เหตุผลทำไมแบตเตอร์รีอัลคาไลน์ (Alkaline) จึงเหมาะในการใช้งานสำหรับเครื่องฟื้นคืนคลื่นหัวใจด้วยไฟฟ้าอัตโนมัติ (Automated External Defibrillator: AED)

อ้างอิงข้อมูลจากหนังสือและข้อมูลการศึกษา "Heart Attack" New Insights for the Healthcare Professional: 2013 Edition, pages 265 and 266. (ดูข้อมูลเพิ่มเติม)

[Alkaline vs. Lithium Batteries of Using in AED]


มีข้อมูลจากหลายหน่วยงานที่ทำศึกษา การใช้งานเครื่องฟื้นคืนคลื่นหัวใจด้วยไฟฟ้าแบบอัตโนมัติ (AED) พบว่าโอกาสรอดของผู้ประสบภาวะหัวใจหยุดเต้นเฉียบพลัน (Sudden Cardiac Arrest) มีอัตราลดลง (Decreasing the Chance or Survival) เนื่องมาจากสาเหตุของเครื่องฟื้นคืนคลื่นหัวใจด้วยไฟฟ้าแบบอัตโนมัติ (AED) ที่ติดตั้งตามสถานที่ต่างๆ ไม่สามารถนำมาใช้งานได้ ส่วนมากพบว่าสาเหตุหลักมาจากแบตเตอร์รี่ (Batteries Failure) ไม่สามารถทำการช็อคได้และ/หรือการปล่อยพลังงานไม่ได้ตามเวลาที่ต้องการสำหรับการช่วยเหลือ จึงมีการศึกษาข้อมูลของแบตเตอร์รี่ต่างๆ ที่เหมาะสมกับการใช้งานสำหรับเครื่องฟื้นคืนคลื่นหัวใจด้วยไฟฟ้าแบบอัตโนมัติ (AED) ที่มีการติดตั้งเพื่อให้อยู่ในโหมดพร้อมใช้งานตลอดเวลา (Standby Mode) เป็นระยะเวลานาน ซึ่งอาจจะนานเป็นปีหรือหลายปีที่ไม่มีการนำมาใช้งานเลย ถือว่าเป็นเครื่องมือที่มีอัตราการใช้งานต่ำ (Low Frequency of Using)

ความเสี่ยงในการใช้แบตเตอร์รี่ลิเที่ยม (Lithium) กับเครื่อง AED หรือเครื่องฟื้นคืนคลื่นหัวใจด้วยไฟฟ้าอัตโนมัติ (Automated External Defibrillator)

เครื่องฟื้นคืนคลื่นหัวใจด้วยไฟฟ้าอัตโนมัติ (Automatic external defibrillators) หรือ "AED” เป็นเครื่องที่ออกแบบมาสำหรับการรักษาผู้ป่วยที่มีภาวะหัวใจหยุดเต้นเฉียบพลัน ที่มีอาการคลื่นไฟฟ้าหัวใจเต้นผิดจังหวะที่เรียกว่า Ventricular Fibrillation (VT) หรือ Ventricular Tachycardia (VT) หรือคลื่นแบบพลิ้วๆ ซึ่งมากกว่า 70-80% ของผู้ประสบภาวะหัวใจหยุดเต้นเฉียบพลันจะมีคลื่นไฟฟ้าเป็นลักษณะดังกล่าว เป็นเหตุให้หัวใจไม่สามารถสูบฉีดเลือดไปเลี้ยงอวัยวะต่างๆ ของร่างกายได้ ที่เป็นสาเหตุทำให้กล้ามเนื้อบีบตัวที่ไม่สัมพันธ์กัน (Unsynchronized Contraction) การรักษาทำได้โดยการปล่อยกระแสไฟฟ้าที่ค่าพลังงานในระดับที่เหมาะสมขณะที่เกิดภาวะหัวใจหยุดเต้นนั้น เพื่อให้กระแสไฟฟ้าหยุดการเต้นแบบผิดปกติหรือคลื่นหัวใจเต้นแบบพลิ้วๆ อย่างทันทีทันใด (Stops Fibrillation) ให้กลับมาเต้นเป็นปกติและมีการบีบตัวที่สัมพันธ์กันได้ (Synchronized Contraction) ดังนั้นการรักษาจะต้องดำเนินการอย่างเร่งด่วนด้วยเครื่องฟื้นคืนคลื่นหัวใจด้วยไฟฟ้าอัตโนมัติ (AED) เพื่อเพิ่มโอกาสรอดชีวิตให้กับผู้ประสบภาวะได้

