Medizinische Geräte sind auf zuverlässige Stromversorgung angewiesen. Ob es sich bei dem Gerät um einen tragbaren Monitor handelt, Infusionssystem, Diagnoseinstrument, vom Patienten getragener Sensor oder Notfallgerät, Der Akku muss während des gesamten Betriebszyklus eine stabile Leistung erbringen.
Ein Batterieausfall bei einem gewöhnlichen Verbraucherprodukt kann zu Unannehmlichkeiten führen. In medizinischen Geräten, es kann die Überwachung unterbrechen, die Behandlung verzögern oder ein ernstes Betriebsproblem verursachen. Aus diesem Grund, Bei der Batterieauswahl müssen mehr als nur Kapazität und Spannung berücksichtigt werden. Ingenieure müssen die Sicherheit bewerten, Schutz, Aufladen, Temperatur, mechanisches Design, Lebensdauer und regulatorische Anforderungen.
Ein Akkupack für medizinische Geräte muss außerdem in das Produktgehäuse passen und ordnungsgemäß mit dem Lade- oder Steuerungssystem kommunizieren. In vielen Fällen, Eine standardmäßige zylindrische Zelle ist nur ein Teil einer größeren Energielösung. Für die endgültige Packung sind möglicherweise mehrere Zellen erforderlich, eine Schutzschaltung, eine Tankanzeige, Temperatursensoren, ein benutzerdefinierter Connector, Isolierung und mechanische Verstärkung.
Keeppower bietet wiederaufladbare Lithiumbatterien, geschützte Zellen, Hochleistungsbatterien, kundenspezifische Akkupacks und Zubehör für verschiedene Geräteanwendungen. Das Produktportfolio kann sowohl die Auswahl von Standardbatterien als auch die anwendungsspezifische OEM-Entwicklung unterstützen.
Dieser Leitfaden erklärt, wie Sie einen geeigneten Akku für medizinische Geräte auswählen.
Inhaltsverzeichnis
- Warum die Batterieauswahl in medizinischen Geräten wichtig ist
- Hauptanforderungen an eine Batterie für medizinische Geräte
- Kapazität und Betriebszeit
- Spannungs- und Batteriepaketkonfiguration
- Schutz und Batteriemanagement
- Auswahl der Li-Ionen- und LiFePO4-Chemie
- Temperatur- und Umweltleistung
- Laden und Wartung
- Mechanisches Design und Steckverbinder
- Entwicklung kundenspezifischer Batteriepakete
- Häufig gestellte Fragen
Warum die Batterieauswahl in medizinischen Geräten wichtig ist
Medizinische Geräte werden oft in Umgebungen betrieben, in denen eine Stromunterbrechung nicht akzeptabel ist. Einige Geräte werden in Krankenhäusern eingesetzt, während andere in Krankenwagen eingesetzt werden, Kliniken, Labore, zu Hause oder in Notsituationen im Freien.
Eine Batterie für medizinische Geräte muss dabei zuverlässig funktionieren:
- Normaler Betrieb
- Patiententransport
- Notfallsicherung
- Wiederholtes Laden
- Lange Standby-Zeiten
- Batteriewechsel
- Temperaturänderungen
- Mechanisches Uhrwerk
- Häufige Reinigung und Handhabung
Tragbare Geräte erfordern außerdem ein sorgfältiges Gleichgewicht zwischen Batteriekapazität und Gewicht. Ein großer Akku kann die Betriebszeit verlängern, erschwert jedoch den Transport des Geräts. Ein kleinerer Akku verringert möglicherweise das Gewicht, erfordert jedoch ein häufigeres Aufladen.
Die Batterie sollte daher als Teil des gesamten medizinischen Geräts konzipiert werden und nicht erst am Ende des Produktentwicklungsprozesses ausgewählt werden.
