KR102654567B1 - 멸균 배터리 충전 - Google Patents

Abstract

멸균 필드 내에서 충전하기 위한 멸균 배터리 충전 디바이스 및 어셈블리가 개시된다. 배터리 충전 어셈블리는 제1 인터페이스 및 제2 인터페이스를 갖는 베이스 유닛을 포함한다. 상기 어셈블리는 제1 인터페이스에 연결 가능한 고용량 배터리 및 제2 인터페이스에 연결 가능한 저용량 배터리를 추가로 포함한다. 상기 베이스 유닛은 고용량 배터리에서 전력을 회수하고 저용량 배터리에 전력을 전송한다. 고용량 배터리와 저용량 배터리는 베이스 유닛에 상호 교환 가능하게 연결된다.

Description

멸균 배터리 충전

관련 출원에 대한 상호 참조. 본 출원은 2019년 1월 9일에 출원되고 제목이 "멸균 배터리 충전(Sterile Battery Charging)"인 미국 비정규 출원 번호 제62/790,076호, 및 2019년 3월 1일에 출원되고 제목이 "멸균 배터리 충전"인 미국 비정규 출원 번호 제62/812,276호에 대한 우선권 및 이익을 주장한다.

본 발명은 수술용 전원 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 멸균 배터리 충전 디바이스 및 어셈블리에 관한 것이다.

수술 장비에 전원을 공급하는데 사용되는 배터리는 일반적으로 사용 전에 멸균되어 멸균 영역에서 사용할 수 있다. 배터리 전원이 떨어지면, 새 배터리로 교체된다. 더 작은 장비의 경우 배터리 수명이 터무니없이 짧아 수술 중에 한 번 이상 교체해야 할 수 있다. 이는 시간이 많이 소요될 수 있으므로 수술 도구를 사용하지 않을 때 수술 중 배터리를 재충전하는 것이 유용할 것이다. 이것은 배터리 교체가 필요하기 전에 수술 기구의 런타임을 효과적으로 연장할 것이다.

이 작업을 수행하기 위해 무선 배터리 충전기를 멸균 필드에 배치하는 것은 몇 가지 바람직하지 않은 문제를 나타낸다. 충전기에 연결되고 전원 콘센트에 꽂혀 있는 전원 코드는 사람들(예를 들어, 외과의 및 외과 간호사)이 정기적으로 멸균 영역과 벽 사이를 걸을 때 걸려 넘어질 위험이 있다. 다른 문제는 멸균 영역 자체에 있다. 멸균 충전기와 비멸균 전원 콘센트 사이에 전원 코드를 연결하면 오염될 수 있다.

따라서, 외부 연결이 없는 자급식 배터리 충전기가 필요하다.

관련 기술 섹션에 대한 설명 면책 조항: 특정 특허/간행물/제품이 이 관련 기술 섹션의 설명 또는 본 개시의 다른 곳에서 위에서 논의된 범위 내에서, 이러한 논의는 논의된 특허/간행물/제품이 특허법 목적을 위한 선행 기술임을 인정하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 예를 들어, 논의된 특허/간행물/제품의 일부 또는 전체가 제시간에 충분히 이르지 않을 수 있고, 제 시간에 충분히 일찍 개발된 주제를 반영하지 않을 수 있으며 및/또는 특허법 목적을 위한 선행 기술에 해당할 정도로 충분히 가능하지 않을 수 있다. 특정 특허/간행물/제품이 이 관련 기술 섹션의 설명 및/또는 출원 전반에 걸쳐 위에서 논의된 범위 내에서, 이에 대한 설명/공개는 모두 참조에 의해 각각의 전체가 이 문서에 통합된다.

본 발명의 실시예는 멸균 필드 내에서 충전하기 위한 멸균 배터리 충전 디바이스 및 어셈블리에 관한 것이다. 일 실시예에 따르면, 상기 디바이스는 제1 인터페이스(first interface) 및 제2 인터페이스(second interface)를 갖는 베이스 유닛(base unit)을 포함한다. 상기 제1 인터페이스는 제1 배터리를 받도록 구성되고, 상기 제2 인터페이스는 제2 배터리를 받도록 구성된다. 상기 베이스 유닛은 제1 배터리에서 전력을 회수하고 제2 배터리로 전력을 전송한다. 제1 배터리와 제2 배터리는 베이스 유닛에 교체 가능하게 부착될 수 있다.

