Artykuł B pokazuje, jak wybrać i zwymiarować baterię respiratora: porównać NiMH z akumulatorami litowo-jonowymi dla wysokoprądowego obciążenia podtrzymującego życie, ustalić architekturę napięcia, przeprowadzić obliczenie energii przy najgorszych ustawieniach oddechu i określić detale konstrukcyjne, które pozwalają pakietowi niezawodnie dostarczać moc dmuchawy przez lata.
Akumulatory litowo-jonowe (często wysokonapięciowe wieloogniwowe pakiety dla systemów z dmuchawą) wygrywają masą i energią na kilogram, co ma znaczenie dla ręcznych respiratorów ratunkowych — za cenę obowiązkowego BMS, precyzyjnego sterowania ładowaniem i palnego elektrolitu, którego bezpieczeństwo trzeba zaprojektować. NiMH jest cięższy, ale z natury bezpieczny (wodny elektrolit, ekstremalnie niskie ryzyko niekontrolowanego przegrzania), toleruje długie ładowanie podtrzymujące przy łóżku i przeładowanie przy właściwym zakończeniu, jest zdolny do wysokiego prądu i degraduje się stopniowo. Dla respiratorów OIT, które żyją zadokowane przy łóżku, oraz dla wytrzymałych platform transportowych, gdzie margines bezpieczeństwa liczy się bardziej od gramów, NiMH pozostaje uzasadnionym, sprawdzonym w terenie wyborem.
Szybkoobrotowa dmuchawa potrzebuje napięcia magistrali wystarczająco wysokiego, by podtrzymać szczytowy przepływ wdechowy przy końcu rozładowania. Konstrukcje wykorzystują albo nominalną szynę 12–14,4 V (10–12 ogniw NiMH, albo 3–4 ogniwa Li), albo wyższą szynę 24–48 V w większych systemach turbinowych. Liczba ogniw szeregowych jest walidowana w najtrudniejszym punkcie: stare ogniwa, niski stan naładowania, oddech z maksymalnym wsparciem ciśnieniem, chłodne otoczenie — punkt, w którym napięcie magistrali musi jeszcze utrzymywać dmuchawę pod kontrolą. Stopień DC/DC nie potrafi wytworzyć mocy z zapadniętego pakietu.
Załóżmy, że respirator transportowy pobiera średnio 25 W przy najgorszym wzorcu oddechu, a wymaganie kliniczne to 2 godziny pracy wewnętrznej plus 25 % marginesu opóźnień: zapotrzebowanie energetyczne wynosi 25 W × 2,5 h = 62,5 Wh. Na szynie NiMH 12 V to około 5,2 Ah surowych; głębokość rozładowania (0,85), degradacja pod koniec życia (0,8) i margines temperaturowy (0,85) podnoszą pojemność projektową do około 9 Ah. To samo obliczenie przy nominalnym łatwym ustawieniu niedowymiarowałoby pakiet o jedną trzecią — właśnie błąd powodujący w terenie skargi na alarmy „krótkiej baterii” u trudnych pacjentów.
Prąd dmuchawy jest dostarczany oddech za oddechem przez miliony cykli, więc konstrukcja pakietu jest decydująca: ogniwa dobierane według oporu wewnętrznego (nie tylko pojemności), grube spawane szynoprzewody wymiarowane na prąd szczytowy, niskoimpedancyjna ochrona, która nigdy nie zadziała fałszywie przy fali wdechowej, oraz termistory umieszczone na ogniwach, a nie na obudowie. Ciepło z powtarzanych wysokoprądowych rozładowań przyspiesza starzenie NiMH, więc konstrukcja mechaniczna musi dać pakietowi drogę termiczną z dala od dmuchawy i elektroniki mocy.
Respiratory OIT pracują w trybie ładowania podtrzymującego między użyciami; NiMH to akceptuje dzięki ładowaniu zakończonemu -ΔV/temperaturą, po którym następuje ładowanie konserwacyjne, pozostając bezterminowo gotowym bez obciążeń kalendarzowych ogniwa litowego trzymanego przy pełnym napięciu w podwyższonej temperaturze. Czas ładowania do zadeklarowanego przez producenta poziomu gotowości należy walidować przy włączonym urządzeniu, ponieważ klinicyści ładują między transportami, a nie w warsztacie.
Weijiang Power buduje wysokoprądowe, dobierane pakiety NiMH dla OEM sprzętu oddechowego z dokumentacją IEC 62133-1 i UN 38.3, spawanymi szynoprzewodami, nadzorem NTC i zespołami ze złączami. Prześlij najgorsze ustawienia, zadeklarowaną wytrzymałość wewnętrzną i napięcie szyny, a my zwymiarujemy i zwalidujemy pakiet podtrzymujący zasadnicze działanie.
