大電流型鈕扣電池為穿戴醫(yī)療設(shè)備提供充足的電源

大電流型鈕扣電池為穿戴

醫(yī)療設(shè)備提供充足的電源

現(xiàn)代人擁有較為富足的生活，但像是高血壓、糖尿病等疾病，也成為現(xiàn)代人的常見疾病。通過(guò)一些穿戴醫(yī)療設(shè)備來(lái)監(jiān)測(cè)患者的生理狀態(tài)，以進(jìn)行身體狀態(tài)的管理，已經(jīng)成為維持患者身體健康、改善生活質(zhì)量的重要設(shè)備。這些穿戴醫(yī)療設(shè)備必須具備體積小、重量輕，但又要滿足支持大電流、使用壽命長(zhǎng)的需求，因此大電流型的鈕扣電池將成為這些穿戴醫(yī)療設(shè)備的理想拍檔。本文將為您介紹新型血糖監(jiān)測(cè)儀的發(fā)展，以及由村田（Murata）推出的大電流型鈕扣電池的產(chǎn)品特性。

傳統(tǒng)手動(dòng)控糖方案不方便、

不精確與不及時(shí)

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給人們帶來(lái)富足的生活，但也帶來(lái)一些“富貴病”，例如糖尿病等，已經(jīng)成為現(xiàn)代人的常見疾病。依據(jù)國(guó)際糖尿病聯(lián)盟（IDF）的《2021全球糖尿病地圖（第10版）》顯示，在過(guò)去10年間全球糖尿病患者數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，已經(jīng)達(dá)到約5億多人，其中中國(guó)糖尿病患者人數(shù)由0.9億增至1.41億，占全球患者人數(shù)的26%，預(yù)計(jì)今后全球的糖尿病患者將進(jìn)一步增長(zhǎng)。因此，如何做好血糖監(jiān)控和管理，將是擺在人類社會(huì)面前的一個(gè)重大課題。

傳統(tǒng)手動(dòng)控糖方案對(duì)糖尿病患者來(lái)說(shuō)相當(dāng)不方便、不精確與不及時(shí)，以往糖尿病患者在家主要是定時(shí)用血糖儀采集指尖血來(lái)檢測(cè)毛細(xì)血管的血糖值，若超過(guò)醫(yī)生給的建議值，則手動(dòng)注射胰島素來(lái)控制血糖，但是這套老方法既“不方便”也“不精確”，這是因?yàn)槿梭w的血糖值在一天內(nèi)會(huì)頻繁大幅變動(dòng)，個(gè)別時(shí)間點(diǎn)的定時(shí)血糖檢測(cè)，并不能實(shí)時(shí)且精確的反應(yīng)真實(shí)的血糖水平。此外，采用手動(dòng)注射胰島素，將較難控制注入量的精度。傳統(tǒng)手動(dòng)控糖方案相當(dāng)不方便、不精確、不及時(shí)，即便能夠補(bǔ)充胰島素，但是患者仍然需要嚴(yán)格控制飲食等，生活質(zhì)量并沒有因此而改善。

“人造胰腺” 提高糖尿病患者的生活品質(zhì)

如今，隨著科技的發(fā)展，科學(xué)家和技術(shù)工程師們研發(fā)出了智能型可穿戴的“人造胰腺”設(shè)備。這種連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)裝置（CGM）又稱為“人造胰腺”，其工作原理是將CGM的傳感探針植入皮下，可以自動(dòng)實(shí)時(shí)檢測(cè)人體中的血糖水平，并將數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送至計(jì)算單元（專用PDA或用戶手機(jī)APP）。計(jì)算單元在判斷計(jì)算出所需的胰島素需求量后，將指令發(fā)送到智能胰島素泵，隨后胰島素泵啟動(dòng)將所需的胰島素實(shí)時(shí)且精確的注射入患者體內(nèi)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地維持患者血糖平衡。通過(guò)上傳數(shù)據(jù)到醫(yī)療云平臺(tái)，相關(guān)醫(yī)療機(jī)構(gòu)或主治醫(yī)師就可隨時(shí)掌握患者血糖健康狀態(tài)，及時(shí)給出醫(yī)學(xué)建議和方案。這個(gè)整個(gè)過(guò)程，無(wú)需患者干預(yù)，真正實(shí)現(xiàn)了“方便且精確”的控制血糖水平，患者在佩戴“人造胰腺”時(shí)也可以正常飲食及娛樂(lè)等，提高了患者的生活品質(zhì)。

這種面向醫(yī)療的智能可穿戴設(shè)備，追求全自動(dòng)、高精度、及時(shí)性，因此對(duì)電池的要求更高，相比于消費(fèi)電子，醫(yī)療級(jí)電子產(chǎn)品要求功能完整、精度高，從產(chǎn)品供電需求方面來(lái)看，電池的放電性能必須能夠應(yīng)對(duì)瞬時(shí)電力需求的波動(dòng)，因?yàn)樵谶@種復(fù)雜環(huán)境下，還需要進(jìn)行無(wú)線通信和驅(qū)動(dòng)液泵電機(jī)等功能。此外，由于對(duì)穿戴設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性與安全性有更高的要求，因此設(shè)備內(nèi)電池自身需要確保安全，電池也需要足夠輕薄才行，另一方面，穿戴設(shè)備的常規(guī)要求是輕量化與薄型化，這對(duì)電池的規(guī)格要求越來(lái)越高。

