专利名称：外科托盘上工具的感应式充电的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及无绳电动工具，具体地说涉及给医疗手术中所用 的电动工具感应式充电的方法和装置。
背景技术：
电动外科手术工具通常是在手术室中使用。例如，电灼术装置
(electrocautery device)在许多手术中都使用，并且矫形外科医生
通常使用电锯和电钻。手术室常常塞满人员和设备，而且用于电动外 科手术工具的软电线增加了操纵和实施手术的难度，保持电线无菌性
也可能也是个问题。在这些困难方面，无绳式以电池为动力的外科手 术工具如无绳式矫形用钻的锯变得日益流行。
在外科手术的过程中，外科手术工具中的电池可能放完电。在这 种情况下，电池必须再充电或更换，而同时保持无菌的状态，工具， 及可能电池和充电器(如果使用的话) 一般必须能承受消毒作用。例 如，美国专利4288 733描述了一种适合于在无菌环境如手术室中使用 的电池充电器系统。系统包括适合于通过可消毒的托盘接口连接到未 消毒的充电器上的可消毒的蓄电池组。托盘接口包括在其上侧上的连 接结构和下侧上另外的连接结构，上述上侧上的连接结构用于机械和 电连接到蓄电池組上，而上述下侧上的连接结构用于机构和电连接到 充电器上。可消毒的帘布(drape)限制在托盘接口和充电器之间，以 便使充电器与已经消过毒的环境隔离。
发明提要
本发明的一些实施例提供充电式托盘，所述充电式托盘用于给无 绳电动工具感应式充电，这样简化了再充电，而同时保持各工具的无 菌性。托盘可以具有手术室中常用的托盘的形式。磁场发生器位于托 盘的表面的下方，并在托盘的表面处产生有足够电力的随时间变化的 磁场，以便给放置在托盘上的工具感应式充电。在这种情况下感应式 充电是有利的，因为它不需要在磁场发生器和工具之间有任何物理接
触。工具无论它们何时放置在托盘上都可以再充电，因此减少了在手 术进程中工具用光电力的机会。
本发明的某些实施例是如此安排，以便工具可以朝任何方向放置 在托盘上，同时没有任何专用插口来在充电期间把工具固定在某些预 定的位置，为此，通常是，把工具中的感应式充电电路配置成接受由 磁场发生器所产生的磁场中的电力，而与工具的方向无关。
这个特点例如可以通过在充电电路中加入两个或多个具有不同方 向的接收线圉达到目的.在这些实施例中，托盘还可以覆盖有无菌的 帘布，而不影响它的功能。
因此，按照本发明的实施例，设置了电气设备，所述电气设备包
括
托盘，所述托盘有一表面，包含可再充电电源的工具可以放置在 上述表面上；
磁场发生器，所述磁场发生器位于托盘的表面的下方，并且它工 作以便在托盘的表面处产生具有足够电力的随时间变化的磁场，以便 给工具中的电源感应式充电.
托盘的表面可以是平的，可供选择地，托盘的表面可以具有一个 或多个用于容纳工具的凹槽.
通常，磁场发生器包括线團，所述线圏密封在托盘中。
在一个实施例中，设备包括盖，所述盖配置成放在托盘上工具的 上方，以便把磁场限定在托盘附近。此外或者可供选择地，设备可以 包括无菌的帘布，所述无菌的帘布放置在托盘的表面上方，其中工具 通过磁场发生器充电，而同时工具位于无菌的帘布上。
按照本发明的实施例，还设置了电气设备，所述电气设备包括
无绳式电动工具，所述电动工具包括可再充电的电源和用于给电 源充电的充电电路；
托盘，所述托盘有一表面，工具可以放置在所述托盘的表面上；
和
磁场发生器，所述磁场发生器位于托盘的表面的下方，以便在托 盘的表面处产生具有足够电力的随时间变化的磁场，以便通过充电电 路给工具中的电源感应式充电。
在某些实施例中，磁场发生器、托盘和充电电路如此配置，以便
磁场发生器在工具放置于表面上的任何方向上给电源充电。通常，充 电电路包括多个线團，所述多个线團具有不同的各自的轴线，并适合 于感应式接受来自随时间变化的磁场的能量。此外或者可供选择地， 磁场发生器和托盘如此配置，以便磁场发生器在工具放置于表面上的 任何位置处给工具中的电源充电。
按照本发明的实施例，另外提供了用于给包含在可再充电的电源
的工具再充电的方法，所述方法包括 将工具放在托盘的表面上；和
利用位于托盘的表面的下方的磁场发生器，在托盘的表面处产生 具有足够电力的随时间变化的磁场，以便给工具中的电源进行感应式 充电。
从下面本发明的一些实施例，与附图一起所作的详细说明，将能 更充分地理解本发明，其中
附图简介
图1是示出按照本发明的实施例所述的托盘的示意图，所述托盘 在外科手术期间使用时具有感应式充电能力；
图2是按照本发明的实施例所述的托盘的示意底视图，所述托盘
具有感应式充电线團；
图3是按照本发明的实施例的所述的托盘的示意侧视图，所述托 盘具有一放在托盘上的可再充电的工具；和
图4是按照本发明的实施例所述的可再充电的工具的示意局部剖 视图。
实施例的详细说明
图l是示出按照本发明所述的托盘20的示意图，所述托盘20在
外科手术期间使用时具有感应式充电能力。外科医生22在手术期间使 用无绳电动工具24， 26。当规定的工具不用时，外科医生就把该工具 放在托盘20的表面28上。当工具在托盘上时，工具就通过磁场感应
式充电，所述磁场由托盘下方的磁场发生器(在后面图中示出)产生。 托盘20和工具24, 26如下面所述设计，以使工具充电与它们放
