Pitkäkestoiset kannettavat happikonsentraattorit: 7S2P-litiumparistojen suunnittelu ja lääketieteellisen sertifioinnin vaatimukset

Kannettavat happikonsentraattorit tarvitsevat kevyen ja luotettavan akun ylläpitääkseen määrättyä hapen toimitusta päivittäisessä käytössä ja matkoilla. 7S2P-litiumioniakku yhdistää seitsemän kennoryhmää sarjaan ja kaksi kennoa rinnan kunkin ryhmän sisällä. Perinteisissä NMC-kennoissa tämä kokoonpano tarjoaa tyypillisesti noin 25.2–25.9 V nimellisjännitteen ja 29.4 V maksimilatausjännitteen.

Pelkkä 7S2P-kokoonpano ei määritä käyttöaikaa tai lentoyhtiökelpoisuutta. Pakkauksen kapasiteetti, kennojen energia, laitteen virrankulutus, hapen virtaustila, muuntotehokkuus, lämpötila ja akun ikääntyminen on kaikki otettava huomioon.

Nopea vastaus: 7S2P-akku voi tukea pitkää käyttöaikaa kannettavassa happikonsentraattorissa, mutta sen wattituntiluokitus on laskettava ennen suunnittelun viimeistelyä. Rutiininomaisessa matkustajalentoliikenteessä jokaisen irrotettavan litiumioniakun pitäminen 100 Wh:n tai sitä alhaisempana yleensä yksinkertaistaa matkustamista. 101–160 Wh:n akut edellyttävät lentoyhtiön hyväksyntää, ja yli 160 Wh:n akut ovat yleensä kiellettyjä matkustajakoneissa.

Esimerkiksi 25.2 V:n ja 4.0 Ah:n nimellisjännitteellä varustettu 7S2P NMC -akku varastoi noin 100.8 Wh:n virran:

25.2 V × 4.0 Ah = 100.8 Wh

Vaikka tämä on vain hieman yli 100 Wh, se kuuluu 101–160 Wh -luokkaan ja saattaa vaatia lentoyhtiöiden hyväksynnän. Valmistajan, joka pyrkii helpottamaan matkustajien kuljettamista, on ehkä pienennettävä akun kapasiteettia, käytettävä useita yhteensopivia irrotettavia akkuja tai suunniteltava sähköinen arkkitehtuuri uudelleen.

Suoritusaika on laskettava mitatusta laitteen tehosta eikä kopioitava toisesta happikonsentraattorista:

Arvioitu käyttöaika = käytettävissä oleva akun energia ÷ laitteen keskimääräinen teho

Todellinen käyttöaika normaalisti lyhenee suuremmilla happivirtausasetuksilla, jatkuvan virtauksen aikana, matalissa lämpötiloissa ja akun ikääntyessä. Julkaistujen käyttöaikataulukoiden tulisi siksi perustua tietyn rikastimen, akun, käyttötilan ja ympäristöolosuhteiden testaamiseen.

FAA:n hyväksymiskriteerit koskevat koko kannettavaa happikonsentraattoria, eivätkä pelkästään sen akkua. Laitteen on oltava laillisesti kaupan Yhdysvalloissa sovellettavien FDA:n vaatimusten mukaisesti, se ei saa häiritä lentokoneiden järjestelmiä, se ei saa tuottaa paineistettua kaasua ja sen on oltava sovellettavien vaarallisten aineiden rajoitusten mukainen. Hyväksytyssä laitteessa on myös oltava vaadittu valmistajan vaatimustenmukaisuusmerkintä, ellei se kuulu aiemman hyväksytyn laitteen säännöksen piiriin.

Lentoyhtiö saattaa vaatia matkustajilta, jotka käyttävät POC-laitetta lennolla, riittävästi täyteen ladattuja akkuja laitteen virransyöttöön vähintään 150 %:n ajan odotetusta enimmäislennon kestosta. Vara-akut on pidettävä mukana ja suojattava sovellettavien lentoyhtiöiden ja vaarallisten aineiden vaatimusten mukaisesti.

