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如何选择医疗可穿戴设备中的微型电池?

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发表于 2018-4-18 13:42:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  引言“可穿戴医疗设备可以监测生命体征的变化或是能够帮助患者治疗慢性疼痛疾病,这都无疑可以大幅提高人类生活质量的有效手段,为从紧急事件到长期健康问题的受用者提供高级护理服务。而且随着无线连接和物联网技术进步带来了创新机遇,有可能将实时数据分析与监测和治疗相结合,以获得更成功的个人管理和护理人员管理的治疗。在医疗器械设计行业,这确实是一个革命性的时刻。”

  但所有这些能力和潜力都不是没有简简单单就可以实现的,其中之一的大问题就是寻找安全可靠的电池来为穿戴设备提供电能。

  识别和设计既安全又足够强大的电池以完成工作的产品是很困难的,几乎每个研发部门都很熟悉,虽然电池缺陷对医疗设备行业来说不是问题,但故障或故障在医疗设备中潜在的危害可能会非常昂贵。

  从大体上来看,对于每个可行的电池选择方案,设备及其功能都需要作出一些让步和妥协。设计师面临的挑战会影响设备在多个层面上的功能,可持续性和安全性。其中一些问题包括:高容量和稳定的化学性质,但运行时间短。容量大,运行时间长,但化学性质不稳定。容量大,运行时间长,但不能承受高温杀菌。高容量和长运行时间,但由于高毒性和不当处理危险,必须密封到设备中。高容量和长时间运行,但不具备所需的外形。

  解决这些问题的方法很多。对于容量和排水问题,产品通常使用两节电池而不是一节电池,以确保设备的使用寿命足够长。但这不是一个理想的解决方案。曾有报告表明,目前用于肠道成像和上下胃肠道疾病诊断的内窥镜胶囊使用两个氧化银电池,可提供20 mW的能量。该报告指出,这是足够的能力来支持内窥镜。同时,两个电池占据了胶囊中的大部分空间,使得不可能添加代表胶囊内窥镜技术未来的治疗和诊断元件。

  在其他地方,密封已知有毒的电池是缓解电池误操作和意外摄入问题的一种方法,也有助于减少并发症。但是这种类型的设计会影响设备的修复潜力和报废可回收性,这些问题从长远来看是不可持续的。特别是考虑到到2022年,可穿戴医疗设备行业预计复合年增长率为18.3%,估值为144亿美元,据研究公司Markets and Markets的数据显示。这种规模的工业中不可回收的垃圾潜力是巨大的。

  所有选项的基本底线是医疗设备无论是使用一次电池还是二次电池供电,都必须具有可靠性,安全性和可持续性,而从以往的产品设计经验来看,以单一电源解决方案来满足这三项功能是不可能的。

  银锌电池 - 革命性的电池化学,提供安全性,可靠性和可持续性

  现在有一个选项可以满足微电池格式的所有三个标准:银锌。作为主要或次要选项,银锌化学可提供微电池格式中最高的能量密度和容量,与目前所有可用的微电池化学相比。这一点非常重要,因为较小尺寸的设备不一定具有较小的功率要求。无线连接的设备通常需要比非无线设备更高的容量和更高的能量密度。

  使用银锌,医疗设备设计人员无需在短时间与短寿命之间进行选择。案例:在过去的几年中,助听器行业在其具有无线连接功能的产品设计方面取得了巨大进步,但它没有一个好的可充电电池选择,以确保这些设备持续足够长时间才能真正有价值佩戴者。传统的可充电微电池选项既没有能力也没有使用寿命,以便使这些更复杂的助听器每天都在运行; 一次性电池工作时,为这些设备供电每年会为助听器每年扔掉大约100个电池。

  但银锌充电电池技术的进步同时发生,现在这两种技术已经结合在一起,从而产生可靠,持久的可充电设备,这些设备有可能提高数百万人的生活质量。世界上几乎每一个主要的助听器制造商现在都提供助听器,它由可充电的银锌电池供电。虽然有无线助听器由具有化学成分但不含银锌的电池供电,但这些电池必须密封在设备中以保护患者安全。这意味着如果电池耗尽或佩戴者忘记给助听器充电并想要使用一次性电池,则不能更换。这也意味着当电池耗尽时,助听器随之死亡, 银锌微电池化学的优点:高能量密度,长时间运行,稳定的水基化学;无毒,不易燃 - 不需要密封到设备中;可以承受高温杀菌;银锌一次电池具有高容量和高能量密度的安全性,适用于可摄取应用(如内窥镜胶囊);100%可回收;可以承受多达1,000次放电循环而不会损失大量能量。

  我们看到,几十年来美国国家航空航天局和军方依靠银锌来驱动从航天器或是鱼雷导弹,这种化学反应相对而言越小越强大。对于安全性,可持续性和电力,目前没有其他微电池化学品可以提供银锌,而对于医疗器械行业而言,安全性至关重要,设计日益复杂,这正是医疗器械从业者所急需要的技术突破。

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发表于 2018-4-18 13:44:40 | 显示全部楼层
我从十年前到现在看见过无数的电池革命报道,然后就没有然后了
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