本發(fā)明涉及能夠用于對醫(yī)療設備進行電力供給等的醫(yī)療用電池。

背景技術：

近年來，醫(yī)療設備的無線化推進，開始提出了使用電池來供給電力的類型的處置器具。

此時，一般認為會應用每單位質量的能量密度高的鋰離子電池。如果鋰離子電池暴露于高熱下，則電池性能有可能劣化，因此被實施不需要高溫條件的環(huán)氧乙烷氣體(eog)滅菌等滅菌處理。

在醫(yī)療用途中，即使是電池也期望對其實施高壓蒸汽滅菌器等的高壓蒸汽滅菌。然而，由于高壓蒸汽滅菌器滅菌是在135℃、2.2氣壓左右的蒸汽條件下進行20分鐘左右的，因此如果對安裝著沒有被實施針對這些環(huán)境的對策的電池的醫(yī)療設備進行高壓蒸汽滅菌器滅菌，則所安裝的電池的電池性能有可能劣化。

因此，期望提供耐熱性優(yōu)良的醫(yī)療用電池。

作為提高電池的耐熱性的結構，提出了在專利文獻1中記載的結構。在專利文獻1中，使用熱傳導降低構件包圍電池構件而構成電池組件，在電池組件的外表面上配置有與電池構件的正電極和負電極電連接的電極部件。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許第4554222號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

專利文獻1所記載的電池組件雖然利用熱傳導降低構件而提高了耐熱性，但在暴露于高溫環(huán)境下的外表面上配置有電極部件，并且所述電極部件與所連接的熱傳導性高的內(nèi)部配線等物理連接并且熱連接。因此，外部的高溫從電極部件傳導給配線等，傳遞到電池組件的內(nèi)部而使電池組件內(nèi)部的溫度上升。

即，專利文獻1所記載的電池組件在耐熱性上具有改善的空間。

鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于，提供即使暴露在高溫環(huán)境下也能夠適當使用的醫(yī)療用電池。

用于解決課題的手段

本發(fā)明是醫(yī)療用電池，該醫(yī)療用電池具有：電池單元，其能夠充電和放電；第一電極和第二電極，它們與所述電池單元連接，并且以非接觸狀態(tài)與外部的電極電連接；切換部，其設置于包含所述電池單元、所述第一電極以及所述第二電極在內(nèi)的電池電路內(nèi)，將在所述電池電路內(nèi)流動的電流切換為交流或直流；絕緣性的殼體，其在內(nèi)部密封收納有所述電池單元、所述第一電極、所述第二電極以及所述切換部；以及蓄熱部，其配置于所述殼體的內(nèi)表面與所述第一電極之間以及所述殼體與所述第二電極之間。

發(fā)明效果

本發(fā)明的醫(yī)療用電池即使暴露在高溫環(huán)境下也能夠適當使用。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的第一實施方式的醫(yī)療用電池的立體圖。

圖2是本發(fā)明的第一實施方式的醫(yī)療用電池的剖視圖。

圖3是示出本發(fā)明的第一實施方式的醫(yī)療用電池和充電器的立體圖。

圖4是本發(fā)明的第一實施方式的充電器的示意性的局部剖視圖。

圖5是充電時的電路圖。

圖6是示出安裝有本發(fā)明的第一實施方式的醫(yī)療用電池的處置器具的立體圖。

圖7是本發(fā)明的第一實施方式的醫(yī)療用電池向處置器具放電時的電路圖。

圖8是本發(fā)明的第一實施方式的醫(yī)療用電池的變形例的剖視圖。

圖9是本發(fā)明的第一實施方式的醫(yī)療用電池的另一變形例的剖視圖。

圖10是示出本發(fā)明的第二實施方式的醫(yī)療用電池的剖視圖。

圖11是示出本發(fā)明的第三實施方式的醫(yī)療用電池的剖視圖。

圖12是示出本發(fā)明的第四實施方式的醫(yī)療用電池的剖視圖。

圖13是示出本發(fā)明的醫(yī)療用電池的另一變形例的立體圖。

圖14是示出本發(fā)明的醫(yī)療用電池的另一變形例的立體圖。

具體實施方式

參照圖1至圖9對本發(fā)明的第一實施方式進行說明。

圖1是示出本實施方式的醫(yī)療用電池(以下，簡稱為“電池”)1的立體圖。電池1具有構成自身的外表面的絕緣性的殼體10以及配置于殼體10內(nèi)的第一電極21和第二電極22。

