呼吸機氧電池的工作原理及性能檢測

一：氧電池工作原理

　　氧電池，這里特指醫用氧電池，又稱氧氣傳感器(Oxygen sensor)、氧氣單元、氧探頭等，采用電化學原理，主要功能是用于測量混合氣體的氧濃度，測量范圍為：0 %～100%氧濃度，在恒定工作壓力和恒定溫度條件下，氧電池產生的電壓值與氧濃度成正比關系，每個氧電池的輸出電壓在整個壽命期內基本上是穩定的。當測量到的氧濃度值與設置的氧濃度值偏差較大時，機器將發出報警提示，這時可以對其進行定標校準，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 呼吸機的氣路系統：空氣、氧氣分別進入兩個氣體模塊,根據設置的潮氣量、壓力水平和氧濃度計算精確后送氣至混合腔, 混合腔內有混合瓣攪動氣流, 空氣、氧氣充分混合,經氧電池監測實際氧濃度后送出。氧電池在呼吸機里僅做終末監測，本身和氧濃度控制無關。

　　二：氧電池性能檢測

　　1、氧電池失效的判斷

　　觀察氧濃度監測情況，如果測量值與設置值偏差較大，先檢查氧源問題，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，如果氧濃度測量值與設置值比較偏差超過10% 至少30s，可判

　　斷為氧電池已經失效，曾有一臺拉斐爾呼吸機報警“氣道內氧濃度過高”查看氧濃度設置值為50%，而測量值>80%，雖然做氧電池校正通過，但值偏差仍遠遠>10%，基本可判斷是氧電池問題，從其它同型號呼吸機拆一個氧電池試機正常，確定是原氧電池失效。

　　有些廠商對氧電池的檢測是分別在21%、100% 氧濃度環境下測氧電池輸出電壓(假設分別為X、YmV)，分析X/21%、Y/100%兩者偏差是否在5%允許范圍內，如實測一個德國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，實際誤差遠低于5%，初步判斷此氧電池正常。還有一種較簡便的方法就是利用氧濃度測定儀核對。氧濃度測定儀一般手持帶顯示屏，能在數秒內測出氧氣濃度，精度達1%～ 2%。

　　當呼吸機氧濃度設置值與測量值差異較大，可在通氣管道中接入氧濃度測定儀，觀察氧濃度測定儀的測量值與呼吸機本身氧濃度設置值、測量值哪一項較一致，正常時誤差不應超過5%，方便確定故障。

　　2、氧電池的定標

　　如果氧濃度測量值與設置值比較，偏差超過2%，并且為第一次出現，那么可以嘗試對氧電池實行定標，氧電池作為一種電化學傳感器，隨著使用時間的延長其能量不斷消耗。因為氧源參數使用的每一次都不盡一樣，導致氧濃度控制和監測不一致，所以實行一次定標是非常重要的，如果定標能通過，說明氧電池還沒有完全失效，在這種情況下，氧電池的壽命可延長(1～ 4)個月。

　　一般定標的原理是：將輸出氧濃度分別設定為21%和100%，然后調節氧電池增益，使測量值和設置值保持一致，如此反復多次仍無法調到21%和100%，通常說明氧電池需要更換，待兩點定標完成后，在21%和100%輸出范圍內，多點比較氧濃度設定值與顯示值，如果偏差在5%以內，說明氧電池控制和監測基本沒有問題。

　　定標通過不代表氧電池就是好的，因為大部分為兩點定標：21%和100%，氧電池壞了一般情況下定標肯定通不過。現在呼吸機一般都采用自動定標。

　　如PB840 呼吸機氧電池不好會產生報警：氧濃度過高、過低(O2% HIGH、O2%LOW)，或者直接報重新安裝氧電池(REPLACE O2 SENSOR)。定標過程如下：

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

　　⑵ 將呼吸機氧氣管與另一純氧氣源相連(如另一個醫用級氧氣瓶)，即用此純氧氣源檢查呼吸機已定標的氧電池監測功能;

　　⑶ 將氧濃度值分別設為：21%、40%、90%， 并停留1min 讓測量值穩定;

　　⑷ 觀察GUI上半屏中氧濃度測量值必須分別在1min 內穩定在與相應設置值誤差3% 范圍內。

　　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，質量好的可以使用接近三年，主要隨實際操作環境而有所變化，如在高氧濃度或高溫狀況下使用會縮短其壽命。

　　考慮到原廠氧電池價格太貴，很多醫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品替換目錄。目前氧電池兼容廠家主要有德國IT、EnviteC、美國Teledyne、英國CityTechnology 等公司。對市場上常見的呼吸機品牌如NPB、ohmeda、Drager、HAMILTON等的氧電池都有相應兼容替換產品。

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

　　據說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常更換。氧電池一般一兩年左右即需更換，屬于呼吸機耗材，而進口氧電池價格不菲，有臨床科室出于節約開支目的，片面認為氧電池在呼吸機里僅做終末監測，本身和氧濃度控制無關，不用氧電池，或關閉氧濃度監測功能，其實這種做法是錯誤的。因為氧電池是用來檢測呼吸機所輸送的氧氣濃度是否達標的工具。進口呼吸機雖多采用比例電磁閥，供氧一般較為準確，但一旦空氧混合器故障，為患者輸送了與預置吸氧濃度(FiO2)不符的氧，可能會因長時間高濃度吸氧引起氧中毒。

　　曾有一臺Drager Evita 2 dura呼吸機，氧濃度設置值45%，而測量值在75% ～ 85%之間不穩。當時沒做其它檢測僅憑經驗判斷系氧電池失效，因當時ICU病人較少還是對該機作停機處理。在采購到新的氧電池更換后故障依舊，后對呼吸機作全面檢測，查出控制氧氣比例的紅寶石閥損壞漏氣引起。試想,如果我們當時認為氧濃度監測不重要, 而盲目關掉氧濃度監測功能, 繼續使用呼吸機,有可能會產生嚴重的后果。作為醫院設備科工程師，應正確認識氧電池在呼吸機中的重要作用，定期進行相關安全性能檢測，保證設備正常運行。