Trong quá trình phát triển các thiết bị đeo loại miếng dán – như máy theo dõi glucose liên tục, cảm biến da và miếng dán y tế – pin thường bị đánh giá thấp, nhưng nó là một trong những thành phần khó thực hiện đúng nhất. Nó không chỉ xác định tuổi thọ pin mà còn cả sự thoải mái khi đeo, an toàn và thiết kế cơ học tổng thể của sản phẩm.

1. Không gian và yếu tố hình dạng: Pin phải "biến mất" vào trong sản phẩm

Đối với các kỹ sư cơ khí, ràng buộc đầu tiên của thiết bị miếng dán không phải là dung lượng, mà là không gian.

Các sản phẩm này thường yêu cầu tổng độ dày nhỏ hơn 2 mm. Pin cứng truyền thống khó tích hợp và thường tạo cảm giác cơ thể lạ trên da. Do đó, pin lithium polymer siêu mỏng hoặc pin rắn linh hoạt đã trở thành lựa chọn ưu tiên. Chúng có thể uốn cong nhẹ theo miếng dán và phù hợp hơn với da, làm cho thiết bị gần như không thể nhận thấy khi đeo.

Từ góc độ tích hợp, nhiều thiết kế đang tiến tới tích hợp sâu với mạch in linh hoạt (FPC). Pin thu nhỏ tương thích SMT, hoặc thậm chí thiết kế pin nhúng trực tiếp vào mạch linh hoạt, giúp tối đa hóa việc sử dụng không gian cực kỳ hạn chế.

2. Mật độ năng lượng và thời gian hoạt động: Tối đa hóa thời gian chạy trong một thể tích nhỏ

Các thiết bị miếng dán thường có mức tiêu thụ điện năng khiêm tốn, nhưng yêu cầu về thời gian chạy rất nghiêm ngặt.

Miếng dán dùng một lần thường cần hoạt động liên tục trong 7–14 ngày, trong khi miếng dán tái sử dụng thường yêu cầu 3–5 ngày hoạt động với một lần sạc. Điều này đặt ra yêu cầu cao về mật độ năng lượng theo thể tích, với các mục tiêu của ngành thường vượt quá 400–600 Wh/L.

Đồng thời, các công nghệ truyền thông công suất thấp như BLE và NFC là tiêu chuẩn. Điều này làm cho sự tự xả thấp trở thành một yêu cầu quan trọng, đảm bảo hiệu suất pin ổn định và có thể dự đoán được trong thời gian đeo lâu dài.

3. Chiến lược sạc lại: Sạc không phải là lựa chọn duy nhất

Không phải tất cả các thiết bị miếng dán đều yêu cầu pin có thể sạc lại.

Đối với các sản phẩm giám sát dài hạn, pin lithium có thể sạc lại vẫn là giải pháp chính, với tuổi thọ chu kỳ thường dự kiến vượt quá 500 chu kỳ sạc-xả. Ngược lại, một số miếng dán y tế dùng một lần được hưởng lợi từ giải pháp pin sơ cấp, giúp đơn giản hóa thiết kế hệ thống bằng cách loại bỏ mạch sạc và các lo ngại về thu hồi sau sử dụng.

Trong các sản phẩm cao cấp, sạc không dây qua Qi hoặc NFC đang trở nên phổ biến hơn. Loại bỏ các đầu nối vật lý cải thiện đáng kể khả năng chống nước, cho phép thiết kế đạt xếp hạng IP67 hoặc thậm chí IP68 – một lợi thế quan trọng cho các thiết bị được đeo liên tục và tiếp xúc với nước trong quá trình sử dụng hàng ngày.

4. Phạm vi nhiệt độ và quản lý nhiệt: Một ranh giới an toàn vô hình

Các thiết bị miếng dán hoạt động trong một môi trường rất đặc thù – tiếp xúc trực tiếp với cơ thể con người.

Pin phải duy trì điện áp đầu ra ổn định trong khoảng 30 °C đến 42 °C, tương ứng với nhiệt độ bề mặt da. Trong quá trình sạc, nhiệt độ tăng thường được yêu cầu giữ dưới 2 °C để tránh kích ứng hoặc khó chịu cho da. Ngoài ra, pin phải chịu được các điều kiện bảo quản và vận chuyển trong khoảng từ –20 °C đến 60 °C, đặt ra các yêu cầu cao hơn đối với vật liệu và quy trình sản xuất.

5. An toàn và tuân thủ: Một tiêu chuẩn không thể thương lượng

Vì các thiết bị miếng dán tiếp xúc trực tiếp với da trong thời gian dài, an toàn pin không thể bị xâm phạm.

Vật liệu đóng gói phải vượt qua thử nghiệm tương thích sinh học ISO 10993 để đảm bảo không độc hại và không gây nhạy cảm. Từ quan điểm an toàn cơ học, pin không được bốc cháy, rò rỉ hoặc hỏng hóc nguy hiểm khi chịu nén, uốn hoặc đâm thủng ngẫu nhiên – đây là một lý do tại sao các công nghệ rắn và bán rắn đang thu hút sự chú ý.

Các mạch bảo vệ siêu nhỏ cũng rất cần thiết để ngăn ngừa sạc quá mức, xả quá mức và đoản mạch, đảm bảo hành vi được kiểm soát trong tất cả các điều kiện vận hành.

6. Xu hướng thông số kỹ thuật điển hình (Phạm vi tham khảo)

• Loại pin: Lithium polymer siêu mỏng / pin rắn linh hoạt hoặc màng mỏng
• Phạm vi độ dày: 0,4 mm – 1,5 mm
• Điện áp danh định: 3,7 V – 3,85 V
• Phạm vi dung lượng: 10 mAh – 100 mAh (tùy thuộc vào kích thước)
• Tiêu chuẩn an toàn: IEC 62133, UL 1642, UN 38.3
• Xếp hạng chống nước: IP67 / IP68 (tùy thuộc vào thiết kế hệ thống)

Trong các ứng dụng có yêu cầu tích hợp và an toàn cao như vậy, kinh nghiệm kỹ thuật thường quan trọng hơn các thông số kỹ thuật riêng lẻ.

Pin lithium polymer của MOTOMA đã được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị đeo loại miếng dán và thiết bị y tế, với nhiều trường hợp thành công đã được chứng minh. MOTOMA cung cấp thiết kế tùy chỉnh siêu mỏng, chất lượng sản xuất hàng loạt nhất quán và hỗ trợ chứng nhận an toàn toàn diện. Từ phối hợp cơ học giai đoạn đầu đến sản xuất quy mô lớn ổn định, MOTOMA tập trung vào quan điểm tổng thể sản phẩm – giúp khách hàng đạt được các giải pháp thực tế và có thể kiểm chứng, cân bằng không gian, thời gian chạy và an toàn.