Akun lopullisessa suunnittelussa tulisi koordinoida kennojen valintaa, käyttökapasiteettia, Akun hallintajärjestelmä, laturi, kotelo, merkinnät, kuljetustestaus ja lääkinnällisten laitteiden laadunvalvonta. Lue lisää aiheesta Large Power'S akkuratkaisut kannettaviin happikonsentraattoreihin.

Keskeiset ostokset

• 7S2P-litiumparisto tarjoaa pitkän käyttöajan ja turvallisuuden kannettaville happikonsentraattoreille, joten se sopii erinomaisesti matkoille ja päivittäiseen käyttöön.

• FAA-, IEC- ja FDA-standardien noudattaminen varmistaa, että kannettava happikonsentraattorisi pysyy turvallisena ja luotettavana käytön aikana.

• Oikean akun valintaan liittyy käyttöajan, painon ja kustannusten tasapainottaminen, jotta saat tasaista happihoitoa missä tahansa oletkin.

Osa 1: Kannettavat happikonsentraattorit ja akkujen tarpeet

1.1 Laitteen yleiskatsaus

Olet riippuvainen kannettavista happikonsentraattoreista happihoidon antamisessa lääketieteellisissä ympäristöissä ja matkoilla. Nämä laitteet käyttävät edistyneitä litiumioniakkuja luotettavan suorituskyvyn varmistamiseksi. Saatavilla on useita erilaisia ​​kannettavia happikonsentraattoreita, joilla jokaisella on omat tehovaatimuksensa. Alla olevassa taulukossa vertaillaan parhaita kannettavia happikonsentraattoreita ja niiden virrankulutusta:

Näet, että lääketieteelliset sovellukset vaativat tehokasta energianhallintaa. Litiumioniakut tarjoavat suuren energiatiheyden ja vakaan tehon, mikä tekee niistä ihanteellisia kannettaviin happikonsentraattoreihin.

1.2 Suoritusaika ja tehovaatimukset

Haluat kannettavan happikonsentraattorisi kestävän pitkiäkin retkiä. Akun käyttöaika vaihtelee kahdesta kuuteen tuntiin virtausasetuksista ja laitteen tehokkuudesta riippuen. FAA:n määräykset rajoittavat litiumioniakkujen kapasiteetin 160 Wh:iin lentomatkoilla. Alla olevassa taulukossa esitetään nämä rajoitukset:

Sinun on otettava huomioon akun käyttöikä ja lataustiheys suunnitellessasi päiväsi. Oikeat lataustekniikat auttavat maksimoimaan akun suorituskyvyn ja turvallisuuden.

1.3 Akun valintakriteerit

Oikeaa akkua valittaessa tasapainotetaan käyttöaika, paino ja kannettavuus sekä kustannukset. Valitset suuremman kapasiteetin omaavan akun pidempää käyttöaikaa varten, mutta se voi tuntua painavammalta ja kasvattaa laitteen kokoa. Kevyt rakenne on etusijalla helppoa kantamista varten. Kannettavia happikonsentraattoriakkuja ovat litiumioni-, litiumpolymeeri- ja LiFePO4-akut. Arvioit akun käyttöiän, lataustekniikat sekä painon ja kannettavuuden hapentarpeidesi mukaan. Oikean akun valinta varmistaa, että saat tasaista happihoitoa missä tahansa menetkin.

