Sep.2026 08
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ウェアラブルポンプの電池選び:一次電池 vs NiMH vs リチウムと週単位のエネルギー収支
序章
論文Bは、スリープ、無線、投与の量子から1日のミリアンペア時収支を構築し、電池戦略を比較し、パルス時の電圧降下と自己放電に対処し、IP28の身体装着安全を設計します。
詳細

インスリンポンプ装着型電池の選定、一次リチウム、NiMH、エネルギー収支

論文Bは、装着型ポンプの微小負荷を電池の選定へと変えます。身体装着機器向けに一次電池、充電式リチウム、NiMHを比較し、基礎およびボーラスパルスから週単位のミリアンペア時エネルギー収支を構築し、自己放電、パルス時の電圧降下、肌に安全な安全性のために設計します。

3つの電池戦略

一次AA/AAA(アルカリまたはリチウム・鉄二硫化物)は保存寿命を最大化し充電が不要で、チューブ式ポンプの古典的な選択ですが、消耗品コストが繰り返し発生し、電池が消耗するにつれ内部抵抗が変動します。一体型充電式リチウムは毎日充電する薄型密閉パッチポンプを可能にしますが、BMS、肌に接する膨潤と熱管理、IEC 62133-2の証跡を要します。充電式NiMH AAA/AAはその中間に位置します。平坦な1.2V曲線は、劣化したアルカリ電池よりはるかに良好にアクチュエータのパルス電圧を維持し、パルス電流が高く、本質的に水溶液系で安全(患者の身体に対し熱暴走しない)、浅い補充充電に寛容で、低自己放電グレードは数か月間電荷の大部分を保持します。再使用可能でドック充電される携帯ポンプやコントローラに適しています。

装着型ポンプ向け一次リチウムとNiMHの化学的比較アニメーション

週単位エネルギー収支の構築

収支は小さな量子の合計です。スリープ電流が30 µA、無線が1 %の時間を平均3 mAで動作し、ポンプが288回の基礎パルス(5分ごと)に加え1日12回のボーラスを100 mAで0.8秒実行するとします。1日の電荷は、スリープから約0.72 mAh、無線から0.72 mAh、駆動から7 mAh未満—約8–9 mAh/日です。よって1本の750 mAh AAA NiMH電池は、効率、コンバータ損失、ディレーティングを考慮する前でも、負荷を数週間まかなえます。この計算は、モータ最適化よりもスリープ電流設計と無線デューティが重要である理由、および(こうした小さな1日の消費において無視できない割合を占める)自己放電を仕様化すべき理由を示しており、まさに低自己放電NiMHがその価値を発揮する場面です。

インスリンポンプの1日ミリアンペア時エネルギー収支ウォーターフォールアニメーション

パルス時電圧降下と電圧アーキテクチャ

小さなモータパルスでも高抵抗の電池は電圧降下し、ボーラスの途中でブラウンアウトリセットを引き起こす降下は治療の中断です。そのため電池は容量と同じくパルス時内部抵抗で選定されます。NiMHの低く安定したインピーダンスは寿命末期付近までクリーンなボーラスパルスを供給し、1セルまたは2セルのレールは公称電圧ではなく放電末期におけるアクチュエータの最低動作電圧から選ばれます。保護は最小ながら堅牢に保ち、ラッチ式ではなく再設定可能として、過渡現象が治療をロックすることのないようにします。

身体装着の制約

装着される電池は、30–37 ℃の一定温度(自己放電を高め劣化を加速)、厳しいサイズと質量の制限、筐体のIP28級の浸漬シール、落下やきつい衣類による損傷に直面します。NiMHは暖かさや機械的損傷を穏やかに許容し徐々に劣化し、その水溶液系化学は肌接触の安全論証を簡素化します。充電はドック内でサーミスタにより監督され-ΔV終了となります。

判定ルール

  • スリープ+無線+投与の量子から収支を構築し、まずスリープ電流とBLEデューティを最適化する。
  • メンテナンス不要のチューブ式ポンプには一次電池、毎日充電する薄型パッチには一体型リチウム、再使用可能でドック充電され本質的に身体に安全な設計にはNiMH。
  • パルス時内部抵抗で選定し、寿命末期のボーラス全体でブラウンアウトがないことを検証する。

Weijiang Power

Weijiang Powerは、装着型医療OEM向けに低自己放電・低インピーダンスのNiMH AAA/AAセルと小型カスタムパックを、セルのマッチング、サーミスタ統合、IEC 62133-1/UN 38.3の書類とともに供給します。基礎/ボーラスのトレース、BLEスケジュール、装着時間の目標をお送りください。最後の投与まで治療を維持する電池戦略をサイジングします。

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