PM8000多參數監護儀血壓模塊的原理與維修

陳宏軍，張華

北京老年醫院 醫療器械科，北京 100095

PM8000多參數監護儀血壓模塊的原理與維修

陳宏軍，張華

北京老年醫院 醫療器械科，北京 100095

本文根據PM8000型多參數監護儀NIBP模塊總體框架圖，闡述了PM8000型多參數監護儀NIBP模塊的工作原理，分析了主要部件功能，總結了PM8000型多參數監護儀NIBP模塊的常見故障及原因。

血壓模塊；無創血壓；多參數監護儀

1 工作原理

邁瑞PM8000型多參數監護儀采用振蕩示波法（脈搏振蕩法）來進行無創血壓的測量。振蕩示波法血壓測量是利用肢體動脈血管壁振動引起袖帶壓力微小變化，測得脈動的波形，振幅最大處測量出平均壓，進而計算出收縮壓和舒張壓的[1]。

測量時，選擇合適且排盡空氣的袖帶與導氣管，監護儀壓力檢測口正確連接，將袖帶捆在患者上臂（袖帶下緣必須距肘彎2.5 cm，袖帶氣管對準肱動脈，松緊程度以袖帶內與病人上臂之間可插入一指為最佳）。按監護儀血壓測量鍵，主控板CPU送血壓測量信號給NIBP（無創動脈血壓）模塊MPU（微處理器）、NIBP（無創動脈血壓），模塊MPU按照預定程序進行控制，氣泵開始打氣，慢放與快放電磁閥均閉合，袖帶中壓力上升。壓力傳感器U14實時監測壓力，達到160 mm Hg時，主板反饋1個信號，NIBP模塊停止打氣。維持2～3 s，如果氣壓保持穩定，指令傳遞給慢放閥，慢放閥有節律的工作，壓力逐步降低。NIBP模塊MPU按程序設定通過壓力傳感器U14進行壓力及波動采集，得到一系列脈動的壓力數據和脈搏波振蕩數據，并按照一定算法對數據進行計算，得出收縮壓、舒張壓、平均壓和脈率等生理參數，然后把測量結果和工作狀態傳遞給主控板CPU供顯示器顯示。測量結束，2個電磁閥同時打開工作，壓力歸0，測量結束。

2 電路原理

NIBP模塊由NIBP板、1個充氣馬達和2個放氣閥組成，原理框圖，見圖1。

圖1 NIBP模塊工作原理圖

其中，模擬電路分為袖帶壓、脈搏波檢測和袖帶壓過壓保護電路，數字電路是由Z80180及其外圍器件構成控制組件。

2.1 CPU存儲電路

CPU采用Zilog公司的Z80180芯片（U1），程序存儲器為U2（MTP 27SF512,64K*8可讀寫ROM芯片），數據存儲器為U3（hynix HY62WT08132K*8bit SRAM）。NIBP模塊通過串口與主控板連接通訊[2]。U5為LT1009芯片，提供2.5V精密基準電壓。

2.2 袖帶壓、脈搏壓檢測電路

壓力傳感器U14（Nova Sensor 1220）將壓力檢測口檢測到的壓力值轉換為電壓信號，送至差分放大電路（U12、U13，MAXIM MXL1014ds雙4路精密運算放大器），雙端的差分信號放大后將轉變為單端信號，輸出被分成直流（靜態袖帶壓力）分量和交流（因動脈容量改變引起的壓力振蕩波）分量，即壓力信號和壓力振蕩信號。將壓力信號直接送給A/D芯片（U4）轉換成數字信號；壓力振蕩信號送給脈搏放大電路，去除信號中的直流成分，再進一步放大后送到A/D芯片（U4）轉換成數字信號，送入NIBP板MPU進行進一步處理。A/D芯片U4采用6通道12位串行A/D，LT1293將模擬信號轉化為數字信號。

2.3 袖帶壓過壓保護電路

過壓保護傳感器PS1采用的是FUJIKURA FPM-07PG壓力傳感器，它和U9一起組成放大比較電路，檢測NIBP壓力信號，當壓力檢測口壓力值超過預設保護壓力值（250 mm Hg）時，將信息傳送給NIBP模塊MPU，由該MPU將通過微處理器監控器U7復位整個系統，使放氣閥打開放氣，降低壓力。U7為TC123，微處理器監控器，提供精密上電/斷電復位控制，看門狗定時器和外部強制復位功能。

電位器R1用來校準壓力值，保護壓力預設值由電位器R2調節。

2.4 氣閥控制和馬達驅動電路

NIBP模塊MPU通過Q1、Q7（14N05L，14A，50V，N通道場效應管）及周邊電路（U8、U10、U11）驅動氣泵和放氣閥的工作，并通過A/D芯片U4監控壓力放大電路和馬達的運行電路是否正常工作。控制馬達的動作和氣閥的開關，完成袖套的充氣和放氣動作，并提供馬達的狀態信號給A/D轉換部分進行監測。

