村田高功能能源装置在医疗设备峰值辅助和备份中的必要性

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随着人口老龄化的加速,家族形态也在发生着一定的变化,医疗、护理等社会保障制度也相应进行了各种各样的制度改革。云服务的普及以及网络利用范围的扩大,使得Information and Communication Technology (以下称ICT)等技术也在不断发展,人们能够更好地利用大数据和开放数据信息,创造更多的附加价值。在医疗领域如何合理应用ICT,实现高效且高品质的医疗、护理服务,促进健康管理,实现健康长寿社会备受期待。

医疗设备数据的数字化普及最初是通过使用有线LAN连接来实现,随后是在能有效记录数据的大部分设备中普及SD卡等外部存储器。如今,无线通信设备的数据传输速率有所提高,基础设施也比较完善,在推进机动性这一实际需求下,将有线LAN电缆线发展为不占用空间的无线LAN逐渐成为必然趋势。特别是为了应对便携式医疗设备的要求,其设备整体的小型化对电池小型化、电池使用寿命长、维持系统稳定(热交换:插入电源维持工作状态,插拔供电线、交换供电线、交换电池)以及设备的工作稳定性都提出了很高的要求。村田制作所(以下简称“村田”)的超级电容(DMF/DMT系列)以及小型能源装置(UMA系列)在医疗设备的峰值辅助和备份方面能够发挥重要作用。

村田超级电容:适用于便携式医疗设备的峰值辅助

村田的医疗设备峰值辅助产品阵容如表1所示。DMT系列可在周围温度高达85℃的环境下使用,是能够长期用于高温环境下的通用型产品。DMF系列ESR更低,更适合支持长时间大功率负载输出辅助。

 

表1 :村田医疗设备峰值辅助产品阵容

在便携式医疗设备的峰值辅助方面,村田的超级电容具有小型、薄型化的封装,同时具有业内超高水平的功率密度和能量密度。特别是如图1所示的对于连续运行负载的功能,也可进行高输出辅助。如图2所示,将超级电容与1次电池并联,就能在高峰值负载运行时,均衡电压输出,因此能够有助于提高设备的性能和品质(如图3所示)。

 

 

图3:超级电容的负载平均化

这里我们可以用2个均衡峰值负载输出的例子讲解适用于便携式医疗设备的事例。一个是便携式医疗设备的显示屏和SD卡等存储功能启动时的适用事例,另一个是具有无线LAN功能的便携式设备启动无线LAN功能时的适用事例(假设便携式医疗设备的电源为1次电池)。

备的显示屏以及SD卡等存储功能启动时,仅用电池时和同时使用电池+超级电容时的比较结果如图5所示。由此可以看出,村田的超级电容可以均衡负载运行时的电压波动,可以不浪费电池电量,充分利用到最后。

 

图4:负载条件①

 

图5:负载条件①的比较结果

在负载条件②(图6)下,便携式医疗设备的无线LAN功能启动时,仅用电池时和同时使用电池+超级电容时的比较结果如图7所示。

 

图6:负载条件②

 

图7:负载条件②的比较结果

从以上两个案例中我们可以看到,通过使用村田的超级电容,能够均衡负载大功率输出时的电压波动,有助于提升设备工作的稳定性,更充分地利用电池的能量。

村田小型能源装置(UMA系列):适用于便携式医疗设备的备份

在便携式医疗设备的备份方面,与传统锂离子电池(以下称LIB)不同的是,村田的小型能源装置(UMA系列)是在阴极材料上使用钛酸锂的新型锂离子二次电池。通过刷新使用材料,实现了一般LIB不可能达成的高速率充放电、长寿命以及不会发生热失控的高安全性,尤其适用于作为辅助电源应用于便携式医疗设备的系统备份。村田圆柱型(UMAC)和薄片型(UMAL)小型能源装置的规格如表2所示。

 

表2:小型能源装置(UMA系列)产品规格

在替换便携式医疗设备上的电池时,要维持系统运行,就需要在操作OS和系统时避免深度休眠模式,缩减再启动导致的时间损耗。在便携式医疗设备不慎跌落而造成的电池错位时,由于超级电容容量较小,在交换电池时不能支持足够的备份时间来维持系统。而传统的小型锂离子电池不能够输出系统备份所需的功率,并且存在循环寿命短的问题。村田的小型能源装置与其他元件相比,在备份时间、备份功率输出、循环寿命(在满电~50%充电循环内,5000次循环后容量几乎没有发生劣化,如图8所示)等各方面性能表现都十分优异,非常适合作为便携式医疗设备备份用的蓄电元件。特性比较如表3所示。

 

图8:循环特性(UMAL事例)

 

表3:备份用元件比较表

总体来说,村田的超级电容(DMF/DMT系列)以及小型能源装置(UMA系列)是具备今后便携式医疗设备所需各项特性的高功能能源装置。今后,村田将通过继续改善该产品优势、扩充产品阵容以及产品解决方案,为便携式医疗设备的高功能化做贡献。

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