西門子Maquet servo系列呼吸機的分析與應用

謝龍耀 張麗娜

西門子Maquet servo系列呼吸機的分析與應用

謝龍耀①張麗娜②

呼吸機；自檢情況；流量傳感器；氧濃度傳感器；故障維修

呼吸機用于輔助或控制患者的自主呼吸運動，以達到肺內氣體交換功能，降低人體消耗，利于患者呼吸功能的恢復。紹興市人民醫院ICU及EICU配備了Servo-i和Sevo-s型呼吸機(德國西門子公司)，就Maquet Servo系列呼吸機的原理及使用中遇到的故障進行總結分析。

1 呼吸機的組成及工作原理

1.1 呼吸機的組成

呼吸機硬件設備主要由氣動系統和電路系統組成。氣動系統包括吸氣組件系統、患者環路系統和呼氣組件系統；電路系統包括熱循環模塊、熒光檢測模塊、控制模塊和數據處理等模塊[1]。

1.2 呼吸機工作原理

呼吸機氣動部分的吸氣組件系統是呼吸機氣路的主要組成部分，該組件控制高壓氣體進入呼吸機，并對進入患者呼吸循環的潮氣量及相關參數(如氧氣和濃度等)進行調控。當Servo-i/s型呼吸機接通外源高壓氣源后，溫度傳感器和壓力傳感器對外接高壓氣體的溫度和壓力進行檢測，通過壓力的改變來補償由溫度變化導致氣體潮氣量的改變，即對流量的補償調控。氣體經過壓力傳感器后會經過流量傳感器，因流量傳感器為網狀結構，使傳感器兩端的氣流產生壓力差，通過壓力差來計算傳輸氣體的流量[2]。

吸氣壓力傳感器用于實時檢測吸氣管中供給患者的氣流壓力，當吸氣管中的壓力超過設定壓力最高值0.5 kPa時呼吸機開始報警，當吸氣管中的壓力＞(11.7±0.07)kPa壓力時，吸氣管的安全閥將強制打開，以保證患者安全。安全閥則受電磁控制，當機械故障或氣源缺失情況下處于打開狀態。

根據呼吸機工作原理，通過壓力差的作用，促進相關部件發揮作用。在氣道正壓呼吸機的作用下，氣體壓力不斷升高，同時在管道支持下，與患者呼吸道插管進行連接，使氣體進入肺泡，達到輔助呼吸的作用。

患者環路系統是指氣體從呼吸機的吸氣組件系統輸出后再進入患者呼吸循環系統，然后輸出到呼吸組件的過程，其中包含呼吸管路和濕化罐。呼吸機的呼氣組件系統是指患者呼出的氣流進入呼吸機并排出室外的組件。Servo-i/s呼吸機的氣流通過連接管進入呼氣組件，氣流進口處的設計便于冷凝水流出，其濾膜可防止呼氣系統污染。在呼氣組件氣路中有2個超聲發射器和接收器，通過檢測氣流上游及下游的超聲接收和發射的時間差，來檢測呼氣氣流的流量，呼氣氣路中溫度傳感器用于檢測呼氣氣流溫度，所測溫度用于輔助計算氣流的呼氣流量。

2 流量傳感器與氧濃度傳感器的原理及維護

流量傳感器負責將吸入和呼出的氣體流量轉換成電信號，然后傳送至信號處理電路，完成對吸入和呼出潮氣量、分鐘通氣量以及流速的檢測和顯示。呼吸機流量傳感器可分為吸入端流量傳感器和呼出端流量傳感器。

2.1 吸入端流量傳感器

吸入端的流量傳感器主要檢測氣源(空氣和氧氣)的流速，為控制系統提供必要的流速信號，從而控制潮氣量和氧濃度等。其工作原理在吸入端氣道中，有一個網狀的氣阻，氣流經過氣阻后在氣阻兩端產生壓力差，傳感器內的敏感元件在外部氣流壓力的作用下產生彈性變形，使粘貼在其表面的電阻應變片(轉換元件)發生變形；使其阻值發生變化(增大或減小)，再經相應的測量電路將此電阻變化轉換為電信號(電壓或電流)，從而完成將氣流壓力轉換為電信號的過程。壓差式流量傳感器即通過測量氣阻兩端的壓力差來計算相應的氣流流速。

2.2 呼出端的流量傳感器

呼出端的流量傳感器主要檢測患者呼出氣體的流速，呼吸機根據呼出氣體的流速計算出呼出的潮氣量(VT)并顯示在用戶界面上供臨床醫生參考。Maquet servo系列呼吸機的呼出端流量傳感器(即呼氣盒)采用超聲式流量傳感器，具有檢測速度快，不受被測氣體溫度、壓力、密度等參數的影響、耐用程度高和易消毒滅菌等優點。是應用在呼吸機上可以直接拆卸、清洗、消毒和高溫高壓滅菌的傳感器。臨床應用時可在呼氣盒前段加裝Maquet servoguard細菌過濾器，既可減少呼氣盒消毒滅菌次數，同時可防止由于濕化器中的水或患者體液進入呼氣盒而導致流量監測的誤差。

