医疗设备用电池组件以及医疗设备单元的制作方法

本发明涉及一种使用全固态电池的医疗设备用电池组件以及医疗设备单元。

背景技术：

例如如日本特开2010－118159号公报所公开的那样，已知有电解质并非液体而是固体的被称为全固态电池的电池。

例如安装有全固态电池的状态下的处置器具等医疗设备单元被封入杀菌袋并向手术室内搬运。辅助者打开杀菌袋，例如手术操作者一边维持杀菌袋内的医疗设备单元的杀菌状态一边将该医疗设备单元载置于已杀菌的作业台。或者，辅助者打开杀菌袋，一边维持该医疗设备的杀菌状态一边使该医疗设备单元掉落至已杀菌的作业台上。如此，在医疗设备单元被放置于作业台等时，由于全固态电池的电解质为固体，因此若被施加较大的冲击，则有可能产生裂纹等破损。因此，需要即使冲击被施加于处置器具等医疗设备单元的壳体并向全固态电池传递，也抑制裂纹等破损产生。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种即使冲击被施加于壳体、也能够抑制在全固态电池产生裂纹等破损的医疗设备用电池组件以及医疗设备单元。

本发明的一技术方案的在手术操作者能够用手把持地进行操作的医疗设备中使用的医疗设备用电池组件具有：电池，其具有第1层叠体单元，该第1层叠体单元将正极层、固体电解质层、负极层依次层叠而规定层叠方向且第1层叠体单元用于产生电能量；壳体，其具有用于将所述电池收纳在其内侧的壁部；以及支承部，其设于所述壳体，该支承部用于使所述电池在所述层叠方向上相对于所述壁部分离地支承所述电池。

附图说明

图1是表示第1实施方式的医疗设备单元的概略图。

图2是表示第1实施方式的医疗设备单元的电池组件的电池的构造的概略性的立体图。

图3a是第1实施方式的医疗设备单元的电池组件的沿着图3c中的3a－3a线的概略性的纵剖视图。

图3b是第1实施方式的医疗设备单元的电池组件的沿着图3a中的3b－3b线的概略性的剖视图。

图3c是第1实施方式的医疗设备单元的电池组件的沿着图3a中的3c－3c线的概略性的纵剖视图。

图4a是第2实施方式的医疗设备单元的电池组件的沿着图4c中的4a－4a线的概略性的纵剖视图。

图4b是第2实施方式的医疗设备单元的电池组件的沿着图4a中的4b－4b线的概略性的剖视图。

图4c是第2实施方式的医疗设备单元的电池组件的沿着图4a中的4c－4c线的概略性的纵剖视图。

图5是表示第3实施方式的医疗设备单元的电池组件的概略性的立体图。

图6是表示第4实施方式的医疗设备单元的电池组件的电池的构造的概略性的立体图。

图7是表示第5实施方式的医疗设备单元的电池组件的概略性的剖视图。

图8是第6实施方式的医疗设备单元的电池组件的概略性的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。

使用图1～图3c说明第1实施方式。

如图1所示，医疗设备单元10具有医疗设备主体12和医疗设备用电池组件14。另外，电池组件14被用于例如无线的超声波处置器具、高频处置器具或者内窥镜等将电能量转换为适当的能量而进行处置的适当的医疗设备主体12。另外，医疗设备主体12不限定于无线的设备，也可以将电池组件14作为备份电源使用。

本实施方式的医疗设备主体12具有医疗设备壳体22、设于壳体22的能量转换部24以及设于壳体22的末端执行器26。能量转换部24既可以固定于壳体22，也可以能够相对于壳体22装卸。手术操作者能够以例如右手等单手把持并操作壳体22。手术操作者利用把持着壳体22的手操作设于例如壳体22的开关28，从而利用能量转换部24将由电池组件14产生的电能量转换为适当的能量。利用能量转换部24转换得到的能量向末端执行器26传递并利用末端执行器26进行适当的处置。另外，开关28在电池组件14安装于医疗设备主体12的状态下电连接于后述的控制器32。