Hauptanforderungen an eine Batterie für medizinische Geräte
Ein geeigneter Akku für medizinische Geräte sollte anhand mehrerer technischer Anforderungen bewertet werden.
| Erfordernis | Warum es wichtig ist |
|---|---|
| Stromspannung | Muss zum elektronischen System passen |
| Kapazität | Bestimmt die erwartete Betriebszeit |
| Entladestrom | Unterstützt normalen und Spitzenstrombedarf |
| Schutz | Hilft, unsichere Betriebsbedingungen zu verhindern |
| Zyklusleben | Beeinflusst die Austauschhäufigkeit |
| Temperaturbereich | Bestimmt die Zuverlässigkeit in realen Umgebungen |
| Größe und Gewicht | Beeinflusst die Portabilität des Produkts |
| Stecker | Muss zum Gerät und Ladegerät passen |
| Lademethode | Steuert die Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit der Batterie |
| Zertifizierung | Unterstützt regulatorische und Marktanforderungen |
Bevor Sie ein Batterieangebot anfordern, sollten Sie eine vollständige Spezifikation erstellen. Dies hilft dem Batteriehersteller, eine geeignete Zelle zu empfehlen, Konfigurations- und Schutzsystem.
Kunden können mit der Überprüfung beginnen Keeppower-Produktzentrum um die verfügbaren Batterieformate und Produktkategorien zu verstehen.
Kapazität und Betriebszeit
Die Kapazität wird üblicherweise in Milliamperestunden oder Amperestunden ausgedrückt. Sie gibt an, wie viel Ladung der Akku theoretisch liefern kann.
Für ein medizinisches Gerät, Die erforderliche Kapazität sollte aus dem Stromverbrauch und der voraussichtlichen Betriebszeit berechnet werden. Eine einfache Schätzung kann anhand der folgenden Beziehung vorgenommen werden:
Die Betriebszeit entspricht der nutzbaren Batterieenergie geteilt durch den durchschnittlichen Stromverbrauch des Geräts.
In der Praxis, Bei der Berechnung muss auch die Umwandlungseffizienz berücksichtigt werden, Alterung der Batterie, Entladungsbedingungen, Ruhestrom und Reservekapazität.
Medizinische Geräte können unterschiedliche Leistungsmodi haben, einschließlich:
- Kontinuierliche Überwachung
- Kurze Zeiträume mit hoher Leistung
- Standby mit geringem Stromverbrauch
- Drahtlose Kommunikation
- Bildschirmbedienung
- Datenspeicherung
- Alarmbetrieb
- Pumpen- oder Motoraktivierung
Der durchschnittliche Strom kann niedrig erscheinen, Das Gerät benötigt jedoch möglicherweise immer noch einen hohen Spitzenstrom, wenn es eine Pumpe ist, Ventil, Motor oder Funksender startet.
KeePopower Batterieprodukte mit hoher Kapazität kann für Geräte in Betracht gezogen werden, die eine längere Laufzeit benötigen. Jedoch, Die Zelle mit der höchsten Kapazität ist nicht immer die richtige Wahl. Die Kapazität sollte zusammen mit der aktuellen Leistungsfähigkeit bewertet werden, Größe, Gewicht und thermische Leistung.
Spannungs- und Batteriepaketkonfiguration
Die Batteriespannung muss mit der elektrischen Auslegung des Medizingeräts übereinstimmen. Eine einzelne Lithium-Ionen-Zelle liefert in der Regel eine Nennspannung von ca 3.6 V oder 3.7 V, während eine LiFePO4-Zelle häufig vorhanden ist 3.2 V.
Wenn ein Gerät eine höhere Spannung benötigt, Zellen können in Reihe geschaltet werden. Zum Beispiel, Eine 2S-Konfiguration verwendet zwei Zellen in Reihe, während eine 3S-Konfiguration drei Zellen in Reihe verwendet.
Parallelschaltungen erhöhen die Kapazität und Strombelastbarkeit. Eine 2P-Konfiguration verwendet zwei parallel geschaltete Zellen. Serien-Parallel-Anordnungen vereinen beide Funktionen.
Zu den gängigen Paketkonfigurationen gehören::
- 1S1P
- 2S1P
- 2S2P
- 3S1P
- 3S2P
- 4S2P
Die Packkonfiguration beeinflusst die Auswahl des Ladegeräts, Design der Schutzschaltung, Auswuchtanforderungen und Endabmessungen.
Für medizinische Geräte, Alle Zellen innerhalb der Packung sollten sorgfältig aufeinander abgestimmt sein. Unterschiede in der Kapazität, Innenwiderstand und Ladezustand können die Leistung und Lebensdauer des Akkus beeinträchtigen.
Keeppower bietet kundenspezifischer Li-Ion 18650 Akkupacks Und kundenspezifischer Li-Ion 21700 Akkupacks für unterschiedliche Spannungs- und Kapazitätsanforderungen.
