Литиевые батареи для медицинских приборов на заказ: руководство эксперта

С быстрым развитием мобильного интернета использование электронных устройств становится всё более распространённым. Применение портативных устройств медицинские приборы расширяется, и литиевые батареиБлагодаря высокой плотности энергии, длительному сроку службы и стабильной работе литиевые аккумуляторы стали основным выбором для источников питания мобильных медицинских устройств. Однако уникальные условия эксплуатации и особые требования к устройствам требуют повышенных мер безопасности и адаптации литиевых аккумуляторов к индивидуальным требованиям.

Основные выводы:

• Индивидуальный дизайн для удовлетворения потребностей медицинская литиевая батарея устройств.
• Особое внимание уделено функциям безопасности аккумулятора и адаптации к окружающей среде для обеспечения безопасности пациентов.
• Выбирайте батареи, соответствующие таким стандартам, как IEC 62133 и UN38.3.
• Рассмотрите возможность повышения плотности энергии для удовлетворения требований по легкости.
• Сотрудничать с поставщиками аккумуляторов в медицинской отрасли, такими как Large Power для получения высококачественной продукции.
• Предоставлять индивидуальные решения посредством точного проектирования.

Часть 1: Основные характеристики литиевых батарей для медицинских устройств

Литиевые батареи для медицинских приборов должны соответствовать следующим основным характеристикам:

1.1 Высокая безопасность

Безопасность — первостепенное требование к литиевым аккумуляторам: любой инцидент, связанный с безопасностью, может поставить под угрозу весь продукт. ламинированная алюминиевая пленка Благодаря технологии упаковки, эти аккумуляторы, в отличие от жидкостных литиевых аккумуляторов в металлическом корпусе, в экстремальных условиях, таких как перезаряд или короткое замыкание, просто разбухают, а не взрываются, что значительно снижает риски безопасности. Более того, некоторые модели высокого класса соответствуют стандарту взрывозащиты Exic IIB T4 Gc, что делает их идеальными для критически важных применений, таких как аварийно-спасательные устройства.

1.2 Адаптивность к окружающей среде

• Температурные характеристики: Низкотемпературные литиевые батареи Они могут работать в диапазоне температур от -40°C до 60°C с эффективностью разряда более 70%. Это делает их пригодными для экстремальных условий, таких как экстракорпоральное искусственное сердце, наружные дефибрилляторы и аварийно-спасательное оборудование для работы вне помещений.
• Климатические характеристики: Эти батареи сохраняют стабильность даже тогда, когда основное устройство подвергается воздействию суровых погодных условий, таких как коррозия от солевого тумана, песчаные бури и сильные дожди.
• Механические характеристики: Они разработаны для защиты от вибраций, ударов и падений. Например, ультратонкая конструкция (толщина которой может быть уменьшена до 1 мм) обеспечивает стабильную работу даже при изгибе аккумулятора, что соответствует уникальным конструктивным требованиям таких устройств, как системы вентиляции шеи и носимые мониторы.

1.3 Высокая плотность энергии и малый вес

Медицинское оборудование, особенно в мобильной медицине и дистанционной медицине, обычно требует длительного питания. Поэтому аккумуляторы должны обладать высокой плотностью энергии, чтобы обеспечить максимальную выходную мощность в условиях ограниченного пространства и веса. Это не только увеличивает время работы устройства, но и снижает его общий вес, повышая портативность. При той же ёмкости литий-полимерные батареи на 40% легче аккумуляторов в стальном корпусе и на 20% легче аккумуляторов в алюминиевом корпусе, при этом обеспечивая увеличение емкости на 5–15%, тем самым продлевая срок службы устройства.

1.4 Индивидуальный дизайн

Из-за ограничений, связанных с компактностью аккумуляторов во многих устройствах, особенно портативных, возникает необходимость в гибкой настройке размеров, формы и толщины. Технологии производства аккумуляторов, такие как намотка или штабелирование элементов, позволяют создавать компактные и долговечные источники питания, отвечающие требованиям медицинских устройств, таких как миниатюрные эндоскопы и имплантируемые кардиостимуляторы.

Часть 2: Типы медицинских литиевых батарей и рекомендации по выбору

2.1 Сравнение основных типов литиевых аккумуляторов

2.2 Ключевые показатели выбора

• Емкость и выносливость: Определите необходимую мощность на основе энергопотребления устройства (например, для работы нагрудного ЭКГ-нагрудного пластыря может потребоваться 5 дней) и включите дополнительный резерв в размере 20%.
• Размеры и вес: Имплантируемые устройства требуют миниатюрной конструкции (например, батарейки-таблетки), в то время как мобильные устройства должны обеспечивать баланс между емкостью и портативностью.
• Сертификация безопасности: Аккумуляторы должны соответствовать соответствующим сертификатам безопасности (например, IEC 62133, GB/T 28164), транспортным сертификатам (например, UN38.3), а в случае особых требований проходить сертификацию по таким стандартам, как UL 2054 и FDA.
• Надежность цепочки поставок: Выбирайте поставщиков с признанной медицинской квалификацией (например, ISO 13485), чтобы гарантировать стабильное качество при массовом производстве.

Часть 3: Ключевые моменты проектирования медицинских литиевых батарей

3.1 Проектирование систем безопасности

• Интеллектуальная BMS (система управления аккумуляторными батареями): Современные медицинские устройства, как правило, оснащены интеллектуальным управлением, позволяющим отслеживать состояние аккумулятора в режиме реального времени. Аккумуляторы должны иметь встроенные схемы защиты от перезаряда, глубокого разряда, короткого замыкания, перегрузки по току и аномальных температурных условий.
• Резервный дизайн: Ключевые схемы часто включают в себя микросхемы с двойной защитой (например, из серии TI BQ), чтобы предотвратить нарушение работы всей системы защиты из-за отказа одного компонента.