殼體10是中空的，由絕緣性的材料形成。作為形成殼體10的材料，優(yōu)選樹脂。由于電池1是醫(yī)療用的，因此可以使用能夠充分耐受在高壓蒸汽滅菌器滅菌時所處的上述的高溫高壓環(huán)境的材料(例如氟樹脂、氟橡膠、peek(聚醚醚酮)等)作為材料。形成殼體10的絕緣性材料的介電常數(shù)優(yōu)選在2以上。如果使用介電常數(shù)在2以上的高介電常數(shù)的材料構成殼體10，則能夠增大在后述的送電/受電時產(chǎn)生的靜電電容，從而能夠降低在送電/受電時施加給電極的電壓值。為了能夠耐受上述的高壓蒸汽滅菌器等，當然使殼體10保持完全的密封性(氣密性)。

圖2是電池1的剖視圖，示出了從圖1所示的右側面13側觀察時的狀態(tài)。在殼體10的內(nèi)部密封收納有能夠充電和放電的電池單元23以及與第一電極21和第二電極22電連接的切換部24。第一電極21、第二電極22、電池單元23以及切換部24通過配線25而連接，從而形成了電池電路。

切換部24具有兩個功能。一個功能是切換在該電池電路內(nèi)流動的電流的交流/直流，另一個功能是對是向電池外釋放交流電流還是利用直流電流來給電池單元充電進行切換。由此，利用切換部24使電池單元23側流動直流電流，使第一電極21和第二電極22側流動交流電流，并且切換放電模式和充電模式。

另外，即使不具備充放電的模式切換功能，也能夠被用作例如僅能夠放電的一次性的電池。

作為電池單元23，只要能夠充電和放電即可，例如能夠適當選擇使用鋰離子電池單元等公知的各種構造的電池單元。

第一電極21和第二電極22由導體形成為面狀。作為形成第一電極21和第二電極22的材料，例如能夠舉出金屬箔等。

關于切換部24，只要具有dc/ac轉換功能就沒有特別限制，能夠考慮電池1的尺寸等而適當選擇公知的轉換器電路等。

在殼體10的內(nèi)表面上設置有具有蓄熱功能的蓄熱部31。在本實施方式中，蓄熱部31配置為覆蓋殼體10的整個內(nèi)表面。面狀的第一電極21和第二電極22配置在蓄熱部31中的覆蓋殼體10的正面11和背面12的區(qū)域上，蓄熱部31介于第一電極21和第二電極22與殼體10之間。

作為形成蓄熱部31的材料，只要滿足以下的條件就沒有特別限制。即，只要與將第一電極21和第二電極22直接安裝在殼體10的內(nèi)表面上的狀態(tài)相比能夠減少從電池1的外側施加給殼體10的熱傳遞到第一電極21和第二電極22的量即可。例如，能夠適當選擇使用公知的各種顯熱蓄熱材料、潛熱蓄熱材料以及化學蓄熱材料等。

根據(jù)上述那樣的結構，電池1構成為整個外表面被絕緣性的殼體10覆蓋，端子和電極等導電性部件全部不露出到外表面。

接下來，對使用電池1時的動作進行說明。

圖3示出了用于給電池1充電的充電器100。充電器100形成為具有能夠收納電池1的凹部101，包含凹部101在內(nèi)的充電器100的整個外表面被樹脂等絕緣性的材料覆蓋。

圖4是示意性地示出充電器100的截面的圖。充電器100具有面狀的第一送電電極102和第二送電電極103。第一送電電極102和第二送電電極103配置為沿著凹部101的內(nèi)表面中的對置的兩個面并且不露出。