다른 측에 따르면, 상기 어셈블리는 제1 인터페이스 및 제2 인터페이스를 갖는 베이스 유닛을 포함한다. 상기 어셈블리는 제1 인터페이스에 연결 가능한 고용량 배터리 및 제2 인터페이스에 연결 가능한 저용량 배터리를 추가로 포함한다. 상기 베이스 유닛은 고용량 배터리에서 전력을 회수하고 저용량 배터리에 전력을 전송한다. 상기 고용량 배터리와 저용량 배터리는 베이스 유닛에 상호 교환 가능하게 연결된다.

또 다른 측에 따르면, 본 발명은 수술용 배터리를 충전하는 방법이다. 이 방법에는 다음 단계가 포함된다: (i) 멸균 영역에 전원을 베이스 유닛에 제공하는 단계; (ii) 배터리를 살균하는 단계; (iii) 살균 후 멸균 영역에 배터리를 도입하는 단계; (iv) 멸균 영역에서 베이스 유닛의 전원으로 배터리를 충전하는 단계; (v) 멸균 영역의 수술 절차에서 배터리를 사용하는 단계; 및 (vi) 멸균 영역의 베이스 유닛에서 전원으로 배터리를 재충전하는 단계.

본 발명의 이들 및 다른 측은 이하에서 설명되는 실시예(들)로부터 명백하고 이를 참조하여 설명될 것이다.

본 발명은 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 더 완전히 이해되고 인지될 것이다. 첨부된 도면은 개시된 주제의 전형적인 실시예만을 예시하고, 따라서 개시된 주제가 다른 동등하게 효과적인 실시예를 허용할 수 있기 때문에 그 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 이제 다음과 같은 첨부 도면을 간략하게 참조한다.
도 1은 일 실시예에 따른 베이스 유닛의 개략적인 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 베이스 유닛에 연결된 어댑터의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 어댑터에 연결된 저용량(기구) 배터리의 개략적인 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 무선 충전 플랫폼의 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 무선 충전 방법의 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 수술용 전력 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 7a는 일 실시예에 따른 베이스 유닛 내로 슬라이딩 하는 고용량 배터리의 개략적인 사시도이다.
도 7b는 일 실시예에 따른 베이스 유닛에 연결된 고용량 배터리의 개략적인 사시도이다.
도 8은 예시적인 일 실시예에 따른 고용량 배터리의 개략적인 사시도이다.
도 9는 예시적인 일 실시예에 따른 대형 수술 기구에 부착된 고용량 배터리의 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 2의 어댑터의 개략적인 사시도이다.
도 11은 예시적인 일 실시예에 따른 저용량 배터리의 개략적인 사시도이다.

본 발명의 양상 및 이의 특정 특징, 이점 및 세부사항은 첨부 도면에 예시된 비제한적인 예를 참조하여 아래에서 보다 완전하게 설명된다. 공지된 구성에 대한 설명은 본 발명을 상세하게 불필요하게 모호하게 하지 않도록 생략된다. 그러나, 상세한 설명 및 특정한 비제한적 실시예는 본 발명의 측면을 나타내면서 단지 예시로서 제공되고 제한을 위한 것이 아님을 이해해야 한다. 기본 발명 개념의 사상 및/또는 범위 내에서 다양한 대체, 수정, 추가 및/또는 배열이 본 개시로부터 당업자에게 명백할 것이다.

이제 도면을 참조하면, 동일한 참조 번호는 전체에 걸쳐 유사한 부분을 지칭하며, 도 1은 멸균 배터리 충전 디바이스(10)의 베이스 유닛(12)을 도시한다. 베이스 유닛(12)은 수술 전력 시스템(14)에 제거 가능하게 부착되거나 고정된 것으로 도시되어 있다. 예시적인 수술 전력 시스템(14)은 Hall® Powered Instrument System이다. 도시된 실시예에서, 수술 전력 시스템(14)은 Hall® 리튬 충전기이다(도 6). 수술 전력 시스템(14)은 그에 연결된 하나 이상의 베이스 유닛(12)을 갖는다. 수술 전력 시스템(14)이 Hall® 리튬 충전기인 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이 Hall® 리튬 충전기(14)에 연결된 4개의 베이스 유닛(12)이 있다. 수술 전력 시스템(14)은 수술 절차를 위해 탁상 또는 벽에 장착되어 위치될 수 있다.