Schutz und Batteriemanagement
Der Batterieschutz ist in medizinischen Anwendungen unerlässlich. Ein Schutzschaltungsmodul kann dabei helfen, die Betriebsbedingungen der Batterie zu überwachen und zu steuern.
Wichtige Schutzfunktionen können sein:
- Überladeschutz
- Überentladungsschutz
- Überstromschutz
- Kurzschlussschutz
- Übertemperaturschutz
- Zellausgleich
- Untertemperatur-Ladeschutz
- Überwachung des Ladezustands
Für einen mehrzelligen Akku, Der Ausgleich ist besonders wichtig. Ohne auszubalancieren, Eine Zelle kann vor den anderen eine hohe Spannung erreichen, Dadurch entsteht eine ungleichmäßige Belastung innerhalb des Rudels.
Auch ein Batteriemanagementsystem kann Auskunft darüber geben:
- Restkapazität
- Batteriespannung
- Ladestrom
- Entladestrom
- Temperatur
- Zyklusanzahl
- Batteriezustand
- Fehlerbedingungen
Der Medizingerätehersteller sollte festlegen, welche Schutz- und Kommunikationsfunktionen benötigt werden. Manche Produkte benötigen nur einen Grundschutz, während fortgeschrittene Geräte möglicherweise eine Kommunikation über eine dedizierte Schnittstelle erfordern.
KeePopower Kategorie Batteriezubehör Enthält PCM-Komponenten, Anschlüsse, Batteriegehäuse, Abstandshalter, USB-Adapter und USB-Kabel, die die Batterieintegration unterstützen können.
Auswahl der Li-Ionen- und LiFePO4-Chemie
In medizinischen Geräten können sowohl herkömmliche Li-Ionen- als auch LiFePO4-Batterien verwendet werden, aber sie bieten unterschiedliche Vorteile.
Herkömmliche Li-Ionen-Batterien bieten typischerweise eine höhere Energiedichte. Dies macht sie attraktiv für tragbare Geräte, bei denen Gewicht und Größe wichtig sind. Sie sind weit verbreitet in 18650, 21700 und andere zylindrische Formate.
LiFePO4-Batterien bieten im Allgemeinen eine hohe thermische Stabilität und eine lange Lebensdauer. Sie eignen sich möglicherweise für Geräte, die häufig aufgeladen werden müssen, lange Lebensdauer oder stabile Leistung über viele Zyklen.
| Auswahlpriorität | Möglicherweise geeignete Chemie |
|---|---|
| Geringstes Gewicht | Konventionelles Li-Ion |
| Kompakte Größe | Konventionelles Li-Ion |
| Lange Lebensdauer | LiFePO4 |
| Häufiges tägliches Radfahren | LiFePO4 |
| Hohe Energiedichte | Konventionelles Li-Ion |
| Starke thermische Stabilität | LiFePO4 |
| Vorhanden 3.7 V-System | Konventionelles Li-Ion |
| Vorhanden 3.2 V-System | LiFePO4 |
Bei der endgültigen Entscheidung muss das Ladegerät des Geräts berücksichtigt werden, Betriebsspannung und behördliche Anforderungen. Eine LiFePO4-Batterie kann nicht einfach eine herkömmliche Li-Ionen-Batterie ersetzen, ohne die elektrische Auslegung zu prüfen.
Für sicherheitsorientierte Produkte, Überprüfen Sie die verfügbaren LiFePO4-Akkupacks und vergleichen Sie deren Spezifikationen mit den Anforderungen des Medizinprodukts.
Temperatur- und Umweltleistung
Die Temperatur beeinflusst die Batteriekapazität, Ladegeschwindigkeit, Innenwiderstand und Lebensdauer.
Medizinische Geräte können in unterschiedlichen Umgebungen eingesetzt werden, einschließlich:
- Krankenzimmer
- Krankenwagen
- Operationssäle
- Kliniken
- Labore
- Patientenheime
- Notfallumgebungen im Freien
- Kühltransport
- Hochtemperatur-Lagerbereiche
Die Batteriespezifikation sollte den zulässigen Lade- und Entladetemperaturbereich angeben. Das Laden einer Lithiumbatterie bei einer ungeeigneten niedrigen Temperatur kann zur Beschädigung der Zelle führen. Ein Hochtemperaturbetrieb kann die Alterung beschleunigen und die Lebensdauer verkürzen.
