بعد فهم ملف حمل مضخة التسريب، يكون القرار التالي كهروكيميائيًا: أي كيمياء، وكم خلية، وبأي ترتيب، وكيف تُشحن وتُحمى. تقارن هذه المقالة الثانية بطاريات هيدريد معدن النيكل مع ليثيوم-أيون والخلايا الأولية وفق معايير كمية، وتسير عبر مثال عملي للحساب باستخدام جهود حزم تسريب حقيقية، وتشرح تفاصيل المطابقة والشحن والحرارة التي تفصل حزمة من الدرجة الطبية عن حزمة خلايا كتالوجية. وهي تكمّل الجزء الأول (ملف الحمل) وتسبق الجزء الثالث (التحقق والاعتماد).
تتنافس ثلاث عائلات على طاقة التسريب المحمولة. تعمل خلايا NiMH المُحكمة عند جهد اسمي 1,2 فولت، وتستخدم إلكتروليتًا مائيًا (قائمًا على الماء) لا يمكنه إدامة الهروب الحراري، وتتحمل الدورات السطحية والشحن الزائد العرضي ضمن مخطط إدارة بسيط، وتوفر عادةً نحو 500 إلى 1000 دورة حتى 80 % من السعة (تمتد متغيرات التفريغ الذاتي المنخفض هذا النطاق). توفر خلايا ليثيوم-أيون كثافة طاقة وزنية أعلى بكثير وتفريغًا ذاتيًا أقل، لكنها تستخدم إلكتروليتًا عضويًا قابلًا للاشتعال، وتتطلب مراقبة نشطة إلزامية للخلايا وتحكمًا دقيقًا في الجهد، ويجب تصميم ميزتها الأمنية في البيئة السريرية عبر نظام إدارة البطارية بدلًا من توريثها من الكيمياء. تلغي الخلايا الأولية (غير القابلة لإعادة الشحن) الليثيومية أو القلوية الحاجة إلى الشاحن لكنها تخلق مشكلات لوجستية والتخلص وضمان السعة لجهاز يُعاد استخدامه يوميًا. والموازنة النوعية متسقة في المقارنات المنشورة: NiMH هو الخيار المحافظ المتسامح مع سوء الاستخدام؛ وLi-ion هو الخيار الخفيف عالي كثافة الطاقة؛ والخلايا الأولية تناسب فقط الأجهزة ذات الاستخدام الواحد المتخصصة.
بجوار المريض، يفوق الأمان وزن كثافة الطاقة. تجد تحليلات الأمان المقارنة لمصادر الطاقة الطبية أن خطر الهروب الحراري لـ NiMH منخفض للغاية بسبب الإلكتروليت المائي، وأن تعقيد الإدارة في حده الأدنى (لا موازنة نشطة إلزامية لكل خلية)، وأن الاستجابة للشحن الزائد الشديد تكون إطلاق غاز متحكمًا به عبر صمام أمان بدلًا من الاحتراق. أما ليثيوم-أيون فيتطلب أن تمنع الحزمة نفس الشروط — الشحن الزائد، والتفريغ المفرط، وفرط الحرارة، والقصر الداخلي — التي تقود إلى أحداث حرارية. وبموجب لائحة الأجهزة الطبية في الاتحاد الأوروبي (2017/745)، يجب على المُصنّع إثبات مصدر طاقة آمن بصرف النظر عن الكيمياء؛ وتوفر IEC 62133 الدليل المقبول على مستوى الخلية، حيث يغطي الجزء 1 أنظمة النيكل (NiCd/NiMH) والجزء 2 الليثيوم — وهو تمييز يُفحص في الجزء الثالث.
ترسخ منصات التسريب الواقعية الحساب. تستخدم مضخة محاقن منتشرة على نطاق واسع حزمة NiMH من ست خلايا بجهد 7,2 فولت ونحو 2000 مللي أمبير-ساعة (ست خلايا 1,2 فولت على التوالي)، بنفس الشكل الذي يُورَّد كمعدات أصلية في طرز مثل فئة Terumo TE-112; أما الأجهزة الأعلى قدرة فتستخدم حزم عشر خلايا بجهد 12 فولت ونحو 4 أمبير-ساعة. ويتبع الحساب أربع معادلات:
لهدف مدته 5 ساعات بمتوسط 350 مللي أمبير، يكون الطلب الخام على الطاقة 1,75 أمبير-ساعة؛ وبعد حد عمق تفريغ 0,8 وتخفيض 20 % لنهاية العمر وهامش 15 % للبرودة، تقترب سعة التصميم من 2,8 أمبير-ساعة — ما يوضح لماذا قد تكون لوحة «2000 مللي أمبير-ساعة» مناسبة تمامًا لمهمة 4 ساعات بسرعة منخفضة لكنها غير كافية لمواصفة 5 ساعات متحفظة.
إن فرع التوالي قوي بقدر أضعف خلية فيه، وتتطلب الحزم الطبية فرزًا أكثر صرامة من حزم المستهلك. تطلب إرشادات اختيار NiMH الطبي تباين جهد الدائرة المفتوحة بين الخلايا في حدود نحو 50 مللي فولت في حزمة ست خلايا 7,2 فولت، مع فئات مطابقة للمقاومة الداخلية والسعة. وسلوك الخلية الضعيفة — التفريغ المفرط وانعكاس القطبية في النهاية داخل فرع لم تُطابق خلاياه قط — هو السبب الغالب للفشل المبكر للحزمة في المرتجعات الميدانية. ويحقق المُصنّعون ذلك عبر تصنيف الخلايا الواردة، ووصلات ملحومة (لا ملحومة يدويًا أبدًا)، وثرمستورات مطابقة لمراقبة درجة حرارة الشحن.
شحن NiMH متسامح لكنه لا يخلو من القواعد. فالشحن بتيار ثابت الذي ينتهي ببصمة دلتا-V السالبة أو ارتفاع الحرارة، مع إكمال موقوت وشحن مواظبة خفيف، يتيح بقاء المضخة على قاعدة الشحن إلى أجل غير مسمى دون ضرر — وهو تدفق لا يديره Li-ion إلا عبر نظام إدارة البطارية. وينبغي إبعاد الحزمة عن المحرك وإلكترونيات القدرة، إذ تنخفض قابلية NiMH لقبول الشحن فوق نحو 45–50 درجة مئوية، وتسرّع الحرارة المستمرة شيخوخة التقويم؛ والعمل السريري الداخلي (عادةً من −10 إلى +50 درجة مئوية لحزم NiMH الطبية) معتدل، لكن التراص داخل الغلاف يظل مهمًا.
تصنّع Weijiang Power خلايا NiMH مصنَّفة وملحومة وحزمًا مخصصة لمصنّعي مضخات التسريب والمحاقن: فئات محددة للجهد/المقاومة/السعة، وتكامل الثرمستور NTC والحماية، وتجميعات بموصلات لتكامل إنتاجي نظيف، ووثائق IEC 62133-1 وUN 38.3. شاركنا زمن التشغيل المستهدف وجهد الناقل والغلاف، وسنسلّم حزمة محسوبة ومطابقة ومدعومة بالاختبارات بدلًا من حزمة قياسية.