เครื่อง AED เป็นเครื่องมือที่ติดตั้งไว้ให้อยู่ในโหมดพร้อมใช้งาน (Standby Mode) โดยใช้พลังงานหลักจากแบตเตอร์รี่ ซึ่งมีการใช้งานไม่บ่อยมากนักหรือเรียกได้ว่าเป็นเครื่องมือที่มีอัตราการใช้งานต่ำมาก (Low Frequency of Using Devices) ซึ่งเครื่องดังกล่าวนี้ จะถูกเก็บไว้ในตู้จัดเก็บหรืออุปกรณ์จัดเก็บแบบต่างๆ (AED Storage) เป็นระยะเวลานาน โดยจะต้องทำการติดตั้งพร้อมแบตเตอร์รี่เพื่อให้พร้อมใช้งาน (Standby Mode) ตลอดเวลากรณีเกิดเหตุฉุกเฉิน ซึ่งอาจจะตั้งอยู่เป็นเดือนๆ หรืออาจจะเป็นปีหรือหลายปี การลดการใช้พลังงานของแบตเตอร์รี่ (Minimizing Power) ให้น้อยลง ขณะติดตั้งเพื่อเตรียมพร้อมให้สามารถใช้งานได้ตลอดเวลาเมื่อเกิดเหตุฉุกเฉินขึ้น ก็เพื่อยืดอายุการใช้งานของแบตเตอร์รี่และมีพลังงานเพียงพอสำหรับการช็อค

แบตเตอร์รี่ลิเที่ยม (Lithium batteries) 

แบตเตอร์รี่ชนิดลิเทียม ถือว่าเป็นแบตเตอร์รี่ที่มีอัตราการคายประจุต่ำมาก (Low rate of self-discharge) ทำให้สามารถเก็บพลังงานไว้ได้ในระดับที่สูง เมื่อติดตั้งเครื่องทิ้งไว้เป็นระยะเวลานานหรืออาจหลายปี จึงเป็นเหตุผลที่โรงงานผู้ผลิตเครื่อง AED หลายรายนำแบตเตอร์รี่ชนิดลิเทียมมาใช้สำหรับเครื่อง AED ถึงแม้ว่าแบตเตอร์รี่ลิเที่ยมจะมีความเสี่ยงที่จะทำให้เกิดความล้มเหลวในการปล่อยพลังงาน (Failure of Shock Delivery) ก็ตาม

ความเสี่ยงในการใช้แบตเตอร์รี่ชนิดลิเที่ยมสำหรับเครื่อง AED มีอยู่ 2 ความเสี่ยงหลักๆ ดังนี้

  • ความเสี่ยงของการเกิดแพสซิพเวชั่น (Risk of Passivation)
  • ความเสียงต่อการเกิดความร้อนมากเกินไป (Risk of Overheating)

ความเสียงของการเกิดแพสซีพเวชั่น (Risk of Passivation)