2.3 氧電池

氧濃度傳感器即氧電池用來檢測輸送的混合氣體的氧濃度，其安裝在吸氣端。Maquet servo系列呼吸機可以配置消耗式氧傳感器(化學氧傳感器)和永久性氧傳感器(超聲氧傳感器)2種氧傳感器。

(1)消耗式氧傳感器的工作原理與干電池相似，由空氣陰極、鉛陽極和電解液組成。進入傳感器的氧氣流速取決于傳感器頂部毛細微孔的大小，當氧氣到達工作電極時，立刻被還原釋放出氫氧根離子，再通過電解質到達鉛陽極，與鉛發生氧化反應生成相應的金屬氧化物。上述兩個反應發生的過程中產成電流，電流的大小取決于氧氣反應的速度(法拉第定律)，可通過外接一個已知電阻來測量產生的電勢差，從而測量出氧氣的濃度[3]。

(2)永久性氧傳感器，其左右兩側各有一個超聲探頭，可分別發射和接收超聲信號。通過測量超聲在混合氣體(空氣和氧氣)中的傳播速率，比較在單獨氣體中的傳播速率，可計算出氣體濃度。永久性氧傳感器原理與超聲式流量傳感器相似，一個探頭發送超聲信號，另一個探頭接收信號，通過測量從信號發送到信號接收的時間來計算速率，從而計算相應的氧濃度。

3 Maquet servo系列呼吸機的故障案例

3.1 電源故障

(1)故障現象。屏幕無顯示，壓縮機不工作，無法為患者提供呼吸支持。

(2)故障分析。針對電源出現的故障，先檢查呼吸機電流保護開關是否正常運行，是否存在跳出現象。跳出，需重新按下開機啟動，若依然跳出，且電源指示燈熄滅，因此可以判斷呼吸機電源部分存在短路現象[5-6]。

(3)故障排除。拆開呼吸機，取出電源模塊，先觀察主板是否有明顯燒焦燒壞區域或是否有電子原件燒毀的焦臭味。使用萬用表量測量，檢查是否有電子原件短路燒毀。因電源電路由交流220 V變壓轉換成兩路直流24 V，其中一路供給呼吸機母板電路，另一路供給呼吸機備用電池充電使用。若有短路現象多為電源啟動電容短路，該電容為1000 uf左右，電容長時間工作容易擊穿短路，有些電容有明顯鼓起現象。因此，更換故障電容，檢查24 V直流輸出，母板有點亮，電源不再跳出，設備正常工作，故障排除。

3.2 空氣壓縮機故障維修

(1)故障現象?？諝鈮嚎s機的呼吸機報警，提示“No Air Supply”。

(2)故障分析。根據提示一般有2種情況：①壓縮機內長期溫度比較高，使輸出管路破損導致漏氣情況；②壓縮機不工作，因壓縮機啟動電容久用后擊穿損壞，無法啟動壓縮機。而該壓縮機設計十分小巧，由于空間限制，壓縮氣體采用電子冷凝器降溫。若可控硅或可控硅后的濾波電容損壞，沒有12 V輸出給電子冷凝器和風扇，使電子冷凝器和風扇不工作，導致壓縮機內溫度較高并停止工作，無法空氣供給。

(3)故障排除。先檢查壓縮機管路，是否有管路破損而導致氣體無法供應，若有破損，及時更換能承受高熱和高壓力的原裝合格管路，以保障壓縮機正常使用。使用萬用表測量啟動電容是否有擊穿或膨脹現象，若啟動電容損壞應及時更換。更換后檢查可控硅和濾波電容是否損壞，壓縮機輸出電壓是否有12 V供給電子冷凝器和風扇。若可控硅和濾波電容損壞，需及時更換。

4 小結

呼吸機作為高風險設備，日常的維護與保養工作尤為重要。要求醫工人員需要熟知其結構、工作原理和性能參數，應定期進行檢查，根據實際情況快速準確地判斷故障源，減少維修時間，及時排除故障，有效保障呼吸機的醫療質量和臨床使用安全[7]。

[1]王崢.淺析呼吸機的原理和維修[J].醫療裝備，2015，28(12)：50-51.

[2]陳學斌，劉利榮.三種呼吸機氣動系統的比較與分析[J].中國醫學裝備，2014，11(2)：33-35.

[3]錢雷鳴，查敏.現代傳感器技術在Maquet servo-s呼吸機中的應用[J].中國醫療設備，2015，30(2)：72-74.

[4]牟子義，魏永山，李軍，等.西門子Servo系列呼吸機的結構與特點分析[J].醫療設備信息，2003，18(9)：35-36.

[5]楊飛.Maquet servo系列呼吸機的自檢故障分析[J].醫療裝備，2015，28(4)：92-93.

[6]李巍，唐劍飛，荊斌，等.Maquet Servo-s呼吸機的自檢及故障分析與探討[J].中國醫學裝備，2013，10(2)：38-40.

[7]宋維佳.MAQUET SERVO系列呼吸機故障維修[J].中國醫療設備，2014，29(4)：129-130.

謝龍耀,男,(1982- ),本科學歷，工程師。紹興市人民醫院設備處，從事醫療器械維修工作。

1672-8270(2017)12-0150-03

R197.39

B

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.12.042

①紹興市人民醫院設備處 浙江 紹興 312000

②紹興市質量技術監督檢測院醫療部 浙江 紹興 312000

2017-03-28