2S2P 醫用鋰電池設計,適用於輸液幫浦:兼顧尺寸、循環壽命和安全認證

2S2P 醫用鋰電池設計,適用於輸液幫浦:兼顧尺寸、循環壽命和安全認證

你需要一個 醫療鋰電池 它體積小巧、使用壽命長、安全性高,是您輸液幫浦的理想選擇。符合 IEC 60601 標準將影響您的採購決策:

  • 只有透過認證的電池解決方案才能進入市場。

  • 買家期望產品安全、耐用且符合監管規定。

  • 戰略選擇取決於合規性和化學成分的選擇。

關鍵要點

  • 選擇符合 IEC 60601 標準的醫用鋰電池,以確保輸液幫浦的安全性和可靠性。

  • 選擇 2S2P 電池設計,以平衡尺寸和能量密度,從而實現緊湊高效的輸液泵運作。

  • 優先選擇 NMC 等電池化學材料,以提高循環壽命和安全性,並降低過熱和故障的風險。

第一部分:輸液幫浦對醫用鋰電池的需求

1.1 輸液幫浦功率和可靠性

在醫院和家庭護理環境中,您都依賴輸液幫浦精準給藥。這些設備對電源和可靠性有特定要求,以保障病人安全。輸液幫浦在加護病房 (ICU) 和新生兒加護病房 (NICU) 等關鍵環境中運行,任何故障都可能導致嚴重的併發症。您必須透過定期維護和嚴格的操作規程來確保輸液幫浦性能穩定,並將故障降至最低。輸液幫浦的可靠性直接影響患者的治療效果,並降低不良事件的風險。

1.2 滿足醫療設備需求的電池設計

為輸液幫浦選擇醫用鋰電池時,您應優先考慮滿足運行時間、容量和更高安全標準的電池設計。鋰電池技術相比其他電池技術具有許多優勢。其更高的能量密度、輕巧的結構和更長的循環壽命,有助於延長電池壽命,並在斷電期間確保不間斷運作。下表列出了您應考慮的關鍵特性:

獨特之處

產品說明

能量密度

與其他電池類型相比,具有更高的能量密度

重量

輕巧設計,增強便攜性

循環壽命

使用壽命長,確保長期使用。

電壓一致性

在嚴苛條件下也能提供穩定的電壓輸出。

運行時間

斷電期間可支援數小時不間斷運行

您通常會為醫療設備選擇磷酸鋰鐵電池和鋰聚合物電池等電池化學系統。這些電池具有以下優點:

  • 電池循環壽命長,電池容量可靠,適用於持續輸注。

  • 熱穩定性和化學穩定性高,降低了熱失控和火災的風險。

  • 增強對病人和設備的安全保護。

電池充電協定和電池容量管理在維持最佳效能方面起著至關重要的作用。您必須監控電池充電週期,並確保正確的充電方式,以最大限度地延長電池壽命並提高裝置可靠性。合適的電池設計和電池技術有助於您的輸液幫浦實現穩定可靠的性能和安全性。

第二部分:2S2P電池設計-平衡尺寸與循環壽命

第二部分:2S2P電池設計-平衡尺寸與循環壽命

2.1 2S2P結構在醫學應用的應用

您的輸液幫浦需要一種能夠提供穩定性能並符合嚴格電池安全標準的電池設計。 2S2P配置 這種結構在醫用鋰電池組中脫穎而出。其工作原理是將兩個電芯串聯以提高電壓,然後將兩組串聯電芯並聯以提高電池容量。這種結構能夠實現更高的電池容量並保持穩定的電壓輸出,這對醫療設備至關重要。

2S2P 結構可優化效能並提升安全性,讓您受益匪淺。並聯連接可延長電池壽命並降低電池單元不平衡的風險。此外,整合的安全機制有助於防止過充和過熱。即使在長時間的電池充電循環中,這種配置也能確保您的水泵可靠運作。

提示:選擇熱穩定性高的電池化學成分(例如 NMC)可以提高電池安全保護性能。

2.2 尺寸和能量密度優化

您面臨著在盡可能縮小設備尺寸的同時,最大限度地提高電池容量和能量密度的持續壓力。 2S2P 電池設計有助於您實現這種平衡。透過結合串聯和並聯連接,您可以在緊湊的空間內容納更大的電池容量。這種設計方案適用於便攜式輸液泵,並滿足現代醫療環境的需求。

您必須比較不同的電池化學成分,才能為您的應用選擇最佳方案。下表顯示了常見鋰電池化學成分在電壓、能量密度和循環壽命的表現。您可以利用這些數據來引導您的電池設計決策。

化學

標稱電壓(V)