กรณีของอัตราการคายประจุ (Self-discharge) สำหรับแบตเตอร์รี่ชนิดลิเที่ยม ที่มีอัตราการคายประจุที่ต่ำกว่าแบตเตอร์รี่ชนิดอื่น ทำให้อายุการใช้งานแบตเตอร์รี่อยู่ได้นานและพลังงานที่เก็บไว้ยังมีค่าพลังงานที่สูง เนื่องจากลักษณะของแบตเตอร์รี่ลิเที่ยมจะมีการสร้างองค์ประกอบของสารเคมีที่เป็นผนังกั้นแบบผลึกเกลือ (Salt-forming Organic Compounds) ขึ้นที่ชั้นภายในของแบตเตอร์รี่ เริ่มตั้งแต่ขั้นตอนการผลิตแบตเตอร์รี่ขึ้น เมื่อเวลาผ่านไประยะเวลานาน องค์ประกอบของสารเคมีภายในแบตเตอร์รี่ จะทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบสารเคมีของชั้นผลึกเกลือ (Layer of Salt Crystals) ขึ้นบนพื้นผิวภายในของแบตเตอร์รี่เอง รวมทั้งบริเวณที่เป็นขั้วลบของแบตเตอร์รี่ด้วย (Anode) การเกิดขึ้นของชั้นผลึกเกลือ (Salt Crystals) เป็นการเพิ่มค่าความต้านทานภายในของแบตเตอร์รี่ ซึ่งจะช่วยให้อัตราการคายประจุลดลง (Reduce the rate of self-discharge) กรณีนี้ แบตเตอร์รี่ลิเที่ยมที่ไม่มีการช็อคเกิดขึ้น (Without Applied Load) ก็จะสามารถอยู่ได้นานหลายปีโดยคงค่าพลังงานภายในไว้ และแทบจะไม่มีการลดลงเลย

อย่างไรก็ตาม แบตเตอร์รี่ลิเที่ยม เมื่อมีการติดตั้งเครื่องทิ้งไว้ในลักษณะโหมดพร้อมใช้งาน (Standby Mode) เป็นระยะเวลานานๆ องค์ประกอบสารเคมีที่เป็นชั้นพื้นผิวของผลึกที่เป็นเกลือ (Layer of Salt Crystals) สามารถที่จะกลายมาเป็นผนังกั้นที่หนามาก (Thickness Layer) ซึ่งจะทำให้อัตราการปล่อยพลังงานเพื่อการช็อคช้าลง (Reduces Rate of Deliver Power) แม้ว่าแบตเตอร์รี่จะมีพลังงานอยู่เต็มที่ก็ตาม (Almost Fully Charged) รวมถึง ชั้นผนังดังกล่าวอาจจะทำให้การปล่อยพลังงานที่ช้ามาก ซึ่งใช้เวลานานหลายวินาทีหรืออาจจะเป็นนาทีเพื่อปล่อยพลังงานสำหรับการช็อค (Shock Delivery) แต่ละครั้ง ดังนั้น การใช้งานแบตเตอร์รีลิเที่ยมสำหรับเครื่องมือชนิดอื่น การปล่อยพลังงานช้าลักษณะดังกล่าวอาจจะไม่มีปัญหา (Other Application, the Delay is not a Problem) แต่สำหรับเครื่อง AED ระยะเวลาการปล่อยพลังงานดังกล่าวอาจยอมรับไม่ได้ (Unacceptable Time) เพราะเป็นนาทีโอกาสรอดของชีวิต

