医療機器は信頼性の高い電力に依存しています. 機器がポータブルモニターであるかどうか, 輸液システム, 診断機器, 患者装着センサーまたは緊急装置, バッテリーは動作サイクル全体にわたって安定した性能を提供する必要があります.
一般消費者向け製品のバッテリー故障は不都合を引き起こす可能性があります. 医療機器において, 監視を中断する可能性があります, 治療を遅らせたり、重大な業務上の問題を引き起こしたりする. このため, バッテリーの選択は容量と電圧以上のものを考慮する必要があります. エンジニアは安全性を評価する必要がある, 保護, 充電, 温度, 機械設計, 耐用年数と規制要件.
医療機器のバッテリー パックも製品の筐体に適合し、充電または制御システムと正しく通信できる必要があります。. 多くの場合, 標準的な円筒形セルは、より大きな電力ソリューションの一部にすぎません. 最終パックには複数のセルが必要になる場合があります, 保護回路, 燃料計, 温度センサー, カスタムコネクタ, 断熱と機械的補強.
Keeppower は充電式リチウム電池を提供します, 保護されたセル, 大容量バッテリー, さまざまな機器用途向けのカスタムバッテリーパックとアクセサリ. その製品ポートフォリオは、標準的なバッテリーの選択とアプリケーション固有の OEM 開発の両方をサポートできます。.
このガイドでは、医療機器に適したバッテリーパックの選択方法について説明します。.
目次
- 医療機器においてバッテリーの選択が重要な理由
- 医療機器のバッテリーの主な要件
- 容量と動作時間
- 電圧とバッテリーパックの構成
- 保護とバッテリー管理
- リチウムイオンおよび LiFePO4 の化学的選択
- 温度と環境パフォーマンス
- 充電とメンテナンス
- 機械設計とコネクタ
- カスタムバッテリーパックの開発
- よくある質問
医療機器においてバッテリーの選択が重要な理由
医療機器は多くの場合、停電が許容できない環境で動作します。. 一部の機器は病院で使用されています, 他のものは救急車で使用されます, クリニック, 研究室, 家庭や屋外の緊急事態.
医療機器のバッテリーは、使用中に信頼性の高い性能を発揮する必要があります。:
- 通常動作
- 患者の搬送
- 緊急バックアップ
- 繰り返し充電
- 長時間のスタンバイ
- 電池交換
- 温度変化
- 機械式ムーブメント
- 頻繁な清掃と取り扱い
ポータブル機器には、バッテリー容量と重量の慎重なバランスも必要です. バッテリーが大きいと動作時間が延長される可能性がありますが、デバイスの持ち運びが困難になります。. バッテリーが小さくなると重量は軽減されますが、より頻繁な充電が必要になります.
したがって、バッテリーは製品開発プロセスの最後に選択するのではなく、完全な医療機器の一部として設計する必要があります。.
医療機器のバッテリーの主な要件
適切な医療機器バッテリー パックは、いくつかの技術要件に従って評価する必要があります。.
| 要件 | なぜそれが重要なのか |
|---|---|
| 電圧 | 電子システムと一致する必要があります |
| 容量 | 予想される稼働時間を決定します |
| 放電電流 | 通常およびピークの電力需要をサポート |
| 保護 | 危険な動作状態の防止に役立ちます |
| サイクル寿命 | 交換頻度に影響する |
| 温度範囲 | 実際の環境における信頼性を判断する |
| サイズと重量 | 製品の携帯性に影響を与える |
| コネクタ | デバイスと充電器が一致する必要があります |
| 充電方法 | バッテリーの安全性と使いやすさを制御 |
| 認証 | 規制および市場の要件をサポート |
バッテリーの見積もりを依頼する前に、完全な仕様を準備する必要があります. これは、バッテリーメーカーが適切なセルを推奨するのに役立ちます, 構成と保護システム.
お客様はまず、 Keeppower 製品センター 利用可能なバッテリーの形式と製品カテゴリーを理解するため.
容量と動作時間
容量は通常、ミリアンペア時またはアンペア時で表されます。. 理論的にバッテリーが供給できる充電量を示します.
