医療用スマートデバイスに最適なニッケル水素電池の選び方

医療機器は人命に直接影響を与えるため、適切なバッテリーの選択は最大限の厳密さと精度で行う必要があります。

医療機器向けニッケル水素電池の選定においては、長期にわたる安定した電力供給に十分な容量、回路要件を満たす適切な出力電圧、そして優れた安全性、耐久性、環境適応性、そして環境への配慮といった性能が不可欠です。あらゆる仕様を妥協することなく、慎重に評価する必要があります。

医療用バッテリーにニッケル水素電池が選ばれる理由

デバイス?

他の充電式バッテリーと比較して、 ニッケル水素 (NiMH) バッテリーは安全性、耐久性、低温適応性、環境面での利点が強化されており、医療用途に特に適しています。

• 高い安全性: NiMH バッテリーは、リチウム バッテリーよりも過充電や過放電に対する耐性が高く、熱暴走のリスクがはるかに低くなります。

• 長いサイクル寿命:通常 500 ～ 1000 サイクルが可能で、長期使用が必要なデバイスに最適です。

• 優れた低温性能: -20°C でも効果的に放電できるため、緊急時や屋外のシナリオに適しています。

• 環境に優しい:カドミウムや水銀などの有毒金属を含まないため、リサイクルや廃棄がより簡単かつ安全になります。

一般的な用途:

NiMH バッテリーは、血糖値モニター、心電図モニター、医療用吸引器、輸液ポンプ、人工呼吸器のバックアップ バッテリーなどによく使用されます。

医療機器に最適なニッケル水素電池の選び方

医療分野において、バッテリーの信頼性はデバイスの性能と患者の安全に直接関係しています。バッテリーが性能要件と医療用途の厳しい要求の両方を満たすことを確認するために、コア技術パラメータ、医療シナリオへの適合性、そして安全性認証という3つの側面から包括的な評価を実施する必要があります。

1. 技術仕様の審査

デバイスの電力ニーズに合わせたエネルギー密度と容量の調整

バッテリー容量をデバイスの電力消費量に合わせてください。

例：
ポータブル患者モニターが 5W で 8 時間動作する場合、次のものが必要です。

5W × 8時間 = 40Wh

定格7.2Vのバッテリーパックを想定:

40Wh ÷ 7.2V ≒ 5.6Ah

注意: 誤って単一セル (1.2V) の容量に基づいて計算しないでください。過大評価を避けるために、パックの合計電圧を使用する必要があります。

推奨エネルギー密度:
一般用途では70～100Wh/kg。高性能な産業用NiMHモデルは110Wh/kgに達し、カスタム設計では120Wh/kgに近づくこともあり、稼働時間と携帯性のバランスが最適になります。

小型またはウェアラブル医療機器の場合は、薄型スタック NiMH バッテリー構造を選択してください。

バッテリーの選択は、実際の電力消費曲線と実際の動作条件を考慮する必要があります。容量が小さすぎる（動作時間が制限される）か、容量が大きすぎる（重量と体積が増える）のは避けてください。

電圧プラットフォームと安定性

• 電圧の安定性：標準的なNiMHセル電圧は1.2Vです。6セルパック（7.2V）の場合、セル間の電圧差は50mV以下である必要があります。

たとえば、高精度コンポーネント (センサー、マイクロコントローラなど) に影響を与えないようにするには、各セルを 1.15V ～ 1.25V の範囲に維持する必要があります。

• 安定した放電プラットフォーム：放電深度（DOD）80%における電圧降下は10%以下である必要があります。理想的には、電圧は1.3Vから1.17Vまで徐々に低下するはずです。

これはメーカーの放電曲線を通じて確認できます。

心電図モニターやパルスオキシメーターなどの医療用電子機器は電圧変動に非常に敏感です。高い電圧安定性とセルの一貫性を備えたニッケル水素電池の選択が重要です。

充放電性能とサイクル寿命

• 急速充電機能：除細動器などの救命機器の急速充電要件を満たすには、1C～2Cの急速充電に対応したモデルをお選びください。周囲温度25℃において、温度上昇は15℃以内に抑えられます。

• サイクル寿命:年間約 200 回の充電サイクルを想定して、サイクル寿命が 1,000 回以上の医療グレードの NiMH バッテリーを選択してください。

例: 高品質のバッテリーは、0.5C で 1200 サイクル後でも 80% 以上の容量を維持し、救命医療機器における長期的なパフォーマンスを保証します。

2. 医療環境の適合性

環境許容基準

• 標準的な医療条件:動作温度は -20°C ～ 60°C をサポートする必要があります。

• 過酷な条件:一部の緊急医療機器では -30°C ～ 65°C が必要であり、特殊なバージョンでは一時的に -40°C ～ 70°C にも耐えることができます。

通常の消費者向けバッテリーは、寒冷条件下では容量の半分を失い、現場でのパフォーマンスが著しく低下する可能性があります。

消毒剤耐性設計

• 推奨されるケース材料: PPS または PA66 プラスチック。

• 消毒剤耐性テスト:短期間の浸漬またはアルコール拭き取りの 500 サイクルに合格する必要があります。

医療機器はアルコールや塩素系の溶液で頻繁に消毒されます。腐食を防ぎ、製品寿命を延ばし、交換コストを削減するために、適合性試験に合格した消毒耐性バッテリーをお選びください。

3. 安全性とコンプライアンスの認証

必須安全認証

国際的：

• UL 1642 / IEC 62133-2:2017 — 過充電、短絡、圧縮、落下テストをカバーします。

• EU MDR (規制 2017/745) — 認定機関が発行する必須の CE 認証。

中国：

• GB 31241 — 携帯用電子電池の安全性に関する国家規格。

• YY/T 0803 — 医療グレードBMS（バッテリー管理システム）の要件。BMSが存在しない場合は、適用範囲を明確に定義する必要があります。

環境コンプライアンスと医療廃棄物処理

• バッテリーに有毒な重金属が含まれていないことを確認するために、 RoHS 2.0およびREACH宣言を提供します。

• バッテリーは医療廃棄物処理規制に準拠する必要があります（例：中国の医療廃棄物ディレクトリでは「化学廃棄物」に分類されます）。

医療用途におけるニッケル水素電池とリチウムイオン電池の比較

多くの人がニッケル水素電池とリチウムイオン電池のどちらを選ぶかというジレンマに直面しています。以下に、それぞれの違いを比較してご紹介します。

最後に、医療用途に適したバッテリーの選び方について詳しく知りたい場合は、 BatteryMall.com/ supportをご覧ください。
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