医疗用电池的制作方法

本发明涉及能够用于对医疗设备进行电力供给等的医疗用电池。

背景技术：

近年来，医疗设备的无线化推进，开始提出了使用电池来供给电力的类型的处置器具。

此时，一般认为会应用每单位质量的能量密度高的锂离子电池。如果锂离子电池暴露于高热下，则电池性能有可能劣化，因此被实施不需要高温条件的环氧乙烷气体(eog)灭菌等灭菌处理。

在医疗用途中，即使是电池也期望对其实施高压蒸汽灭菌器等的高压蒸汽灭菌。然而，由于高压蒸汽灭菌器灭菌是在135℃、2.2气压左右的蒸汽条件下进行20分钟左右的，因此如果对安装着没有被实施针对这些环境的对策的电池的医疗设备进行高压蒸汽灭菌器灭菌，则所安装的电池的电池性能有可能劣化。

因此，期望提供耐热性优良的医疗用电池。

作为提高电池的耐热性的结构，提出了在专利文献1中记载的结构。在专利文献1中，使用热传导降低构件包围电池构件而构成电池组件，在电池组件的外表面上配置有与电池构件的正电极和负电极电连接的电极部件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4554222号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

专利文献1所记载的电池组件虽然利用热传导降低构件而提高了耐热性，但在暴露于高温环境下的外表面上配置有电极部件，并且所述电极部件与所连接的热传导性高的内部配线等物理连接并且热连接。因此，外部的高温从电极部件传导给配线等，传递到电池组件的内部而使电池组件内部的温度上升。

即，专利文献1所记载的电池组件在耐热性上具有改善的空间。

鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供即使暴露在高温环境下也能够适当使用的医疗用电池。

用于解决课题的手段

本发明是医疗用电池，该医疗用电池具有：电池单元，其能够充电和放电；第一电极和第二电极，它们与所述电池单元连接，并且以非接触状态与外部的电极电连接；切换部，其设置于包含所述电池单元、所述第一电极以及所述第二电极在内的电池电路内，将在所述电池电路内流动的电流切换为交流或直流；绝缘性的壳体，其在内部密封收纳有所述电池单元、所述第一电极、所述第二电极以及所述切换部；以及蓄热部，其配置于所述壳体的内表面与所述第一电极之间以及所述壳体与所述第二电极之间。

发明效果

本发明的医疗用电池即使暴露在高温环境下也能够适当使用。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式的医疗用电池的立体图。

图2是本发明的第一实施方式的医疗用电池的剖视图。

图3是示出本发明的第一实施方式的医疗用电池和充电器的立体图。

图4是本发明的第一实施方式的充电器的示意性的局部剖视图。

图5是充电时的电路图。

图6是示出安装有本发明的第一实施方式的医疗用电池的处置器具的立体图。

图7是本发明的第一实施方式的医疗用电池向处置器具放电时的电路图。

图8是本发明的第一实施方式的医疗用电池的变形例的剖视图。

图9是本发明的第一实施方式的医疗用电池的另一变形例的剖视图。

图10是示出本发明的第二实施方式的医疗用电池的剖视图。

图11是示出本发明的第三实施方式的医疗用电池的剖视图。

图12是示出本发明的第四实施方式的医疗用电池的剖视图。

图13是示出本发明的医疗用电池的另一变形例的立体图。

图14是示出本发明的医疗用电池的另一变形例的立体图。

具体实施方式

参照图1至图9对本发明的第一实施方式进行说明。

图1是示出本实施方式的医疗用电池(以下，简称为“电池”)1的立体图。电池1具有构成自身的外表面的绝缘性的壳体10以及配置于壳体10内的第一电极21和第二电极22。

壳体10是中空的，由绝缘性的材料形成。作为形成壳体10的材料，优选树脂。由于电池1是医疗用的，因此可以使用能够充分耐受在高压蒸汽灭菌器灭菌时所处的上述的高温高压环境的材料(例如氟树脂、氟橡胶、peek(聚醚醚酮)等)作为材料。形成壳体10的绝缘性材料的介电常数优选在2以上。如果使用介电常数在2以上的高介电常数的材料构成壳体10，则能够增大在后述的送电/受电时产生的静电电容，从而能够降低在送电/受电时施加给电极的电压值。为了能够耐受上述的高压蒸汽灭菌器等，当然使壳体10保持完全的密封性(气密性)。