여전히 도 1을 참조하면, 베이스 유닛(12)은 실질적으로 평면이고 직사각형이다. 도시된 실시예에서, 베이스 유닛(12)은 수술 전력 시스템(14)의 표면(18)에 연결된 플레이트(16)를 갖는다. 베이스 유닛(12)은 제1 인터페이스(20) 및 제2 인터페이스(22)를 추가로 포함한다. 제1 인터페이스(20)는 배터리(24)로부터 전력을 회수하기 위해 고용량 배터리(24)에 연결하는데 사용된다. 따라서, 제1 인터페이스(20)는 멸균 배터리 충전 디바이스(10)의 전원으로 사용되며 충전 전력을 제공하는 역할을 한다. 제2 인터페이스(22)는 저용량 배터리(26)에 연결하는데 사용된다. 고용량 배터리(24) 및 저용량 배터리(26)를 베이스 유닛(12)에 교체 가능하게 부착함으로써, 고용량 배터리(24)로부터 전력을 끌어올 수 있고 이어서 저용량 배터리(26)로 전달할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 인터페이스(20)는 하나 이상의 배터리 레일(battery rail)이다. 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 인터페이스(20)는 베이스 유닛(12)의 플레이트(16)에 연결된 한 쌍의 이격 된 배터리 레일이다. 배터리 레일(20)은 베이스 유닛(12)의 플레이트(16)를 따라 및/또는 위에서 서로에 대해 실질적으로 평행하게 연장된다. 배터리 레일(20)은 멸균 가능한 고용량 배터리(24)에 연결하도록 설계되었다. 고용량 배터리(24)는 톱 핸드피스(saw handpiece)와 같은 대형 수술 기구에 사용된다. 그것들은 큰 뼈와 전체 관절 성형 절차에 일관되고 오래 지속되는 전력을 제공한다. 예시적인 살균 가능한 고용량 배터리(24)가 도 8에 도시되어 있다. 고용량 배터리(24)(도 8에 도시된 실시예 포함)는 완전히 오토클레이브(autoclave) 가능하고 리튬 배터리일 수 있다.

고용량 배터리(24)로부터 전력을 끌어오기 위해 고용량 배터리(24)가 베이스 유닛(12)에 부착된다. 구체적으로, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 고용량 배터리(24)는 고용량 배터리(24)가 제자리에 고정될 때까지 또는 그렇지 않으면 베이스 유닛(12)(도 7b) 상의 배수/충전 위치에 도달할 때까지 베이스 유닛(도 7a) 상의 배터리 레일(20) 사이에서 미끄러진다. 배터리 레일(20)은 고용량 배터리(24)를 제자리에 유지하는 반면 베이스 유닛(12)은 고용량 배터리(24)로부터 전력을 끌어온다.

여전히 도 1을 참조하면, 제2 인터페이스(22)는 하나 이상의 배터리 접점이다. 도시된 실시예에서, 베이스 유닛(12) 상에 2개의 배터리 접점(22)이 있다. 배터리 접점(22)은 살균 가능한 저용량 배터리(26)에 연결하도록 되어 있다. 저용량 배터리(26)는 드릴, 면도날 및 버(bur)와 같은 작고 정밀한 수술 기구에 사용된다. 이 저용량 배터리(26)는 작고 가볍다. 그것들은 작은 뼈, 스포츠 의학 및 가벼운 외상을 포함한 수술 절차에 강력하고 신뢰할 수 있는 전력을 제공한다. 예시적인 살균 가능한 저용량 배터리(26)가 도 11에 도시되어 있다. 저용량 배터리(26)(도 11에 도시된 실시예 포함)는 완전히 오토클레이브 가능하고 리튬 배터리일 수 있다.

대안적인 실시예에서, 베이스 유닛(12)은 무선 충전(예를 들어, 베이스 유닛(12) 내의 1차 코일을 통한 유도 충전)에 적합하다. (2차 코일은 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 저용량(기구) 배터리(26)를 통해 연장될 것이다). 무선 충전을 사용하는 것은 저용량(기구) 배터리(26)가 충전 동안 수술 기구(예를 들어, 면도날)에 연결된 상태를 유지할 수 있기 때문에 유리하다. 연결된 저용량(기구) 배터리(26)를 갖는 수술 기구는 충전이 일어나도록 멸균 배터리 충전 디바이스(10)(즉, 베이스 유닛(12))에 근접하게 배치 되어야만 한다.