Osa 2: 7S2P litiumpariston suunnittelu

2.1 7S2P-konfiguraation selitys

Tarvitset akkupaketin, joka tarjoaa luotettavaa happihoitoa ja täyttää tiukat turvallisuusstandardit. 7S2P-kokoonpano yhdistää seitsemän kennoa sarjaan ja kaksi rinnakkaista jonoa. Tämä rakenne tarjoaa tasapainoisen ratkaisun kannettaviin happikonsentraattoreihin. Saavutat 25.2 V:n nimellisjännitteen, joka vastaa lääkinnällisten laitteiden vaatimuksia. Kaksi rinnakkaista jonoa kaksinkertaistaa ampeerituntikapasiteetin, joten saat pidemmän käyttöajan ilman jännitteen nostamista. Hyödyt kompaktista rakenteesta, joka sopii kevyiden happikonsentraattoreiden sisään.

Vinkki: 7S2P-kokoonpano auttaa sinua täyttämään FAA:n akunkestorajoitukset lentomatkoilla. Pysyt 160 Wh:n rajoituksen sisällä, joten voit ottaa laitteesi mukaan lennoille.

Näet 7S2P:n edut verrattuna muihin litiumparistorakenteisiin:

Valitset 7S2P:n kannettaviksi happikonsentraattoreiksi, koska se tasapainottaa jännitteen, kapasiteetin ja turvallisuuden. Vältät liiallista painoa ja kokoa, joten säilytät kannettavuuden ja mukavuuden.

2.2 Jännitteen ja kapasiteetin optimointi

Haluat kannettavan happikonsentraattorisi toimittavan happea tuntikausia keskeytyksettä. 7S2P-akkupaketin jännitteen ja kapasiteetin optimointi pidentää käyttöaikaa ja parantaa laitteen toimivuutta. Saavutat 25.2 V:n (7 × 3.6 V) nimellisjännitteen ja täyteen ladattujen akkujen 25.9 V:n (7 × 3.7 V) jännitteen. Valitset korkealaatuisia kennoja kapasiteetin maksimoimiseksi, vaihdellen 4000 mAh:sta 6700 mAh:iin.

• Nimellisjännite on tyypillisesti 25.2 V.

• Täyteen ladattujen akkujen jännite on 25.9 V.

• Kokonaiskapasiteetti vaihtelee 4000 mAh:sta 6700 mAh:iin kennojen laadusta ja kokoonpanosta riippuen.

Hyödyt suunnittelusta, joka kaksinkertaistaa ampeerituntikapasiteetin rinnakkaisten johdinten avulla. Tämä järjestely tarjoaa jatkuvaa energiansyöttöä, mikä on ihanteellista lääkinnällisille laitteille, jotka vaativat jatkuvaa happihoitoa. Maksimoit käyttöajan pysyen samalla FAA:n rajoissa. Vältät usein toistuvaa latausta, joten nautit pitkästä akun käyttöiästä ja käyttömukavuudesta.

2.3 Turvallisuus ja akun hallinta

Luotat kannettavaan happikonsentraattoriisi turvallisen happihoidon varmistamiseksi. Turvallisuus on kriittistä akkujen suunnittelussa. Tarvitset akunhallintajärjestelmän (BMS), joka täyttää lääketieteellisen tason standardit. Tarvitset kattavat suojausmekanismit, mukaan lukien ylijännite-, alijännite-, ylivirta-, oikosulku- ja lämpötilanvalvonta. Olet riippuvainen vikasietoisesta sammutuksesta ja hätätehoreservitiloista suojautuaksesi odottamattomilta vioilta.

Turvallisuuden laiminlyönti voi aiheuttaa riskejä, kuten lämpöpurkauksia, tulipaloja tai räjähdyksiä. Näin vältät huonon kennosuunnittelun, heikon valmistuslaadun, akun ikääntymisen, valvomattomat käyttöolosuhteet ja ulkoiset tekijät. Näitä riskejä lievennät valitsemalla korkealaatuisia kennoja ja vankkoja akunhallintajärjestelmiä.

Huomautus: Voit pidentää akun käyttöikää noudattamalla oikeita latauskäytäntöjä ja välttämällä äärimmäisiä lämpötiloja. Saat 500–1000+ lataus-/purkaussykliä, joten voit nauttia kannettavan happikonsentraattorisi luotettavasta ja pitkästä akun käyttöiästä.