图2是电池1的剖视图，示出了从图1所示的右侧面13侧观察时的状态。在壳体10的内部密封收纳有能够充电和放电的电池单元23以及与第一电极21和第二电极22电连接的切换部24。第一电极21、第二电极22、电池单元23以及切换部24通过配线25而连接，从而形成了电池电路。

切换部24具有两个功能。一个功能是切换在该电池电路内流动的电流的交流/直流，另一个功能是对是向电池外释放交流电流还是利用直流电流来给电池单元充电进行切换。由此，利用切换部24使电池单元23侧流动直流电流，使第一电极21和第二电极22侧流动交流电流，并且切换放电模式和充电模式。

另外，即使不具备充放电的模式切换功能，也能够被用作例如仅能够放电的一次性的电池。

作为电池单元23，只要能够充电和放电即可，例如能够适当选择使用锂离子电池单元等公知的各种构造的电池单元。

第一电极21和第二电极22由导体形成为面状。作为形成第一电极21和第二电极22的材料，例如能够举出金属箔等。

关于切换部24，只要具有dc/ac转换功能就没有特别限制，能够考虑电池1的尺寸等而适当选择公知的转换器电路等。

在壳体10的内表面上设置有具有蓄热功能的蓄热部31。在本实施方式中，蓄热部31配置为覆盖壳体10的整个内表面。面状的第一电极21和第二电极22配置在蓄热部31中的覆盖壳体10的正面11和背面12的区域上，蓄热部31介于第一电极21和第二电极22与壳体10之间。

作为形成蓄热部31的材料，只要满足以下的条件就没有特别限制。即，只要与将第一电极21和第二电极22直接安装在壳体10的内表面上的状态相比能够减少从电池1的外侧施加给壳体10的热传递到第一电极21和第二电极22的量即可。例如，能够适当选择使用公知的各种显热蓄热材料、潜热蓄热材料以及化学蓄热材料等。

根据上述那样的结构，电池1构成为整个外表面被绝缘性的壳体10覆盖，端子和电极等导电性部件全部不露出到外表面。

接下来，对使用电池1时的动作进行说明。

图3示出了用于给电池1充电的充电器100。充电器100形成为具有能够收纳电池1的凹部101，包含凹部101在内的充电器100的整个外表面被树脂等绝缘性的材料覆盖。

图4是示意性地示出充电器100的截面的图。充电器100具有面状的第一送电电极102和第二送电电极103。第一送电电极102和第二送电电极103配置为沿着凹部101的内表面中的对置的两个面并且不露出。

当要对电池1进行充电时，使用者将电池1按照使配置有第一送电电极102和第二送电电极103的两个面与配置有第一电极21和第二电极22的正面11和背面12对置的方式装填到凹部101内。

图5是示出电池1像上述那样被装填到凹部101内的状态的电路图。通过使第一送电电极102和第二送电电极103与第一电极21和第二电极22对置，所对置的电极彼此以非接触状态进行电容耦合(电场耦合)而形成了包含电池1和充电器100在内的闭合电路。以能够进行上述的电容耦合的方式预先设定壳体10和蓄热部31的厚度。在图5中，标号104是电源电路，标号105是用于调节从充电器100向电池1送出的电流的形态的送电电路。

在形成了上述的电路的状态下，当从充电器100供给高频交流电流时，能够经由电容耦合的电极而向电池1送电。通过利用切换部24将从充电器100送出的交流电流转换为直流电流，而能够对电池单元23进行充电。

由于从充电器100供给的是交流电流，因此只要第一送电电极102和第二送电电极103与第一电极21和第二电极22对置，各个电极的对应关系就不是问题，无论在哪种对应关系下都能够进行充电。即，第一电极21可以与第一送电电极102对置配置，也可以与第二送电电极103对置配置。

在对电池1进行充电后，能够将该电池1安装于医疗设备而作为电源进行使用。在图6中，作为医疗设备的一例，示出了具有硬性的插入部201和设置于插入部201的前端部的处置部202的作为处置器具的把持钳子200。作为对象的医疗设备不限于处置器具，只要是通电使用的设备就能够没有特别限制地适用。

在把持钳子200的把手203处设置有用于收纳电池1的凹部204。凹部204的形状可以与充电器100的凹部101相同。把持钳子200具有第一受电电极和第二受电电极这一对受电用的电极。虽然在图6中省略了图示，但第一受电电极和第二受电电极配置为沿着凹部204的内表面中的对置的两个面并且不露出到外部。