이제 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 무선 충전 플랫폼(100)의 흐름도가 도시되어 있다. 무선 충전 플랫폼(100)은 범용 USB(102), 공통 벽 어댑터 전원(예를 들어, AC-DC)(104), 재충전 가능한 배터리 전력 뱅크(106), 또는 플랫폼 하드웨어(100A)에 통합된 독립형 전원에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 전술한 전원 대안은 무선 플랫폼 전력 입력(108)을 통해 무선 충전 플랫폼(100)에 전력을 제공한다. 이 기술은 케이블이나 전선의 사용을 포함할 수 있지만, 다양한 입력 전원 배열을 사용할 수 있는 유연성을 허용한다. 상기 플랫폼 하드웨어는 예를 들어 수술 테이블 및 기구 스탠드(예를 들어, Mayo 스탠드)와 같은 지지 디바이스에 통합될 수 있다. 무선 충전 액세서리는 다음을 포함할 수 있다 (이에 국한되지 않음): 배터리로 작동되는 풋 컨트롤(foot control), 멸균 사용의 태블릿 및/또는 랩톱(laptop), 콘솔 컨트롤을 위한 원격 컨트롤(예를 들어, 카메라, 펌프, 광원), 수술용 조명 및 LED(예를 들어, 핸드피스 조명, 헬멧 및 우주복).

멸균 필드에서 무선 충전을 위한 방법(200)이 도 5의 흐름도를 참조하여 도시되고 설명된다. 먼저, 고용량 및 저용량 배터리(24, 26) 중 하나와 같은 비멸균 배터리(또는 다른 전원)가 얻어지고(단계 202) 살균 영역 외부에서 세척된다(단계 204). 그 다음 배터리(24, 26)는 멸균 필드 외부에서 충전될 수 있다(단계 206). 그 후, 배터리(24, 26)는 살균된다(단계 208). 멸균은 오토클레이브 또는 기타 유사하고 승인된 멸균 기술을 사용하여 완료할 수 있다. 멸균 후, 배터리(24, 26)는 베이스 유닛(12)에 충전 가능하게 근접할 때 멸균 영역에서 충전된다(단계 210). 그 후, 배터리(24, 26)는 수술 절차에 사용될 수 있다(단계 212). 배터리(24, 26)의 전력이 낮거나 에너지 레벨이 낮을 때, 배터리(24, 26)는 멸균 영역 내에서 재충전하기 위해 베이스 유닛(12)에 대한 충전 가능한 근접 내에 위치된다(단계 214, 210).

대안적으로, 하이브리드 전력 시스템을 사용하여 배터리 팩의 물리적 크기를 줄일 수 있다. 하이브리드 전력 시스템은 더 작은 충전식 셀 또는 배터리에 슈퍼 커패시터 부스트 회로가 연결된 셀 또는 배터리를 통합한다. 상기 슈퍼 커패시터는 충전식 셀이나 배터리에 비해 빠른 속도로(10초 미만) 충전할 수 있다. 이러한 유형의 전동 수술 시스템은 충전기 플랫폼이 있는 일반적인 기구 스탠드 위에 충전될 수 있다.

이제 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 어댑터(28)의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 어댑터(28)는 충전될 저용량 배터리(26)의 연결을 허용한다(필요에 따라; 저용량 배터리(26)는 다른 실시예에서 직접 연결할 수 있다). 도 2에 도시된 실시예에서, 어댑터(28)는 L3500 Small Bone 리튬 전원 어댑터(도 10)이다. 어댑터(22)는 충전을 위해 저용량 배터리(26)와 연결하도록 구성된다. 도 10에 도시된 실시예에서, L3500 Small Bone 리튬 전원 어댑터(28)는 도 11에 도시된 것과 같은 살균 가능한 저용량(기구) 배터리(26)에 연결하도록 구성된다.

이제 도 3을 참조하면, 어댑터(28)에 연결된 저용량 배터리(26)의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 부분적으로 방전된 저용량(기구) 배터리(26)가 어댑터(28)에 연결되어 충전 효과를 개시한다. 일 실시예에서, 고용량 배터리(24)는 저용량 배터리(26)가 수술용 전력 시스템(14) 상에 부착되고 이용가능한 베이스 유닛(12)의 수로 인해 충전됨에 따라 소모된다. 다수의 고용량 배터리(24)는 하나의 저용량 배터리(26)의 런타임을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 또는, 다수의 저용량 배터리(26)가 한 번에 충전될 수 있다. 저용량 배터리(26)에 대한 연결은 물리적 연결(예를 들어, 베이스 유닛(12) 상의 핀)을 통하거나 무선 연결을 통할 수 있다. 무선 연결은 저용량 배터리(26)가 수술 기구로부터 제거될 필요가 없는 반면 유선 연결은 제거된다.

