ในอุปกรณ์เช่นปั๊มอินซูลิน แบตเตอรี่ไม่เคยเป็นเพียง "แหล่งจ่ายไฟ" เท่านั้น
มันเป็นส่วนประกอบระดับระบบที่ส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำในการให้ยา ความปลอดภัย และความเสถียรในระยะยาว

จากประสบการณ์โครงการจริง ปัญหามากมายที่ดูเหมือน "ปัญหาการควบคุมหรือซอฟต์แวร์" มักจะสืบย้อนไปถึงแหล่งจ่ายไฟ เช่น
แรงดันตกทันที อุณหภูมิสูงขึ้นโดยไม่ควบคุม การบวมของแบตเตอรี่ในวงจรชีวิตช่วงปลาย หรือการเปิดใช้งานล้มเหลวหลังการขนส่งหรือการจัดเก็บเป็นเวลานาน

นี่คือเหตุผลที่ข้อกำหนดสำหรับ แบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับปั๊มอินซูลิน สูงกว่าผลิตภัณฑ์สวมใส่ทั่วไปมาก

I. การออกแบบพารามิเตอร์ทางไฟฟ้ารอบมอเตอร์ปั๊ม

ปั๊มอินซูลินมักใช้มอเตอร์เกียร์ DC ความแม่นยำสูง หรือมอเตอร์สเต็ปเปอร์ขนาดเล็ก

ลักษณะทั่วไปของพวกเขาคือ:

1. กระแสไฟฟ้าเฉลี่ยในการทำงานต่ำมาก
2. กระแสไฟฟ้าสูงสุดสั้นแต่สังเกตได้ระหว่างการสตาร์ทมอเตอร์และการจ่ายยา

หากความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ไม่ได้รับการควบคุมอย่างดี หรือความสามารถในการจ่ายไฟไม่เพียงพอ อาจเกิดแรงดันตกในระหว่างการจ่ายยา
ซึ่งอาจส่งผลต่อความสม่ำเสมอในการจ่ายยา หรือในกรณีรุนแรงอาจกระตุ้นการป้องกันระบบและการแจ้งเตือนที่ผิดพลาด

จากนี้ พารามิเตอร์ของแบตเตอรี่ไม่ใช่ "ยิ่งสูงยิ่งดี" แต่ควรตรงกับลักษณะโหลดจริงของระบบ

พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าหลักที่แนะนำ

1. แรงดันไฟฟ้าเล็กน้อย: 3.7V / 3.8V
เป็นแพลตฟอร์มลิเธียมโพลิเมอร์ที่成熟และเสถียร ง่ายต่อการจับคู่กับวงจรลดแรงดัน DC-DC ประสิทธิภาพสูง และช่วยลดการใช้พลังงานโดยรวม

2. ความจุที่กำหนด: 500mAh – 800mAh
ภายใต้สภาวะการใช้งานจริงด้วย Bluetooth เปิดตลอดเวลา และใช้แบ็คไลท์เป็นครั้งคราว รองรับการใช้งานประมาณ 3-7 วัน โดยสมดุลระหว่างขนาดและประสบการณ์ผู้ใช้

3. แรงดันตัดการชาร์จ: 4.20V ±0.05V
อุปกรณ์ทางการแพทย์ต้องหลีกเลี่ยงการชาร์จเกินอย่างเคร่งครัด แนะนำให้มีการป้องกันในระดับฮาร์ดแวร์ โดยตั้งค่าการป้องกันการชาร์จเกินต่ำกว่า 4.3V

4. แรงดันตัดการจ่าย: 3.0V – 3.2V
โดยทั่วไปจะสงวน "โซนเก็บข้อมูล" ต่ำกว่า 3.0V เพื่อปกป้อง RTC บันทึก และพารามิเตอร์สำคัญ

5. กระแสจ่ายต่อเนื่องสูงสุด: 1C (ประมาณ 500mA)
เป้าหมายไม่ใช่อัตรา C สูง แต่เป็นแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรระหว่างการสตาร์ทมอเตอร์

