当医疗设备的运用规模由医院扩展到紧迫应变和家庭医疗环境时,它的移动性将由多种要素所决议。此外,在医院内的医疗设备也常常需求电池的支撑,以便当患者在不同的病房中搬运。并且,在生育高峰期出世的人们已步入了晚年,他们依然希望四处活动,这就为传统固定设备的便携运用发明晰需求,这些设备能够便当患病晚年人的活动。它们包含了确诊仪器,如除纤维颤抖器、超声设备和血分析仪;还有面向患者的设备,包含胰岛素注射器、左心室辅佐设备(LVADs)和无线生命信号监控器。
此外,当多种手术器械只能在必定规模内运用时,一些器械则因运用电池组供电而摆脱了这种约束。像电动整形东西或内窥镜这样的外科设备运用电池供电的时分,外科医生感触到了这种灵活性带来的极大便当。
传统电池组包含了供给主动力的电芯和集成了剩下电量计、维护电路、温度传感器、显现电池组或电芯状况的LED驱动器和串行数据通信总线的电路板。电池组的外部则是一个典型的塑料外壳,顺便可认为同主设备的衔接供给电接口的外接触点和吸收外部振动和坚持内部%&&&&&%的绝缘。
1 运用概略
规划一个安全牢靠体系的第一步是要精确了解医疗设备运用模型的诸特性,这些特色包含了温度规模、放电曲线、充电方法、保存寿数和传输需求。在为移动运用设备挑选最优电池的时分,一切外部的和内部的作业温度也都是重要的考虑要素。
制造商们标明晰电芯在抱负的C/5 恒定电流和+20℃的外部温度下的功能。但是,许多医疗设备被希望能够作业在-20℃~+60℃的温度规模之间,且热量能够在充放电过程中发出出来,因此当电池体系同温敏元件放在一同的时分,组合电池体系和设备外壳有最大的温度阈值。
一个不共同的脉冲放电或是典型的去纤颤器的脉冲会导致电芯发生更多的热量,比较非共同放电曲线,这种状况能更快的下降电池才能。而充电方法影响了电池热量发出的方法,也应该被考虑进电池的体系规划中。
2 最优化学特性
为电池组挑选最优的电芯决议着户外医疗作业设备能否正常作业,这就需求对电芯功能曲线有充沛的了解。了解电压、充放电周期、负载电流、能量密度、充电时刻和放电率等目标是为手持设备挑选电芯的第一步,下面就以这几个规范来别离介绍几种电池。
首先是密封式铅酸电池(SLA)。可充电SLA的特性包含:2V的额外电压,棱柱或圆柱型结构,大容量,低成本和简略的充电条件。SLA电池最大的应战包含:巨大粗笨的体积要素,线性电压衰减,短少快速充电技能和对高温度和高自放电的灵敏度(这会影响保存寿数)。
其次是NiMH电池。它的特色包含:1.25V的额外电压,寿数期内的500充放电周期,100Wh/kg的均匀能量密度,充电时刻小于四小时,挨近30%的月放电率以及严厉的尺度要素。在对低电压有需求或价格灵敏的场所,NiMH电池有着很好的体现,10个NiMH电池能够串连起来添加电压,使总电压到达12.5V。
最终是锂离子电池。锂离子电池的特色包含:3.6V的额外电压,在寿数期内500到1000的充放电周期,均匀的能量密度为160Wh/kg, 充电时刻小于4小时,每月的均匀放电率为10%;7个锂离子电池能够串接在一同,使总电压到达25.2V。
3 电池组智能化
手持化和户外化是当今医疗设备的发展趋势。锂离子电池有更高的能量密度,更轻的质量,更长的作业周期,拔尖的容量坚持性和广大的环境温度适应才能,相关于相同功率的NiMH和SLA解决方案,它需求的电芯数目更少。
电路板上的许多高档附件促进了体系的智能化,这些附件包含剩下电量计、维护电路、温度传感器和串行数据总线。一个智能的电池组,当终端用户的放电曲线或特性经过调整后,能供给更高的功率利用率。电池组对医疗运用有价值的一个原因是它有才能监控自己的状况,能精确猜测剩下的运转时刻并将其工组状况发送到医疗设备。这些特色答应终端用户能智能的办理设备运用,还能防止意外的毛病或关机。一个智能化的电池组能依据它的运用前史做出反应,这样为可追溯性和确保问题供给便当性。
4 安全性
医疗用电池组有必要集成多重安全体系和牢靠的维护电路。其间,活动的安全电路是确保电池的化学物质坚持稳定状况的有必要要素。安全电路维护电池组免受过充电、过放电、短路和极点温度的影响,它能够将电压限定在严厉的作业规模之内。安全电路经过温度传感器使电池在特定的温度下断路,预防热耗散和过热。
关于多电池电池组,具有一个活动的电池平衡电路是正确的。将电路放置在电池组中特别要害,由于这使得电池不再有过热的风险。