กรณีการใช้งานแบตเตอร์รี่ลิเที่ยมสำหรับเครื่อง AED สามารถเกิดปัญหาได้หลากหลาย (Several problems) อันเนื่องมาจากการสร้างชั้นผลึกที่เป็นเกลือ (Formation of the passivating layer) เช่น กรณีแรก การทดสอบแบบอัตโนมัติ(Self-Test) สำหรับแบตเตอร์รี่อาจแจ้งว่ามีพลังงานเพียงพอที่จะทำการช็อค แต่ในขณะเดียวกัน ข้อเท็จจริงคือ ผนังชั้นผลึกที่เป็นเกลือที่ก่อขึ้นนั้น อาจจะทำให้การปล่อยพลังงานเพื่อทำการช็อคล้มเหลว (Shock Delivery Failure) กรณีที่สอง ปัญหาของการเกิดแพสซีพเวชั่น (Passivation) หรือการเกิดขึ้นของชั้นผลึกที่เป็นเกลือขึ้น เมื่อระยะเวลานานขึ้น จะส่งผลให้การปล่อยพลังงานเพื่อทำการช็อคนานขึ้นไปด้วย ซึ่งอาจนานหลายวินาทีหรือเป็นนาที ซึ่งกรณีที่นำแบตเตอร์รี่ลิเที่ยมมาใช้งานกับเครื่อง AED ระยะเวลาการปล่อยพลังงานที่นานเกินไปอาจยอมรับไม่ได้ (Unacceptably Long for AED) โดยเฉพาะอย่างยิ่งกรณีที่่ต้องการปล่อยพลังงานเพื่อทำการรักษาผู้ประสบภาวะหัวใจหยุดเต้นเฉียบพลันทีต้องทำการรักษาอย่างเร่งด่วนเมื่อมีข้อบ่งชี้ ดังนั้น การใช้งานแบตเตอร์รี่ลิเที่ยมกับเครื่อง AED จึงจำเป็นต้องมีการตรวจสอบแบตเตอร์รี่และทำการดูแลบำรุงรักษาบ่อยมาก ซึ่งหากมีการเกิดแพสซีพเวลชั่นขึ้นมาก ก็อาจจะจำเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอร์รี่ เพื่อให้ได้ระยะเวลาสำหรับการช็อคในค่าระยะเวลาที่ยอมรับได้ (Acceptable Time)

ความเสี่ยงในการเกิดความร้อนมากเกินไป (Risk of Overheating)

สำหรับแบตเตอร์รี่ลิเที่ยมนัั้น องค์ประกอบภายในจะมีแผงวงจรเพื่อป้องกันการปล่อยพลังงานมากเกินไป (Prevent Overcharging Circuit) และประกอบกันเป็นแผงวงจรแบบสั้น (Short Circuit) กรณีที่แผงวงจรดังกล่าวเกิดความเสียหายขึ้น ซึ่งมีโอกาสสูงเมื่อติดตั้งไว้ในโหมดพร้อมใช้งานเป็นระยะเวลานาน ซึ่งอาจเกิดจากสารเคมีภายในของแบตเตอร์รี่เอง จะทำให้เกิดความร้อนมากเกินไป (Become Overheated) กรณีเกิดเหตุลักษณะดังกล่าวเรียกว่า "Thermal Runaway" ซึ่งเป็นสาเหตุจากสารเคมีภายในแบตเตอร์รี่ทำปฏิกิริยาและสร้างความร้อนขึ้นมาเอง อาจทำให้เกิดปฏิกิริยาต่อเนื่องอื่นตามมาจากสาเหตุของการเกิดความร้อนมากเกินไปที่เกิดขึ้นนั้น และในที่สุดแบตเตอร์รี่ก็ไม่สามารถปล่อยพลังงานเพื่อการรักษา (Shock Delivery Failure) ได้


อ้างอิงข้อมูลจากหนังสือและข้อมูลการศึกษา "Heart Attack" New Insights for the Healthcare Professional: 2013 Edition, pages 265 and 266.


แบตเตอร์รีอัลคาไลน์ [Alkaline Batteries]