能量密度 (Wh/kg)

循環壽命(循環)

鋰離子電池

3.6

150-250

500-1,000

磷酸鐵鋰

3.2

90-160

2,000-5,000

鋰聚合物/鋰聚合物

3.7

150-200

500-1,000

NMC

3.7

150-220

1,000-2,000

液態二氧化碳

3.7

150-200

500-1,000

改性活生物體

3.7

100-150

300-700

LTO

2.4

70-110

7,000-20,000

固體狀態

3.7

250-500

1,000-10,000

鋰金屬

3.7

400-500

500-1,000

您必須權衡這些因素,以確保您的輸液幫浦符合電池安全標準要求並提供可靠的電池效能。

2.3 循環壽命與性能優勢

您肯定希望醫用鋰電池在數百次充放電循環後仍能保持穩定的容量。 2S2P 電池設計有助於您實現這一目標。經過 500 次循環後,電池容量仍可保持在 80% 以上,這對於需要長期可靠性的醫療設備至關重要。

此外,您還能受益於更高的電池充電效率和更低的單節電池壓力。 2S2P 結構的並聯連接分散了負載,有助於維持電池效能並延長電池壽命。即使您的輸液幫浦需要頻繁充電,您也能獲得穩定的電池容量和電壓輸出。

您必須考慮電池安全功能,例如整合安全機制和先進的電池管理系統。這些安全保護措施有助於防止過充、過熱和短路。選擇符合嚴格電池安全標準要求的電池設計,既能保護您的設備,也能保護您的患者。

注意:您應該始終監控電池充電週期,並使用能夠增強安全性和優化醫療應用效能的電池技術。

透過為您的輸液幫浦選擇合適的電池設計和電池化學成分,您可以獲得可靠的電池性能、較長的電池壽命和強大的安全保護。

第三部分:醫用電池設計中的安全認證和合規性

第三部分:醫用電池設計中的安全認證和合規性

3.1 安全機制和電池管理系統集成

在設計用於醫用輸液幫浦的鋰電池組時,必須優先考慮安全特性。整合先進的安全機制對於防止過充、過放和熱失控等事故至關重要。每個電池單元內的隔膜用於分隔正負極。此絕緣層吸收電解液,並允許鋰離子通過。當溫度升高時,隔膜會關閉其孔隙,阻止離子傳輸,從而提供關鍵的保護層。

第一層保護措施在於隔膜本身,它能防止正負極相互接觸。這層絕緣層設計得足夠多孔,可以吸收電解液並允許鋰離子通過;當溫度升高時,隔膜甚至可以關閉孔隙,阻止離子傳輸。另一項安全措施是保護電路,它可以監控溫度、電流和電壓,並在任何一項超出安全範圍時關閉電池。

您還需要依靠電池管理系統 (BMS) 來監控溫度、電流和電壓。如果任何參數超出安全範圍,BMS(了解更多關於 BMS 的資訊)可以關閉電池。該系統有助於您維持電池容量和壽命,尤其是在頻繁的電池充電循環期間。您選擇具有高熱穩定性的電池化學成分,以實現更高的安全性和可靠的電池技術性能。

3.2 符合IEC 60601和EMC標準

要將醫用輸液幫浦推向市場,您必須遵守嚴格的國際標準。 IEC 60601 標準規定了醫用電氣設備的安全性和基本性能要求。您需要驗證絕緣和漏電流,實施患者和操作人員保護措施,並確保適當的爬電距離和隔離距離。下表總結了鋰電池組的關鍵 IEC 60601 標準要求:

需求

產品說明

絕緣和洩漏電流

檢查電池供電系統的絕緣性和漏電流,以防止意外電流流動並確保安全。

防震保護

實施患者保護措施(MOPP)和操作人員保護措施(MOOP),以最大限度地降低觸電風險。

爬電距離和電氣間隙

確保符合規定的距離,以防止觸電並確保絕緣性能。

您必須識別、量化並降低與鋰電池供電醫療設備相關的風險。您遵循 ISO 14971 風險管理標準,並進行失效模式及影響分析 (FMEA) 以增強安全性能。

電磁相容性 (EMC) 標準在認證過程中也發揮著至關重要的作用。您可以確保電池組在各種環境下都能可靠地運行,且不會產生電磁幹擾或受到電磁幹擾的影響。

符合 EMC 標準對於獲得 CE 認證至關重要,因為它能保證您的電池組在各種環境下可靠運行,不會造成或受到電磁幹擾的影響。

本指令下的測試包括輻射發射測試和抗擾度測試。

符合 EMC 標準對於獲得 CE 認證至關重要,而 CE 認證是進入歐洲經濟區市場的必要條件。

您必須準備技術文檔,並出具符合性聲明,並在電池和設備上都貼上CE標誌。如果貴公司淨營業額超過4000萬歐元,則必須準備接受公告機構的評估,評估工作將於2025年8月18日開始。

