大电流型钮扣电池为穿戴医疗设备提供充足的电源
【导读】现代人拥有较为富足的生活，但像是高血压、糖尿病等疾病，也成为现代人的常见疾病。通过一些穿戴医疗设备来监测患者的生理状态，以进行身体状态的管理，已经成为维持患者身体健康、改善生活质量的重要设备。这些穿戴医疗设备必须具备体积小、重量轻，但又要满足支持大电流、使用寿命长的需求，因此大电流型的钮扣电池将成为这些穿戴医疗设备的理想拍檔。本文将为您介绍新型血糖监测仪的发展，以及由村田（Murata）推出的大电流型钮扣电池的产品特性。
传统手动控糖方案不方便、不精确与不及时
经济的发展给人们带来富足的生活，但也带来一些“富贵病”，例如糖尿病等，已经成为现代人的常见疾病。依据国际糖尿病联盟（IDF）的《2021全球糖尿病地图（第10版）》显示，在过去10年间全球糖尿病患者数量持续增长，已经达到约5亿多人，其中中国糖尿病患者人数由0.9亿增至1.41亿，占全球患者人数的26%，预计今后全球的糖尿病患者将进一步增长。因此，如何做好血糖监控和管理，将是摆在人类社会面前的一个重大课题。
传统手动控糖方案对糖尿病患者来说相当不方便、不精确与不及时，以往糖尿病患者在家主要是定时用血糖仪采集指尖血来检测毛细血管的血糖值，若超过医生给的建议值，则手动注射胰岛素来控制血糖，但是这套老方法既“不方便”也“不精确”，这是因为人体的血糖值在一天内会频繁大幅变动，个别时间点的定时血糖检测，并不能实时且精确的反应真实的血糖水平。此外，采用手动注射胰岛素，将较难控制注入量的精度。传统手动控糖方案相当不方便、不精确、不及时，即便能够补充胰岛素，但是患者仍然需要严格控制饮食等，生活质量并没有因此而改善。
“人造胰腺” 提高糖尿病患者的生活品质
如今，随着科技的发展，科学家和技术工程师们研发出了智能型可穿戴的“人造胰腺”设备。这种连续血糖监测装置（CGM）又称为“人造胰腺”，其工作原理是将CGM的传感探针植入皮下，可以自动实时检测人体中的血糖水平，并将数据无线发送至计算单元（专用PDA或用户手机APP）。计算单元在判断计算出所需的胰岛素需求量后，将指令发送到智能胰岛素泵，随后胰岛素泵启动将所需的胰岛素实时且精确的注射入患者体内，实时动态地维持患者血糖平衡。通过上传数据到医疗云平台，相关医疗机构或主治医师就可随时掌握患者血糖健康状态，及时给出医学建议和方案。这个整个过程，无需患者干预，真正实现了“方便且精确”的控制血糖水平，患者在佩戴“人造胰腺”时也可以正常饮食及娱乐等，提高了患者的生活品质。
这种面向医疗的智能可穿戴设备，追求全自动、高精度、及时性，因此对电池的要求更高，相比于消费电子，医疗级电子产品要求功能完整、精度高，从产品供电需求方面来看，电池的放电性能必须能够应对瞬时电力需求的波动，因为在这种复杂环境下，还需要进行无线通信和驱动液泵电机等功能。此外，由于对穿戴设备的可靠性、稳定性与安全性有更高的要求，因此设备内电池自身需要确保安全，电池也需要足够轻薄才行，另一方面，穿戴设备的常规要求是轻量化与薄型化，这对电池的规格要求越来越高。
大电流钮扣电池满足可穿戴设备的需求
自近20年前推出可穿戴设备以来，已经建立了重要的市场，到2021年出货量约为5亿台。包括声音处理、生物识别传感、语音辅助技术、无线连接和电源管理等方面的发展，使可听设备（智能入耳式设备）下一代可穿戴设备领域将预计出现大幅增长。然而，它们的设计和开发面临着一系列的挑战。