在医疗设备主体12的壳体22形成有例如槽22a。电池组件14配置于例如壳体22的槽22a而被固定或者支承。电池组件14的后述的壳体34也可以与医疗设备壳体22一体化。即，既可以为电池组件14能够相对于医疗设备主体12装卸，也可以形成为电池组件14无法从医疗设备主体12分离。

如图1～图3c所示，电池组件14具有控制器32、壳体34、内置有配置于壳体34内的全固态电池的第1层叠体单元36a(参照图2)的电池36、用于在壳体34内支承电池36的支承部38(参照图3a～图3c)。壳体34例如由金属材料、塑料材料形成。在图1所示的形态中，电池组件14具有控制器32，但也可以是医疗设备主体12具有控制器32。在图1中，控制器32配置于电池组件14内，但也可以为配置于医疗设备主体12内。

利用适当的电连接(例如触点16a、18a彼此间的接触供电)从电池组件14向医疗设备主体12的能量转换部24供给电力。在电池组件14并非能够相对于医疗设备主体12装卸而是固定于医疗设备主体12的情况下，医疗设备主体12的能量转换部24和电池组件14始终电连接。

也优选为，利用非接触供电从电池组件14向医疗设备主体12的能量转换部24供给电力。在进行非接触供电的情况下，医疗设备主体12和电池组件14分别具有用于发送接收电力的公知的线圈(未图示)。作为非接触供电的方式，能够适当地选择并使用公知的电磁场共振方式或者电磁感应方式等。

另外，控制器32具备含有cpu或者asic等的处理器。

如图1所示，电池组件14的控制器32的触点16a、16b(在图3a～图3c中未图示)分别与医疗设备主体12的触点18a、18b电连接。具体而言，在电池组件14安装于医疗设备主体12的槽22a时，能量转换部24和控制器32利用触点16a、18a彼此间的接触电连接。同样地，开关28和控制器32利用触点16b、18b的接触电连接。因此，例如在手术操作者操作开关28而向控制器32输入信号时，控制器32向末端执行器26传递由能量转换部24转换得到的适当的能量。

控制器32在充电时使例如电池组件14的电池36的充电最佳化，在供给电能量时适当地控制向末端执行器26供给的电能量(电力)。

用于图2所示的电池36的作为全固态电池的第1层叠体单元36a的种类例如存在有块型和薄膜型。支承于壳体34内的电池36的第1层叠体单元36a也可以是全固态电池中的、块型和薄膜型的任一种。在此，以第1层叠体单元36a是块型为例进行说明。

如图2所示，电池36的第1层叠体单元36a具有正极层52、固体电解质层54以及负极层56。正极层52和负极层56分别包括未图示的集电体。第1层叠体单元36a依次层叠正极层52、固体电解质层54以及负极层56，规定了层叠方向z。这些正极层52、固体电解质层54以及负极层56的层叠方向z上的厚度适当地进行设定。电池36在如此地形成有第1层叠体单元36a的状态下产生电能量。

作为电池36的第1层叠体单元36a的正极层52、固体电解质层54以及负极层56，能够使用能够在全固态电池中采用的任意的物质。作为正极层52，例如能够列举氧化物活性物质、硫化物活性物质等。作为固体电解质层54，例如能够列举硫化物固体电解质材料、氧化物固体电解质材料、氮化物固体电解质材料等无机固体电解质物质。因此，固体电解质层54的电解质并非液体，而是固体。作为负极层56，只要能够吸收、释放金属离子即可，例如，能够列举碳活性物质、氧化物活性物质以及金属活性物质等。

这些电池36整体上形成为例如大致长方体状。电池36具有表面积最大的一对第1面62(62a、62b)、表面积比第1面62a、62b的表面积小的一对第2面64(64a、64b)以及表面积比第1面62a、62b的表面积小的一对第3面66(66a、66b)。一侧的第1面62a是含有集电体的正极层52的表面，另一侧的第1面62b是含有集电体的负极层56的表面。第2面64a、64b、第3面66a、66b分别由正极层52、固体电解质层54以及负极层56的缘部形成。另外，在采取互为正交的xyz正交坐标系时，可以是，第1面62a、62b规定为xy平面或者其平行面，第2面64a、64b规定为yz平面或者其平行面，第3面66a、66b规定为zx平面或者其平行面。另外，可以为第1面62a、62b彼此间、第2面64a、64b彼此间以及第3面66a、66b彼此间分别平行，但不限于是平行的。另外，在图2中，第2面64a、64b和第3面66a、66b具有不同的面积，但也可以为第2面64a、64b以及第3面66a、66b具有大致相同的面积。