3.3 確保病患和設備安全

使用鋰電池供電的輸液幫浦時,您在維護患者和設備安全方面面臨持續的挑戰。過度充電和過熱會導致危險事故。鋰離子電池會因重複的充放電循環而逐漸老化。易揮發的電解液在高溫或物理損傷下可能會釋放易燃氣體。

您必須遵守 IEC 62133 標準,該標準包含機械、環境和電氣測試,以確保安全。然而,這些測試並不能完全消除電池起火的風險,因為外部因素仍然可能導致危險情況。您需要監控電池充電循環,並選擇具有高熱穩定性和化學穩定性的電池材料,以降低風險。

近期發生的幾起安全事故凸顯了完善的安全措施和合規性的重要性:

日期

事件描述

影響性

2023 年 7 月

貝克頓·迪金森公司揭露了Alaris輸液幫浦系統的漏洞。

允許資料外洩、韌體修改和配置變更。

2022 年 12 月

貝克頓·迪金森公司披露了BodyGuard泵的漏洞。

威脅行為者可以更改設定或停用幫浦。

2022 年 3 月

百特醫療公司因警報缺陷召回了SIGMA Spectrum輸液幫浦。

事故造成3人死亡,51人重傷。

2021 年 8 月

Trellix 發現了 B. Braun 輸液幫浦的五個漏洞。

允許修改泵浦配置和潛在的警報藥物劑量。

您依靠安全認證來降低病患風險。諸如 ANSI/AAMI ES 60601-1 和 UL 認證等標準確保鋰電池在嚴格的指導方針下生產,從而最大限度地減少故障並提高安全性。

標準版

產品說明

ANSI/AAMI ES 60601-1

醫療電氣設備標準的綜合參考資料,包括風險管理和基本性能評估。

UL認證

確保鋰電池在嚴格的指導方針下生產,以最大限度地減少故障並提高安全性。

您還必須符合醫用輸液幫浦鋰電池組的全球安全標準:

標準版

產品說明

ANSI/AAMI ES 60601-1

基本安全和基本性能的一般要求

IEC 60086-4

鋰電池安全性,一次鋰電池測試

IEC 62133

二次鋰電池和電池組的安全性

UL 1642

鋰電池安全標準

UL 2054

家用和商用電池安全標準

您需要應對複雜的認證流程和不同地區的各種監管要求。下表概述了主要差異:

地區

合規標準

測試要求

文件要求

美國

額外的安全要求,以及PHMSA對某些貨物的許可

必須告知外國供應商美國危險品標準

申請特殊許可證需要詳細文件

歐洲

道路運輸的ADR合規性

與國際航空運輸協會(IATA)和國際海運危險貨物規則(IMDG)相協調,但具有區域性特徵。

ADR所需的特定檔案和標籤

亞洲

主要遵循國際標準

各國規定不盡相同,通常較為寬鬆。

不同國家和不同電池類型的文件說明差異很大。

您必須編制技術文檔,並出具符合性聲明,並在電池和設備上都貼上 CE 標誌。這些步驟可確保您的醫用輸液幫浦符合全球安全標準,並提供可靠的電池容量和電池壽命。

提示:選擇熱穩定性高的電池化學成分並整合先進的電池管理系統,可以進一步提高安全性。

透過在醫療電池設計中專注於強大的安全特性、風險管理和認證流程,您可以實現更高的安全性、可靠的電池容量以及符合全球標準。

採用 2S2P 電池設計,泵用電池可實現緊湊的尺寸、超長的電池壽命和可靠的安全認證。電池化學和電池管理系統的進步推動了電池容量的提升和充電安全性的提升。隨著電池充電技術的不斷發展,您將獲得更長的電池壽命、更高的電池容量和更可靠的充電性能。

常見問題

什麼是即時監控? 醫療鋰電池組?

您可以使用即時監控來追蹤電壓、溫度和電流。此過程有助於您檢測故障並維持安全運作。 輸液泵.

電池管理系統如何提高即時安全性?

您需要依靠電池管理系統進行即時監控。它提供過放電保護和短路保護,確保您的鋰電池組安全且有效率地運作。

可以 Large Power 為輸液幫浦提供客製化的即時解決方案?

您可以要求 來自客製化的即時解決方案 Large Power他們的智慧電池管理系統支援對醫療設備中的鋰電池組進行即時監控。

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