手持醫(yī)療設(shè)備供電
當(dāng)醫(yī)療設(shè)備的應(yīng)用范圍由醫(yī)院擴(kuò)展到緊急應(yīng)變和家庭醫(yī)療環(huán)境時,它的移動性將由多種因素所決定。此外,在醫(yī)院內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備也經(jīng)常需要電池的支持,以方便患者在不同的病房中轉(zhuǎn)移。
而且,在生育高峰期出生的人們已步入了老年,他們?nèi)匀幌Ｍ奶幓顒?這就為傳統(tǒng)固定設(shè)備的便攜應(yīng)用創(chuàng)造了需求,這些設(shè)備能夠方便患病老年人的活動。它們包括了診斷儀器,如除纖維顫動器、超聲設(shè)備和血分析儀;還有面向患者的設(shè)備,包括胰島素注射器、左心室輔助裝置（LVADs）和無線生命信號監(jiān)控器。
此外,當(dāng)多種手術(shù)器械只能在一定范圍內(nèi)使用時,一些器械則因使用電池組供電而擺脫了這種限制。像電動整形工具或內(nèi)窺鏡這樣的外科設(shè)備使用電池供電的時候,外科醫(yī)生感受到了這種靈活性帶來的極大便利。
傳統(tǒng)電池組包含了提供主能源的電芯和集成了剩余電量計(jì)、保護(hù)電路、溫度傳感器、顯示電池組或電芯狀態(tài)的LED驅(qū)動器和串行數(shù)據(jù)通信總線的電路板。電池組的外部則是一個典型的塑料外殼,附帶可以為同主設(shè)備的連接提供電接口的外接觸點(diǎn)和吸收外部振蕩和保持內(nèi)部元器件的絕緣。
使用概況
設(shè)計(jì)一個安全可靠系統(tǒng)的第一步是要準(zhǔn)確理解醫(yī)療設(shè)備使用模型的諸特性,這些特點(diǎn)包括了溫度范圍、放電曲線、充電方式、保存壽命和傳輸需要。在為移動應(yīng)用設(shè)備挑選最優(yōu)電池的時候,所有外部的和內(nèi)部的工作溫度也都是重要的考慮因素。
制造商們標(biāo)明了電芯在理想的C/5 恒定電流和+20℃的外部溫度下的性能。然而,許多醫(yī)療設(shè)備被期望能夠工作在-20℃～+60℃的溫度范圍之間,且熱量可以在充放電過程中散發(fā)出來,因而當(dāng)電池系統(tǒng)同溫敏元件放在一起的時候,組合電池系統(tǒng)和設(shè)備外殼有最大的溫度閾值。
一個不一致的脈沖放電或是典型的去纖顫器的脈沖會導(dǎo)致電芯產(chǎn)生更多的熱量,相比非一致放電曲線,這種情況能更快的降低電池能力。而充電方式影響了電池?zé)崃可l(fā)的方式,也應(yīng)該被考慮進(jìn)電池的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。
最優(yōu)化學(xué)特性
為電池組選擇最優(yōu)的電芯決定著野外醫(yī)療工作設(shè)備能否正常工作,這就需要對電芯性能曲線有充分的了解。了解電壓、充放電周期、負(fù)載電流、能量密度、充電時間和放電率等指標(biāo)是為手持設(shè)備選擇電芯的第一步,下面就以這幾個標(biāo)準(zhǔn)來分別介紹幾種電池。
首先是密封式鉛酸電池（SLA）�？沙潆奡LA的特性包括：2V的額定電壓,棱柱或圓柱型結(jié)構(gòu),大容量,低成本和簡單的充電條件。SLA電池最大的挑戰(zhàn)包括：龐大笨重的體積因素,線性電壓衰減,缺少快速充電技術(shù)和對高溫度和高自放電的敏感度（這會影響保存壽命）。
其次是NiMH電池。它的特點(diǎn)包括：1.25V的額定電壓,壽命期內(nèi)的500充放電周期,100Wh/kg的平均能量密度,充電時間小于四小時,接近30％的月放電率以及嚴(yán)格的尺寸因素。在對低電壓有需求或價格敏感的場所,NiMH電池有著很好的表現(xiàn),10個NiMH電池可以串連起來增加電壓,使總電壓達(dá)到12.5V。
最后是鋰離子電池。鋰離子電池的特點(diǎn)包括：3.6V的額定電壓,在壽命期內(nèi)500到1000的充放電周期,平均的能量密度為160Wh/kg, 充電時間小于4小時,每月的平均放電率為10％;7個鋰離子電池可以串接在一起,使總電壓達(dá)到25.2V。
電池組智能化
手持化和戶外化是當(dāng)今醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展趨勢。鋰離子電池有更高的能量密度,更輕的質(zhì)量,更長的工作周期,出眾的容量保持性和寬廣的環(huán)境溫度適應(yīng)能力,相對于同樣功率的NiMH和SLA解決方案,它需要的電芯數(shù)目更少。
