باتری‌ در صنعت پزشکی

اهمیت باتری ‌ها در صنعت پزشکی

دانستن نقش باتری در صنعت پزشکی به ما این موضوع را یادآور می شود که باتری‌ های دستگاه پزشکی نقش مهمی در مراقبت‌های بهداشتی مدرن دارند. باتری‌ها، انرژی دستگاه‌هایی را تامین می‌کنند که به بیماران امکان کنترل و بهبود سلامت خود را می‌دهد. همچنین به آنها کمک می‌کند که در برابر بیماری، عملکرد طبیعی‌تری داشته باشند.

برخی از کوچکترین باتری‌های قابل شارژ تجاری، برای تامین انرژی دستگاه‌های پزشکی قابل کاشت طراحی شده‌اند. غالباً این دستگاه‌ها برای کمک به نظارت و حفظ سلامت در بدن کاشته می‌شوند. روش‌های مختلفی برای طبقه‌بندی دستگاه‌های پزشکی که به باتری نیاز دارند وجود دارد:

  • برخی از دستگاه‌ها عملکردهای درمانی را ارائه می‌دهند.
  • برخی دیگر برای اهداف تشخیصی استفاده می‌شوند.
  • گروهی از دستگاه‌ها نیز هر دو عملکرد را ارائه می‌دهند.

تأمین نیازهای نظارتی نیز بخش بزرگی از توسعه باتری دستگاه‌های پزشکی است.

برای عملکردهای درمانی، ممکن است دستگاه‌ها بیشتر بعنوان حفظ کننده زندگی یا تقویت کننده زندگی توصیف شوند (کیفیت زندگی را بهبود می‌بخشد). دستگاه‌های نگهدارنده زندگی (sustaining devices)، درمانی را فراهم می‌کنند که بیمار را زنده نگه می‌دارد. دفیبریلاتور قابل کاشت، نمونه‌ای از دستگاه‌های نگهدارنده زندگی است. بیماران قلبی خاصی تاکی کاردی (ضربان قلب بسیار سریع) یا فیبریلاسیون بطنی را تجربه می‌کنند. هر یک از این شرایط توانایی قلب در پمپاژ موثر خون را محدود می‌کند. اگر این نوع آریتمی پایدار باشد و ریتم طبیعی قلب توسط دستگاه دفیبریلاتور برقرار نشود، می‌تواند منجر به مرگ شود.

باتری‌ در صنعت پزشکی

معرفی یکی از شرکت‌های تولید کننده باتری در صنعت پزشکی :

مدترونیک، یکی از بزرگترین شرکت‌های تولید تجهیزات پزشکی در جهان است. بسیاری از تحقیقات و توسعه این شرکت در فریدلی، مینه سوتا انجام می‎‌شود. شرکت مدترونیک یکی از معدود شرکت‌های صنعت تجهیزات پزشکی است که باتری‌های خود را برای استفاده در برخی از دستگاه‌های قلب و تحریک عصبی می‌سازد.

باتری‌ های قابل شارژ در صنعت پزشکی تولید شده در شرکت Medtronic تمام یون لیتیوم هستند و شارژ مجدد باتری‌های کاشته شده همه القایی است. در این مدل باتری‌ها سیستم شارژ با بیمار به خانه فرستاده می‌شود و در ناحیه‌ای که دستگاه کاشته‌شده استفاده می‌شود. درست از طریق پوست شارژ می‌شود.

چالش خراب شدن باتری‌ های دستگاه ‌های پزشکی

باتری‌ در صنعت پزشکی

طبق گزارش‌ها خرابی سیستم، تا 50٪ به باتری آن نسبت داده می‌شود. انجمن پیشرفت ابزار پزشکی (AAMI)، باتری‌ها را به عنوان یکی از 10 چالش برتر بخش‌های پزشکی در یک بیمارستان معرفی کرده‌است. از برخی از این خرابی‌ها می‌توان جلوگیری کرد، اما حتی با بهترین مراقبت، باز هم برخی از باتری‌ها زود خراب می‌شوند و دانشمندان نمی‌دانند چرا.