기존 고용량 배터리(24)를 충전기 전원으로 사용하는 이점은 두 가지이다. 첫째, 대용량 배터리(24)는 보조 장치에 사용되기 때문에 이미 사용 가능하다. 둘째, 멸균되도록 설계되었다. 따라서, 소모된 배터리(24, 26)를 충전된 배터리(24, 26)로 교체할 수 있으므로 수술에 사용되는 배터리(24, 26)의 수를 줄일 수 있어 배터리(24, 26)를 교체하는 데 필요한 시간을 줄여 수술을 중단할 수 있다.

본 발명의 실시예가 특정 예시적인 실시예를 참조하여 특히 도시되고 설명되었지만, 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상세한 설명 및 도면에 의해 지지될 수 있는 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 상세한 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 예시적인 실시예가 특정 수의 요소를 참조하여 설명되는 경우 예시적인 실시예가 특정 수의 요소보다 적거나 더 많이 이용하여 실시될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (20)

1. 각각 제1 인터페이스 및 제2 인터페이스를 갖는 복수의 베이스 유닛, -상기 제1 인터페이스는 제1 배터리를 받도록 구성되고 상기 제2 인터페이스는 제2 배터리를 받도록 구성됨-;
   을 포함하고,
   상기 복수의 베이스 유닛은 상기 제1 배터리로부터 전력을 회수하고 상기 제2 배터리에 전력을 전송하도록 구성되며;
   상기 제1 배터리 및 제2 배터리는 상기 복수의 베이스 유닛에 교환 가능하게 부착되고,
   상기 제1 배터리는 대용량 배터리이고, 상기 제2 배터리는 저용량 배터리이고,
   상기 제1 인터페이스 및 상기 제2 인터페이스는 상이한 구조를 갖는,
   배터리 충전 디바이스.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 베이스 유닛은 실질적으로 평면인,
   배터리 충전 디바이스.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 베이스 유닛은 실질적으로 직사각형인,
   배터리 충전 디바이스.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 인터페이스는 상기 베이스 유닛을 따라 연장되는 이격되고 실질적으로 평행한 한 쌍의 레일인,
   배터리 충전 디바이스.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 배터리는 이격되고 실질적으로 평행한 한 쌍의 레일 내에서 슬라이딩 가능한,
   배터리 충전 디바이스.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2 인터페이스는 하나 이상의 배터리 접점인,
   배터리 충전 디바이스.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 배터리는 멸균 가능한,
   배터리 충전 디바이스.
   
8. 각각 제1 인터페이스 및 제2 인터페이스를 갖는 복수의 베이스 유닛;
   상기 제1 인터페이스에 연결 가능한 고용량 배터리; 및
   상기 제2 인터페이스에 연결 가능한 저용량 배터리;
   를 포함하고,
   상기 복수의 베이스 유닛은 상기 고용량 배터리로부터 전력을 회수하고 전력을 상기 저용량 배터리에 전송하도록 구성되며;
   상기 고용량 배터리 및 상기 저용량 배터리는 복수의 상기 베이스 유닛에 상호 교환 가능하게 연결될 수 있고,
   상기 제1 인터페이스 및 상기 제2 인터페이스는 상이한 구조를 갖는,
   배터리 충전 어셈블리.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 제2 인터페이스와 상기 저용량 배터리 사이에 연결된 어댑터를 더 포함하는,
   배터리 충전 어셈블리.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 저용량 배터리는 상기 어댑터에 연결할 수 있는 기구 배터리인,
    배터리 충전 어셈블리.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 인터페이스는 상기 베이스 유닛을 따라 연장되는 이격되고 실질적으로 평행한 한 쌍의 레일인,
    배터리 충전 어셈블리.
    
12. 제11항에 있어서,
    고용량 배터리는 이격되고 실질적으로 평행한 한 쌍의 레일 내에서 슬라이딩 가능한,
    배터리 충전 어셈블리.
    
13. 제8항에 있어서,
    상기 제2 인터페이스는 하나 이상의 배터리 접점인,
    배터리 충전 어셈블리.
    
14. 제8항에 있어서,
    상기 고용량 배터리와 상기 저용량 배터리는 멸균이 가능한,
    배터리 충전 어셈블리.
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