6. กระแสไฟฟ้าสถิตระหว่างการขนส่ง/จัดเก็บ (Ship Mode): < 10μA
สิ่งนี้มักถูกมองข้าม กระแสไฟฟ้าสถิตต่ำช่วยให้ผลิตภัณฑ์ยังสามารถเปิดใช้งานได้หลังจากการจัดเก็บหกเดือน

II. การจัดการความร้อนสำหรับการสวมใส่ติดตัว

แบตเตอรี่ลิเธียมมีความไวต่ออุณหภูมิสูง
ในขณะเดียวกัน ปั๊มอินซูลินจะสวมใส่ใกล้กับร่างกายเป็นเวลานาน โดยมีอุณหภูมิผิวทั่วไปประมาณ 35°C

ที่สำคัญกว่านั้น อินซูลินเองก็ไวต่อความร้อน
หากการควบคุมอุณหภูมิในพื้นที่ล้มเหลว จะส่งผลไม่เพียงแต่อายุการใช้งานแบตเตอรี่ แต่ยังรวมถึงความปลอดภัยของยาด้วย

ขีดจำกัดอุณหภูมิที่แนะนำ

1. อุณหภูมิในการจ่าย: -10°C ถึง +55°C
ครอบคลุมสภาพแวดล้อมภายนอกทั้งเย็นและร้อน

2. อุณหภูมิในการชาร์จ: +10°C ถึง +45°C
การชาร์จที่อุณหภูมิต่ำเพิ่มความเสี่ยงในการเกิดลิเธียมพลาสติก ในขณะที่การชาร์จที่อุณหภูมิสูงจะเร่งการบวมและความเสื่อมสภาพ

ในระดับฮาร์ดแวร์ แนะนำให้วางเทอร์มิสเตอร์ NTC ใกล้กับศูนย์กลางของเซลล์ แทนที่จะพึ่งพาอุณหภูมิของตัวเครื่องเพียงอย่างเดียว
ในตรรกะของระบบ การชาร์จควรหยุดทันทีเมื่ออุณหภูมิแบตเตอรี่เกิน 48°C พร้อมคำเตือนอุณหภูมิที่ชัดเจน

ในการออกแบบเชิงกลและความร้อน ควรแยกแบตเตอรี่ออกจากแหล่งความร้อน เช่น มอเตอร์และ SoC หลัก
สามารถเพิ่มแผ่นกระจายความร้อนนาโนแอโรเจลหรือกราไฟท์ เพื่อป้องกันจุดร้อนในพื้นที่ระยะยาวส่งผลกระทบต่อเซลล์และแท่นเก็บอินซูลิน

III. การออกแบบขนาด โครงสร้าง และความน่าเชื่อถือ

เพื่อประสบการณ์การสวมใส่ที่เรียบร้อยยิ่งขึ้น พื้นที่ภายในของปั๊มอินซูลินมักมีจำกัดมาก
สิ่งนี้ทำให้แบตเตอรี่ที่ปรับแต่งได้สูงเป็นสิ่งที่จำเป็นเกือบทั้งหมด

ช่วงขนาดที่ปรับแต่งได้ทั่วไป

1. ความหนา: 4.0 – 6.0 มม.
2. ความกว้าง: 20 – 30 มม.
3. ความยาว: 30 – 45 มม.

เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่มาตรฐาน เซลล์รูปร่างปรับแต่งได้ช่วยเพิ่มการใช้พื้นที่อย่างมีนัยสำคัญ และให้อิสระมากขึ้นในความหนาและการออกแบบอุตสาหกรรม

ในโครงการส่วนใหญ่ นิยมใช้เซลล์ลิเธียมโพลิเมอร์ชนิดถุง
มีน้ำหนักเบากว่า และในสภาวะที่ขัดข้องรุนแรง มักจะบวมแทนที่จะแตก ซึ่งเหมาะสมกว่าสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์แบบสวมใส่

ประเด็นสำคัญคือต้องเผื่อระยะบวมอย่างน้อย 10% ในทิศทางความหนาระหว่างการออกแบบเชิงกล
หากการบวมของแบตเตอรี่ในระยะหลังกดทับ PCB โดยตรง อาจทำให้เซ็นเซอร์วัดแรงดันหรือการไหลอ่านค่าเท็จ ซึ่งเป็นโหมดความล้มเหลวที่พบบ่อยมากในโครงการจริง