在此，电池36具有分别由三个面形成的八个角部68。分别由三个面形成的八个角部68不限于面彼此间正交，当然也可以形成为曲面。

该电池36为薄板状，依赖于冲击的强度，但所谓的本领域技术人员能够容易理解的是，相比于冲击施加于第2面(端面)64a、64b以及第3面(端面)66a、66b中任一者，在冲击施加于第1面62a、62b中任一者时，第1层叠体单元36a的固体电解质层54容易被破坏(容易产生裂纹)。特别地，所谓的本领域技术人员能够容易理解的是，在冲击施加于第1面62a、62b中任一者的中央附近时，固体电解质层54最容易被破坏。

如图3a～图3c所示，用于收纳电池36的壳体34例如形成为箱状，更具体而言，形成为大致长方体状。壳体34收纳有电池36，具有比电池36大的内部空间。壳体34具有收纳控制器32的第1收纳部72、收纳电池36的第2收纳部74以及将第1收纳部72和第2收纳部74分开的隔壁76。隔壁76包括将电池36的触点37a、37b与控制器32电连接的端子76a、76b。

壳体34的第2收纳部74具有用于将电池36收纳于其内侧的壁部78。壁部78具有在电池36被收纳于第2收纳部74的状态下与一对第1面62相对的、相互面对的第1内表面82(82a、82b)、与一对第2面64相对的、相互面对的第2内表面84(84a、84b)以及与一对第3面66相对的、相互面对的第3内表面86(86a、86b)。另外，壳体34具有第1内表面82a、82b的背面的第1外表面92a、92b、第2内表面84b的背面的第2外表面94b、第3内表面86a、86b的背面的第3外表面96a、96b。另外，在此，将在图3a和图3c中用附图标记94a示出的位置设为第2外表面。在第2外表面94a配置有上述的电池36的触点18a、18b(参照图1)。

在壳体34的第2收纳部74配置有用于支承电池36的支承部38。支承部38例如优选由能够柔韧地弯曲的橡胶材料等树脂材料、具有冲击吸收性的泡沫苯乙烯等多孔材料、凝胶材料等弹性材料、或者具有通过弹性变形适当地调整与壳体34的壁部78之间的距离的未图示的螺旋弹簧、橡胶材料等弹性材料的原材料形成。另外，支承部38优选具有电绝缘性。另外，支承部38优选具有适当的耐热性。

在该实施方式中，各支承部38固定或支承于壁部78的八个角部88。支承部38不需要配置于八个角部88的全部，只要能够支承电池36，也可以配置于一个角部88。即，支承部38支承电池36的八个角部68之一即可。

在此，支承部38分别支承电池36的八个角部68的三个面。八个中的一个支承部38例如支承图2中的右上的第1面62a、第2面64b以及第3面66b。

各支承部38将电池36支承为分别自壳体34的壁部(内周面)78分离。因此，在壳体34的壁部78与电池36的外周面之间分别形成有间隙(空间)g。因此，在电池36收纳于壳体34的第2收纳部74的状态下，电池36的一侧的第1面62a处于靠近一侧的第1内表面82a的位置，但一侧的第1内表面82a以自电池36的一侧的第1面62a分开了适当的间隙g的状态靠近电池36的一侧的第1面62a且与电池36的一侧的第1面62a相对，另一侧的第1内表面82b以自电池36的另一侧的第1面62b分开了适当的间隙g的状态靠近电池36的另一侧的第1面62b且与电池36的另一侧的第1面62b相对。另外，一侧的第2内表面84a以自电池36的一侧的第2面64a分开了适当的间隙g的状态靠近电池36的一侧的第2面64a且与电池36的一侧的第2面64a相对，另一侧的第2内表面84b以自电池36的另一侧的第2面64b分开了适当的间隙g的状态靠近电池36的另一侧的第2面64b且与电池36的另一侧的第2面64b相对。一侧的第3内表面86a以自电池36的一侧的第3面66a分开了适当的间隙g的状态靠近电池36的一侧的第3面66a且与电池36的一侧的第3面66a相对，另一侧的第3内表面86b以自电池36的另一侧的第3面66b分开了适当的间隙g的状态靠近电池36的另一侧的第3面66b且与电池36的另一侧的第3面66b相对。

