Les dispositifs médicaux dépendent d’une alimentation fiable. Si l'équipement est un moniteur portable, système de perfusion, instrument de diagnostic, capteur porté par le patient ou dispositif d'urgence, la batterie doit fournir des performances stables tout au long du cycle de fonctionnement.
Une panne de batterie dans un produit de consommation ordinaire peut entraîner des désagréments. Dans le matériel médical, cela peut interrompre la surveillance, retarder le traitement ou créer un problème opérationnel grave. Pour cette raison, la sélection de la batterie ne doit pas se limiter à la capacité et à la tension. Les ingénieurs doivent évaluer la sécurité, protection, chargement, température, conception mécanique, durée de vie et exigences réglementaires.
Un bloc batterie pour dispositif médical doit également s'adapter au boîtier du produit et communiquer correctement avec le système de charge ou de contrôle.. Dans de nombreux cas, une cellule cylindrique standard n'est qu'une partie d'une solution d'alimentation plus vaste. Le pack final peut nécessiter plusieurs cellules, un circuit de protection, une jauge à essence, capteurs de température, un connecteur personnalisé, isolation et renforcement mécanique.
Keeppower fournit des batteries au lithium rechargeables, cellules protégées, batteries de grande capacité, packs de batteries et accessoires personnalisés pour différentes applications d'équipement. Son portefeuille de produits peut prendre en charge à la fois la sélection de batteries standard et le développement OEM spécifique à une application..
Ce guide explique comment choisir une batterie adaptée aux dispositifs médicaux.
Table des matières
- Pourquoi la sélection des batteries est importante dans les dispositifs médicaux
- Principales exigences pour une batterie de dispositif médical
- Capacité et durée de fonctionnement
- Configuration de la tension et de la batterie
- Protection et gestion de la batterie
- Sélection chimique Li-ion et LiFePO4
- Température et performances environnementales
- Chargement et entretien
- Conception mécanique et connecteurs
- Développement de batteries personnalisées
- Foire aux questions
Pourquoi la sélection des batteries est importante dans les dispositifs médicaux
Les équipements médicaux fonctionnent souvent dans des environnements où les coupures de courant sont inacceptables.. Certains appareils sont utilisés dans les hôpitaux, tandis que d'autres sont utilisés dans les ambulances, cliniques, laboratoires, à la maison ou dans des situations d'urgence à l'extérieur.
Une batterie de dispositif médical doit fonctionner de manière fiable pendant:
- Fonctionnement normal
- Transport de patients
- Sauvegarde d'urgence
- Chargement répété
- Longues périodes d'attente
- Remplacement de la batterie
- Changements de température
- Mouvement mécanique
- Nettoyage et manipulation fréquents
Les équipements portables nécessitent également un équilibre minutieux entre la capacité de la batterie et le poids.. Une grosse batterie peut prolonger la durée de fonctionnement mais rendre l'appareil difficile à transporter. Une batterie plus petite peut réduire le poids mais nécessiter une charge plus fréquente.
La batterie doit donc être conçue comme faisant partie du dispositif médical complet plutôt que sélectionnée à la fin du processus de développement du produit..
Principales exigences pour une batterie de dispositif médical
Une batterie de dispositif médical adaptée doit être évaluée en fonction de plusieurs exigences techniques.
| Exigence | Pourquoi c'est important |
|---|---|
| Tension | Doit correspondre au système électronique |
| Capacité | Détermine la durée de fonctionnement prévue |
| Courant de décharge | Prend en charge la demande de puissance normale et maximale |
| Protection | Aide à prévenir les conditions de fonctionnement dangereuses |
| Durée de vie | Affecte la fréquence de remplacement |
| Plage de température | Détermine la fiabilité dans des environnements réels |
| Taille et poids | Influence la portabilité du produit |
| Connecteur | Doit correspondre à l'appareil et au chargeur |
| Méthode de chargement | Contrôle la sécurité et la convivialité de la batterie |
| Attestation | Prend en charge les exigences réglementaires et du marché |
Une spécification complète doit être préparée avant de demander un devis de batterie. Cela aide le fabricant de la batterie à recommander une cellule appropriée, système de configuration et de protection.
Les clients peuvent commencer par consulter le Centre de produits Keeppower pour comprendre les formats de batterie disponibles et les catégories de produits.
Capacité et durée de fonctionnement
La capacité est généralement exprimée en milliampères-heures ou en ampères-heures. Il indique la quantité de charge que la batterie peut théoriquement fournir.
