第一のインターフェースおよび第二のインターフェースを有するベースユニット、
   前記第一のインターフェースに接続可能な高容量電池、
   前記第二のインターフェースに接続可能な低容量電池、を備え、
   前記ベースユニットが、高容量電池から電力を取得し、前記低容量電池に電力を送り、
   前記高容量電池および前記低容量電池が、前記ベースユニットに相互交換的に接続可能である、電池充電組立品。
9. 前記第二のインターフェースと前記低容量電池との間に接続されるアダプターをさらに備える、請求項８に記載の組立品。
10. 前記低容量電池が、前記アダプターに接続可能な機器電池である、請求項９に記載の組立品。
11. 前記第一のインターフェースが、前記ベースユニットに沿って延在する離間した、実質的に平行な一対のレールである、請求項８に記載の組立品。
12. 高容量電池が、前記離間した、実質的に平行な一対のレール内で摺動可能である、請求項１１に記載の組立品。
13. 前記第二のインターフェースが、一つまたは複数の電池端子である、請求項８に記載の組立品。
14. 前記高容量電池および前記低容量電池が滅菌可能である、請求項８に記載の組立品。
15. 外科手術用電池を充電する方法であって、
    滅菌野のベースユニットに電力を供給する工程、
    電池を滅菌する工程、
    滅菌後に前記電池を前記滅菌野に導入する工程、
    前記滅菌野の前記ベースユニットからの電力で前記電池を充電する工程、
    前記滅菌野での外科的処置において前記電池を使用する工程、および、
    前記滅菌野の前記ベースユニットからの電力で前記電池を再充電する工程、を含む、方法。
16. 前記ベースユニットが一次コイルを備え、前記電池が二次コイルを有する、請求項１５に記載の方法。
17. 前記一次コイルが前記二次コイルを無線充電する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記電池が前記ベースユニットに接続可能である、請求項１５に記載の方法。
19. 前記電池を外科手術用器具に接続する工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
20. 充電電池を前記滅菌野に導入する工程、
    前記充電電池を前記滅菌野の前記ベースユニットに取り付ける工程、および、
    前記ベースユニットを介して前記充電電池から電力を取得して、前記電池を再充電する工程、をさらに含む、請求項１５に記載の方法。

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