医療機器の場合, 必要な容量は消費電力と予想される動作時間から計算する必要があります。. 次の関係を使用して簡単な推定を行うことができます。:
動作時間は、使用可能なバッテリーエネルギーをデバイスの平均消費電力で割ったものに等しい.
実際に, 計算では変換効率も考慮する必要があります, バッテリーの劣化, 放電条件, スタンバイ電流と予備容量.
医療機器には異なる電力モードがある場合があります, 含む:
- 継続的な監視
- 短期間の高出力
- 低電力スタンバイ
- 無線通信
- 画面操作
- データストレージ
- 警報動作
- ポンプまたはモーターの作動
平均電流が低く見える場合があります, ただし、デバイスはポンプの動作時に依然として高いピーク電流を必要とする場合があります。, バルブ, モーターまたはワイヤレス送信機が起動します.
キープパワーの 大容量バッテリー製品 延長されたランタイムを必要とするデバイス向けに検討可能. しかし, 最大容量のセルが常に正しい選択であるとは限りません. 能力は現在の能力と合わせて評価する必要があります, サイズ, 重量と熱性能.
電圧とバッテリーパックの構成
バッテリー電圧は医療機器の電気設計と一致する必要があります. 通常、単一のリチウムイオン電池は約 1 つの公称電圧を提供します。 3.6 V または 3.7 V, LiFePO4 電池は一般的に存在しますが、 3.2 V.
デバイスがより高い電圧を必要とする場合, セルは直列に接続できます. 例えば, 2S 構成では 2 つのセルを直列に使用します, 一方、3S 構成では 3 つのセルが直列に使用されます。.
並列接続により容量と電流能力が増加します. 2P 構成では、並列接続された 2 つのセルを使用します。. 直並列配置は両方の機能を組み合わせます.
一般的なパック構成には次のものがあります。:
- 1S1P
- 2S1P
- 2S2P
- 3S1P
- 3S2P
- 4S2P
パック構成は充電器の選択に影響します, 保護回路設計, 要件と最終寸法のバランスをとる.
医療機器用, パック内のすべてのセルは慎重に一致させる必要があります. 容量の違い, 内部抵抗と充電状態はパックのパフォーマンスと耐用年数に影響を与える可能性があります.
Keeppower が提供する カスタムリチウムイオン 18650 バッテリーパック そして カスタムリチウムイオン 21700 バッテリーパック さまざまな電圧と容量の要件に対応.
保護とバッテリー管理
医療用途ではバッテリー保護が不可欠です. 保護回路モジュールはバッテリーの動作状態の監視と制御に役立ちます.
重要な保護機能には次のものがあります。:
- 過充電保護
- 過放電保護
- 過電流保護
- 短絡保護
- 過熱保護
- セルバランシング
- 低温充電保護
- 充電状態の監視
マルチセルバッテリーパックの場合, バランスが特に重要. バランス調整なし, 1 つのセルが他のセルよりも先に高電圧に達する可能性があります, パック内に不均一なストレスが生じる.
バッテリー管理システムは、次の情報も提供します。:
- 残容量
- バッテリー電圧
- 充電電流
- 放電電流
- 温度
- サイクル数
- バッテリーの状態
- 障害状態
医療機器メーカーは、どの保護機能と通信機能が必要かを定義する必要があります。. 一部の製品には基本的な保護のみが必要です, 一方、高度なデバイスでは専用インターフェイスを介した通信が必要になる場合があります。.
キープパワーの バッテリーアクセサリのカテゴリー PCMコンポーネントを含む, コネクタ, バッテリーケース, スペーサー, バッテリー統合をサポートできる USB アダプターと USB ケーブル.
リチウムイオンおよび LiFePO4 の化学的選択
従来のリチウムイオン電池と LiFePO4 電池の両方が医療機器に使用される可能性があります, しかし、それらには異なる利点があります.
従来のリチウムイオン電池は通常、より高いエネルギー密度を提供します. このため、重量とサイズが重要なポータブル機器にとって魅力的です。. それらは広く入手可能です 18650, 21700 およびその他の円筒形フォーマット.