优选的是，各支承部38形成得尽量小，将电池36的各角部68分别3点支承为大致悬浮状态。在该情况下，例如以图2中的右上的支承部38为例，减小与第1面62a、第2面64b以及第3面66b之间的各自的接触面积。

若以使电池组件14下落等的方式向壳体34施加冲击，则该冲击从壳体34经由支承部38向电池36传递。此时，在壳体34与电池36之间形成有间隙g。另外，支承部38与电池36之间的接触面积较小，冲击难以向固体电解质层54传递。

支承部38例如由能够弹性变形的原材料形成，或者借助能够弹性变形的原材料支承电池36。因此，施加于电池组件14的冲击在支承部38较大程度地衰减。因而，施加于电池组件14的冲击并非从壳体34原样向电池36传递，而使以衰减了的状态传递。

支承部38也可以以大致悬浮状态、例如所有的角部(八个角部)68分别带有适当的松动地支承电池36。在该状态下，施加于壳体34的冲击经由支承部38向电池36传递之际，支承部38利用该松动与间隙g协作地对施加于电池组件14的冲击进行缓冲。因此，在施加于电池组件14的冲击经由壳体34向电池36传递时，是以较大程度地衰减了的状态传递。即，防止或者抑制了较大的冲击向电池36传递。

例如若使电池组件14下落到作业台上，则有时由于突起物等而对壳体34的一对第1外表面92a、92b的一者施加有外力。若冲击施加于第1外表面92a，则该冲击向第1内表面82a传递。由于在第1内表面82a与电池36的第1面62a之间形成有间隙g，因此防止了壳体34的第1内表面82a直接按压电池36的第1面62a。

同样，即使冲击施加于第2外表面94a，由于在第2内表面84a与电池36的第2面64a之间形成有间隙g，因此也防止了壳体34的第2内表面84a直接按压电池36的第2面64a。另外，即使冲击施加于第3外表面96a，由于在第3内表面86a与电池36的第3面66a之间形成有间隙g，因此也防止了壳体34的第3内表面86a直接按压电池36的第3面66a。

如图1所示，电池组件14安装于医疗设备主体12的壳体22而构成医疗设备单元10。即使使该医疗设备单元10下落到例如未图示的作业台上，施加于壳体22的冲击在经由壳体34和支承部38传递之际也与间隙g协作地对施加于壳体34的冲击进行缓冲。因此，施加于壳体34的冲击在向电池36传递时，是以较大程度地衰减了的状态传递。即，防止或者抑制了较大的冲击向电池36传递。

如以上说明的那样，根据该实施方式，可知以下的内容。

利用由能够弹性变形的原材料形成或者具有能够弹性变形的原材料的支承部38，将含有第1层叠体单元36a的电池36支承于壳体34内。在壳体34的壁部78与电池36之间形成有间隙g。因此，能够防止施加于电池组件14的冲击从壳体34经由支承部38向电池36传递。因而，该实施方式的电池组件14在下落到作业台上等被施加了冲击时，能够尽量防止含有固体电解质层54的电池36的破损。

特别是，在电池36的第1面62a、62b与壳体34的壁部78的第1内表面82a、82b之间具有间隙g。因此，能够防止施加于壳体34的第1外表面92a、92b的冲击向第1面62a、62b中任一者传递。

因此，能够提供一种即使冲击施加于壳体34、也能够抑制冲击向第1层叠体单元(全固态电池)36a传递而产生裂纹等破损的医疗设备用电池组件14和医疗设备单元10。

另外，第1层叠体单元36a本身也具有适当的耐冲击性。即使冲击施加于壳体34、冲击传递到第1层叠体单元(全固态电池)36a，利用该耐冲击性，也能够防止第1层叠体单元36a的破损。

