設備維修“三要素”、“五層次”

趙旭金

隨著醫療衛生事業的飛速發展，高科技電子設備大量涌現。設備、儀器在使用過中經常發生人為因素，環境的影響，運行條件的突變以及元器件電性能的老化，參數漂移等各種原因都會產生各種各樣的故障。無論任何儀器，不管設計如何先進和完善，發生故障都是不可避免的，只是儀器的故障率不同而己。為了保證設備正常工作，需要有素質良好、技術過硬的醫學工程技術人員，采取科學維修手段，避免走彎路、誤區。針對設備的及時維護修理，介紹維修設備系統“三要素”和設備系統“五層次”。

1 設備系統三要素

操作者、環境和設備本身稱為設備系統的三要素。作為普遍的規律,這三個因素出現問題的幾率是相等的。如圖1所示。所以在分析設備本身是否發生故障前，應先綜合考慮這三個因素。

圖1 醫療設備系統的三要素

(1)操作者：設想操作者由于對設備的不熟悉或疏忽。在使用設備時將會帶來設備的故障。為此,在設備設計時，就應該注意設備誤操作帶來的后果，盡量減少由此帶來的不良后果。對操作者應進行技術培訓和現場操作培訓。隨著設備的復雜化及計算機在設備的廣泛應用,這項工作顯得極為重要。操作應規范化，這也是工程師的重要職責。所以，在維修時要考慮到人為誤操作的可能性，維修后要提醒或輔導操作者正確使用儀器。

(2)環境：設備和操作者周圍的環境是設備系統使用的重要條件。環境及其它條件的影響也是引起設備故障的主要原因之一，例如溫度、氣流、灰塵、振動、錯誤的供電、電氣的或化學的干擾、輸入超出動態范圍、低劣的試劑及損壞的電極等都是造成醫療故障的原因。尤其是產生設備偶然性故障的原因。維修前環境因素是必須了解的內容，維修后要檢測環境是否符合儀器要求。

(3)設備：設備簡單說是執行測量及控制等功能的裝置。

由設備產生的故障通常有兩大類:一是非電類故障：這是最可能引起設備故障的原因,這類故障包括接插件連接松馳（接觸不良）、灰塵、污染、腐蝕、管路結晶、機械疲勞等；二是電子類故障：主要是指元件和電路的故障。由于電子元器件(包括集成電路)質量提高，目前電子類故障日益減少，電子部分已是設備中最可靠的組成部分。只有一些大功率、高壓、大電流部件、頻繁動作電磁閥類等在異常情況下容易損壞。

在考慮完操作者和環境因素后，開始具體分析和判斷設備本身故障時，若維修人員是一上來就扎到設備里邊去，盲目的檢測和維修，可能把故障擴大，應該根據實際情況，運用功能框圖法，有層次的去分析判斷。這對于經驗不豐富的維修人員來說是至關重要的，否則會容易引到誤區。這也就是要說的設備診斷維修的層次問題。

2 設備系統的五個層次

一個較復雜的設備通常由不同的層次組成，如圖2所示。最高、最復雜的是系統層，它由許多相對獨立的單元組成（例如：一個集中監護系統，由主控制機和多個床邊監護儀組成，其間通過電纜連接或無線系統，這些單元可以單獨工作，同時也是大系統的一部分），這些單元構成單元層。每一單元又由許多模塊組成,各個模塊完成各自的功能,這一層次稱為功能模塊層,它可包括傳感器和其它信號處理部分。由電路和分立元件組成的構件,通常稱這一層為電路板層（板極維修：一般廠家維修工程只修理到板級，即更換電路板）。而電路板本身也是由分立元件組成的,故障檢測就是尋找損壞的分立元件,元件層是最后一個層次。設備故障診斷的邏輯分析過程,就是從系統層開始一級一級地查尋,直到分立元件這一層為止（元件級維修：一般使用設備的單位維修工程師所做的，即更換元器件）。當然，并不是所有的設備都必須分為這五個層次，根據設備的復雜程度。可能一些中小型設備用四層（單元層以下）、三層（單元層以下，不包括功能模塊層），甚至就用電路板和元件兩層就可以描述清楚。

在系統層上,應該在故障檢測前首先檢查連接電纜,因為它容易斷裂、松動以及被腐蝕，檢測單元之間控制和信號傳輸是否正常，然后才逐步分離隔出可能發生故障的部分。

在單元層次上,首先應該檢查連接到患者的、或來自設備其它部分的電纜,維修人員可參考服務手冊上的故障尋找說明。許多設備都能顯示故障的信息,以便查找。一些設備還具有自檢顯示功能。如果還不能找到故障源, 這時就必須打開設備外殼。通過觀察及觸模后,再一次檢查電纜,如果可能, 可用一根好的電纜插入機器,若故障消失,則說明電纜壞了。

如果服務手冊提供設備的框圖,則故障檢測可在電路板這一層進行。故障檢測流程圖可用來加快這一檢查過程。分析問題的數據可從描寫的測試點獲得,設備的維修記錄也可以提供一些線索。更詳細的信息可以向制造廠的代表處詢問,了解儀器易于發生哪些問題。獲得這些數據有助于將問題從獨立的電路板上或輔助元件上隔離出來,這些板和元件常常因為體積太大或產熱過多,而不裝在主電路板上。

圖2 醫療設備系統的五個層次

如果從一塊獨立板上查出了故障,則可以用好的板替換。（這是一般廠方或銷售公司保修人員的修理方法，因為一是有這個條件，二是很難做到或做不到元件級維修，同時也是為了加快維修速度）但在板子替換之前應該首先檢查是否存在短路或過熱現象,然后再檢查電源是否超壓。這些問題如不及時解決,則會引起置換后的重新損壞。其次還應使用防靜電噴劑,以防止靜電引起的故障。在故障檢測時,應采取各種預防措施, 以免新電路板的損壞。如果換板后故障仍不能排除,應重新用原先的電路板,再作進一步分析。

當確定電路板損壞后,接下來就是元件層的故障檢測（工程師沒有獨立的功能電路板更換，從節約時間和經費方面考慮，所以醫院工程科一般只能夠做到元件級維修）。這包括復雜的信號跟蹤,電壓、電阻測量和應用獨立元件間的接線圖。完成這項任務有時需要很高的專業知識，需要很多手段和靈活的應用各種診斷方法。當然在進行這個步驟之前, 要衡量一下板子的復雜程度及制造工藝所花費的時間和經費,然后決定是否需要送制造商處修理，因為板子的運送很容易,以及制造商可能有更經濟的修理板子的技術與手段，例如一個多層電路板，或采用超大規模集成電路芯片組成的復雜電路板，上面的原器件維修工程師可能無法檢測，或無法更換，請制造商或專業維修電路板公司維修是最佳選擇。

掌握了用功能框圖法描述設備系統結構，并能夠分清設備系統層次后，一切設備維修都是圍繞這些而進行。

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