當要對電池1進行充電時，使用者將電池1按照使配置有第一送電電極102和第二送電電極103的兩個面與配置有第一電極21和第二電極22的正面11和背面12對置的方式裝填到凹部101內(nèi)。

圖5是示出電池1像上述那樣被裝填到凹部101內(nèi)的狀態(tài)的電路圖。通過使第一送電電極102和第二送電電極103與第一電極21和第二電極22對置，所對置的電極彼此以非接觸狀態(tài)進行電容耦合(電場耦合)而形成了包含電池1和充電器100在內(nèi)的閉合電路。以能夠進行上述的電容耦合的方式預先設定殼體10和蓄熱部31的厚度。在圖5中，標號104是電源電路，標號105是用于調(diào)節(jié)從充電器100向電池1送出的電流的形態(tài)的送電電路。

在形成了上述的電路的狀態(tài)下，當從充電器100供給高頻交流電流時，能夠經(jīng)由電容耦合的電極而向電池1送電。通過利用切換部24將從充電器100送出的交流電流轉換為直流電流，而能夠對電池單元23進行充電。

由于從充電器100供給的是交流電流，因此只要第一送電電極102和第二送電電極103與第一電極21和第二電極22對置，各個電極的對應關系就不是問題，無論在哪種對應關系下都能夠進行充電。即，第一電極21可以與第一送電電極102對置配置，也可以與第二送電電極103對置配置。

在對電池1進行充電后，能夠將該電池1安裝于醫(yī)療設備而作為電源進行使用。在圖6中，作為醫(yī)療設備的一例，示出了具有硬性的插入部201和設置于插入部201的前端部的處置部202的作為處置器具的把持鉗子200。作為對象的醫(yī)療設備不限于處置器具，只要是通電使用的設備就能夠沒有特別限制地適用。

在把持鉗子200的把手203處設置有用于收納電池1的凹部204。凹部204的形狀可以與充電器100的凹部101相同。把持鉗子200具有第一受電電極和第二受電電極這一對受電用的電極。雖然在圖6中省略了圖示，但第一受電電極和第二受電電極配置為沿著凹部204的內(nèi)表面中的對置的兩個面并且不露出到外部。

圖7是在電池1向把持鉗子200放電時所形成的電路的電路圖。通過使上述的第一受電電極211和第二受電電極212與第一電極21和第二電極22對置，而使所對置的電極彼此電容耦合，這一點與充電時相同。在從電池1放電時，利用切換部24將從電池單元23輸出的直流的電流轉換為交流電流而向把持鉗子200送電。在把持鉗子200中，通過受電電路205對從電池1供給的交流電流進行適當調(diào)節(jié)而提供給作為負載的處置部202。

在所應用的醫(yī)療設備是使用高頻電流的高頻處置器具等的情況下，也可以通過受電電路205僅對所供給的交流電流的電壓或電流值等進行調(diào)節(jié)而繼續(xù)以交流電流的狀態(tài)進行使用。在醫(yī)療設備為了光源的點亮等而使用直流電流的情況下，只要在受電電路205中適當設置轉換器電路等而構成為能夠將所供給的交流電流轉換為直流電流即可。

像以上說明的那樣，本實施方式的電池1能夠不通過由金屬等導體形成的端子等而與充電器等充電機構和醫(yī)療設備等放電機構中的任意機構電連接。因此，能夠在整個外表面被絕緣性的殼體10覆蓋的結構下進行受電和送電，能夠適合用作電池。

并且，由于在殼體10的內(nèi)表面與第一電極21和第二電極22之間設置有蓄熱部31，因此在電池1暴露于高溫的環(huán)境下的情況下，施加給殼體10的熱多數(shù)被蓄熱部31吸收。其結果為，抑制了由于第一電極21和第二電極22傳遞的熱經(jīng)由配線25的傳導和來自殼體10的直接輻射等引起的電池單元23的溫度上升。