在托盘上的方向无关。充电用磁场可以集中在托盘的一个区域，或者
磁场可以在整个托盘表面上产生，以便工具在托盘上充电也与它在托
盘上的位置无关。因此，不需要插孔来把工具固定在托盘上。表面28
可以是平的，并且手术室医务人员可以用托盘按与没有充电能力的普 通托盘相同的方式来盛放工具。托盘可以覆盖无菌的帘布29而不危及
它的功能.可供选择地，托盘20可以如此建造，以使托盘能在两次使 用之间消毒，在这种情况下可以不需要帘布29。(工具24和26通常 是如此建造，以使它们能用该技术已知的方法如高压消毒法或化学消 毒作用来进行消毒)。
在本发明的一些可供选择的实施例(图中未示出)中，托盘在它 的上表面中可以有一个或多个凹槽，工具放在这些凹槽中用于再充 电。在这些实施例中，充电磁场可以位于凹槽区域中，并且可以通过
凹槽的形状把工具约束到使从磁场发生器到工具的能量传递最大的方 向.可供选择地，工具在托盘上的最佳位置和方向可以简单地用图标 示在托盘表面或无菌的帘布上，以便向外科医生22指出如何把工具放 在托盘上及放在什么地方。此外或可供选择地，工具自身可以标示和/ 或成形，以便指出合适的方向。
图2是按照本发明一个实施例的托盘20的示意底视图。在托盘的 表面28的下方设置一个或多个磁场发生器30。在图示的实施例中， 磁场发生器具有扁平线團的形状，所述线團可以密封在托盘内。可供 选择地，磁场发生器可以设置在托盘的下方。托盘20通常用塑料或其 它非磁性材料制成，因此不阻挡磁场从表面28下方的磁场发生器到放 在所迷表面上的工具的通道。
尽管图2所示的磁场发生器包括某种类型的线圉，但在托盘20中 可以使用任何合适的磁场发生器设计，例如其它形状和形式的线圈、 有或没有磁芯、或者"鸟笼"式磁场发生器。 一个或多个磁场发生器 可以配置成在全部表面28上产生磁场，可供选择地可以把磁场发生器 定位和配置成只在上述表面28的某个或某些区域中产生磁场。磁场发 生器通常是如此设计，以使它们产生的磁场位于托盘表面的附近，因 而使磁场干扰手术室中所用的传感器和其它设备减至最小。为了限制 干扰其它设备及由于安全的原因，可以将屏蔽加到托盘(包括任选的 工具盘盖)上。
驱动电路32通过磁场发生器30驱动交流电流，以便在所希望的
频率下产生磁场。通常，磁场频率可以是在100 KHz-30 MHz范围内 的任何地方，这取决于工具24， 26中充电电路的应用和共振频率(如 下面进一步说明的)。可供选择地，可以使用较高或较低的磁场频率，
图3是按照本发明的实施例所述的托盘20在工具26搁在表面28 上的情况的示意侧视图。磁场发生器30产生磁场，同时磁场磁力线垂 直穿过表面28和与工具26相交。任选地，磁性屏蔽34可以下降在工 具26上，同时它由磁场发生器30充电，这种屏蔽通常包括金属或它 具有高透磁率的材料，以便把磁场的辐射限制到托盘20的区域。
图4是按照本发明的实施例所述工具26的局部剖视图，同时示出 工具的手柄40中的电路系统。线團44和46巻绕在芯48上，所述芯 48通常包括铁素体或其它磁性材料。在这个实施例中，线團"和46 具有相互垂直的轴线。结果，当工具26铺放在托盘20上时，线圏44 和46的至少其中之一将合适地定向，以便接受来自与表面28垂直的 磁场的能量，所述能量由磁场发生器30产生，与工具的方向无关。("方 向"在这个意义上可以意思是指工具所指向的方向或者工具绕其纵向 轴线的流动角，或者它们二者，)为了达到最佳的能量传递，线團44 和46通常是连接在各自的共振电路中，所述共振电路的共振频率匹配 磁场发生器30的驱动频率。
线围44和46连接到整流器电路50上，所述整流器电路50提供 DC (直流)输入以给电源52充电，如该技术中已知的，整流器电路 还可以包括调节器和电力管理控制器，以便防止电源的过度充电。电 源52可以包括该技术中已知的任何合适类型的超级电容器(Super-Capacity) 或者可再充电电池，在这个实施例中的电源将能量供给电 动机54，所述电动机54驱动轴42,可供选择地，电源可以连接成驱
动任何其它类型合适的机构或装置，如锯、钻、电烙式解剖刀、烧蚀 头(ablation head )、激光器或其它光源，及其它电路元件如放大器、 微控制器和无线通信电子设备。
应该理解，上述实施例是列举当作例子，且本发明不限于上面具 体示出和说明的实施例。相反，本发明的范围包括上述各种不同特点 的组合或分组合二者，及其变动和修改，所述变动和修改是该技术人 员在看了上迷说明书之后进行，并在现有技术中未公开。
权利要求
1.电气设备，包括托盘，所述托盘有一表面，含有可再充电电源的工具可以放置在上述表面上；和磁场发生器，所述磁场发生器位于托盘的表面下方并作用而在托盘的表面处产生具有足够电力的随时间变化的磁场，以便给工具中的电源感应式充电。
2. 按照权利要求1所述的设备，其中磁场发生器和托盘如此配 置，以便磁场发生器在工具放在表面上的任何方向上都给工具中的电 源充电。
3. 按照权利要求1所述的设备，其中磁场发生器和托盘如此配 置，以便磁场发生器在工具放在表面上的任何位置处都给工具中的电 源充电。
4. 按照权利要求1所述的设备，其中托盘的表面是平的.