กรณีของแบตเตอร์รี่อัลคาไลน์ จะแตกต่างไปจากแบตเตอร์รี่ลิเที่ยม ซึ่งจะไม่มีความเสียงของการเกิดแพสซิเวชั่น (No Risk of Passivation) หรือความร้อนเกิน (Overheat Charging) เนื่องจากแบตเตอร์รี่อัลคาไลน์ จะมีอัตราการคายประจุที่เร็วกว่า (High Rate of Self Discharge) แบตเตอร์รีลิเที่ยม ทำให้แบตเตอร์รี่อัลคาไลน์อายุสั้น (Short Life Cycle) กว่า ซึ่งระดับพลังงานจะลดลงนับจากติดตั้งเครื่อง AED ในโหมดพร้อมใช้งาน (Standby Mode) และจะสามารถอยู่ได้นานเพียงระยะเวลา 2-3 ปี หรือนานสุดเพียง 4 ปี ขึ้นอยู่กับโรงงานผู้ผลิตจะกำหนด โดยระดับพลังงานของแบตเตอร์รี่จะต่ำลงเรื่อยๆ เนื่องจากอัตราการคายประจุที่เร็วกว่าแบตเตอร์รี่ลิเที่ยม แต่ระยะเวลาการปล่อยพลังงานยังมีอัตราคงที่ (Certain of Shock Delivery Time) ซึ่งจะมีระยะเวลานานสุดในการชาร์จไฟและปล่อยพลังงานไม่เกิน 15 วินาที (Maximum Delivery Time) เมื่ออายุแบตเตอร์รี่นาน 2-3 ปี ปกติแล้ว โรงงานผู้ผลิตจะแนะนำให้เปลี่ยนแบตเตอร์รี่ใหม่ทุกๆ 2 หรือ 3 ปี เพื่อให้อยู่ในค่าระยะเวลาที่ยอมรับได้ (Acceptable Time) สำหรับการใช้เครื่อง AED เพื่อช่วยเหลือผู้ประสบภาวะหัวใจหยุดเต้นเฉียบพลัน ในขณะที่แบตเตอร์รีลิเที่ยม (Lithium Batteries) อาจสามารถอยู่ได้นาน 4-8 ปี โดยพลังงานยังคงอยู่หรือลดลงเพียงเล็กน้อย เนื่องจากอัตราการคายประจุ (Self Discharge) ที่ต่ำมาก ซึ่งโรงงานผู้ผลิตแนะนำให้ทำการตรวจเช็คแบตเตอร์รี่อย่างละเอียดทุกๆ 2 ปี ถึงแม้ว่าพลังงานจะยังคงมีพลังงานเกือบเต็ม (Almost Fully Charged) แต่อาจจะเกิดกรณีของแพสซีพเวชั่น (Passivation) ขึ้นได้ ก็จำเป็นจะเป็นต้องทำการเปลี่ยนแบตเตอร์รี่ ถึงแม้ระดับพลังงานยังคงมีในระดับสูงก็ตาม ต่างจากกรณีของแบตเตอร์รี่อัลคาไลน์ (Alkaline Batteries) ที่ไม่มีความเสี่ยงที่จะเกิดแพสซีพเวชั่น (Passivation) ซึ่งเมื่อเวลาผ่านไปเป็นปีหรือสองปี แบตเตอร์รีอัลคาไลน์จะยังคงสามารถปล่อยพลังงานด้วยความเร็วที่เหมาะสมและระยะเวลาการปล่อยค่าพลังงานที่ยอมรับ (Acceptable Delivery Time) ได้ ซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานในเครื่อง AED รวมถึง แบตเตอร์รี่อัลคาไลน์ไม่มีความเสี่ยงที่จะเกิดความร้อนมากเกินไป (Overheat) ที่อาจจะทำให้เกิดปฏิกิริยาของสารเคมีภายในหรืออาจเกิดระเบิดได้

ทั้งนี้ แบตเตอร์รี่อัลคาไลน์ (Alkaline Batteries) ตามข้อกำหนดขององค์กรการบินระหว่างประเทศ [The International Air Transport Association [IATA] / International Civil Aviation Organization (ICAO] ได้ระบุว่าเป็นแบตเตอร์รี่ที่ไม่เป็นอันตราย (Non-Hazardous) และไม่มีความเสี่ยงที่จะเกิดปฏิกิริยาทางสารเคมี สามารถนำขึ้นเครื่องได้ทั้งสายการบินภายในประเทศและต่างประเทศ

'These batteries are not regulated by international agencies as hazardous materials or dangerous goods when shipped. A shipping name of “Alkaline Batteries – Non-hazardous” may be used on all domestic and international bills of lading"

ในขณะที่แบตเตอร์รี่ลิเที่ยม (Lithium Batteries) ต้องมีการตรวจสอบเป็นพิเศษอย่างระมัดระวัง เมื่อมีการขนย้ายทางสายการบินทั้งภายในประเทศและต่างประเทศ ซึ่งมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดปฏิกิริยาเคมีและการระเบิดได้

ข้อมูลอ้างอิงจากองค์กรการบินระหว่างประเทศ IATA เว็บไซต์ www.iata.org