而且，由于電池1不具備由導體形成、露出到外表面上并且通過配線等導體與內(nèi)部機構連接的端子等那樣的部位，因此在電池1暴露于高溫的環(huán)境下的情況下，也不會從端子等向內(nèi)部傳導熱。

此外，即使蓄熱部31構成得較薄，與僅利用絕熱材料來抑制朝向第一電極21和第二電極22的熱傳導的情況相比，也能夠得到更高的熱傳導抑制效果，因此將電池1設計成能夠電容耦合也很容易。

通過以上的作用，電池1的耐熱性明顯提高。因此，例如，即使在對把持鉗子200進行高壓蒸汽滅菌器滅菌時假設以安裝著電池1的狀態(tài)進行滅菌，電池性能也不容易劣化。電池1能夠適合用作醫(yī)療用電池。

但是，與普通的電池不同，對電池1的輸入和輸出全部是交流。作為交流的頻率優(yōu)選100khz～1ghz左右的高頻段的頻率。

在本實施方式中，對蓄熱部被配置為覆蓋殼體的整個內(nèi)表面的例子進行了說明，但設置蓄熱部的形態(tài)不限于此。例如，也可以像圖8所示那樣將蓄熱部31配置為僅覆蓋殼體10的內(nèi)表面中的配置有第一電極21和第二電極22的正面11和背面12。

并且，蓄熱部31也可以像圖9所示的變形例那樣除了第一電極21和第二電極22之外還與切換部24接觸。如果這樣構成，則即使在第一電極21、第二電極22以及切換部24發(fā)熱那樣的情況下，由于蓄熱部31吸收熱，因此能夠抑制所產(chǎn)生的熱經(jīng)由配線25被傳遞給電池單元23。

接下來，參照圖10對本發(fā)明的第二實施方式進行說明。本實施方式的電池51與上述的電池1的不同之處在于蓄熱部的結構。在以下的說明中，對與已經(jīng)說明的結構相同的結構標注相同的標號并省略重復的說明。

圖10是電池51的剖視圖。本實施方式的蓄熱部52形成為包含絕熱材料52a。絕熱材料的種類沒有特別限制，能夠考慮與用于蓄熱部52的蓄熱材料的適合性等而從公知的各種絕熱材料中適當選擇。并且，絕熱材料的形狀也沒有特別限制。在圖10中示出了粒子狀的絕熱材料，但也可以例如將絕熱材料與蓄熱材料混合而進行一體化，或者將絕熱材料和蓄熱材料形成為層狀，例如將絕熱材料配置于蓄熱材料與第一電極21和第二電極22之間。

根據(jù)本實施方式的電池51，由于蓄熱部52形成為包含絕熱材料52a，因此能夠更可靠地防止電池單元23的溫度上升。

接下來，參照圖11對本發(fā)明的第三實施方式進行說明。如圖11中的截面所示，在本實施方式的電池61中，在殼體10的內(nèi)部填充有絕熱材料。即，除了蓄熱部31而另外在電池單元23的周圍設置有絕熱部62。

根據(jù)本實施方式的電池61，由于在蓄熱部31的蓄熱量以上的熱施加給殼體10的情況下也能抑制熱傳遞給電池單元23，因此能夠成為耐熱性更高的構造。并且，由于絕熱部62支承電池單元23和切換部24等，因此也能夠抑制在殼體10內(nèi)由于電池單元23或切換部24等的位置或姿勢發(fā)生變化而引起的非期望的熱傳導等。

并且，本實施方式的絕熱部62也可以由蓄熱材料形成。通過使用蓄熱材料形成絕熱部62，能夠進一步提高電池單元的溫度上升的抑制效果。

接下來，參照圖12對本發(fā)明的第四實施方式進行說明。如圖12中的截面所示，在本實施方式的電池71中，將電池單元23與第一電極21和第二電極22連接起來的配線72被配置為蛇行，由此將配線72設定為規(guī)定的長度以上。

在利用配線來抑制熱傳導的情況下，通常采用縮小配線直徑的方法，但作為使用本發(fā)明的電池的場面，在考慮到被應用于高頻處置器具這樣的電流量大的裝置的情況下，為了避免由于電阻引起的配線自身發(fā)熱，根據(jù)使用電流量來縮小配線直徑的方法有時會產(chǎn)生限制。