Möglicherweise ist auch eine Batterie für ein medizinisches Gerät erforderlich:
- Temperatursensoren
- Wärmedämmung
- Wärmeableitung
- Abdichtung
- Vibrationsfestigkeit
- Stoßschutz
- Schwer entflammbare Materialien
- Sichere Innenmontage
Für kalte Umgebungen, Hersteller können überprüfen Niedertemperatur-Batterielösungen und besprechen Sie die voraussichtlichen Lade- und Entladebedingungen.
Laden und Wartung
Das Ladesystem muss mit der gewählten Batteriechemie und Packspannung kompatibel sein.
Ein medizinisches Gerät kann verwendet werden:
- Externe Tischladegeräte
- Dockingstationen
- USB-Aufladung
- AC-Adapter
- Aufladen des Fahrzeugs
- Interne Ladekreise
- Backup-Ladesysteme
Das Ladegerät sollte Strom und Spannung korrekt steuern. Außerdem soll es ein Überladen verhindern und bei Bedarf auf Batterietemperatur oder Schutzsignale reagieren.
Einige tragbare Geräte profitieren von der integrierten USB-Aufladung. Keeppower bietet USB-geschützte Batterieprodukte mit USB-Typ-C- und Micro-USB-Schnittstellen.
Auch die Wartungsplanung ist wichtig. Hersteller medizinischer Geräte sollten dies definieren:
- Empfohlener Ladevorgang
- Ladezustand des Speichers
- Batterie-Inspektionsintervalle
- Ersatzkriterien
- Maximale Speicherdauer
- Entsorgungs- und Recyclingprozess
- Benutzerwarnungen und Anweisungen
Klare Anweisungen tragen dazu bei, Missbrauch zu reduzieren und die Lebensdauer der Batterie zu verbessern.
Mechanisches Design und Steckverbinder
Ein Akkupack muss sicher in das medizinische Gerät passen. Mechanisches Design beeinflusst die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Benutzererfahrung.
Zu den wichtigen mechanischen Parametern gehören::
- Maximale Länge
- Maximale Breite
- Maximale Höhe
- Zellorientierung
- Steckerposition
- Kabellänge
- Befestigungspunkte
- Dämmstärke
- Gehäusematerial
- Zugang zum Austausch
Der Stecker sollte entsprechend der Stromstärke ausgewählt werden, Stromspannung, Größe, Verriegelungsmechanismus und erwartete Steckzyklen. Für medizinische Geräte ist möglicherweise ein Stecker erforderlich, der nicht falsch eingesteckt werden kann.
Der Akku sollte außerdem übermäßige Bewegungen innerhalb des Gehäuses vermeiden. Vibrationen und wiederholte Stöße können die Drähte beschädigen, Schweißnähte oder Isolierung.
Für individuelle Projekte, Der Hersteller sollte eine Zeichnung oder ein dreidimensionales Modell erhalten, aus dem der verfügbare Platz hervorgeht. Fotos und Handmessungen können bei ersten Gesprächen hilfreich sein, Die endgültige Produktion sollte jedoch auf kontrollierten technischen Zeichnungen basieren.
Entwicklung kundenspezifischer Batteriepakete
Ein maßgeschneiderter Akku ist häufig erforderlich, wenn ein medizinisches Gerät einen einzigartigen Formfaktor oder besondere elektrische Anforderungen hat.
Ein typischer Entwicklungsprozess umfasst:
- Spannung und Kapazität definieren.
- Messen Sie den verfügbaren Einbauraum aus.
- Identifizieren Sie Dauer- und Spitzenstrom.
- Wählen Sie die Batteriechemie aus.
- Wählen Sie das Zellenformat.
- Designserie und Parallelkonfiguration.
- Schutz- und Kommunikationsfunktionen auswählen.
- Bestätigen Sie die Stecker- und Kabelanforderungen.
- Überprüfen Sie die Temperatur und die mechanischen Bedingungen.
- Erstellen Sie Muster zum Testen.
- Komplett elektrisch, mechanische und sicherheitstechnische Überprüfung.
- Bereiten Sie die Produktionsdokumentation vor.
Keeppower listet maßgeschneiderte Akkupacks für medizinische Geräte und andere Spezialanwendungen auf Kategorie der benutzerdefinierten Akkupacks.