可穿戴设备市场正面临着小型化和高效、安全性和可靠性、数据传输等特性与功能上的挑战，大电流钮扣电池正可应用在可听戴设备、智能手表、AR眼镜／VR头盔、医疗设备等产品上。
由村田推出的大电流型SR/LR系列钮扣型电池，非常适合用于需要承受大电流负载、使用通信、照明、摄像机和机械驱动功能的器材。大电流型SR/LR系列钮扣型电池的最大脉冲放电电流约为标准型的3倍，其输出电流条件是在23℃的环境下，可确保电压不低于1.2V的电流，因此在需要达到较高电流峰值的器械中亦可使用。
这种小型、薄型的大电流型钮扣型电池产品，适用于可穿戴设备等设备的小型化，并使用了村田特有的密封材料加工和密封技术，实现了出色的防漏液性能，其具备大电流负载特性、小巧轻薄、高安全性这三个特征，适用于需要实现小型、高性能及高可靠性的器械。例如在医疗用途上，可应用于给药系统、胶囊内镜、胰岛素泵、持续血糖监测仪等产品，此外也可应用于物联网、激光笔、音频处理器等领域。
面向医疗领域的大电流型钮扣电池
由村田推出的大电流型SR/LR钮扣电池包含氧化银电池SR系列与碱性电池LR系列，这种面向医疗领域的钮扣电池产品具有大电流放电、高安全性、无汞、100%日本制造、小型轻薄等特点。
大电流型SR/LR钮扣电池在放电功率方面，和常规的标准型钮扣电池相比，大电流型可以放出更大的电流，最大脉冲放电电流约为以往的3倍，其输出电流条件为在23℃的环境下，可确保电压不低于1.2V的电流，在DOD 0%、100ms（23°C）的条件下，可维持1.2V以上的电压最大脉冲放电电流，因此可以更从容的面对例如连续血糖监测仪和胰岛素泵中无线模块或者电机的瞬时功率需求。
此外，大电流型SR/LR钮扣电池在连续大功率放电时，相比常规标准型，连续输出时间更持久，整个放电过程中电压和功率更加饱满，让设备运转的更稳定，可提高用户满意度。
另一方面，村田在安全技术方面，电池所用材料中不含汞等有害物质，可以满足医疗方面的材料安全要求。另外，村田钮扣电池还采用了独创的 “J型垫片” 设计，防漏液特性优异，确保长时间使用或储存电池时的可靠性、安全性及耐久性。
村田钮扣电池在医疗器械领域有着多年的应用经验和相当数量的成功案例，搭载村田钮扣电池的医疗器械产品，均可通过严苛的国内外医疗器械认证。村田钮扣电池除了应用于 “人造胰腺” 中的连续血糖监测仪和智能胰岛素泵以外，还在 “胶囊内镜”（消化道影像检测）和 “振动胶囊”（物理治疗便秘）等先进医疗器械中有着广泛应用。
目前村田推出的大电流型SR/LR钮扣电池包括SR927R，其标称容量为45 mAh，直径为9.5 mm，高度则为2.7 mm，质量为0.70 g，支持1.55 V额定电压，符合IEC（JIS）的SR57规范；SR44R与LR44R的标称容量均为150 mAh，直径均为11.6 mm，高度均为5.4 mm，质量分别为2.2 g（SR44R）与2.0 g（LR44R），额定电压分别为1.55 V（SR44R）与1.50 V（LR44R），符合IEC（JIS）的SR44（SR44R）与LR44（LR44R）规范，这三款产品的工作温度均为-10~60℃。
结语
医疗用可穿戴设备可随时监测慢性病患者的生理特征，以便及时给药或实时预警，可提升医疗的效果，也改善了患者的生活质量，其应用市场相当广大。由村田推出的大电流型SR/LR钮扣电池具备大电流放电、高安全性、无汞、日本制造、小型轻薄等特点，将会是搭配相关医疗用可穿戴设备的理想选择。
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