LiFePO4 バッテリーは一般に、強力な熱安定性と長いサイクル寿命を備えています。. 頻繁に充電が必要な機器に適している可能性があります。, 長い耐用年数または多くのサイクルにわたる安定した性能.
| 選択の優先順位 | 潜在的に適切な化学 |
|---|---|
| 最低重量 | 従来のリチウムイオン |
| コンパクトなサイズ | 従来のリチウムイオン |
| 長いサイクル寿命 | LiFePO4 |
| 毎日の頻繁なサイクリング | LiFePO4 |
| 高いエネルギー密度 | 従来のリチウムイオン |
| 強い熱安定性 | LiFePO4 |
| 既存 3.7 Vシステム | 従来のリチウムイオン |
| 既存 3.2 Vシステム | LiFePO4 |
最終的な選択ではデバイスの充電器を考慮する必要があります, 動作電圧と規制要件. LiFePO4 バッテリーは、電気設計をチェックせずに従来のリチウムイオンバッテリーを単純に置き換えることはできません。.
安全性を重視した製品について, 利用可能なものを確認する LiFePO4バッテリーパック そしてその仕様を医療機器の要件と比較します.
温度と環境パフォーマンス
温度はバッテリー容量に影響します, 充電速度, 内部抵抗と寿命.
医療機器はさまざまな環境で使用される可能性があります, 含む:
- 病室
- 救急車
- 手術室
- クリニック
- 研究室
- 患者宅
- 屋外の緊急環境
- 冷蔵輸送
- 高温保管エリア
バッテリーの仕様では、許容される充放電温度範囲を特定する必要があります。. 不適切な低温でリチウム電池を充電すると、セルが損傷する可能性があります. 高温での動作は劣化を促進し、耐用年数を短縮する可能性があります.
医療機器のバッテリーにも必要な場合があります:
- 温度センサー
- 断熱性
- 放熱
- 防水加工
- 耐振動性
- 衝撃保護
- 難燃性素材
- 安全な内部取り付け
寒冷環境向け, メーカーがレビューできる 低温バッテリーソリューション 予想される充電および放電条件について話し合う.
充電とメンテナンス
充電システムは、選択したバッテリーの化学的性質およびパック電圧と互換性がある必要があります。.
医療機器が使用する可能性があるのは、:
- 外部卓上充電器
- ドッキングステーション
- USB充電
- ACアダプター
- 車両の充電
- 内部充電回路
- バックアップ充電システム
充電器は電流と電圧を正しく制御する必要があります. また、過充電を防止し、必要に応じてバッテリー温度や保護信号に応答する必要があります。.
一部のポータブル デバイスは、統合された USB 充電の恩恵を受けます. Keeppower が提供する USBで保護されたバッテリー製品 USB Type-CおよびMicro USBインターフェースを搭載.
メンテナンス計画も重要. 医療機器メーカーは定義する必要があります:
- 推奨される充電手順
- 保管時の充電状態
- バッテリーの点検間隔
- 交換基準
- 最大保存期間
- 廃棄およびリサイクルのプロセス
- ユーザーへの警告と指示
明確な説明書は誤使用を減らし、バッテリーの寿命を延ばすのに役立ちます.
機械設計とコネクタ
バッテリーパックは医療機器内にしっかりと収まる必要があります. 機械設計は安全性に影響します, 信頼性とユーザーエクスペリエンス.
重要な機械的パラメータには次のものがあります。:
- 最大長さ
- 最大幅
- 最大高さ
- セルの向き
- コネクタの位置
- ケーブル長
- 取り付けポイント
- 断熱材の厚さ
- ケース素材
- 交換用のアクセス
コネクタは電流に応じて選択する必要があります, 電圧, サイズ, ロック機構と予想される嵌合サイクル. 医療機器には、正しく挿入できないコネクタが必要な場合があります.
また、バッテリーパックは筐体内で過度に動かないようにする必要があります。. 振動や繰り返しの衝撃によりワイヤーが損傷する可能性があります, 溶接または絶縁.
カスタムプロジェクトの場合, メーカーは利用可能なスペースを示す図面または三次元モデルを受け取る必要があります。. 写真と手の測定値は、初期の議論に役立ちます, ただし、最終生産は管理されたエンジニアリング図面に基づく必要があります.
