Die Bedeutung sekundärer Schutzsicherungen in Lithium-Ionen-Batterien für medizinische Geräte

Zunehmende Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien in medizinischen Geräten

Stromversorgungen für medizinische Geräte müssen hohe Zuverlässigkeitsstandards erfüllen, um einen stabilen, langfristigen Betrieb zu gewährleisten. Mit der Weiterentwicklung der Gesundheitsversorgung sind immer mehr medizinische Geräte auf elektrische Energie angewiesen. Diese Entwicklung hat zu einem wachsenden Interesse an der Akkutechnologie geführt.

Schutzsysteme für Lithium-Ionen-Batterien in medizinischen Geräten

Batteriesysteme für medizinische Geräte müssen strenge Anforderungen an Zuverlässigkeit und Sicherheit erfüllen. Eine sichere und stabile Stromversorgung ist insbesondere für lebenserhaltende Geräte wie Beatmungsgeräte entscheidend. Für Diagnosegeräte und tragbare medizinische Geräte mit Lithium-Ionen-Batterien sind Schutzmechanismen erforderlich.

Dexerials hat den Surface Mount Fuse Self-Control Protector (SCP) entwickelt. Diese Sekundärschutzsicherung für Lithium-Ionen-Batterien bietet Ingenieuren, die Batteriesysteme für medizinische Geräte entwickeln, eine wichtige Lösung.

So funktioniert SCP Schutz

SCP verfügt über zwei Sicherheitsmechanismen, die sowohl vor Überstrom als auch vor Überladung schützen. Der Schutzmechanismus funktioniert wie folgt:

Überstromschutz:
Gerätestörungen können zu übermäßigem Stromfluss im Lade-/Entladekreis führen. In diesem Fall schmilzt das Sicherungselement direkt und unterbricht den Stromkreis. Durch diese physische Unterbrechung verhindert das System Batterieschäden, die durch anhaltende Überstrombedingungen entstehen könnten.

Überladeschutz:
Das System überwacht während des Ladevorgangs Batterieanomalien. Bei Erkennung signalisiert der Steuer-IC dem Heizelement im SCP, Wärme zu erzeugen. Dadurch schmilzt das Sicherungselement, unterbricht den Stromkreis und verhindert den Weiterbetrieb instabiler Batterien.

Weitere Einzelheiten zu SCP Schutzmechanismen finden Sie in unserem technischen Artikel „Was ist „SCP“? – Schutz von Lithium-Ionen-Batterien (Li) vor Fehlern wie Überladung und Überstrom“ auf TECH TIMES.

Erfolgsbilanz bei Medizinprodukten

SCP hat sich als Schutzkomponente in der Stromversorgung medizinischer Geräte bewährt. Während der COVID-19-Pandemie, als die weltweite Nachfrage nach Beatmungsgeräten rasant anstieg, wurde SCP als Schutzelement in Beatmungsbatteriesystemen eingesetzt. Diese Implementierung demonstriert die nachgewiesene Sicherheit und Zuverlässigkeit von SCP in den Schutzmechanismen von Beatmungsbatteriesystemen.

Gängige Anwendungen von Lithium-Ionen-Batterien in Beatmungsgeräten

Beatmungsgeräte gibt es in verschiedenen Ausführungen, darunter manuelle, mechanische und extrakorporale Zirkulationssysteme wie ECMO. Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Klassifizierungen und Merkmale von Beatmungsgeräten:

Beatmungsgeräte, insbesondere Heimbeatmungsgeräte und nicht-invasive Maskenbeatmungsgeräte (NPPV), setzen zunehmend auf Lithium-Ionen-Batterien. Zu den wichtigsten Vorteilen zählen:

​Portabilität
Lithium-Ionen-Batterien sind leicht und einfach zu transportieren. Dadurch können Patienten Beatmungsgeräte sowohl zu Hause als auch unterwegs nutzen.

Notstromversorgung
Bei Stromausfällen oder wenn kein Wechselstrom zur Verfügung steht, gewährleisten Lithium-Ionen-Batterien den kontinuierlichen Betrieb des Beatmungsgeräts. Dies ist ein wichtiges Sicherheitsmerkmal für die Lebenserhaltung des Patienten.

Flexibilität
Lithium-Ionen-Akkus können überall dort aufgeladen werden, wo Wechselstrom verfügbar ist, wodurch die Standortbeschränkungen für die Gerätenutzung reduziert werden.

Zuverlässigkeit
Diese Batterien sorgen für eine stabile Stromversorgung und erhöhen so die Zuverlässigkeit des Beatmungsgeräts. Eine stabile Stromversorgung ist für medizinische Geräte unerlässlich.

Erweiterter Betrieb
Aufgrund ihrer hohen Energiedichte ermöglichen Lithium-Ionen-Akkus lange Betriebszeiten. Dies reduziert die Ladehäufigkeit und minimiert die Belastung des Patienten.

Zuverlässigkeit durch Schutzmechanismen

SCP von Dexerials hat sich durch seine 30-jährige bewährte Leistung als sekundäres Schutzelement für Lithium-Ionen-Batterien das Vertrauen der Kunden erworben.
SCP unterbricht den Stromkreis in den Sekundärschutzschaltungen von Lithium-Ionen-Batterien. Seine Aufgabe besteht darin, den Stromkreis gezielt zu unterbrechen und Batterien, die während der Lade-/Entladekontrolle instabil werden könnten, sicher zu deaktivieren.

Seit seiner Einführung im Jahr 1994 ist SCP mit über 2,84 Milliarden ausgelieferten Einheiten (Stand März 2024) als Standardkomponente für den Sekundärschutz von Lithium-Ionen-Batterien anerkannt. Weitere Informationen findest du in unserem Artikel "Was ist "SCP"? – Schutz von Lithium (Li)-Ionen-Batterien vor Fehlern wie Überladung, Überstrom"

Gewährleistung der Sicherheit bei der Entwicklung medizinischer Geräte

Für Batterieingenieure, die an der Entwicklung medizinischer Geräte beteiligt sind, wird die Bedeutung von Batterieschutzmechanismen mit zunehmender Komplexität und Verbreitung medizinischer Geräte immer wichtiger. Sekundärschutz werden in diesem Zusammenhang immer wichtiger.

[Für Designer medizinischer Geräte]
Wenn Sie die Einführung SCP für medizinische Geräte in Erwägung ziehen, wenden Sie sich bitte im Voraus an Dexerials, um die Spezifikationen und die Einhaltung verschiedener Standardanforderungen zu erfahren.
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