如何理性看待植入式刺激器使用壽命？

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中提到了有源植入式醫療器械電池包括不可充電電池、可充電電池。

這些電池都有哪些特點？

我們又應該如何理性看待電池的各項指標和電池使用壽命呢？

不可充電電池，也叫原電池。目前應用于植入式刺激器的不可充電電池大多為鋰氟化碳電池(CFx)，該電池主要應用于航空航天、軍事設備和醫療設備，很少用于日常生活中。

鋰氟化碳電池有很多優點：

能量密度高意味著單位體積內可以儲存更多電量。

下表為氟化碳電池與二氧化硫、二氧化錳電池的比較，氟化碳電池的能量密度是其它兩種電池的2-3倍。

氟化碳電池屬于固態電池，耐受溫度范圍為-20°C～130°C，壽命可以達到15年，當然其價格也是最高的。

固態電池安全性高，這點非常重要，像鋰二氧化硫、鋰亞硫酰氯電池一旦泄露就有很強的腐蝕性，對人體的安全性會有很大影響。

氟化碳電池每年電量泄露率不超過1%，也就是放上10年不用，還保有90%的電量。

但是一旦使用，電池的壽命就由刺激強度來決定，刺激強度越大，耗電量越多，電池使用時間就越短。

要注意的是，不能因為考慮省電，就不敢提高刺激強度，從而影響治療效果。

除了以上優點外，氟化碳電池在臨床應用中還有一個好處：

放電時電壓穩定，后期電量的減少與電池電壓基本呈單調近線性關系，所以通過檢測電壓可以測算出剩余電量，及時通知病人更換電池。

容量大、壽命長、安全性高，這正是很多有源植入醫療器械選用氟化碳電池的原因。

可充電電池一般是指可充電鋰離子電池。手機使用的電池基本都是鈷酸鋰電池，電動汽車用的電池有三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池。目前植入式醫療器械使用的可充電電池多為鈷酸鋰電池，與手機電池的配方一樣，但在工藝上質量控制要求更高。

如果植入體內的刺激器使用的是可充電電池，是不是就意味著終身無憂，一直就有源源不斷的電量了呢？

其實不是這樣的！

大家可以看下自己的手機，手機電池一般都比手機本身的壽命要短，很多人手機用了兩年電池就不給力了，表現為一充就滿，一用就沒，其實就是電池容量越來越小，已經遠遠低于新手機電池的容量。

所以，可充電電池也是有使用壽命的，它不像原電池那樣，有多少用多少就行了。

通常是用充放電的次數來衡量。充放電次數是指充滿電并用完叫一次循環（Cycle），如果充滿電用了一半，又充滿，這叫半次。

下圖顯示了不同型號的可充電電池充放電次數與電池容量之間的關系，當電池充放電次數到250次后，電池容量已經下降到85%以下，最低的都已經到75%以下。

一般電池廠家都會給電池在充放電多少次后保持80%以上的電量。一般淘寶上買的電池200多次，最好的電池也就500次，好的醫療器械用電池可多達1000次。

隨著可充電電池的長期使用，電池容量逐漸減少是一個必然現象。

所以，使用可充電電池并不意味著終身無憂。當然，也不能簡單地用“電池壽命10年/15年”來解釋電池的使用時間。

因為影響可充電電池使用壽命的因素有很多，總的來說，電池容量隨著使用逐漸減少，當刺激用電達到了電池充放電次數上限，壽命也就到頭了。

第一是溫度

電池在溫度太高和溫度太低時容量都會降低。

從圖1可以看到，溫度低于0°C，電池容量會明顯下降。

圖1

圖2顯示，溫度在25°C時，充放電循環對容量損失影響較??；當溫度高于45時，充放電循環容量損失明顯增大。我們人體幾乎是恒溫36°C，所以對充電電池運行而言是相當好的溫度環境。

圖2

第二是放電深度（DoD）

放電深度就是指電池所放電量與容量的比值。比值越小，就意味著放電越淺。

從下表中可以看出，如果每次都100%把電池的電用掉，電池的充放電次數是300次（三元鋰），或600次（磷酸鋰），鈷酸鋰電池原理也一樣。每次充放電40%的電量，則可以充放電1000次（三元鋰）。

所以，用電習慣對電池壽命有很大影響，平時用電時不應該把電用光后再充電，淺充淺放電池壽命更長。

因為電池電量耗盡會對電池產生損害，使電池內部對電子遷移的阻力越來越大，于是容量就越來越小，縮短電池壽命。以三元鋰電池為例，每次放電40%就充電，比用完再充的累計電量高出33.3%。滿充滿放能用3年的話，淺充淺放能用4年。

第三是充放電速度

也就是充放電時電流多大多快。從下圖可以看出，大于1C的充放電速度會使電池容量大幅下降。（速度衡量單位C的含義，是以和電池容量相同的安培數放電。比如說3000mAh的電池以3000mA充放電即為1C。）

第四是時間

相比原電池每年1%的電量泄漏率，可充電電池電量自泄漏率更高（不同廠家的電池電量泄露率每個月1%-10%）

所以，即使完全不用，光放著也會漏電。而且，容量距離60%越遠泄漏越快，其中100%掉得最快，所以不用的電池最好在60%左右電量放置。

另外隨著時間延續，電池壽命也在縮短，電池內部材料老化，電池內阻隨著時間會逐漸升高，壽命就會縮短。

可充電電池也有使用壽命，影響電池壽命的因素有很多。使用習慣和累計用電量決定了電池的壽命，醫療器械內部電路設計（控制充放電速度、電流大?。┮矔κ褂脮r間有影響。

所以，所謂的“電池可以使用多少年”其實是個偽命題。

對于患者而言，在日常使用過程中能做的，就是“不要讓電池電量用光再充電，淺充淺放對電池壽命最好”。