Pour un dispositif médical, la capacité requise doit être calculée à partir de la consommation électrique et de la durée de fonctionnement prévue. Une estimation simple peut être faite en utilisant la relation suivante:
La durée de fonctionnement est égale à l'énergie utilisable de la batterie divisée par la consommation électrique moyenne de l'appareil.
En pratique, le calcul doit également tenir compte de l'efficacité de la conversion, vieillissement de la batterie, conditions de décharge, Courant de veille et capacité de réserve.
Les dispositifs médicaux peuvent avoir différents modes d'alimentation, y compris:
- Surveillance continue
- Courtes périodes de puissance élevée
- Veille à faible consommation
- Communication sans fil
- Fonctionnement de l'écran
- Stockage des données
- Fonctionnement de l'alarme
- Activation de la pompe ou du moteur
Le courant moyen peut paraître faible, mais l'appareil peut toujours nécessiter un courant de crête élevé lorsqu'une pompe, soupape, le moteur ou l'émetteur sans fil démarre.
Keeppower produits de batterie haute capacité peut être envisagé pour les appareils qui nécessitent une durée d'exécution prolongée. Cependant, la cellule de plus grande capacité n’est pas toujours le bon choix. La capacité doit être évaluée en même temps que la capacité actuelle, taille, poids et performances thermiques.
Configuration de la tension et de la batterie
La tension de la batterie doit correspondre à la conception électrique du dispositif médical. Une seule cellule lithium-ion fournit généralement une tension nominale d'environ 3.6 V ou 3.7 V, alors qu'une cellule LiFePO4 est généralement à proximité 3.2 V.
Si un appareil nécessite une tension plus élevée, les cellules peuvent être connectées en série. Par exemple, une configuration 2S utilise deux cellules en série, alors qu'une configuration 3S utilise trois cellules en série.
Les connexions parallèles augmentent la capacité et la capacité actuelle. Une configuration 2P utilise deux cellules connectées en parallèle. Les arrangements série-parallèle combinent les deux fonctions.
Les configurations de pack courantes incluent:
- 1S1P
- 2S1P
- 2S2P
- 3S1P
- 3S2P
- 4S2P
La configuration du pack affecte la sélection du chargeur, conception de circuits de protection, exigences d'équilibrage et dimensions finales.
Pour les dispositifs médicaux, toutes les cellules du pack doivent être soigneusement assorties. Différences de capacité, la résistance interne et l'état de charge peuvent affecter les performances et la durée de vie du pack.
Keeppower fournit Li-ion personnalisé 18650 blocs-piles et Li-ion personnalisé 21700 blocs-piles pour différentes exigences de tension et de capacité.
Protection et gestion de la batterie
La protection des batteries est essentielle dans les applications médicales. Un module de circuit de protection peut aider à surveiller et contrôler les conditions de fonctionnement de la batterie.
Les fonctions de protection importantes peuvent inclure:
- Protection contre les surcharges
- Protection contre les décharges excessives
- Protection contre les surintensités
- Protection contre les courts-circuits
- Protection contre la surchauffe
- Équilibrage cellulaire
- Protection de charge sous-température
- Surveillance de l'état de charge
Pour une batterie multicellulaire, l'équilibre est particulièrement important. Sans équilibrage, une cellule peut atteindre une haute tension avant les autres, créant un stress inégal au sein du peloton.
Un système de gestion de batterie peut également fournir des informations sur:
- Capacité restante
- Tension de la batterie
- Courant de charge
- Courant de décharge
- Température
- Nombre de cycles
- État de la batterie
- Conditions de défaut
Le fabricant du dispositif médical doit définir les fonctions de protection et de communication nécessaires. Certains produits n'ont besoin que d'une protection de base, tandis que les appareils avancés peuvent nécessiter une communication via une interface dédiée.
Keeppower catégorie d'accessoires de batterie comprend des composants PCM, connecteurs, boîtiers de batterie, espaceurs, Adaptateurs USB et câbles USB pouvant prendre en charge l'intégration de la batterie.
Sélection chimique Li-ion et LiFePO4
Les batteries Li-ion conventionnelles et LiFePO4 peuvent être utilisées dans les équipements médicaux, mais ils offrent des avantages différents.
Les batteries Li-ion conventionnelles offrent généralement une densité énergétique plus élevée. Cela les rend attrayants pour les appareils portables où le poids et la taille sont importants.. Ils sont largement disponibles dans 18650, 21700 et autres formats cylindriques.