5. 按照权利要求1所述的设备，其中托盘的表面具有一个或多个 用于容纳工具的凹槽，
6. 按照权利要求1所述的设备，其中磁场发生器包括线圏，所述线團包封在托盘中。
7. 按照权利要求1所述的设备，还包括盖，所述盖配置成放在托 盘上的工具上方，以便把磁场限制在托盘附近。
8. 按照权利要求1所述的设备，还包括消毒帘布，所述消毒帘布 放在托盘的表面上，其中工具通过磁场发生器充电，而同时工具放在 消毒帘布上。
9. 电气设备，包括无绳电动工具，所述电动工具包括可再充电的电源和用于给电源充电的充电电路；托盘，所述托盘具有工具可放在其上的表面；和磁场发生器，所述磁场发生器位于托盘的表面的下方并作用而在托盘的表面处产生具有足够电力的随时间变化的磁场，以便通过充电电路给工具中的电源感应式充电。
10. 按照权利要求9所述的设备，其中磁场发生器、托盘和充电 电路如此配置，以便磁场发生器在工具放在表面上的任何方向给电源 充电.
11. 按照权利要求10所述的设备，其中充电电路包括多个线圏，所述多个线圏具有各自不同的轴线，并适合于感应式接受来自随时间 变化的磁场的能量。
12. 按照权利要求9所述的设备，其中磁场发生器和托盘如此配 置，以便磁场发生器在工具放在表面上的任何位置处给工具中的电源 充电，
13. 按照权利要求9所述的设备，其中托盘的表面是平的。
14. 按照权利要求9所述的设备，其中托盘的表面具有一个或多 个用于容纳工具的凹槽。
15. 按照权利要求9所述的设备，其中磁场发生器包括线圏，所 述线圈包封在托盘中。
16. 按照权利要求9所述的设备，还包括盖，所述盖配置成放在托盘上的工具上方，以便把磁场限制到托盘附近。
17. 按照权利要求9所述的设备，还包括无菌的帘布，所述无菌 的帘布放在托盘的表面之上，其中工具通过磁场发生器充电，而同时 工具放在无菌的帘布上，
18. 用于给包含有可再充电电源的工具再充电的方法，所述方法包括将工具放在托盘的表面上；和利用位于具有足够电力的托盘表面的下方的磁场发生器在托盘的 表面处产生随时间变化的磁场，以便给工具中的电源感应式充电。
19. 按照权利要求18所述的方法，其中磁场发生器和托盘如此配 置，以便磁场发生器在工具放在表面上的任何方向上给工具中的电源 充电。
20. 按照权利要求18所述的方法，其中磁场发生器和托盘如此配 置，以便磁场发生器在工具放在表面上的任何位置处给工具中的电源 充电。
21. 按照权利要求18所述的方法，其中托盘的表面是平的。
22. 按照权利要求18所述的方法，其中托盘的表面有一个或多个 用于容纳工具的凹槽。
23. 按照权利要求18所述的方法，还包括将无菌的帘布放置在托 盘的表面上，其中放置工具包括将工具铺放在无菌的帘布上。
全文摘要
电器设备包括托盘和磁场发生器，上述托盘有一表面，包含可再充电电源的工具可以放置在上述表面上，而上述磁场发生器位于托盘的表面的下方，并工作以便在托盘的表面处产生具有足够电力的随时间变化的磁场，以便给工具中的电源感应式充电。
文档编号A61B17/00GK101106207SQ20071011009
公开日2008年1月16日 申请日期2007年6月14日 优先权日2006年6月14日
发明者A·C·阿尔特曼, A·戈瓦里, Y·艾夫拉思 申请人:韦伯斯特生物官能公司