Sep.2026 08
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除顫器與 AED 供電:待機與湧流電池負載曲線
介紹
AED 多年只消耗微安級電流,然後在數秒內以高電流為電容充電至 150–200 J。A 篇依 IEC 60601-2-4 剖析此待機與湧流曲線。
細節

AED 去顫器電池負載曲線,電容充電高脈衝電流

去顫器同時要求電池做兩件相反的事:在壁掛架上等待的數年裡近零電流,而在為高壓電容充電的幾秒內給出極大電流。本三部系列的論文 A 剖析這種不尋常的負載曲線,區分公眾取用 AED 與可重複使用之手動去顫器-監護儀的電池經濟性,並將討論建立在 IEC 60601-2-4 與已公開的裝置數據上。

負載的兩種面貌

待機時,AED 只執行定期自檢(許多裝置每週自檢)與驅動指示燈,消耗微安培。啟動後,它必須分析 ECG、驅動語音提示與螢幕,並為儲能電容充電以輸出雙相脈衝。成人能量通常首次電擊為 150 J,再升至 200 J,小兒等級約 50 J,在患者阻抗範圍通常橫跨 10–300 歐姆下,輸送至 50 歐姆的參考負載。150 J 的雙相脈衝在 50 歐姆上對應約 32 A 的峰值電流(Philips HeartStart FRx 數據)。為該電容充電會汲取高而短暫的電流;電池的內阻直接決定充電時間——這是臨床上極為關鍵的幾秒。

AED 待機自檢與電容充電高電流曲線動畫

一次性 vs 充電式:裝置不同,經濟性不同

公眾取用 AED 圍繞一次性的一次鋰-二氧化錳電池組設計:一顆 9 V、4.2 Ah 的 LiMnO2 電池組依 EN 60601-2-4:2003 規定,至少可施作 200 次電擊或 4 小時操作時間,安裝期限距製造至少五年,每週自檢下待機壽命約四至六年(Mindray BeneHeart C1A 標示在 20±5 °C 下為六年)。但醫院急救車去顫器-監護儀、救護車裝置與 AED 訓練機每天都被使用、測試與充電;對這些設備,充電式 NiMH 電池組是經濟且環保的選擇,同樣的高脈衝充電物理依然適用。

電容充電時間對電池內阻的動畫

為何內阻是關鍵參數

對去顫器電池組而言,容量相對於電源阻抗是次要的。電容充電器是汲取大脈衝電流的切換式轉換器;隨著電芯老化、內阻上升,充電時間拉長,「充電中…」提示變久,在臨界電池組上轉換器可能無法達到目標能量。NiMH 低而穩定的內阻、高率放電能力與平坦電壓曲線,使其非常適合這種脈衝角色,而其水性化學在密封的壁掛外殼中不會發生熱失控。

標準:IEC 60601-2-4

IEC 60601-2-4 規範心臟去顫器,包括能量準確度(在 50 歐姆上通常為設定值的 10 % 以內,在 25–175 歐姆間為 15 %)、充電時間與耐久——FDA 審查引用治療子系統在 50 歐姆上、以額定能量至少 2500 次充電/放電循環的耐久。這 2500 個循環中的每一次都是電池必須支撐的高電流事件,這也是電池組壽命同時以電擊循環與年數衡量的原因。

設計意涵

可重複使用的去顫器電池組需要高率電芯、焊接的厚連接片、用於充電控制的熱敏電阻,以及容量備援,使充電時間在接近壽命終點時仍保持在規格內。論文 B 比較各化學體系並計算電池組尺寸;論文 C 涵蓋 IEC 60601-2-4 的耐久與安全驗證計畫。

Weijiang Power

Weijiang Power 為去顫器-監護儀與訓練機 OEM 製造高率 NiMH 電芯與客製電池組:用於快速電容充電的低阻抗配對電芯、焊接互連件以及 IEC 62133-1/UN 38.3 文件。提供您每次電擊的能量、所需充電時間與目標電擊循環數,我們將計算出在壽命終點前都能滿足這些要求的電池組尺寸。

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