Les batteries LiFePO4 offrent généralement une forte stabilité thermique et une longue durée de vie. Ils peuvent convenir aux équipements nécessitant une charge fréquente, longue durée de vie ou performances stables sur de nombreux cycles.
| Priorité de sélection | Chimie potentiellement adaptée |
|---|---|
| Poids le plus bas | Li-ion conventionnel |
| Taille compacte | Li-ion conventionnel |
| Longue durée de vie | LiFePO4 |
| Cyclisme quotidien fréquent | LiFePO4 |
| Haute densité énergétique | Li-ion conventionnel |
| Forte stabilité thermique | LiFePO4 |
| Existant 3.7 Système V | Li-ion conventionnel |
| Existant 3.2 Système V | LiFePO4 |
Le choix final doit tenir compte du chargeur de l’appareil, tension de fonctionnement et exigences réglementaires. Une batterie LiFePO4 ne peut pas simplement remplacer une batterie Li-ion conventionnelle sans vérifier la conception électrique.
Pour les produits axés sur la sécurité, examiner les disponibles Batteries LiFePO4 et comparer leurs spécifications avec les exigences du dispositif médical.
Température et performances environnementales
La température affecte la capacité de la batterie, vitesse de chargement, résistance interne et durée de vie.
Les dispositifs médicaux peuvent être utilisés dans différents environnements, y compris:
- Chambres d'hôpital
- Ambulance
- Salles d'opération
- Cliniques
- Laboratoires
- Foyers de patients
- Environnements d’urgence extérieurs
- Transport réfrigéré
- Zones de stockage à haute température
Les spécifications de la batterie doivent identifier la plage de températures de charge et de décharge autorisée.. Charger une batterie au lithium à une température basse inappropriée peut endommager la cellule. Le fonctionnement à haute température peut accélérer le vieillissement et réduire la durée de vie.
Une batterie de dispositif médical peut également nécessiter:
- Capteurs de température
- Isolation thermique
- Dissipation thermique
- Imperméabilisation
- Résistance aux vibrations
- Protection contre les chocs
- Matériaux ignifuges
- Montage interne sécurisé
Pour les environnements froids, les fabricants peuvent examiner solutions de batteries basse température et discuter des conditions de charge et de décharge attendues.
Chargement et entretien
Le système de charge doit être compatible avec la chimie de la batterie sélectionnée et la tension du pack..
Un dispositif médical peut utiliser:
- Chargeurs de bureau externes
- Stations d'accueil
- Chargement USB
- Adaptateurs secteur
- Recharge du véhicule
- Circuits de charge internes
- Systèmes de recharge de secours
Le chargeur doit contrôler correctement le courant et la tension. Il doit également empêcher la surcharge et répondre à la température de la batterie ou aux signaux de protection lorsque cela est nécessaire..
Certains appareils portables bénéficient d'un chargement USB intégré. Keeppower fournit Produits de batterie protégés par USB avec interfaces USB Type-C et Micro USB.
La planification de la maintenance est également importante. Les fabricants de dispositifs médicaux devraient définir:
- Procédure de chargement recommandée
- État de charge du stockage
- Intervalles d'inspection de la batterie
- Critères de remplacement
- Durée maximale de stockage
- Processus d'élimination et de recyclage
- Avertissements et instructions pour l'utilisateur
Des instructions claires aident à réduire les utilisations abusives et à améliorer la durée de vie de la batterie.
Conception mécanique et connecteurs
Une batterie doit être bien ajustée à l’intérieur du dispositif médical. La conception mécanique affecte la sécurité, fiabilité et expérience utilisateur.
Les paramètres mécaniques importants comprennent:
- Longueur maximale
- Largeur maximale
- Hauteur maximale
- Orientation des cellules
- Emplacement du connecteur
- Longueur du câble
- Points de montage
- Épaisseur de l'isolation
- Matériau du boîtier
- Accès pour remplacement
Le connecteur doit être sélectionné en fonction du courant, tension, taille, mécanisme de verrouillage et cycles d'accouplement attendus. L'équipement médical peut nécessiter un connecteur qui ne peut pas être mal inséré.
La batterie doit également éviter tout mouvement excessif à l'intérieur du boîtier.. Les vibrations et les impacts répétés peuvent endommager les fils, soudures ou isolation.