根據(jù)本實施方式的電池71，由于配線72的長度被設定為規(guī)定的長度以上，因此能夠增長傳遞給第一電極21和第二電極22的熱經(jīng)由配線72傳遞到電池單元23的時間。其結果為，將配線72的直徑保持為恒定、不增加每單位長度的電阻就能夠抑制熱對電池單元23的影響。

在本實施方式中，能夠適當設定配線72的規(guī)定的長度，但例如在電池單元的長度方向為4cm的情況下，配線72的長度優(yōu)選在8cm以上。雖然規(guī)定的長度也依賴于電池單元的尺寸，但有時按照在電池單元長度方向上往復的長度或繞封裝(footprint)一圈的長度就足夠了。并且，為了防止由于蛇行造成的短路，優(yōu)選對配線72實施絕緣性的包覆。

以上，對本發(fā)明的各實施方式進行了說明，但本發(fā)明的技術范圍不限于上述實施方式，能夠在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)改變構成要素的組合、或者對各構成要素施加各種變更或刪除。

例如，在上述的各實施方式中，示出了第一電極和第二電極形成為面狀并通過電容耦合與充電器等連接的例子。但也可以取而代之，能夠將第一電極和第二電極合并形成為一個線圈狀，通過電磁感應或磁共振方式等使用磁場的耦合而以非接觸狀態(tài)與充電器等電連接。在該情況下，考慮到在進行送電/受電時線圈狀電極發(fā)熱，因此優(yōu)選在線圈狀電極與電池單元之間以與兩者接觸的方式設置蓄熱部。

在上述的各實施方式中，切換部進行的充電和放電的切換可以通過識別電池所連接的設備等而自動地進行，也可以采用使用者指定切換形態(tài)的結構。在后者的情況下，可以在保持殼體內(nèi)部的密封的基礎上將切換用的開關設置于電池的外表面上。

并且，關于電池的外形，不限于上述的各實施方式所示的長方體。因此，也可以是圖13所示的變形例的電池81那樣的底面為橢圓形的柱狀或圖14所示的變形例的電池91那樣的圓柱狀等長方體以外的形狀。

而且，也能夠根據(jù)外形而適當設定第一電極和第二電極的配置。在電池81中，將第一電極82和第二電極83配置于截面橢圓的短軸方向的兩側。如果是這樣的配置，則電池81以任意的幾何方向裝填于設置在充電器或醫(yī)療設備等中的凹部內(nèi)，都能夠進行送電/受電。即，可以將電池81從上表面84和底面85中的任意一面插入到凹部內(nèi)。

并且，在電路結構上，由于本發(fā)明的電池輸出交流電流，因此電池沒有極性。因此，也無需在意第一電極82和第二電極83的方向。

在電池91中，第一電極92和第二電極93沿圓柱形狀的軸線x1方向排列并且以周向上的相位相同的方式配置。在這樣的配置的情況下，可以從上表面94和底面95中的任意一面插入到凹部內(nèi)，這一點與電池81相同，但設置于充電器等的電極與第一電極92和第二電極93根據(jù)裝填的方式而有可能不對置。要想防止該情況，例如只要采用如下方法即可：在電池和充電器等中的一方上設置鍵并且在另一方上設置與鍵卡合的鍵槽等，由此在電池被裝填到充電器等時一定會成為規(guī)定的狀態(tài)。作為其他方法，也可以是，將設置于電池和充電器等中的至少一方上的電極配置在整個周向上，從而在裝填時使設置于充電器等的電極與電池的電極可靠地對置。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明能夠應用于醫(yī)療用的電池。

標號說明

1、51、61、71、81、91：醫(yī)療用電池；10：殼體；21、82、92：第一電極；22、83、93：第二電極；23：電池單元；24：切換部；31、52：蓄熱部；52a：絕熱材料；62：絕熱部；72：配線。