2.4 Integrointi kannettavaan happikonsentraattoriin

Integroit 7S2P-akkupaketin saumattomasti kannettavaan happikonsentraattoriisi. Varmistat, että muotoilu sopii laitteen kompaktiin koteloon. Säilytät kevyen rakenteen, jotta voit kantaa happihoitolaitettasi mukavasti. Valitset lääketieteellisiin sovelluksiin korkealaatuisia litiumioniakkuja. Optimoit akkupaketin tasaisen hapen toimituksen ja vakaan toiminnan takaamiseksi.

Käytät 7S2P-mallia lääketieteen, robotiikan, turvajärjestelmien, infrastruktuurin, kulutuselektroniikan ja teollisuuden aloilla. Hyödyt akusta, joka tukee pitkää käyttöaikaa, luotettavaa latausta ja vankkoja turvaominaisuuksia. Saat korkean laadun ja suorituskyvyn, joten voit luottaa kannettavaan happikonsentraattoriisi kriittisissä happihoidon tarpeissa.

Alert: Sinun on tarkistettava akun sertifioinnit ja turvallisuusasiakirjat ennen laitteen käyttöönottoa lääketieteellisissä ympäristöissä. Varmistat, että laite on FAA:n, IEC:n ja FDA:n standardien mukainen turvallisen happihoidon osalta.

Osa 3: Kannettavan happikonsentraattorin akun sertifiointi

3.1 IEC 60601-1 -standardin noudattaminen

Sinun on varmistettava, että kannettava happikonsentraattorisi akku täyttää IEC 60601-1 -standardit. Tämä sertifiointi on välttämätön lääkinnällisille laitteille, mukaan lukien kroonisen obstruktiivisen keuhkosairauden ja keuhkoahtaumataudin happihoidossa käytettävät laitteet. IEC 60601-1 arvioi akun turvallisuutta latauksen, purkamisen ja vikatilanteiden aikana. Suojaat potilaita varmistamalla, että laite pysyy turvallisena normaaleissa ja vikatilanteissa. Arvioit, miten akku toimii vuorovaikutuksessa koko järjestelmän kanssa, mikä on kriittistä lääketieteellisissä, robotiikka- ja turvallisuusjärjestelmäsovelluksissa.

Integroit kannettavan happikonsentraattorisi akkuun edistyneitä turvaominaisuuksia. Käytät lämpökatkaisimia ylikuumenemisen estämiseksi. Asennat tuuletusmekanismeja räjähdysriskien vähentämiseksi. Luotat älykkäisiin akun hallintajärjestelmän algoritmeihin akun kunnon valvomiseksi ja käyttöiän ennustamiseksi. Käytät vankkoja lämmönhallintajärjestelmiä estääksesi lämpöpurkaukset. Standardin IEC 60601-1 vaatimustenmukaisuus varmistaa, että akkusi täyttävät lääketieteellisen käytön turvallisuus-, luotettavuus- ja sähkömagneettisen yhteensopivuuden standardit.

Vinkki: Parannat turvallisuutta valitsemalla litiumakkuja, jotka täyttävät IEC 60601-1 -standardit. Vähennät riskejä potilailla, jotka ovat riippuvaisia ​​happihoidosta matkustamisen aikana.

3.2 UN38.3 Turvallisuustestaus

Sinun on testattava kannettava happikonsentraattorisi akku UN38.3-protokollien mukaisesti. Tämä standardi varmistaa litiumparistojen turvallisuuden kuljetuksen aikana, erityisesti lentomatkoilla. Testaamalla simuloidaan olosuhteita, kuten tärinää, iskuja, äärimmäisiä lämpötiloja ja korkeuden muutoksia. Testaamalla varmistetaan, että akku kestää näitä rasituksia vuotamatta, räjähtämättä tai syttymättä tuleen. Testaamalla varmistetaan, että akku on kansainvälisten toimitusmääräysten mukainen.

