呼吸機(jī)氧電池的工作原理及性能檢測(cè)

一：氧電池工作原理

　　氧電池，這里特指醫(yī)用氧電池，又稱氧氣傳感器(Oxygen sensor)、氧氣單元、氧探頭等，采用電化學(xué)原理，主要功能是用于測(cè)量混合氣體的氧濃度，測(cè)量范圍為：0 %～100%氧濃度，在恒定工作壓力和恒定溫度條件下，氧電池產(chǎn)生的電壓值與氧濃度成正比關(guān)系，每個(gè)氧電池的輸出電壓在整個(gè)壽命期內(nèi)基本上是穩(wěn)定的。當(dāng)測(cè)量到的氧濃度值與設(shè)置的氧濃度值偏差較大時(shí)，機(jī)器將發(fā)出報(bào)警提示，這時(shí)可以對(duì)其進(jìn)行定標(biāo)校準(zhǔn)，若仍然偏差較大，一般都是氧電池耗盡，需更換氧電池。

　　氧電池位置一般都在病人吸氣端與空氧混合器之間。如MAQUET Servo i 呼吸機(jī)的氣路系統(tǒng)：空氣、氧氣分別進(jìn)入兩個(gè)氣體模塊,根據(jù)設(shè)置的潮氣量、壓力水平和氧濃度計(jì)算精確后送氣至混合腔, 混合腔內(nèi)有混合瓣攪動(dòng)氣流, 空氣、氧氣充分混合,經(jīng)氧電池監(jiān)測(cè)實(shí)際氧濃度后送出。氧電池在呼吸機(jī)里僅做終末監(jiān)測(cè)，本身和氧濃度控制無(wú)關(guān)。

　　二：氧電池性能檢測(cè)

　　1、氧電池失效的判斷

　　觀察氧濃度監(jiān)測(cè)情況，如果測(cè)量值與設(shè)置值偏差較大，先檢查氧源問(wèn)題，看氧氣壓力(240 ～ 600kPa, 一般在400kPa左右)、流量(一般在120L/min)、氧濃度(100%)是否正常，另外考慮空氧混合器是否正常，排除以上可能，如果氧濃度測(cè)量值與設(shè)置值比較偏差超過(guò)10% 至少30s，可判

　　斷為氧電池已經(jīng)失效，曾有一臺(tái)拉斐爾呼吸機(jī)報(bào)警“氣道內(nèi)氧濃度過(guò)高”查看氧濃度設(shè)置值為50%，而測(cè)量值>80%，雖然做氧電池校正通過(guò)，但值偏差仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)>10%，基本可判斷是氧電池問(wèn)題，從其它同型號(hào)呼吸機(jī)拆一個(gè)氧電池試機(jī)正常，確定是原氧電池失效。

　　有些廠商對(duì)氧電池的檢測(cè)是分別在21%、100% 氧濃度環(huán)境下測(cè)氧電池輸出電壓(假設(shè)分別為X、YmV)，分析X/21%、Y/100%兩者偏差是否在5%允許范圍內(nèi)，如實(shí)測(cè)一個(gè)德國(guó)IT公司的M-04 氧電池，置于正常空氣中(21% 氧濃度)輸出13.9mV，置于100%純氧下，輸出66.3mV，實(shí)際誤差遠(yuǎn)低于5%，初步判斷此氧電池正常。還有一種較簡(jiǎn)便的方法就是利用氧濃度測(cè)定儀核對(duì)。氧濃度測(cè)定儀一般手持帶顯示屏，能在數(shù)秒內(nèi)測(cè)出氧氣濃度，精度達(dá)1%～ 2%。

　　當(dāng)呼吸機(jī)氧濃度設(shè)置值與測(cè)量值差異較大，可在通氣管道中接入氧濃度測(cè)定儀，觀察氧濃度測(cè)定儀的測(cè)量值與呼吸機(jī)本身氧濃度設(shè)置值、測(cè)量值哪一項(xiàng)較一致，正常時(shí)誤差不應(yīng)超過(guò)5%，方便確定故障。

　　2、氧電池的定標(biāo)

　　如果氧濃度測(cè)量值與設(shè)置值比較，偏差超過(guò)2%，并且為第一次出現(xiàn)，那么可以嘗試對(duì)氧電池實(shí)行定標(biāo)，氧電池作為一種電化學(xué)傳感器，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)其能量不斷消耗。因?yàn)檠踉磪?shù)使用的每一次都不盡一樣，導(dǎo)致氧濃度控制和監(jiān)測(cè)不一致，所以實(shí)行一次定標(biāo)是非常重要的，如果定標(biāo)能通過(guò)，說(shuō)明氧電池還沒(méi)有完全失效，在這種情況下，氧電池的壽命可延長(zhǎng)(1～ 4)個(gè)月。

　　一般定標(biāo)的原理是：將輸出氧濃度分別設(shè)定為21%和100%，然后調(diào)節(jié)氧電池增益，使測(cè)量值和設(shè)置值保持一致，如此反復(fù)多次仍無(wú)法調(diào)到21%和100%，通常說(shuō)明氧電池需要更換，待兩點(diǎn)定標(biāo)完成后，在21%和100%輸出范圍內(nèi)，多點(diǎn)比較氧濃度設(shè)定值與顯示值，如果偏差在5%以內(nèi)，說(shuō)明氧電池控制和監(jiān)測(cè)基本沒(méi)有問(wèn)題。