图7是在电池1向把持钳子200放电时所形成的电路的电路图。通过使上述的第一受电电极211和第二受电电极212与第一电极21和第二电极22对置，而使所对置的电极彼此电容耦合，这一点与充电时相同。在从电池1放电时，利用切换部24将从电池单元23输出的直流的电流转换为交流电流而向把持钳子200送电。在把持钳子200中，通过受电电路205对从电池1供给的交流电流进行适当调节而提供给作为负载的处置部202。

在所应用的医疗设备是使用高频电流的高频处置器具等的情况下，也可以通过受电电路205仅对所供给的交流电流的电压或电流值等进行调节而继续以交流电流的状态进行使用。在医疗设备为了光源的点亮等而使用直流电流的情况下，只要在受电电路205中适当设置转换器电路等而构成为能够将所供给的交流电流转换为直流电流即可。

像以上说明的那样，本实施方式的电池1能够不通过由金属等导体形成的端子等而与充电器等充电机构和医疗设备等放电机构中的任意机构电连接。因此，能够在整个外表面被绝缘性的壳体10覆盖的结构下进行受电和送电，能够适合用作电池。

并且，由于在壳体10的内表面与第一电极21和第二电极22之间设置有蓄热部31，因此在电池1暴露于高温的环境下的情况下，施加给壳体10的热多数被蓄热部31吸收。其结果为，抑制了由于第一电极21和第二电极22传递的热经由配线25的传导和来自壳体10的直接辐射等引起的电池单元23的温度上升。

而且，由于电池1不具备由导体形成、露出到外表面上并且通过配线等导体与内部机构连接的端子等那样的部位，因此在电池1暴露于高温的环境下的情况下，也不会从端子等向内部传导热。

此外，即使蓄热部31构成得较薄，与仅利用绝热材料来抑制朝向第一电极21和第二电极22的热传导的情况相比，也能够得到更高的热传导抑制效果，因此将电池1设计成能够电容耦合也很容易。

通过以上的作用，电池1的耐热性明显提高。因此，例如，即使在对把持钳子200进行高压蒸汽灭菌器灭菌时假设以安装着电池1的状态进行灭菌，电池性能也不容易劣化。电池1能够适合用作医疗用电池。

但是，与普通的电池不同，对电池1的输入和输出全部是交流。作为交流的频率优选100khz～1ghz左右的高频段的频率。

在本实施方式中，对蓄热部被配置为覆盖壳体的整个内表面的例子进行了说明，但设置蓄热部的形态不限于此。例如，也可以像图8所示那样将蓄热部31配置为仅覆盖壳体10的内表面中的配置有第一电极21和第二电极22的正面11和背面12。

并且，蓄热部31也可以像图9所示的变形例那样除了第一电极21和第二电极22之外还与切换部24接触。如果这样构成，则即使在第一电极21、第二电极22以及切换部24发热那样的情况下，由于蓄热部31吸收热，因此能够抑制所产生的热经由配线25被传递给电池单元23。

接下来，参照图10对本发明的第二实施方式进行说明。本实施方式的电池51与上述的电池1的不同之处在于蓄热部的结构。在以下的说明中，对与已经说明的结构相同的结构标注相同的标号并省略重复的说明。

图10是电池51的剖视图。本实施方式的蓄热部52形成为包含绝热材料52a。绝热材料的种类没有特别限制，能够考虑与用于蓄热部52的蓄热材料的适合性等而从公知的各种绝热材料中适当选择。并且，绝热材料的形状也没有特别限制。在图10中示出了粒子状的绝热材料，但也可以例如将绝热材料与蓄热材料混合而进行一体化，或者将绝热材料和蓄热材料形成为层状，例如将绝热材料配置于蓄热材料与第一电极21和第二电极22之间。

根据本实施方式的电池51，由于蓄热部52形成为包含绝热材料52a，因此能够更可靠地防止电池单元23的温度上升。

接下来，参照图11对本发明的第三实施方式进行说明。如图11中的截面所示，在本实施方式的电池61中，在壳体10的内部填充有绝热材料。即，除了蓄热部31而另外在电池单元23的周围设置有绝热部62。