接下来，使用图4a～图4c说明第2实施方式。该实施方式是第1实施方式的变形例，对与在第1实施方式中说明了的构件相同的构件标注尽量相同的附图标记，省略详细的说明。

如图4a～图4c所示，该实施方式的支承部138在大致整体范围内支承第1面62a、62b中的、例如靠近第3面66a、66b的缘部62c、62d。即，在该变形例中，支承部138支承第1面62a、62b的端部附近(第2面64a、64b的附近)。另外，与上述的支承部38同样地，优选的是，支承部138例如由能够柔韧地弯曲的橡胶材料等树脂材料、凝胶材料等弹性材料、具有通过弹性变形适当地调整与壳体34的壁部78之间的距离的未图示的螺旋弹簧、橡胶材料等弹性材料的原材料形成。另外构成为，在支承构件138与壳体34的壁部78的第1内表面82a、82b之间形成有间隙g，在外力施加于壁部78而第1内表面82a、82b发生了变形时，第1内表面82a、82b不直接抵接于支承部138。

在壁部78的第1内表面82a、82b与电池36的第1面62a、62b之间分别形成有间隙g。若冲击施加于电池组件14，则该冲击从壳体34经由支承部138向电池36传递。此时，由于在壳体34的壁部78的第1内表面82a、82b与电池36的第1面62a、62b之间形成有间隙g，因此冲击难以向电池36的第1面62a、62b传递。

另外，若冲击施加于第1外表面92a，则该冲击向第1内表面82a传递。由于在第1内表面82a与电池36的第1面62a之间形成有间隙g，因此防止了壳体34的第1内表面82a直接按压电池36的第1面62a。

在壁部78的第2内表面84a、84b与电池36的第2面64a、64b之间分别形成有间隙g。因此，即使冲击施加于第2外表面94a，也能防止壳体34的第2内表面84a直接按压电池36的第2面64a。另外，在壁部78的第3内表面86a、86b与电池36的第3面66a、66b之间分别形成有间隙g。因此，即使冲击施加于第3外表面96a，也能防止壳体34的第3内表面86a直接按压电池36的第3面66a。

接下来，使用图5说明第3实施方式。该实施方式是第1和第2实施方式的变形例，对与在第1和第2实施方式中说明了的构件相同的构件标注尽量相同的附图标记，省略详细的说明。

如图5所示，该实施方式的支承部238在大致整体范围内支承第1面62a、62b中的、例如靠近一对第2面64a、64b中的一者的缘部62e。支承部238既可以支承一个角部68，也可以以多个点支承缘部62e。另外构成为，在支承构件238与壳体34的壁部78的第1内表面82a、82b之间形成有间隙g，在外力施加于壁部78而第1内表面82a、82b发生了变形时，第1内表面82a、82b不直接抵接于支承部238。

在壁部78的第1内表面82a、82b与第1面62a、62b之间形成有间隙g。若冲击施加于电池组件14，该冲击从壳体34经由支承部238向电池36传递。此时，由于在壳体34与电池36之间形成有间隙g，因此冲击难以向固体电解质层54传递。

另外，在该实施方式中也可以为，与图4b所示的间隙g同样地，在支承部238与第2面64a之间形成有间隙g。

接下来，使用图6说明第4实施方式。该实施方式是第1～第3实施方式的变形例，对与在第1～第3实施方式中说明了的构件相同的构件标注尽量相同的附图标记，省略详细的说明。

如图6所示，医疗设备用电池组件14的电池36除了第1层叠体单元36a之外还具有配置于壳体34内的全固态电池的第2层叠体单元36b。

第2层叠体单元36b相对于第1层叠体单元36a沿着层叠方向z进一步依次层叠有正极层52、固体电解质层54以及负极层56。

本实施方式的电池36的第1层叠体单元36a的正极层52的未图示的端子连接于相邻的第2层叠体单元36b的负极层56的未图示的端子。在本实施方式的电池组件14中，多个层叠体单元36a、36b既可以串联连接，也可以并联连接。

壳体34的支承部38支承具有第1层叠体单元36a和第2层叠体单元36b的电池36。支承部38将具有第1层叠体单元36a和第2层叠体单元36b的电池36支承为与壳体34的壁部78分离。即，在壳体34的壁部78与第1层叠体单元36a之间以及壳体34的壁部78与第2层叠体单元36b之间分别形成有间隙g。因而，支承部38使电池36在层叠方向z上相对于壁部78分离地支承电池36。