جالب است که عملکرد باتری‌ها، ویژگی‌هایی شبه انسان به نمایش می‌گذارند. وضعیت سلامتی آنها به ترکیب ژنتیکی، شرایط محیطی و الگوهای کاربر بستگی دارد.

سازندگان دستگاه‌ها، عملکرد دستگاه را با باتری 100٪ در نظر می‌گیرند، ظرفیتی که فقط برای مدت کوتاهی وجود دارد. یک باتری فقط برای مدت زمان محدودی در عملکرد کامل و 100% باقی می‌ماند. با گذشت زمان، عملکرد آنها کاهش می‌یابد و باتری از نظر ذخیره انرژی کوچکتر می‌شود. بیشتر باتری‌ها قابلیت 300 تا 500 چرخه تخلیه / شارژ را دارند. تولیدکنندگان دستگاه‌ها باید بتوانند به عملکرد قابل قبول دستگاه، با باتریی با ظرفیت کمتر از 100 درصد نیز اطمینان دهند.

باتری‌ها باید به عنوان بخشی از تضمین کیفیت به طور منظم مورد بررسی قرار گیرند. بیشتر باتری‌ها در سال اول به خوبی کار می‌کنند، اما قابلیت اطمینان در سال دوم و سوم کمرنگ می‌شود. به مرور باتری‌های جدید جای باتری‌های قبلی و خراب را می‌گیرند و کم کم گروه باتری‌ها به دو دسته باتری خوب و خراب تبدیل می‌شوند. و این زمانی است که دردسر شروع می شود. برای تامین مسئله ایمنی بیمار، مدیریت صحیح باتری از اهمیت بالایی برخوردار است.

عدم عملکرد صحیح باتری در دستگاه می‌تواند به دلیل برخی از مشکلات ذاتی خود باتری و یا ناشی از اشتباه انسانی باشد. مانند باتری جایگزین شده با نوع نامناسب، اتصال شل، نشتی، کمبود منبع تغذیه برای شارژ مجدد و … همگی منجر به تخلیه زودرس باتری می‌شود.

آیا روش قابل قبولی برای پیش‌بینی دوام باتری‌ ها در صنعت پزشکی وجود دارد؟

دیوید مارلو، CBET، تکنسین ارشد زیست پزشکی، با سیستم بهداشت دانشگاه میشیگان در آن آربر می‌گوید: “بله، روشی که من قبول می‌کنم با آزمایش است. همه باتری‌ها زمانی از کار می‌افتند.”، “نوع باتری، کیفیت باتری، به روز بودن، شرایط ذخیره‌سازی، قرار گرفتن در معرض دما، استفاده از چرخه شارژ؛ اینها همه فاکتورهای مهمی در تعیین عمر باتری هستند.”

باتری‌ در صنعت پزشکی

شیمی باتری در صنعت پزشکی :

دستگاه‌هایی مانند ونتیلاتور، پمپهای انفوزیون، سیستمهای دیالیز و دستگاه‌های بیهوشی در طول تاریخ از طریق منبع تغذیه AC تغذیه می شدند و به ندرت و فقط به عنوان پشتیبان به باتری پردازنده آنها متکی هستند. این بدان معنی است که در این باتری‌ها اغلب قبل از اینکه دوباره شارژ شوند، تخلیه کم عمقی اتفاق میافتد.

در حال حاضر باتری‌های قابل شارژ امروزی مشکل “اثر حافظهای” که در فناوریهای قدیمی مانند باتری‌های نیکل-کادمیوم رایج بود، را ندارند، اما باتری‌های مدرن مانند اسید سرب سیلد (یا مهر و موم شده) و اسید سرب تنظیم شده توسط دریچه، هنوز یک مکانیسم شکست دارد و آن افزایش تدریجی مقاومت داخلی آنهاست.

