隨著人口老齡化的加速,家族形態也在發生著一定的變化,醫療、護理等社會保障制度也相應進行了各種各樣的制度改革。云服務的普及以及網絡利用范圍的擴大,使得Information and Communication Technology (以下稱ICT)等技術也在不斷發展,人們能夠更好地利用大數據和開放數據信息,創造更多的附加價值。在醫療領域如何合理應用ICT,實現高效且高品質的醫療、護理服務,促進健康管理,實現健康長壽社會備受期待。
醫療設備數據的數字化普及最初是通過使用有線LAN連接來實現,隨后是在能有效記錄數據的大部分設備中普及SD卡等外部存儲器。如今,無線通信設備的數據傳輸速率有所提高,基礎設施也比較完善,在推進機動性這一實際需求下,將有線LAN電纜線發展為不占用空間的無線LAN逐漸成為必然趨勢。特別是為了應對便攜式醫療設備的要求,其設備整體的小型化對電池小型化、電池使用壽命長、維持系統穩定(熱交換:插入電源維持工作狀態,插拔供電線、交換供電線、交換電池)以及設備的工作穩定性都提出了很高的要求。村田制作所(以下簡稱“村田”)的超級電容(DMF/DMT系列)以及小型能源裝置(UMA系列)在醫療設備的峰值輔助和備份方面能夠發揮重要作用。
村田超級電容:適用于便攜式醫療設備的峰值輔助
村田的醫療設備峰值輔助產品陣容如表1所示。DMT系列可在周圍溫度高達85℃的環境下使用,是能夠長期用于高溫環境下的通用型產品。DMF系列ESR更低,更適合支持長時間大功率負載輸出輔助。
表1 :村田醫療設備峰值輔助產品陣容
在便攜式醫療設備的峰值輔助方面,村田的超級電容具有小型、薄型化的封裝,同時具有業內超高水平的功率密度和能量密度。特別是如圖1所示的對于連續運行負載的功能,也可進行高輸出輔助。如圖2所示,將超級電容與1次電池并聯,就能在高峰值負載運行時,均衡電壓輸出,因此能夠有助于提高設備的性能和品質(如圖3所示)。
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這里我們可以用2個均衡峰值負載輸出的例子講解適用于便攜式醫療設備的事例。一個是便攜式醫療設備的顯示屏和SD卡等存儲功能啟動時的適用事例,另一個是具有無線LAN功能的便攜式設備啟動無線LAN功能時的適用事例(假設便攜式醫療設備的電源為1次電池)。
在負載條件①(圖4)下,便攜式醫療設備的顯示屏以及SD卡等存儲功能啟動時,僅用電池時和同時使用電池+超級電容時的比較結果如圖5所示。由此可以看出,村田的超級電容可以均衡負載運行時的電壓波動,可以不浪費電池電量,充分利用到最后。
圖5:負載條件①的比較結果
在負載條件②(圖6)下,便攜式醫療設備的無線LAN功能啟動時,僅用電池時和同時使用電池+超級電容時的比較結果如圖7所示。
圖7:負載條件②的比較結果
從以上兩個案例中我們可以看到,通過使用村田的超級電容,能夠均衡負載大功率輸出時的電壓波動,有助于提升設備工作的穩定性,更充分地利用電池的能量。
村田小型能源裝置(UMA系列):適用于便攜式醫療設備的備份
在便攜式醫療設備的備份方面,與傳統鋰離子電池(以下稱LIB)不同的是,村田的小型能源裝置(UMA系列)是在陰極材料上使用鈦酸鋰的新型鋰離子二次電池。通過刷新使用材料,實現了一般LIB不可能達成的高速率充放電、長壽命以及不會發生熱失控的高安全性,尤其適用于作為輔助電源應用于便攜式醫療設備的系統備份。村田圓柱型(UMAC)和薄片型(UMAL)小型能源裝置的規格如表2所示。
表2:小型能源裝置(UMA系列)產品規格
在替換便攜式醫療設備上的電池時,要維持系統運行,就需要在操作OS和系統時避免深度休眠模式,縮減再啟動導致的時間損耗。在便攜式醫療設備不慎跌落而造成的電池錯位時,由于超級電容容量較小,在交換電池時不能支持足夠的備份時間來維持系統。而傳統的小型鋰離子電池不能夠輸出系統備份所需的功率,并且存在循環壽命短的問題。村田的小型能源裝置與其他元件相比,在備份時間、備份功率輸出、循環壽命(在滿電~50%充電循環內,5000次循環后容量幾乎沒有發生劣化,如圖8所示)等各方面性能表現都十分優異,非常適合作為便攜式醫療設備備份用的蓄電元件。特性比較如表3所示。
總體來說,村田的超級電容(DMF/DMT系列)以及小型能源裝置(UMA系列)是具備今后便攜式醫療設備所需各項特性的高功能能源裝置。今后,村田將通過繼續改善該產品優勢、擴充產品陣容以及產品解決方案,為便攜式醫療設備的高功能化做貢獻。