นอกจากนี้ เนื่องจากแบตเตอรี่มักเป็นส่วนประกอบที่หนักที่สุดภายในปั๊ม จึงแนะนำให้ใช้โฟม PORON รอบแบตเตอรี่เพื่อลดความเสียหายต่อข้อบัดกรีและตัวเครื่องระหว่างการตก

IV. ข้อกำหนดด้านกฎระเบียบและการรับรอง

โซลูชันแบตเตอรี่ใดๆ ที่ใช้ในปั๊มอินซูลินต้องพิจารณาเส้นทางการรับรองตั้งแต่เนิ่นๆ
มิฉะนั้น โครงการอาจถูกขัดขวางได้ง่ายในขั้นตอนปลาย

มาตรฐานที่จำเป็นทั่วไปได้แก่:

1. IEC 62133-2 (ความปลอดภัยแบตเตอรี่ลิเธียม)
2. UN 38.3 (การขนส่งทางอากาศ)
3. UL 2054 (ความปลอดภัยชุดแบตเตอรี่)
4. ISO 13485 (ระบบการจัดการคุณภาพอุปกรณ์การแพทย์)

จากประสบการณ์จริง ความคุ้นเคยของผู้จัดจำหน่ายแบตเตอรี่กับกระบวนการรับรองทางการแพทย์มักสำคัญกว่าข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคเพียงอย่างเดียว

MOTOMA: โซลูชันแบตเตอรี่ลิเธียมที่กำหนดเองสำหรับปั๊มอินซูลิน

ในงานปั๊มอินซูลิน มีโซลูชันแบตเตอรี่ที่ "พร้อมใช้งาน" จริงๆ น้อยมาก
นี่คือจุดที่ แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ ของ MOTOMA โดดเด่น

MOTOMA ไม่เพียงแต่จัดหาเซลล์เดี่ยวเท่านั้น แต่ยังมีโซลูชัน แบตเตอรี่ลิเธียมทางการแพทย์ แบบครบวงจรที่เน้นระบบ:

1. รองรับแพลตฟอร์ม 3.7V / 3.8V พร้อมการปรับแต่งความจุและขนาดที่ยืดหยุ่น
2. ความต้านทานภายในที่เหมาะสมและโครงสร้างการจ่ายสำหรับโหลดสูงสุดของมอเตอร์
3. เซลล์แบบถุงบางเฉียบและรูปทรงปรับแต่งสำหรับการออกแบบอุตสาหกรรมที่ซับซ้อน
4. โซลูชันแบบบูรณาการรวมถึง NTC วงจรป้องกันและขั้วต่อ
5. ประสบการณ์ด้านเสถียรภาพการจัดหาในระยะยาวและความสม่ำเสมอสำหรับโครงการทางการแพทย์

สำหรับการออกแบบอุปกรณ์ทางการแพทย์แบบสวมใส่ หมายถึงอิสระในการออกแบบมากขึ้นโดยไม่เสียสละความปลอดภัยหรือความน่าเชื่อถือ พร้อมลดความเสี่ยงต่อความล้มเหลวและการรับรองในระยะยาว

การแข่งขันในปั๊มอินซูลินไม่ได้จำกัดอยู่แค่ขั้นตอนวิธีหรือรูปลักษณ์อีกต่อไป
มันสะท้อนถึงความสามารถทางวิศวกรรมระบบโดยรวม

แบตเตอรี่ในฐานะส่วนพื้นฐานที่สุดแต่มักถูกมองข้าม มักจะเป็นตัวตัดสินว่าผลิตภัณฑ์สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้ในระยะยาวหรือไม่
ด้วยการออกแบบทางไฟฟ้าที่ตรงกับโหลด การควบคุมความร้อนที่เข้มงวด ระยะเผื่อทางกลที่เหมาะสม และความสามารถในการปรับแต่งที่เชื่อถือได้ แบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับปั๊มอินซูลิน แบบลิเธียมโพลิเมอร์จึงกลายเป็น "รากฐานความปลอดภัย" ของระบบอย่างแท้จริง