隨著人口老齡化的加速，家族形態(tài)也在發(fā)生著一定的變化，醫(yī)療、護理等社會保障制度也相應進行了各種各樣的制度改革。云服務的普及以及網絡利用范圍的擴大，使得Information and Communication Technology (以下稱ICT)等技術也在不斷發(fā)展，人們能夠更好地利用大數據和開放數據信息，創(chuàng)造更多的附加價值。在醫(yī)療領域如何合理應用ICT，實現高效且高品質的醫(yī)療、護理服務，促進健康管理，實現健康長壽社會備受期待。

醫(yī)療設備數據的數字化普及最初是通過使用有線LAN連接來實現，隨后是在能有效記錄數據的大部分設備中普及SD卡等外部存儲器。如今，無線通信設備的數據傳輸速率有所提高，基礎設施也比較完善，在推進機動性這一實際需求下，將有線LAN電纜線發(fā)展為不占用空間的無線LAN逐漸成為必然趨勢。特別是為了應對便攜式醫(yī)療設備的要求，其設備整體的小型化對電池小型化、電池使用壽命長、維持系統穩(wěn)定(熱交換：插入電源維持工作狀態(tài)，插拔供電線、交換供電線、交換電池)以及設備的工作穩(wěn)定性都提出了很高的要求。村田制作所(以下簡稱“村田”)的超級電容(DMF/DMT系列)以及小型能源裝置(UMA系列)在醫(yī)療設備的峰值輔助和備份方面能夠發(fā)揮重要作用。

村田超級電容：適用于便攜式醫(yī)療設備的峰值輔助

村田的醫(yī)療設備峰值輔助產品陣容如表1所示。DMT系列可在周圍溫度高達85℃的環(huán)境下使用，是能夠長期用于高溫環(huán)境下的通用型產品。DMF系列ESR更低，更適合支持長時間大功率負載輸出輔助。

表1 ：村田醫(yī)療設備峰值輔助產品陣容

在便攜式醫(yī)療設備的峰值輔助方面，村田的超級電容具有小型、薄型化的封裝，同時具有業(yè)內超高水平的功率密度和能量密度。特別是如圖1所示的對于連續(xù)運行負載的功能，也可進行高輸出輔助。如圖2所示，將超級電容與1次電池并聯，就能在高峰值負載運行時，均衡電壓輸出，因此能夠有助于提高設備的性能和品質(如圖3所示)。

圖3：超級電容的負載平均化

這里我們可以用2個均衡峰值負載輸出的例子講解適用于便攜式醫(yī)療設備的事例。一個是便攜式醫(yī)療設備的顯示屏和SD卡等存儲功能啟動時的適用事例，另一個是具有無線LAN功能的便攜式設備啟動無線LAN功能時的適用事例(假設便攜式醫(yī)療設備的電源為1次電池)。

在負載條件①(圖4)下，便攜式醫(yī)療設備的顯示屏以及SD卡等存儲功能啟動時，僅用電池時和同時使用電池+超級電容時的比較結果如圖5所示。由此可以看出，村田的超級電容可以均衡負載運行時的電壓波動，可以不浪費電池電量，充分利用到最后。

圖4：負載條件①

圖5：負載條件①的比較結果

在負載條件②(圖6)下，便攜式醫(yī)療設備的無線LAN功能啟動時，僅用電池時和同時使用電池+超級電容時的比較結果如圖7所示。

圖6：負載條件②

圖7：負載條件②的比較結果

從以上兩個案例中我們可以看到，通過使用村田的超級電容，能夠均衡負載大功率輸出時的電壓波動，有助于提升設備工作的穩(wěn)定性，更充分地利用電池的能量。

村田小型能源裝置(UMA系列)：適用于便攜式醫(yī)療設備的備份

在便攜式醫(yī)療設備的備份方面，與傳統鋰離子電池(以下稱LIB)不同的是，村田的小型能源裝置(UMA系列)是在陰極材料上使用鈦酸鋰的新型鋰離子二次電池。通過刷新使用材料，實現了一般LIB不可能達成的高速率充放電、長壽命以及不會發(fā)生熱失控的高安全性，尤其適用于作為輔助電源應用于便攜式醫(yī)療設備的系統備份。村田圓柱型(UMAC)和薄片型(UMAL)小型能源裝置的規(guī)格如表2所示。

UMAC(圓柱型)UMAL(薄片型)

品名UMAC040130A003TA01UMAL221522A012TA01

公稱電壓2.3V2.3V

充電電壓2.7V2.7V

放電終止電壓1.8V1.8V

公稱容量3mAh12mAh

ESR800mΩ200mΩ

最大放電電流30mA (10 C)120mA (10 C)

重量0.29g0.74g

尺寸

表2：小型能源裝置(UMA系列)產品規(guī)格

在替換便攜式醫(yī)療設備上的電池時，要維持系統運行，就需要在操作OS和系統時避免深度休眠模式，縮減再啟動導致的時間損耗。在便攜式醫(yī)療設備不慎跌落而造成的電池錯位時，由于超級電容容量較小，在交換電池時不能支持足夠的備份時間來維持系統。而傳統的小型鋰離子電池不能夠輸出系統備份所需的功率，并且存在循環(huán)壽命短的問題。村田的小型能源裝置與其他元件相比，在備份時間、備份功率輸出、循環(huán)壽命(在滿電~50%充電循環(huán)內，5000次循環(huán)后容量幾乎沒有發(fā)生劣化，如圖8所示)等各方面性能表現都十分優(yōu)異，非常適合作為便攜式醫(yī)療設備備份用的蓄電元件。特性比較如表3所示。

圖8：循環(huán)特性(UMAL事例)

表3：備份用元件比較表

要求功能超級電容和電解電容UMA系列鋰離子電池

備份時間

30sec以上×○○

備份輸出○○×

循環(huán)壽命○○×

總體來說，村田的超級電容(DMF/DMT系列)以及小型能源裝置(UMA系列)是具備今后便攜式醫(yī)療設備所需各項特性的高功能能源裝置。今后，村田將通過繼續(xù)改善該產品優(yōu)勢、擴充產品陣容以及產品解決方案，為便攜式醫(yī)療設備的高功能化做貢獻。