カスタムバッテリーパックの開発
医療機器に独自のフォームファクターや特定の電気要件がある場合、多くの場合、カスタム バッテリー パックが必要になります。.
一般的な開発プロセスには次のものが含まれます。:
- 電圧と容量を定義する.
- 設置可能なスペースを測定する.
- 連続電流とピーク電流を特定する.
- バッテリーの化学的性質を選択してください.
- セルの形式を選択する.
- 直列および並列構成の設計.
- 保護機能と通信機能を選択する.
- コネクタとケーブルの要件を確認する.
- 温度と機械的条件を確認する.
- テスト用のサンプルを構築する.
- 完全な電気, 機械的および安全性の検証.
- 生産ドキュメントを準備する.
Keeppower は、医療機器やその他の特殊用途向けにカスタマイズされたバッテリー パックをリストしています。 カスタムバッテリーパックのカテゴリ.
お見積り依頼時, できるだけ多くの情報を提供する. 有用な情報にはデバイス名が含まれます, 電圧, 容量, 現在, 寸法, コネクタ, 充電方法, 動作温度と予想される量.
よくある質問
携帯型医療機器で一般的に使用されているバッテリーの種類は何ですか?
充電式リチウム電池はエネルギー密度が高いため広く使用されています。, 軽量で柔軟なパック構成. 正しい化学的性質はデバイスの設計によって異なります.
医療用バッテリーパックには保護機能が含まれるべきか?
はい. 医療用バッテリーパックには、用途に応じた適切な保護機能と監視機能が含まれている必要があります。. これらには過充電が含まれる場合があります, 過剰充電, 過電流, 短絡および温度保護.
LiFePO4は医療機器に適していますか?
LiFePO4 はサイクル寿命が長い場合に適しています, 熱安定性と安全性が重要. デバイスは、電圧と充電要件に合わせて設計する必要があります.
必要なバッテリー容量を計算するにはどうすればよいですか?
平均消費電力と所要時間を見積もる, 次に変換損失を含めます, エージング, 予備容量と予想される放電条件.
標準はできますか 18650 医療機器に使用されるバッテリー?
電気的な場合に使用できます。, 機械的, 電流と保護の要件がデバイスと一致する. 標準セルは、物理的に適合するという理由だけで選択すべきではありません。.
Keeppower はコネクタとパックの形状をカスタマイズできます?
カスタマイズされたバッテリーパックはさまざまな構成で設計可能, コネクタ, 配線と寸法. 評価のための技術図面と電気要件を提供します。.
バッテリーの見積もりに必要な情報は何ですか?
電圧を供給する, 容量, 現在, 寸法, コネクタ, 充電方法, 温度範囲, 保護要件と推定注文数量.
医療用バッテリープロジェクトについてKeeppowerに連絡するにはどうすればよいですか?
Keeppower に問い合わせることができます。 公式お問い合わせページ プロジェクトの技術要件を提出します.
結論
医療機器用のバッテリーパックを選択するには、電気的特性を完全に評価する必要があります。, 機械的, 環境および安全要件. 容量だけではバッテリーが適切かどうか判断できません.
設計チームは電圧を確認する必要があります, 容量, 現在, 充電, 保護, 温度範囲, サイクルライフ, コネクタ, セルまたはパックを選択する前に、筐体スペースと規制要件を確認してください.
従来のリチウムイオン電池は、高いエネルギー密度を必要とするコンパクトなポータブル機器に適している可能性があります. LiFePO4 は、熱安定性と長いサイクル寿命を優先する用途には魅力的かもしれません. スタンダードセルが設計要件を満たせない場合, カスタマイズされたバッテリーパックは、より制御された信頼性の高いソリューションを提供します.
Keeppower は保護されたバッテリーを提供します, 大容量セル, 高放電バッテリー, LiFePO4パック, カスタムバッテリーパック, 充電製品とバッテリーアクセサリ. 幅広い製品構成により、医療機器メーカーは標準ソリューションを比較し、実際の製品に適合するバッテリーシステムを開発できます。.