另外，除了电池36仅具有第1层叠体单元36a的情况、具有第1层叠体单元36a和第2层叠体单元36b的情况之外，电池36当然也可以进一步具有层叠体单元。即，电池36既可以只具有一个层叠体单元36a，也可以具有多个层叠体单元36a、36b、...。

即，在第1～第3实施方式中，为了简化说明，以电池36的正极层52、固体电解质层54以及负极层56分别为1层的情况进行了说明。如图6所示，当然可以按正极层52、固体电解质层54、负极层56、正极层52、固体电解质层54、负极层56的顺序形成为多个层。即，也可以为，正极层52、固体电解质层54以及负极层56这一个组与多个组相邻地收纳于一个壳体34内。即，为了增大电池容量，壳体34内的电池36可以层叠有多个层叠体单元，但只要能够确保适当的容量，就也可以是一个层叠体单元。

接下来，使用图7说明第5实施方式。该实施方式是第1～第4实施方式的变形例，对与在第1～第4实施方式中说明了的构件相同的构件标注尽量相同的附图标记，省略详细的说明。

如图7所示，作为电池36的全固态电池，也优选使用薄膜型的全固态电池。该实施方式的电池36具有基板58。即，电池36具有用于保持正极层52和负极层56中的至少一者的基板58。在此，第1层叠体单元36a除了正极层52、固体电解质层54以及负极层56之外还具有基板58。另外，第2层叠体单元36b具有正极层52、固体电解质层54以及负极层56。即，基板58共用地使用于第1层叠体单元36a和第2层叠体单元36b。基板58也可以形成为具有上述的控制器32的功能。即，如图7所示，电池组件14不是一定需要控制器32。这一方面在其他实施方式中也是同样的。

与在第1～第4实施方式中说明了的电池36的层叠体单元36a同样地，具有基板58的层叠体单元36a也被支承部38、138、238的至少一者支承。在此，作为第4实施方式的变形例，对使用支承部238的例子进行说明，但当然能够适当地使用支承部38、138。

另外，如图7所示，基板58优选为形成得比第2层叠体单元36b的第1面62a(电池36的第1面62a)大。

支承部238使基板58在层叠方向z上相对于壳体34的壁部78的第1内表面82a、82b分离地支承基板58的缘部58a。此时，在电池36的第1面62a与第1内表面82a之间、第2面64a、64b与第2内表面84a、84b之间、第3面66a、66b与第3内表面86a、86c之间形成有间隙g。因此，与在第1～第4实施方式中进行了说明同样地，利用间隙g，尽量防止电池36的固体电解质层54被相对于壳体34的冲击破坏。另外构成为，支承构件238设置为相对于壳体34的壁部78的第1内表面82a、82b隔开间隙g地分离，在外力施加于壁部78而第1内表面82a、82b发生了变形时，第1内表面82a、82b不直接抵接于支承部238。

接下来，使用图8说明第6实施方式。该实施方式是第1～第5实施方式的变形例，对与在第1～第5实施方式中说明了的构件相同的构件标注尽量相同的附图标记，省略详细的说明。在此，作为第1实施方式的变形例进行说明，但对于第2～第5实施方式，也能够代替间隙g而适当地配置后述的缓冲部b。

在该实施方式中，是代替在第1～第5实施方式中说明了的间隙g而配置凝胶状物质、泡沫苯乙烯等多孔材料等缓冲部b的例子。缓冲部b不一定需要将间隙g的全部填埋，也可以仅配置于间隙g的一部分。另外，缓冲部b优选具有电绝缘性。另外，缓冲部b优选具有适当的耐热性。

在冲击施加于壳体34时，与形成有间隙g的情况同样地，从壳体34的内周面利用缓冲部b防止冲击向电池36传递。另外，通过缓冲部b配置于电池36与壁部78之间，能够使由向壳体34的冲击造成的电池36的振动比形成有间隙g的情况更早地衰减。

到此为止，参照附图具体地说明了几种实施方式，本发明不限定于上述的实施方式，包括在不脱离其要旨的范围内进行的所有实施。