Noudatat Yhdysvaltain ilmailuhallinnon (FAA) määräyksiä kannettavien happikonsentraattoreiden kanssa matkustaessa. Pidät litiumparistojen kokonaislitiumpitoisuusrajan 8 gramman sisällä, ellei poikkeuksia sovelleta. Pidät matkustamossa varaparistoja suojattuna oikosuluilta. Voit jättää asennetut paristot laitteeseesi, jos siinä on vähintään kaksi suojaavaa ominaisuutta.

Huomautus: FAA:n lentomatkustushyväksyntä varmistaa, että kannettava happikonsentraattorisi akku täyttää tiukat turvallisuusstandardit. Saat varmuutta ja luotettavuutta matkustaessasi tietäen, että lentoyhtiöt maailmanlaajuisesti hyväksyvät laitteesi.

Sinun on dokumentoitava kaikki kannettavan happikonsentraattorisi akun testausprotokollat. Viittaat standardeihin, kuten IEC 62133-2 ja IEC 60601-1. Ylläpidät yksityiskohtaisia ​​​​tietoja auditoinneista ja viranomaisarvioinneista.

3.3 FDA:n ja CE:n vaatimukset

Sinun on noudatettava FDA:n ja CE-merkintöjen vaatimuksia kannettavan happikonsentraattorisi akun osalta. FDA-sertifiointi sisältää tiukan dokumentoinnin, testausprotokollat ​​ja vuosittaiset vaatimustenmukaisuustarkastukset. Osoitat lääketieteellisten sovellusten turvallisuuden ja luotettavuuden. CE-sertifiointi edellyttää valmistajan omaa vakuutusta EU:n turvallisuusstandardien täyttämisestä. Sinun on täytettävä EU-markkinoiden turvallisuusvaatimukset, mutta vuosittaisia ​​tarkastuksia ei vaadita.

Laadit kattavan dokumentaation kannettavalle happikonsentraattorisi akulle. Sisällytät testitulokset, turvallisuusarvioinnit ja suorituskykytiedot. Varmistat, että laitteesi täyttää kaikki lääketieteellisten, teollisten ja kuluttajaelektroniikan sovellusten sääntelystandardit.

Akun turvallisuusvinkkejä:

1. Käytä happihoitolaitteissa aina sertifioituja litiumparistoja.

2. Noudata asianmukaisia ​​latausohjeita akun käyttöiän ja turvallisuuden maksimoimiseksi.

Tuet keuhkoahtaumatautia ja kroonista obstruktiivista keuhkosairautta sairastavia potilaita tarjoamalla luotettavaa happihoitoa matkan aikana. Ylläpidät kannettavien happikonsentraattoreiden akkujen sertifioinnin korkeita standardeja varmistaen turvallisuuden ja suorituskyvyn kaikissa tilanteissa.

Alert: Sinun on tarkistettava kaikki sertifikaatit ennen kannettavan happikonsentraattorin akun käyttöönottoa lääketieteellisissä ympäristöissä. Suojaat käyttäjiä ja täytät happihoitolaitteita koskevat maailmanlaajuiset sääntelyvaatimukset.

Ymmärrät, että 7S2P-litiumparistopakkauksen suunnittelu tarjoaa luotettavaa happihoitoa kannettaville happikonsentraattoreille. Sertifiointi ja vaatimustenmukaisuus takaavat pitkäaikaisen turvallisuuden ja laitteen luotettavuuden. Valmistajien tulisi keskittyä kompakteihin, kevyisiin ja sertifioituihin ratkaisuihin lääketieteen, robotiikan, turvajärjestelmien, infrastruktuurin, kulutuselektroniikan ja teollisuuden sovelluksiin.

FAQ

Mitä etuja 7S2P-litiumparistosta voi olla kannettaville lääketieteellisille laitteille?