3.2 Оптимизация конструкционных материалов

• Легкость и адаптация к пространству: Такие методы, как штабелирование или использование технологии гибких печатных плат (FPC), позволяют создавать сверхтонкие (≤1 мм), гибкие (с радиусом изгиба ≥5 мм) или нестандартной формы батареи, которые идеально подходят для миниатюрных устройств, таких как эндоскопы и носимые пластыри.
• Биосовместимость: Батареи, предназначенные для имплантируемых устройств, должны иметь корпус из титанового сплава медицинского класса или посеребренную упаковку и должны пройти испытания на биосовместимость по стандарту ISO 10993. Например, посеребренные корпуса помогают снизить риск инфицирования.

3.3 Улучшенная способность к адаптации к окружающей среде

• Экстремальные температурные характеристики: Благодаря оптимизации состава электролита (включая низкотемпературные добавки) аккумуляторы могут поддерживать эффективность разряда ≥70% при -40 ℃, что делает их пригодными для использования в аварийно-спасательных операциях на открытом воздухе и транспортировки в холодильной цепи. Кроме того, использование высокотемпературных сепараторов (с керамическим покрытием) позволяет кратковременно эксплуатировать аккумуляторы при температуре 85 ℃, поддерживая условия высокотемпературной стерилизации.
• Антикоррозионные свойства при химической обработке: Конструкция аккумулятора должна быть водонепроницаемой (не ниже IP65) и использовать материалы, устойчивые к воздействию распространенных медицинских дезинфицирующих средств, таких как спирт и перекись водорода.

3.4 Проектирование соответствия медицинским требованиям

• Электромагнитная совместимость (ЭМС): Аккумуляторные батареи должны иметь экранирующую конструкцию, чтобы избежать помех для чувствительного оборудования, например, мониторов ЭКГ и аппаратов МРТ, в соответствии со стандартами, такими как YY 0505.
• Сертификация Соответствие: Литиевые батареи для медицинских приборов должны пройти сертификацию безопасности (например, IEC 62133, GB/T 28164), транспортную сертификацию (например, UN38.3) и региональную сертификацию (например, CB, CE, UL, CCC), а также соответствовать отраслевым стандартам (например, ISO 13485).

Часть 4: Анализ типичных сценариев применения

4.1 Носимые устройства (например, нагрудные ЭКГ-нагрудные пластыри)

• Обязательные условия: Ультратонкий (менее 3 мм), водонепроницаемый и с возможностью подключения по Bluetooth.
• Решение: Используйте литий-марганцевые батарейки таблеточного типа напряжением 3 В (CR2032) емкостью не менее 235 мАч в паре с маломощным микроконтроллером.

4.2 Имплантируемые устройства (например, кардиостимуляторы)

• Обязательные условия: Миниатюрность, длительный срок службы (более 10 лет) и нулевой риск утечки.
• Решение: Используйте батареи на основе оксида серебра (серии SR) или специальные литий-йодные батареи емкостью около 200 мАч и скоростью саморазряда менее 1% в год.

4.3 Устройства экстренной помощи (например, дефибрилляторы)

• Обязательные условия: Высокая скорость разряда (≥30°C) и широкий диапазон рабочих температур (от -40°C до 55°C).
• Решение: Используются литий-железо-фосфатные аккумуляторы высокой емкости, которые поддерживают быструю зарядку и экстренную разрядку.

4.4 Аккумуляторы для портативных ультразвуковых диагностических приборов

• Обязательные условия: Выходная мощность 20 Вт, 10 часов работы и возможность быстрой зарядки.
• Решение: Используйте аккумулятор емкостью 200 Вт·ч, который поддерживает быструю зарядку (зарядка до 80% за 1 час) и имеет ударопрочную конструкцию, протестированную в соответствии со стандартом MIL-STD-810G.

Часть 4: Заключение

Выбор подходящих литиевых аккумуляторов для медицинских устройств требует комплексной оценки безопасности, адаптации к окружающей среде и требований к адаптации. Сотрудничество с поставщиками, имеющими опыт работы в медицинской отрасли и обеспечивающими полный контроль качества — от элемента до системы управления аккумулятором (например, Large Power, производитель, специализирующийся на литиевые батареи для медицинских приборов на заказ) — может эффективно снизить риски проектирования и ускорить время вывода продукции на рынок.

FAQ

Почему в медицинских приборах предпочтение отдается литий-полимерным батареям?

Их конструкция обеспечивает как повышенную безопасность (исключая риск взрыва), так и гибкую настройку, что позволяет эффективнее использовать доступное пространство в устройстве. Кроме того, они весят на 20–40% меньше традиционных аккумуляторов, что делает их идеальными для портативных устройств.

Как обеспечить работоспособность литиевых аккумуляторов в условиях низких температур?

Выбирая низкотемпературные литиевые батареи (такие как Large Power серия -40℃) и оптимизируя состав электролита, можно поддерживать разрядную емкость не менее 70% даже при -40℃.

В3: Какие сертификаты необходимо получить для медицинских литиевых батарей?

Литиевые батареи для медицинских приборов должны соответствовать сертификатам безопасности (например, IEC 62133, GB/T 28164), транспортным сертификатам (например, UN38.3) и региональным сертификатам (например, CB, CE, UL, CCC), а также отвечать отраслевым стандартам (например, ISO 13485).