呼吸机氧电池的工作原理及性能检测

一:氧电池工作原理氧电池,这里特指医用氧电池,又称氧气传感器(Oxygen sensor)、氧气单元、氧探头等,采用电化学原理,主要功

一:氧电池工作原理

氧电池,这里特指医用氧电池,又称氧气传感器(Oxygen sensor)、氧气单元、氧探头等,采用电化学原理,主要功能是用于测量混合气体的氧浓度,测量范围为:0 %~100%氧浓度,在恒定工作压力和恒定温度条件下,氧电池产生的电压值与氧浓度成正比关系,每个氧电池的输出电压在整个寿命期内基本上是稳定的。当测量到的氧浓度值与设置的氧浓度值偏差较大时,机器将发出报警提示,这时可以对其进行定标校准,若仍然偏差较大,一般都是氧电池耗尽,需更换氧电池。

氧电池位置一般都在病人吸气端与空氧混合器之间。如MAQUET Servo i 呼吸机的气路系统:空气、氧气分别进入两个气体模块,根据设置的潮气量、压力水平和氧浓度计算精确后送气至混合腔, 混合腔内有混合瓣搅动气流, 空气、氧气充分混合,经氧电池监测实际氧浓度后送出。氧电池在呼吸机里仅做终末监测,本身和氧浓度控制无关。

二:氧电池性能检测

1、氧电池失效的判断

观察氧浓度监测情况,如果测量值与设置值偏差较大,先检查氧源问题,看氧气压力(240 ~ 600kPa, 一般在400kPa左右)、流量(一般在120L/min)、氧浓度(100%)是否正常,另外考虑空氧混合器是否正常,排除以上可能,如果氧浓度测量值与设置值比较偏差超过10% 至少30s,可判为氧电池已经失效。曾有一台拉斐尔呼吸机报警“气道内氧浓度过高”查看氧浓度设置值为50%,而测量值>80%,虽然做氧电池校正通过,但值偏差仍远远>10%,基本可判断是氧电池问题,从其它同型号呼吸机拆一个氧电池试机正常,确定是原氧电池失效。

有些厂商对氧电池的检测是分别在21%、100% 氧浓度环境下测氧电池输出电压(假设分别为X、YmV),分析X/21%、Y/100%两者偏差是否在5%允许范围内,如实测一个德国IT公司的M-04 氧电池,置于正常空气中(21% 氧浓度)输出13.9mV,置于100%纯氧下,输出66.3mV,实际误差远低于5%,初步判断此氧电池正常。

另一种较简便的方法是利用氧浓度测定仪核对。氧浓度测定仪一般手持带显示屏,能在数秒内测出氧气浓度,精度达1%~ 2%。当呼吸机氧浓度设置值与测量值差异较大,可在通气管道中接入氧浓度测定仪,观察氧浓度测定仪的测量值与呼吸机本身氧浓度设置值、测量值哪一项较一致,正常时误差不应超过5%,方便确定故障。

2、氧电池的定标

如果氧浓度测量值与设置值比较,偏差超过2%,并且为第一次出现,那么可以尝试对氧电池实行定标。氧电池作为一种电化学传感器,随着使用时间的延长其能量不断消耗,因为氧源参数使用的每一次都不尽一样,导致氧浓度控制和监测不一致,所以实行一次定标是非常重要的。如果定标能通过,说明氧电池还没有完全失效,在这种情况下,氧电池的寿命可延长(1~ 4)个月。

一般定标的原理是:将输出氧浓度分别设定为21%和100%,然后调节氧电池增益,使测量值和设置值保持一致。如此反复多次仍无法调到21%和100%,通常说明氧电池需要更换,待两点定标完成后,在21%和100%输出范围内,多点比较氧浓度设定值与显示值,如果偏差在5%以内,说明氧电池控制和监测基本没有问题。定标通过不代表氧电池就是好的,因为大部分为两点定标:21%和100%,氧电池坏了一般情况下定标肯定通不过,现在呼吸机一般都采用自动定标。

如PB840 呼吸机氧电池不好会产生报警:氧浓度过高、过低(O2% HIGH、O2%LOW),或者直接报重新安装氧电池(REPLACE O2 SENSOR)。定标过程如下:

(1) 连好呼吸机纯氧气源,然后按100% O2/CAL 2min(纯氧定标/冲洗2min)键,开始定标氧电池,在该按键指示灯灭后进行下一步操作;

(2) 将呼吸机氧气管与另一纯氧气源相连(如另一个医用级氧气瓶),即用此纯氧气源检查呼吸机已定标的氧电池监测功能;

(3)将氧浓度值分别设为:21%、40%、90%, 并停留1min 让测量值稳定;

(4) 观察GUI上半屏中氧浓度测量值必须分别在1min 内稳定在与相应设置值误差3% 范围内;

3、兼容氧电池选择

一般氧电池的工作寿命通常只有一至两年,质量好的可以使用接近三年,主要随实际操作环境而有所变化,如在高氧浓度或高温状况下使用会缩短其寿命。

考虑到原厂氧电池价格太贵,很多医院尝试选择兼容氧电池,氧电池的兼容选择不单单是外形大小及接口,一般兼容厂家都有产品替换目录。目前氧电池兼容厂家主要有德国IT、EnviteC、美国Teledyne、英国CityTechnology 等公司。对市场上常见的呼吸机品牌如NPB、ohmeda、Drager、HAMILTON等的氧电池都有相应兼容替换产品。

MAQUET 呼吸机只有Servo 300、700、900 等少数部分机型氧电池是可兼容的, Servoi及Servos没有兼容的,氧电池里面带记忆芯片的( 记忆芯片内包括氧电池序列号、更换日期、有效时间等), 更换新的氧电池必须做自检,电池的序列号及容量都能在状态栏里显示出来, 目前还没有可以替代的产品。

据说MAQUET已有超声的永久性氧电池,利用超声原理,避免氧电池作为耗材经常更换。氧电池一般一两年左右即需更换,属于呼吸机耗材,而进口氧电池价格不菲,有临床科室出于节约开支目的,片面认为氧电池在呼吸机里仅做终末监测,本身和氧浓度控制无关,不用氧电池,或关闭氧浓度监测功能,其实这种做法是错误的。因为氧电池是用来检测呼吸机所输送的氧气浓度是否达标的工具,进口呼吸机虽多采用比例电磁阀,供氧一般较为准确,但一旦空氧混合器故障,为患者输送了与预置吸氧浓度(FiO2)不符的氧,可能会因长时间高浓度吸氧引起氧中毒。

曾有一台Drager Evita 2 dura呼吸机,氧浓度设置值45%,而测量值在75% ~ 85%之间不稳。当时没做其它检测仅凭经验判断系氧电池失效,因当时ICU病人较少还是对该机作停机处理。在采购到新的氧电池更换后故障依旧,后对呼吸机作全面检测,查出控制氧气比例的红宝石阀损坏漏气引起。试想,如果我们当时认为氧浓度监测不重要, 而盲目关掉氧浓度监测功能, 继续使用呼吸机,有可能会产生严重的后果。作为医院设备科工程师,应正确认识氧电池在呼吸机中的重要作用,定期进行相关安全性能检测,保证设备正常运行。

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