呼吸机氧电池的工作原理及性能检测

1 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)、氧浓度传感器、氧气单元、氧探头、氧电极等，采用电化学原理，主要用于测量混合气体的氧浓度。测量范围：在恒定工作压力和恒定温度下，氧电池产生的电压值与氧浓度成正比。每个氧电池的输出电压在整个寿命内基本稳定。当测量的氧浓度值与设定的氧浓度值偏差较大时，机器会发出报警提示。此时，可以对其进行校准。如果偏差仍然很大，氧电池通常会耗尽，需要更换氧电池。氧电池通常位于患者的吸气端和空氧混合器之间。如MAQUET Servo i呼吸机气路系统：空气和氧气分别进入两个气体模块， 准确计算设定的水分、压力水平和氧浓度后，送气至混合腔， 混合腔内有混合瓣搅动气流， 充分混合空气和氧气， 氧电池监测实际氧浓度后送出。氧气电池在呼吸机中只进行终末监测，与氧浓度控制无关。

2 氧电池性能检测

2.1 判断氧电池故障，观察氧浓度监测。如果测量值与设置值偏差较大，首先检查氧源问题，查看氧压(0.24～0.6MPa, 一般在0.4MPa流量(一般在120左右)，L/分钟)，氧浓度(100%) 另外，考虑空氧混合器是否正常，排除上述可能性，如果氧浓度测量值与设置值的比较偏差超过10%，至少30%s，可判断氧电池失效。拉斐尔呼吸机报警气道内氧浓度过高，检查氧浓度设置值为50%，测量值>80%，虽然氧电池已经校正，但值偏差仍远远超过10%。基本上可以判断是氧电池问题。从其他同型号呼吸机拆卸氧电池试验机是正常的，确定原氧电池故障。一些制造商分别检测21%和100%的氧电池 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% 两者之间的偏差是否为5% 允许范围内。如实测一个德国EnviteC公司的OOM在正常空气中(21%氧浓度)输出202氧电池13.9mV，置于100% 输出66的纯氧下.3mV，实际误差远低于5%，氧电池正常。如实测一个德国EnviteC公司的OOM在正常空气中(21%氧浓度)输出202氧电池13.9mV，置于100% 输出66的纯氧下.3mV，实际误差远低于5%，初步判断氧电池正常。另一种简单的方法是使用氧浓度测量仪进行检查。氧浓度测定仪一般手持带显示屏，能在几秒钟内测量氧浓度，精度为1%~2%。当呼吸机氧浓度设置值与测量值差异较大时，可将氧浓度测量仪连接到通风管中，观察氧浓度测量仪的测量值与呼吸机本身的氧浓度设置值和测量值一致。正常时误差不得超过5%，便于确定故障。

2.2 如果氧浓度测量值与设定值的比较偏差超过2%，且是第一次出现，则可以尝试对氧电池进行定标。氧电池作为一种电化学传感器，随着使用时间的延长，能量不断消耗。由于氧源参数每次使用不同，导致氧浓度控制和监测不一致，因此实施标准非常重要。如果标准能够通过，则表明氧电池尚未完全失效。在这种情况下，氧电池的寿命可以延长（1~4）个月。一般标杆的原理是将输出氧浓度分别设定为21%和100%，然后调整氧电池的增益，使测量值与设置值保持一致。如果反复调整到21%和100%，通常表明氧电池需要更换。两点标杆完成后，在21%和100%的输出范围内，多点比较氧浓度设置值和显示值。通过定标并不意味着氧电池是好的，因为大部分都是两点定标:21%和100%，氧电池坏了一般都不能通过定标。目前呼吸机一般采用自动定标。如PB840 呼吸机氧电池不好会引起报警：氧浓度过高、过低（O2% HIGH、O2% LOW），或直接重新安装氧电池(REPLACE O2 SENSOR)。定标过程如下：
⑴ 连接呼吸机纯氧气源，然后按100% O2/CAL按键2分钟(纯氧定标/冲洗2分钟)，开始定标氧电池，按键指示灯熄灭后进行下一步操作；
⑵ 将呼吸机氧气管连接到另一个纯氧气源(如另一个医用级氧气瓶)，即用这个纯氧气源检查呼吸机已设定的氧电池监测功能；
⑶ 将氧浓度值分别设置为：21%、40%、90%，并停留1分钟，使测量值稳定；
⑷ 观察GUI 上半屏中氧浓度测量值必须在1分钟内稳定在与相应设置值的3%误差范围内。

2.3 一般来说，兼容氧电池的工作寿命通常只有一到两年。质量好的可使用近三年，主要随实际操作环境而变化。例如，在高氧浓度或高温下使用会缩短其使用寿命。考虑到原来的氧电池太贵，许多医院试图选择兼容氧电池。氧电池的兼容选择不仅仅是外观尺寸和接口，一般兼容厂家都有产品替代目录。目前，德国主要是氧电池兼容制造商IT、EnviteC、美国Teledyne、英国City Technology 等公司。市场上常见的呼吸机品牌，如NPB、ohmeda、Drager、HAMILTON 等氧电池有相应的兼容替代产品。MAQUET 呼吸机只有Servo 300、700、900 少数型号的氧电池可以兼容， Servo i及Servos没有兼容性，氧电池里有记忆芯片( 记忆芯片包括氧电池序列号、更换日期、有效时间等。 更换新的氧电池必须进行自检， 状态栏中可以显示电池的序列号和容量， 目前还没有可替代的产品。据说MAQUET 现有的超声永久氧电池，采用超声原理，避免经常更换氧电池作为耗材。据说MAQUET 现有的超声永久氧电池，采用超声原理，避免经常更换氧电池作为耗材。氧电池一般需要更换一两年左右，属于呼吸机耗材，进口氧电池价格昂贵，临床部门为了节省费用，片面认为氧电池在呼吸机中只进行最终监测，与氧浓度控制无关，无氧电池，或关闭氧浓度监测功能，事实上，这种做法是错误的。由于氧电池是检测呼吸机输送的氧浓度是否达标的工具。虽然进口呼吸机大多使用比例电磁阀，但氧气供应通常更准确，但一旦空气氧混合器出现故障，它预置氧浓度输送给患者（FiO2)不一致的氧气可能会因长期高浓度吸氧而中毒。

曾有一台Drager Evita 2 dura氧浓度设置值为45%，而测量值为75%~85%。当时没有做其他检测，只是根据经验判断系氧电池失效，因为当时ICU 病人较少或停机。更换新的氧电池后，故障仍然存在，然后对呼吸机进行全面检测，发现控制氧比的红宝石阀损坏和泄漏。试想, 假如当时认为氧浓度监测不重要， 盲目关闭氧浓度监测功能， 继续使用呼吸机， 可能会产生严重后果。作为医院设备科的工程师，要正确认识氧电池在呼吸机中的重要作用，定期检测相关安全性能，确保设备的正常运行。