Un defibrillatore chiede alla sua batteria due cose opposte insieme: una corrente quasi nulla per anni mentre aspetta su un supporto a parete, e una corrente molto elevata per pochi secondi durante la carica di un condensatore ad alta tensione. L'articolo A di questa serie in tre parti analizza questo insolito profilo di carico, distingue l'economia della batteria dei DAE ad accesso pubblico da quella dei defibrillatori-monitor manuali riutilizzabili, e fonda la discussione sulla IEC 60601-2-4 e su dati di dispositivi pubblicati.
In standby, un DAE esegue solo un autotest periodico — molti dispositivi si autotestano settimanalmente — e alimenta indicatori, assorbendo microampere. Una volta attivato, deve analizzare l'ECG, pilotare messaggi vocali e un display, e caricare un condensatore di accumulo dell'energia per erogare un impulso bifasico. Le energie per adulti sono typicamente 150 J alla prima scarica, con aumento fino a 200 J, con livelli pediatrici intorno a 50 J, erogati su un carico di riferimento di 50 ohm in un intervallo di impedenza del paziente che copre comunemente 10–300 ohm. Un impulso bifasico da 150 J corrisponde a una corrente di picco dell'ordine di 32 A su 50 ohm (dati Philips HeartStart FRx). Caricare quel condensatore assorbe una corrente elevata e breve; la resistenza interna della batteria determina direttamente il tempo di carica: pochi secondi clinicamente critici.
I DAE ad accesso pubblico sono progettati attorno a pacchi primari monouso al litio-diossido di manganese: un pacco LiMnO2 da 9 V e 4,2 Ah è specificato per un minimo di 200 scariche o 4 ore di tempo di funzionamento secondo la EN 60601-2-4:2003, una data di installazione di almeno cinque anni dalla produzione, e circa quattro-sei anni di vita in standby con autotest settimanali (il Mindray BeneHeart C1A indica sei anni a 20±5 °C). Ma i defibrillatori-monitor dei carrelli di emergenza ospedalieri, le unità delle ambulanze e i simulatori DAE sono usati, testati e ricaricati ogni giorno; per questi un pacco NiMH ricaricabile è la scelta economica e ambientale, e si applica la stessa fisica di carica ad alto impulso.
Per un pacco defibrillatore, la capacità è secondaria rispetto all'impedenza della fonte. Il caricatore del condensatore è un convertitore a commutazione che assorbe una grande corrente impulsiva; man mano che le celle invecchiano e la resistenza interna aumenta, il tempo di carica si allunga, il messaggio «caricamento…» si prolunga e, in un pacco al limite, il convertitore potrebbe non raggiungere l'energia target. La resistenza interna bassa e stabile del NiMH, la capacità di scarica ad alta velocità e la curva di tensione piatta lo rendono adatto a questo ruolo impulsivo, mentre la sua chimica acquosa non può andare incontro a fuga termica in un contenitore a parete sigillato.
La IEC 60601-2-4 disciplina i defibrillatori cardiaci, inclusa la precisione dell'energia (tipicamente entro il 10 % dell'impostazione su 50 ohm e il 15 % su 25–175 ohm), il tempo di carica e la resistenza — le revisioni della FDA citano una resistenza del sottosistema terapeutico di almeno 2500 cicli di carica/scarica all'energia nominale su 50 ohm. Ognuno di questi 2500 cicli è un evento ad alta corrente che la batteria deve supportare, motivo per cui la vita del pacco si misura sia in cicli di scarica sia in anni.
Un pacco defibrillatore riutilizzabile richiede celle ad alta velocità, linguette spesse saldate, un termistore per il controllo della carica e una riserva di capacità, in modo che il tempo di carica resti entro le specifiche verso la fine della vita. L'articolo B confronta le chimiche e dimensiona il pacco; l'articolo C copre il programma di validazione della resistenza e della sicurezza secondo la IEC 60601-2-4.
Weijiang Power produce celle NiMH ad alta velocità e pacchi personalizzati per gli OEM di defibrillatori-monitor e simulatori: celle abbinate a bassa impedenza per una carica rapida del condensatore, interconnessioni saldate e documentazione IEC 62133-1/UN 38.3. Inviate l'energia per scarica, il tempo di carica richiesto e il numero di cicli di scarica target, e dimensioneremo un pacco che li soddisfa fino a fine vita.