　　定標(biāo)通過(guò)不代表氧電池就是好的，因?yàn)榇蟛糠譃閮牲c(diǎn)定標(biāo)：21%和100%，氧電池壞了一般情況下定標(biāo)肯定通不過(guò)?，F(xiàn)在呼吸機(jī)一般都采用自動(dòng)定標(biāo)。

　　如PB840 呼吸機(jī)氧電池不好會(huì)產(chǎn)生報(bào)警：氧濃度過(guò)高、過(guò)低(O2% HIGH、O2%LOW)，或者直接報(bào)重新安裝氧電池(REPLACE O2 SENSOR)。定標(biāo)過(guò)程如下：

　　⑴ 連好呼吸機(jī)純氧氣源，然后按100% O2/CAL 2min(純氧定標(biāo)/沖洗2min)鍵，開(kāi)始定標(biāo)氧電池，在該按鍵指示燈滅后進(jìn)行下一步操作;

　?、?將呼吸機(jī)氧氣管與另一純氧氣源相連(如另一個(gè)醫(yī)用級(jí)氧氣瓶)，即用此純氧氣源檢查呼吸機(jī)已定標(biāo)的氧電池監(jiān)測(cè)功能;

　?、?將氧濃度值分別設(shè)為：21%、40%、90%， 并停留1min 讓測(cè)量值穩(wěn)定;

　?、?觀察GUI上半屏中氧濃度測(cè)量值必須分別在1min 內(nèi)穩(wěn)定在與相應(yīng)設(shè)置值誤差3% 范圍內(nèi)。

　　3、兼容氧電池選擇

　　一般氧電池的工作壽命通常只有一至兩年，質(zhì)量好的可以使用接近三年，主要隨實(shí)際操作環(huán)境而有所變化，如在高氧濃度或高溫狀況下使用會(huì)縮短其壽命。

　　考慮到原廠氧電池價(jià)格太貴，很多醫(yī)院嘗試選擇兼容氧電池。氧電池的兼容選擇不單單是外形大小及接口，一般兼容廠家都有產(chǎn)品替換目錄。目前氧電池兼容廠家主要有德國(guó)IT、EnviteC、美國(guó)Teledyne、英國(guó)CityTechnology 等公司。對(duì)市場(chǎng)上常見(jiàn)的呼吸機(jī)品牌如NPB、ohmeda、Drager、HAMILTON等的氧電池都有相應(yīng)兼容替換產(chǎn)品。

　　MAQUET 呼吸機(jī)只有Servo 300、700、900 等少數(shù)部分機(jī)型氧電池是可兼容的, Servoi及Servos沒(méi)有兼容的,氧電池里面帶記憶芯片的( 記憶芯片內(nèi)包括氧電池序列號(hào)、更換日期、有效時(shí)間等), 更換新的氧電池必須做自檢,電池的序列號(hào)及容量都能在狀態(tài)欄里顯示出來(lái), 目前還沒(méi)有可以替代的產(chǎn)品。

　　據(jù)說(shuō)MAQUET已有超聲的永久性氧電池，利用超聲原理，避免氧電池作為耗材經(jīng)常更換。氧電池一般一兩年左右即需更換，屬于呼吸機(jī)耗材，而進(jìn)口氧電池價(jià)格不菲，有臨床科室出于節(jié)約開(kāi)支目的，片面認(rèn)為氧電池在呼吸機(jī)里僅做終末監(jiān)測(cè)，本身和氧濃度控制無(wú)關(guān)，不用氧電池，或關(guān)閉氧濃度監(jiān)測(cè)功能，其實(shí)這種做法是錯(cuò)誤的。因?yàn)檠蹼姵厥怯脕?lái)檢測(cè)呼吸機(jī)所輸送的氧氣濃度是否達(dá)標(biāo)的工具。進(jìn)口呼吸機(jī)雖多采用比例電磁閥，供氧一般較為準(zhǔn)確，但一旦空氧混合器故障，為患者輸送了與預(yù)置吸氧濃度(FiO2)不符的氧，可能會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間高濃度吸氧引起氧中毒。

　　曾有一臺(tái)Drager Evita 2 dura呼吸機(jī)，氧濃度設(shè)置值45%，而測(cè)量值在75% ～ 85%之間不穩(wěn)。當(dāng)時(shí)沒(méi)做其它檢測(cè)僅憑經(jīng)驗(yàn)判斷系氧電池失效，因當(dāng)時(shí)ICU病人較少還是對(duì)該機(jī)作停機(jī)處理。在采購(gòu)到新的氧電池更換后故障依舊，后對(duì)呼吸機(jī)作全面檢測(cè)，查出控制氧氣比例的紅寶石閥損壞漏氣引起。試想,如果我們當(dāng)時(shí)認(rèn)為氧濃度監(jiān)測(cè)不重要, 而盲目關(guān)掉氧濃度監(jiān)測(cè)功能, 繼續(xù)使用呼吸機(jī),有可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。作為醫(yī)院設(shè)備科工程師，應(yīng)正確認(rèn)識(shí)氧電池在呼吸機(jī)中的重要作用，定期進(jìn)行相關(guān)安全性能檢測(cè)，保證設(shè)備正常運(yùn)行。