نکته:

اثر حافظه ( Memory effect‎) که همچنین به نام‌های مختلفی مانند اثر باتری، اثر باتری تنبل یا حافظه باتری شناخته می‌شود، به پدیده‌ای گفته می‌شود که در باتری‌های قابل شارژ نیکل کادمیم و نیکل هیدرید فلز رخ داده و باعث می‌شود که این باتری‌ها شارژ را کمتر در خود نگه دارند.

با افزایش مقاومت داخلی، هرگونه نیاز ناگهانی به برق، به ویژه از طریق وسایل موتوری مانند دستگاه‌های دیالیز و ونتیلاتورها، می‌تواند نیروی زیادی را جذب کرده و منجر به افت ولتاژ شود. که این اتفاق یک ویژگی ایده‌آل برای باتری پزشکی نیست.

رایج‌ترین اشتباهی که تولیدکنندگان تجهیزات پزشکی هنگام تطبیق باتری با دستگاه مشاهده کرده‌اند؛ انتخاب نکردن باتری با مقاومت داخلی متناسب با بار است. اگر جریان بار زیاد باشد، یا دارای پالس‌های زیادی باشد و باتری از مقاومت داخلی نسبتاً بالایی برخوردار باشد، در این صورت افت ولتاژ در زیر بار می‌تواند شدید باشد.

این مسئله دو مشکل ایجاد می‌کند: اول باتری گرم می‌شود و انرژی را هدر می‌دهد و دوم، باتری زودتر از زمان مورد نظر به ولتاژ قطع دستگاه می‌رسد.

درجه حرارت

باتری‌ها معمولاً در دمای اتاق بهتر کار می‌کنند. دمای بالاتر از محیط با کارآمدتر ساختن واکنش‌های شارژ و تخلیه و کاهش مقاومت داخلی، عملکرد کوتاه مدت بهتری را فراهم کند. با این حال عملکرد مداوم در دمای بالا منجر به واکنش‌های انگلی ناخواسته بین الکترودها و الکترولیت و تجزیه ساختار سلول می‌شود، که منجر به کاهش طولانی مدت عملکرد باتری خواهد شد. بنابراین انتخاب یک باتری‌ در صنعت پزشکی یا هر صنعت دیگر که بیش از حد گرم شود می‌تواند منجر به عدم رعایت استاندارد بین المللی IEC 60601-1 شود.

شارژ سریع

حداکثر میزان شارژدهی در یک سلول لیتیوم یون، پس از تعداد بسیار زیاد شارژ با سرعت بالا، کمی کاهش می‌یابد. این به دلیل تغییرات فیزیکی و شیمیایی داخل سلول‌ها است. بنابراین برای حفظ ایمنی و حفظ حداکثر دامنه، باید سرعت شارژ را در بعضی شرایط کاهش دهیم. مانند زمان تغییر سن باتری و میزان استفاده از آن.

بهتر است باتری را زمانی که کمترین جریان را دارد و ظرفیت کافی برای تأمین انرژی مفید باقی نمی‌ماند، شارژ کنید. در واقع، این کار معمولاً باعث سازش بین طول عمر باتری و تقاضای کاربر می‌شود، اما باطری در صنعت پزشکی، زمانی که در حین حرکت در بیمارستان، دستگاه دیالیز قابل حمل نیاز به همراهی بیمار دارد، مهم این است که دستگاه به جای کاهش کیفیت مراقبت از بیمار، بتواند سریع شارژ شود.

سخن آخر در مورد باتری‌ در صنعت پزشکی :

باتری ‌ها از اجزای حیاتی در صنعت پزشکی هستند. از آنجا که امروزه بیشتر دستگاه‌های پزشکی رایانه‌ای شده و همچنین متحرک هستند، تعداد دستگاه‌های پزشکی وابسته به باتری افزایش داشته ‌است. از این رو عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم، به شدت به باتری بستگی دارد.

1 دیدگاه دربارهٔ «اهمیت باتری ‌ها در صنعت پزشکی»

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اسکرول به بالا