大電流鈕扣電池滿足可穿戴設(shè)備的需求

自近20年前推出可穿戴設(shè)備以來(lái)，已經(jīng)建立了重要的市場(chǎng)，到2021年出貨量約為5億臺(tái)。包括聲音處理、生物識(shí)別傳感、語(yǔ)音輔助技術(shù)、無(wú)線連接和電源管理等方面的發(fā)展，使可聽設(shè)備（智能入耳式設(shè)備）下一代可穿戴設(shè)備領(lǐng)域?qū)㈩A(yù)計(jì)出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。然而，它們的設(shè)計(jì)和開發(fā)面臨著一系列的挑戰(zhàn)。

可穿戴設(shè)備市場(chǎng)正面臨著小型化和高效、安全性和可靠性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍匦耘c功能上的挑戰(zhàn)，大電流鈕扣電池正可應(yīng)用在可聽戴設(shè)備、智能手表、AR眼鏡／VR頭盔、醫(yī)療設(shè)備等產(chǎn)品上。

由村田推出的大電流型SR/LR系列鈕扣型電池，非常適合用于需要承受大電流負(fù)載、使用通信、照明、攝像機(jī)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)功能的器材。大電流型SR/LR系列鈕扣型電池的最大脈沖放電電流約為標(biāo)準(zhǔn)型的3倍，其輸出電流條件是在23℃的環(huán)境下，可確保電壓不低于1.2V的電流，因此在需要達(dá)到較高電流峰值的器械中亦可使用。

這種小型、薄型的大電流型鈕扣型電池產(chǎn)品，適用于可穿戴設(shè)備等設(shè)備的小型化，并使用了村田特有的密封材料加工和密封技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了出色的防漏液性能，其具備大電流負(fù)載特性、小巧輕薄、高安全性這三個(gè)特征，適用于需要實(shí)現(xiàn)小型、高性能及高可靠性的器械。例如在醫(yī)療用途上，可應(yīng)用于給藥系統(tǒng)、膠囊內(nèi)鏡、胰島素泵、持續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀等產(chǎn)品，此外也可應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、激光筆、音頻處理器等領(lǐng)域。

面向醫(yī)療領(lǐng)域的大電流型鈕扣電池

由村田推出的大電流型SR/LR鈕扣電池包含氧化銀電池SR系列與堿性電池LR系列，這種面向醫(yī)療領(lǐng)域的鈕扣電池產(chǎn)品具有大電流放電、高安全性、無(wú)汞、100%日本制造、小型輕薄等特點(diǎn)。

大電流型SR/LR鈕扣電池在放電功率方面，和常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)型鈕扣電池相比，大電流型可以放出更大的電流，最大脈沖放電電流約為以往的3倍，其輸出電流條件為在23℃的環(huán)境下，可確保電壓不低于1.2V的電流，在DOD 0%、100ms（23°C）的條件下，可維持1.2V以上的電壓最大脈沖放電電流，因此可以更從容的面對(duì)例如連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀和胰島素泵中無(wú)線模塊或者電機(jī)的瞬時(shí)功率需求。

此外，大電流型SR/LR鈕扣電池在連續(xù)大功率放電時(shí)，相比常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)型，連續(xù)輸出時(shí)間更持久，整個(gè)放電過(guò)程中電壓和功率更加飽滿，讓設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的更穩(wěn)定，可提高用戶滿意度。

另一方面，村田在安全技術(shù)方面，電池所用材料中不含汞等有害物質(zhì)，可以滿足醫(yī)療方面的材料安全要求。另外，村田鈕扣電池還采用了獨(dú)創(chuàng)的 “J型墊片” 設(shè)計(jì)，防漏液特性優(yōu)異，確保長(zhǎng)時(shí)間使用或儲(chǔ)存電池時(shí)的可靠性、安全性及耐久性。

村田鈕扣電池在醫(yī)療器械領(lǐng)域有著多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和相當(dāng)數(shù)量的成功案例，搭載村田鈕扣電池的醫(yī)療器械產(chǎn)品，均可通過(guò)嚴(yán)苛的國(guó)內(nèi)外醫(yī)療器械認(rèn)證。村田鈕扣電池除了應(yīng)用于 “人造胰腺” 中的連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀和智能胰島素泵以外，還在 “膠囊內(nèi)鏡”（消化道影像檢測(cè)）和 “振動(dòng)膠囊”（物理治療便秘）等先進(jìn)醫(yī)療器械中有著廣泛應(yīng)用。

目前村田推出的大電流型SR/LR鈕扣電池包括SR927R，其標(biāo)稱容量為45 mAh，直徑為9.5 mm，高度則為2.7 mm，質(zhì)量為0.70 g，支持1.55 V額定電壓，符合IEC（JIS）的SR57規(guī)范；SR44R與LR44R的標(biāo)稱容量均為150 mAh，直徑均為11.6 mm，高度均為5.4 mm，質(zhì)量分別為2.2 g（SR44R）與2.0 g（LR44R），額定電壓分別為1.55 V（SR44R）與1.50 V（LR44R），符合IEC（JIS）的SR44（SR44R）與LR44（LR44R）規(guī)范，這三款產(chǎn)品的工作溫度均為-10~60℃。

結(jié)語(yǔ)

醫(yī)療用可穿戴設(shè)備可隨時(shí)監(jiān)測(cè)慢性病患者的生理特征，以便及時(shí)給藥或?qū)崟r(shí)預(yù)警，可提升醫(yī)療的效果，也改善了患者的生活質(zhì)量，其應(yīng)用市場(chǎng)相當(dāng)廣大。由村田推出的大電流型SR/LR鈕扣電池具備大電流放電、高安全性、無(wú)汞、日本制造、小型輕薄等特點(diǎn)，將會(huì)是搭配相關(guān)醫(yī)療用可穿戴設(shè)備的理想選擇。

審核編輯：湯梓紅