Wenn Sie ein Angebot anfordern, Geben Sie so viele Informationen wie möglich an. Zu den nützlichen Informationen gehört der Gerätename, Stromspannung, Kapazität, aktuell, Abmessungen, Stecker, Lademethode, Betriebstemperatur und erwartete Menge.
Häufig gestellte Fragen
Welcher Batterietyp wird üblicherweise in tragbaren medizinischen Geräten verwendet??
Wiederaufladbare Lithiumbatterien werden häufig verwendet, da sie eine hohe Energiedichte bieten, geringes Gewicht und flexible Packkonfigurationen. Die richtige Chemie hängt vom Gerätedesign ab.
Sollte ein medizinischer Akku einen Schutz beinhalten??
Ja. Ein medizinischer Akkupack sollte je nach Anwendung über geeignete Schutz- und Überwachungsfunktionen verfügen. Dazu kann eine Überladung gehören, Übersteuerung, Überstrom, Kurzschluss- und Temperaturschutz.
Ist LiFePO4 für medizinische Geräte geeignet??
LiFePO4 kann bei langer Zyklenlebensdauer geeignet sein, Thermische Stabilität und Sicherheit sind wichtig. Das Gerät muss für seine Spannungs- und Ladeanforderungen ausgelegt sein.
Wie berechne ich die benötigte Batteriekapazität??
Schätzen Sie den durchschnittlichen Stromverbrauch und die erforderliche Betriebszeit, Dann berücksichtigen Sie die Umwandlungsverluste, Altern, Reservekapazität und den erwarteten Entladebedingungen.
Kann ein Standard sein 18650 Batterie in einem medizinischen Gerät verwendet werden?
Es kann verwendet werden, wenn es elektrisch ist, mechanisch, Stromstärke und Schutzanforderungen passen zum Gerät. Eine Standardzelle sollte nicht nur deshalb ausgewählt werden, weil sie physikalisch passt.
Keeppower kann die Stecker- und Packungsform individuell anpassen?
Kundenspezifische Batteriepacks können mit unterschiedlichen Konfigurationen entworfen werden, Anschlüsse, Verkabelung und Abmessungen. Stellen Sie die technische Zeichnung und die elektrischen Anforderungen zur Bewertung bereit.
Welche Informationen werden für ein Batterieangebot benötigt??
Spannung bereitstellen, Kapazität, aktuell, Abmessungen, Stecker, Lademethode, Temperaturbereich, Schutzbedarf und voraussichtliche Bestellmenge.
Wie kann ich Keeppower bezüglich eines medizinischen Batterieprojekts kontaktieren??
Sie können Keeppower über kontaktieren offizielle Kontaktseite und reichen Sie die technischen Anforderungen des Projekts ein.
Abschluss
Die Auswahl eines Akkupacks für medizinische Geräte erfordert eine vollständige Bewertung der elektrischen Eigenschaften, mechanisch, Umwelt- und Sicherheitsanforderungen. Die Kapazität allein kann nicht darüber entscheiden, ob ein Akku geeignet ist.
Das Designteam sollte die Spannung bestätigen, Kapazität, aktuell, Aufladen, Schutz, Temperaturbereich, Zyklusleben, Stecker, Informieren Sie sich über den Gehäuseraum und die gesetzlichen Anforderungen, bevor Sie sich für eine Zelle oder ein Paket entscheiden.
Herkömmliche Li-Ionen-Batterien eignen sich möglicherweise für kompakte tragbare Geräte, die eine hohe Energiedichte erfordern. LiFePO4 kann für Anwendungen attraktiv sein, bei denen thermische Stabilität und lange Zyklenlebensdauer im Vordergrund stehen. Wenn Standardzellen die Designanforderungen nicht erfüllen können, Ein maßgeschneiderter Akku bietet eine kontrolliertere und zuverlässigere Lösung.
Keeppower bietet geschützte Batterien, Hochleistungszellen, Batterien mit hoher Entladung, LiFePO4-Packungen, kundenspezifische Akkupacks, Ladeprodukte und Batteriezubehör. Die breite Produktstruktur ermöglicht es Medizingeräteherstellern, Standardlösungen zu vergleichen und ein zum jeweiligen Produkt passendes Batteriesystem zu entwickeln.