根据本实施方式的电池61，由于在蓄热部31的蓄热量以上的热施加给壳体10的情况下也能抑制热传递给电池单元23，因此能够成为耐热性更高的构造。并且，由于绝热部62支承电池单元23和切换部24等，因此也能够抑制在壳体10内由于电池单元23或切换部24等的位置或姿势发生变化而引起的非期望的热传导等。

并且，本实施方式的绝热部62也可以由蓄热材料形成。通过使用蓄热材料形成绝热部62，能够进一步提高电池单元的温度上升的抑制效果。

接下来，参照图12对本发明的第四实施方式进行说明。如图12中的截面所示，在本实施方式的电池71中，将电池单元23与第一电极21和第二电极22连接起来的配线72被配置为蛇行，由此将配线72设定为规定的长度以上。

在利用配线来抑制热传导的情况下，通常采用缩小配线直径的方法，但作为使用本发明的电池的场面，在考虑到被应用于高频处置器具这样的电流量大的装置的情况下，为了避免由于电阻引起的配线自身发热，根据使用电流量来缩小配线直径的方法有时会产生限制。

根据本实施方式的电池71，由于配线72的长度被设定为规定的长度以上，因此能够增长传递给第一电极21和第二电极22的热经由配线72传递到电池单元23的时间。其结果为，将配线72的直径保持为恒定、不增加每单位长度的电阻就能够抑制热对电池单元23的影响。

在本实施方式中，能够适当设定配线72的规定的长度，但例如在电池单元的长度方向为4cm的情况下，配线72的长度优选在8cm以上。虽然规定的长度也依赖于电池单元的尺寸，但有时按照在电池单元长度方向上往复的长度或绕封装(footprint)一圈的长度就足够了。并且，为了防止由于蛇行造成的短路，优选对配线72实施绝缘性的包覆。

以上，对本发明的各实施方式进行了说明，但本发明的技术范围不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明主旨的范围内改变构成要素的组合、或者对各构成要素施加各种变更或删除。

例如，在上述的各实施方式中，示出了第一电极和第二电极形成为面状并通过电容耦合与充电器等连接的例子。但也可以取而代之，能够将第一电极和第二电极合并形成为一个线圈状，通过电磁感应或磁共振方式等使用磁场的耦合而以非接触状态与充电器等电连接。在该情况下，考虑到在进行送电/受电时线圈状电极发热，因此优选在线圈状电极与电池单元之间以与两者接触的方式设置蓄热部。

在上述的各实施方式中，切换部进行的充电和放电的切换可以通过识别电池所连接的设备等而自动地进行，也可以采用使用者指定切换形态的结构。在后者的情况下，可以在保持壳体内部的密封的基础上将切换用的开关设置于电池的外表面上。

并且，关于电池的外形，不限于上述的各实施方式所示的长方体。因此，也可以是图13所示的变形例的电池81那样的底面为椭圆形的柱状或图14所示的变形例的电池91那样的圆柱状等长方体以外的形状。

而且，也能够根据外形而适当设定第一电极和第二电极的配置。在电池81中，将第一电极82和第二电极83配置于截面椭圆的短轴方向的两侧。如果是这样的配置，则电池81以任意的几何方向装填于设置在充电器或医疗设备等中的凹部内，都能够进行送电/受电。即，可以将电池81从上表面84和底面85中的任意一面插入到凹部内。

并且，在电路结构上，由于本发明的电池输出交流电流，因此电池没有极性。因此，也无需在意第一电极82和第二电极83的方向。

在电池91中，第一电极92和第二电极93沿圆柱形状的轴线x1方向排列并且以周向上的相位相同的方式配置。在这样的配置的情况下，可以从上表面94和底面95中的任意一面插入到凹部内，这一点与电池81相同，但设置于充电器等的电极与第一电极92和第二电极93根据装填的方式而有可能不对置。要想防止该情况，例如只要采用如下方法即可：在电池和充电器等中的一方上设置键并且在另一方上设置与键卡合的键槽等，由此在电池被装填到充电器等时一定会成为规定的状态。作为其他方法，也可以是，将设置于电池和充电器等中的至少一方上的电极配置在整个周向上，从而在装填时使设置于充电器等的电极与电池的电极可靠地对置。

产业上的可利用性

本发明能够应用于医疗用的电池。

标号说明

1、51、61、71、81、91：医疗用电池；10：壳体；21、82、92：第一电极；22、83、93：第二电极；23：电池单元；24：切换部；31、52：蓄热部；52a：绝热材料；62：绝热部；72：配线。