[发明专利]给暴露在恶劣环境中的电池再充电的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及对电池进行再充电的系统和方法。具体而言，本发明涉及用于对电池充电并评估电池健康状况的系统和方法。本发明还涉及用于从电池连接的用电设备获得数据的系统和方法。 

背景技术

常常用电池给手术室里使用的电力手术器械供电来进行手术。用电池就不需要用电线连接到外部电源。跟要用电线的手术器械相比，没有电线有很多优点。使用这种器械的手术人员不必考虑给电线消毒，就能够将它们带到患者四周的无菌手术区，或者确保在手术过程中不会不小心将未经消毒的电线带到手术区。此外，没有电线同样能够消除电线给手术过程造成的混乱和视场障碍。 

在手术室里，还将电池用于给手术器械以外的器械供电。还用电池来给进行手术时手术人员有时穿戴的个人保护系统中集成的用电部件供电。典型情况下，这种系统包括某种带头盔的外衣。在外衣里头有在外衣内用于空气循环的通风单元。一些这种系统还拥有灯光用来给手术场地照明，或者有无线电用来跟手术中的其它人员进行正常通话。通风单元、照明单元和无线电这些单元中的每一个都需要电源。通过用电池供电，就不需要给穿戴这种单元的每个人连接电线。这样就能够减少手术室人员需要避开的电线的数量。此外，不用电线还能够解除对使用这些系统的个人的行动限制。 

很自然，任何电池供电设备的一个组成部分是电池。手术室里使用的大多数电池供电的手术设备都使用可再充电电池。这些可再充电电池通常包括一个或多个镍镉电池单元。电池一放完电，就将它连接到辅助充电器。充电器给电池的电池单元提供电流，让电池单元储存能量。 

跟其它可再充电电池不同，手术器械中使用的可再充电电池必须能够进行消毒，从而能够将它放在手术场地靠近患者的地方。常常把这些电池放在高压锅里来对它们消毒，在高压锅内，充满饱和水汽(蒸汽)，温度接近270华氏度(132摄氏度)，气压大约为30psi(仪表读数)(1552毫米汞柱)。反复暴露在这种环境中会导致电池的电池单元储存电荷的能力下降。常常将这种情况叫做电池的“健康状况”变差。 

2000年1月25日授权的本申请人的第6,018,227号美国专利BATTERY CHARGER ESPECIALLY USEFUL WITH STERILIZABLE RECHARGEABLE BATTERY PACKS，公开了确定电池负载电压的一种方法，在这里将这一专利引入作为参考。可以推测，这是电池内阻的一种度量。可惜，这一信息不能单独提供电池健康状况的完整度量。例如，这一信息不能单独说明储存的能量是否足以在完成手术所必需的这一段时间内给电池连接的设备供电。这就意味着如果在手术过程中电池电力耗尽，就必须中断手术来更换电池。这样就会延长总的手术时间。这种中断跟现代手术尽快完成手术，缩短患者内部器官暴露从而容易感染的时间，以及患者处于麻醉状态的时间这一目标背道而驰。 

此外，让手术设备提供其自身工作状态的数据给医院的其它设备也是很有意义的。例如，一些机械化手术器械配备了内部温度传感器。当这种器械内部的轴承装置发生故障时，器械温度会开始上升。辅助传感器检测这种温度上升。于是可以由医院的远程设备读取从传感器输出的信号。这样就能够告诉医院工作人员这一器械已经快要发生故障，应该维修或更换。 

有电线的手术设备能够提供这种工作状态数据。这些通信系统技术上比较简单，也很经济，因为可以通过给这些设备供电的电线将这些信号转发到辅助控制台。也可以通过无线通信系统从这些设备提供数据。本申请人于2005年6月28日递交的第60/694,592号美国专利申请POWERED SURGICAL TOOL WITH SEALED CONTROL MODULE公开了一种系统，在这里将它引入作为参考考。以上系统的一个缺点是它需要给手术室增加无线通信系统。提供这种系统的成本限制了安装它们的范围。 

于1999年11月2日授权的本申请人的受让人的第5,977,746号美国专利RECHARGEABLE BATTERY PACK AND METHOD FORMANUFACTURING SAME公开了专门设计成承受严酷的高压锅消毒环境的一种可再充电电池，在这里将它引入作为参考。本发明的这一电池包括一簇电池单元，它们用上下塑料捆绑件捆绑在一起。在捆绑件中形成的孔之间延伸的导电带将这些电池单元连接起来。这些导电带中有一根是熔断带，当过大电流流过时会开路。更加具体地说，流经熔断带的电流加热形成熔断带的材料，使得熔断带的一段气化。熔断带段的气化将熔断带分成两段。