Pour les projets personnalisés, le fabricant doit recevoir un dessin ou un modèle tridimensionnel montrant l'espace disponible. Les photographies et les mesures manuelles peuvent aider lors des premières discussions, mais la production finale doit être basée sur des dessins techniques contrôlés.
Développement de batteries personnalisées
Une batterie personnalisée est souvent nécessaire lorsqu'un dispositif médical présente un facteur de forme unique ou des exigences électriques spécifiques..
Un processus de développement typique comprend:
- Définir la tension et la capacité.
- Mesurer l'espace d'installation disponible.
- Identifier le courant continu et de pointe.
- Sélectionnez la chimie de la batterie.
- Choisissez le format de cellule.
- Conception en série et configuration parallèle.
- Sélectionner les fonctions de protection et de communication.
- Confirmer les exigences en matière de connecteur et de câble.
- Examiner la température et les conditions mécaniques.
- Créer des échantillons pour les tests.
- Électrique complet, vérification mécanique et de sécurité.
- Préparer la documentation de production.
Keeppower répertorie les packs de batteries personnalisés pour les dispositifs médicaux et autres applications spécialisées via son catégorie de batterie personnalisée.
Lors d'une demande de devis, fournir autant d'informations que possible. Les informations utiles incluent le nom de l'appareil, tension, capacité, actuel, dimensions, connecteur, méthode de chargement, température de fonctionnement et quantité attendue.
Foire aux questions
Quel type de batterie est couramment utilisé dans les dispositifs médicaux portables?
Les batteries au lithium rechargeables sont largement utilisées car elles offrent une densité énergétique élevée, configurations de pack légères et flexibles. La chimie correcte dépend de la conception de l'appareil.
Une batterie médicale doit-elle inclure une protection?
Oui. Une batterie médicale doit inclure des fonctions de protection et de surveillance adaptées à l'application.. Ceux-ci peuvent inclure une surcharge, trop décharger, surintensité, protection contre les courts-circuits et la température.
Le LiFePO4 est-il adapté aux équipements médicaux?
LiFePO4 peut convenir avec une longue durée de vie, la stabilité thermique et la sécurité sont importantes. L'appareil doit être conçu pour ses exigences de tension et de charge.
Comment calculer la capacité de batterie requise?
Estimer la consommation électrique moyenne et la durée de fonctionnement requise, puis inclure les pertes de conversion, vieillissement, capacité de réserve et conditions de décharge attendues.
Une norme peut-elle 18650 la batterie soit utilisée dans un dispositif médical?
Il peut être utilisé lorsqu'il est électrique, mécanique, les exigences de courant et de protection correspondent à l'appareil. Une cellule standard ne doit pas être sélectionnée uniquement parce qu'elle s'adapte physiquement.
Keeppower peut-il personnaliser le connecteur et la forme du pack?
Les packs de batteries personnalisés peuvent être conçus avec différentes configurations, connecteurs, câblage et dimensions. Fournir le dessin technique et les exigences électriques pour l'évaluation.
Quelles informations sont nécessaires pour un devis de batterie?
Fournir de la tension, capacité, actuel, dimensions, connecteur, méthode de chargement, plage de température, Exigences de protection et quantité de commande estimée.
Comment puis-je contacter Keeppower à propos d'un projet de batterie médicale?
Vous pouvez contacter Keeppower via son page de contact officielle et soumettre les exigences techniques du projet.
Conclusion
La sélection d'un bloc de batteries pour dispositifs médicaux nécessite une évaluation complète des caractéristiques électriques., mécanique, exigences environnementales et de sécurité. La capacité seule ne peut pas déterminer si une batterie est adaptée.
L'équipe de conception doit confirmer la tension, capacité, actuel, chargement, protection, plage de température, cycle de vie, connecteur, espace de confinement et exigences réglementaires avant de choisir une cellule ou un pack.
Les batteries Li-ion conventionnelles peuvent convenir aux équipements portables compacts nécessitant une densité énergétique élevée.. LiFePO4 peut être intéressant pour les applications qui privilégient la stabilité thermique et une longue durée de vie. Lorsque les cellules standard ne peuvent pas répondre aux exigences de conception, une batterie personnalisée offre une solution plus contrôlée et plus fiable.
Keeppower propose des batteries protégées, cellules de grande capacité, batteries à décharge élevée, Pack LiFePO4, packs de batteries personnalisés, produits de charge et accessoires de batterie. Sa large structure de produits permet aux fabricants d'équipements médicaux de comparer les solutions standards et de développer un système de batterie adapté au produit réel..
