Ein Defibrillator verlangt von seiner Batterie zwei gegensätzliche Dinge zugleich: über Jahre nahezu null Strom, während er an einer Wandhalterung wartet, und für wenige Sekunden einen sehr hohen Strom beim Laden eines Hochspannungskondensators. Beitrag A dieser dreiteiligen Serie zerlegt dieses ungewöhnliche Lastprofil, unterscheidet die Batteriewirtschaftlichkeit öffentlich zugänglicher AED von der wiederverwendbarer manueller Defibrillator-Monitore und verankert die Diskussion in IEC 60601-2-4 und veröffentlichten Gerätedaten.
Im Bereitschaftsmodus führt ein AED nur einen regelmäßigen Selbsttest durch — viele Geräte testen sich wöchentlich — und betreibt Anzeigen, wobei er Mikroampere zieht. Bei Aktivierung muss er das EKG analysieren, Sprachansagen und ein Display ansteuern und einen Energiespeicherkondensator laden, um einen biphasischen Puls abzugeben. Erwachsenen-Energien liegen typischerweise bei 150 J für den ersten Schock und steigen auf 200 J, mit Kinderstufen um 50 J, abgegeben an eine 50-Ohm-Referenzlast über einen Patientenimpedanzbereich, der üblicherweise 10–300 Ohm umfasst. Ein biphasischer 150-J-Puls entspricht einem Spitzenstrom in der Größenordnung von 32 A an 50 Ohm (Daten des Philips HeartStart FRx). Das Laden dieses Kondensators zieht einen hohen, kurzen Strom; der Innenwiderstand der Batterie bestimmt direkt die Ladezeit — wenige klinisch kritische Sekunden.
Öffentlich zugängliche AED sind um wegwerfbare primäre Lithium-Mangandioxid-Packs herum konstruiert: Ein 9-V-LiMnO2-Pack mit 4,2 Ah ist für mindestens 200 Schocks oder 4 Stunden Betriebszeit nach EN 60601-2-4:2003 spezifiziert, ein Installationsdatum mindestens fünf Jahre nach Herstellung sowie etwa vier bis sechs Jahre Bereitschaftsleben bei wöchentlichen Selbsttests (der Mindray BeneHeart C1A gibt sechs Jahre bei 20±5 °C an). Krankenhaus-Notfallwagen-Defibrillator-Monitore, Ambulanzgeräte und AED-Trainer werden jedoch täglich verwendet, getestet und wiederaufgeladen; für diese ist ein wiederaufladbares NiMH-Pack die wirtschaftliche und ökologische Wahl, und dieselbe Hochpuls-Ladephysik gilt.
Bei einem Defibrillator-Pack ist die Kapazität gegenüber der Quellimpedanz zweitrangig. Das Kondensatorladegerät ist ein Schaltwandler, der hohe Pulsströme zieht; wenn die Zellen altern und der Innenwiderstand steigt, dehnt sich die Ladezeit, die Ansage „Laden…" verlängert sich, und bei einem grenzwertigen Pack erreicht der Wandler die Zielenergie möglicherweise nicht. Der niedrige und stabile Innenwiderstand von NiMH, seine Hochstromfähigkeit und flache Spannungskurve machen es für diese Pulsrolle gut geeignet, während seine wässrige Chemie in einem abgedichteten Wandgehäuse nicht thermisch durchgehen kann.
IEC 60601-2-4 regelt Herzdefibrillatoren, einschließlich der Energiegenauigkeit (typischerweise innerhalb von 10 % der Einstellung an 50 Ohm und 15 % über 25–175 Ohm), der Ladezeit und der Dauerfestigkeit — FDA-Prüfungen nennen eine Dauerfestigkeit des Therapie-Subsystems von mindestens 2500 Lade-/Entladezyklen bei Nennenergie an 50 Ohm. Jeder dieser 2500 Zyklen ist ein Hochstromereignis, das die Batterie stützen muss; weshalb die Lebensdauer des Packs sowohl in Schockzyklen als auch in Jahren gemessen wird.
Ein wiederverwendbares Defibrillator-Pack braucht Hochstromzellen, geschweißte starke Fahnen, einen Thermistor für die Ladesteuerung und eine Kapazitätsreserve, damit die Ladezeit gegen Lebensende innerhalb der Spezifikation bleibt. Beitrag B vergleicht die Chemien und dimensioniert das Pack; Beitrag C behandelt das Dauerfestigkeits- und Sicherheitsvalidierungsprogramm nach IEC 60601-2-4.
Weijiang Power fertigt Hochstrom-NiMH-Zellen und kundenspezifische Packs für OEM von Defibrillator-Monitoren und Trainern: impedanzarme gematchte Zellen für schnelles Kondensatorladen, geschweißte Verbindungen und IEC-62133-1-/UN-38.3-Dokumentation. Nennen Sie Ihre Energie pro Schock, die erforderliche Ladezeit und die angestrebte Schockzyklenzahl, dann dimensionieren wir ein Pack, das diese bis zum Lebensende erfüllt.