7S2P-kokoonpano yhdistää seitsemän sarjaan kytkettyä kennoryhmää ja kaksi rinnakkaista kennoa kussakin ryhmässä. NMC-akulle se voi tuottaa noin 25.2–25.9 V nimellisjännitteen ja samalla lisätä kapasiteettia ja sallittua purkausvirtaa verrattuna 7S1P-pakettiin.

Tämä kokoonpano voi tukea pidempää käyttöaikaa ja vakaata toimintaa kannettavassa happikonsentraattorissa, mutta soveltuvuus riippuu laitteen jännitealueesta, virrankulutuksesta, kotelon tilasta, painorajoituksesta, latausjärjestelmästä ja vaaditusta wattituntiarvosta.

Täyttääkö 7S2P-akku automaattisesti FAA:n rajoitukset?

Ei. FAA:n kuljetusrajoitukset määräytyvät wattituntien eikä sarja-rinnakkaiskokoonpanon perusteella.

Laske akun energiamäärä seuraavasti:

Wattitunnit = nimellisjännite × ampeerituntikapasiteetti

Esimerkiksi:

Lentoyhtiöiden käytännöt voivat olla tiukempia, joten valmistajien ja matkustajien tulee varmistaa vaatimukset kyseiseltä lentoyhtiöltä.

Miten litiumparistoa voidaan mukauttaa kannettavaan happikonsentraattoriin sopivaksi?

A räätälöity akkuratkaisu voidaan kehittää seuraavien ympärille:

• Laitteen käyttö- ja latausjännite

• Vaadittu suoritusaika ja happivirtaustilat

• Akun enimmäisteho wattitunteina

• Jatkuva ja huippuvirta

• Akun mitat ja paino

• Irrotettava tai sisäinen akkuarkkitehtuuri

• Liitin ja tietoliikenneliitäntä

• Laturin ja telakointiaseman yhteensopivuus

• Käyttö- ja säilytyslämpötila

• Merkinnät ja jäljitettävyys

• Kuljetusta ja lääkinnällisiä laitteita koskevat vaatimukset

Testissä tulisi käyttää varsinaista happikonsentraattoria, koska kompressorin käyttäytyminen, virtausasetukset, hälytykset, näyttötoiminnot ja ympäristöolosuhteet vaikuttavat virrankulutukseen.

Miksi BMS on tärkeä 7S2P-lääkinnällisessä akkupaketissa?

A Akun hallintajärjestelmä valvoo seitsemää sarjaan kytkettyä kennoryhmää ja tarjoaa kennojen tasapainotuksen, jännitesuojauksen, virtasuojauksen, oikosulkusuojauksen ja lämpötilan valvonnan.

Kannettavan happikonsentraattorin tapauksessa BMS voi myös raportoida isäntälaitteelle varaustilan, kunnon, jäljellä olevan käyttöajan, syklien määrän ja vikatiedot. Suojauskynnykset on sovitettava yhteen valittujen kennojen, laturin ja konsentraattorin toiminta-alueen kanssa.

Mitä testaus- ja vaatimustenmukaisuusvaatimuksia valmistajien tulisi arvioida?

Sovellettavat vaatimukset riippuvat akun suunnittelusta, valmiista lääkinnällisestä laitteesta, kohdemarkkinoista ja kuljetustavasta.

Nämä vaatimukset eivät sinänsä takaa tuotteen luotettavuutta. Valmistajien on myös suoritettava sovelluskohtaisia ​​sähköisiä, lämpöön liittyviä, mekaanisia, laturin yhteensopivuutta, käyttöaikaa, hälytystä ja laitekohtaisia ​​tarkistuksia.

Jos tarvitset tukea akun jännitteeseen, käyttöaikaan, wattituntirajoihin, BMS-toimintoihin, merkintöihin ja vaatimustenmukaisuussuunnitteluun liittyen, ota yhteyttä Large Power insinöörikonsultaatiota varten.