2.5 供電電路

由主控板來的兩路+12V電源，一路經電路板上的集成穩壓器ZR78L05產生+5V電源，作為整個模塊系統工作電源，一路供給充氣馬達和放氣閥工作。

3 故障與維修

3.1 故障一

開機報“空氣壓力錯”。

3.1.1 故障現象

開機測量血壓時報“空氣壓力錯”，無創血壓無讀數。

3.1.2 故障分析與檢修

此故障可能原因是：回路有堵塞、漏氣或者是血壓模塊存在故障。首先檢查病人測量模式正確，導氣管無打折現象，使用機器自帶的漏氣檢測功能無漏氣現象。更換導氣管及血壓袖帶，將無創血壓模擬儀與無創血壓測量輸入口相連接。充氣，此時機器屏幕顯示的充排氣時的壓力與壓力計讀數基本相符，由此可判斷NIBP模塊控制及氣泵等部分工作基本正常。再次給病人測量時，仍顯示“空氣壓力錯”，但觀察在測量過程中壓力能充到180 mm Hg，放氣時反復充氣放氣，故懷疑NIBP模塊壓力傳感器U14故障。醫用1220型壓力傳感器是精密器件，采用等臂電橋方式，靜態時每個電橋的阻值是平衡相等的[3]，壓力傳感器內部示意圖，見圖2。

圖2 1220型壓力傳感器內部示意圖

通過萬用表在線測量U14壓力傳感器，1＆2、3＆4為3.5kΩ，1＆4、2＆3分為1.7kΩ和1.5kΩ，管腳不平衡不相等。故判斷壓力傳感器U14損壞，更換后故障排除。采用無創血壓模擬儀調整電位器R1校準后發回病區觀察使用。

PM8000監護儀雖有防超壓保護裝置PS1，但在測量過程中或袖帶中有氣體壓力時猛捏袖帶，使氣道壓力驟然升高，壓力傳感器應變超過其最大值，也會導致壓力傳感器損壞。因此，囑咐使用人員避免在袖帶中有氣體壓力時猛捏袖帶。更換壓力傳感器后應重新校準后方可重新使用。

3.2 故障二

無血壓顯示。

3.2.1 故障現象

監護病人中無血壓顯示，監護病人時無血壓測量，其他各項功能都正常。

3.2.2 故障分析與檢修

觀察監護儀其他功能均正常使用，屏幕有NIBP項，按NIBP鍵監護儀無動作，既聽不到繼電器的吸合聲，也聽不到氣泵的工作聲，由此判斷血壓模塊沒有工作。故障劃定在通訊控制及NIBP模塊中壓力檢測電路、過壓保護電路、氣閥控制和馬達驅動電路。用萬用表測量通訊數據線和NIBP鍵均正常，供電+5V、+12V均正常。測量其他各元器件均未發現明顯異常。最后想起晶振損壞導致時鐘信號丟失也可以使NIBP模塊不能正常工作，于是將有源晶振Y1（9.280MHz）更換后故障排除。

3.3 故障三

開機報“NIBP通訊錯誤”。

3.3.1 故障現象

PM8000型監護儀開機后提示“NIBP通訊錯誤”，按打氣鍵，氣泵無法工作。

3.3.2 故障分析與檢修

NIBP模塊的系統未能啟動。用萬用表測量通訊數據線和NIBP鍵均正常，供電+5V，+12V均正常，測量其他各元器件均未發現明顯短路。將懷疑元件一一排除，未發現明顯異常。 監護儀在啟動自檢時，NIBP模塊將檢測壓力傳感器，若壓力檢測錯誤，模塊未能初始化，給主CPU發送初始數據錯誤。造成NIBP模塊中的MCU與程序存儲器之間握手、應答協議中斷，從而導致同主板的RXD、TXD信號傳輸不正常，才會出現“NIBP通訊錯誤”。測量壓力傳感器，發現PS1壓力傳感器參數不異常，更換后故障排除。

4 小結

邁瑞公司的PM8000型床旁監護儀，它價格低廉，測量精準，故障率較低，在醫療診治中被廣泛使用。該機型NIBP模塊的電路簡單，故障類型單一，很容易判斷出故障位置。

平時多研究所維修設備工作原理[4-5]，按功能將其分解成若干單元，熟悉其各單元及各主要元器件的正常狀態和功能，測量并記錄相關的參考數據。出現故障時，膽大心細，思路清晰，劃定故障范圍，逐一排查各元件的性能狀態，故障就會迎刃而解。因此醫療儀器設備完全可以由器械科維修工程師自己動手進行芯片級維修，可以節省大量維修資金，為醫院創造可觀效益。

[1] 李建林.多參數監護儀的測量原理及正確使用方法[J].醫療衛生裝備,2008,29(3):13-15．

[2] 何涌.PM-9000多功能監護儀無創血壓模塊原理[J].醫療衛生裝備,2005,26(2):57-58.

[3] 謝友道.多參數監護儀結構原理與維修[M].江西:科學技術出版社,2010.

[4] 吳昆.PM-9000多參數監護儀故障維修4例[J].實用醫技雜志,2008,15(33):4799-4800.

[5] 趙燕.傳感器原理及應用[M].北京:北京大學出版社,2010.

Principles and Troubleshooting of PM8000 Multi-parameter Monitor

CHEN Hong-jun, ZHANG Hua
Medical Engineering Department, Beijing Geriatric Hospital, Beijing 100095, China

TH776

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.06.054

1674-1633(2012)06-0143-02

2012-01-18

本文作者：陳宏軍，工程師，研究方向為醫療設備的管理、使用、維修與保養

作者郵箱：lnyyxxk@yahoo.com.cn