醫用多參數監護儀的測量原理與故障分析

蔣蘭

（資陽市人民醫院醫學裝備科，四川 資陽 641300）

醫用監護儀的分類有很多種，本文所述醫用多參數監護儀是基于監護儀的監測參數來進行分類的。根據監測參數可將監護儀分為單參數監護儀和多參數監護儀。單參數監護儀顧名思義只能監測單一生理參數，實用性不強，不常見。多參數監護儀可以同時監測患者的多個生理參數，使用廣泛，目前臨床大都使用多參數監護儀。多參數監護儀主要由信號檢測、信號模擬處理與數字處理、信號顯示與記錄以及報警部分等組成[1]。隨著計算機技術和生物醫學工程的發展，醫用多參數監護儀性能完善，用途廣泛。

1 多參數監護儀的測量原理

1.1 無創血壓測量原理

多參數監護儀血壓測量的方法主要有兩種：①直接測量法，又稱有創血壓測量法；②間接測量法，又稱無創血壓測量法。多參數監護儀測量無創血壓一般采用振蕩法，即將壓力傳感器接入袖帶，監護儀通過檢測袖帶的壓力和人體脈搏在袖帶壓力下形成的振蕩信號，通過計算，得出相應的數值。一般步驟為按下血壓測量鍵時，監護儀氣泵開始給袖帶充氣，達到一定壓力后停止充氣，然后緩慢放氣，壓力傳感器實時檢測到袖帶內的壓力和波動，再經過相應的放大、濾波、模數轉換為數字信號進行數據處理和換算出人體的收縮壓和舒張壓。

1.2 心電圖測量原理

心電圖（electrοcardiοgram，ECG），是心肌中的“可興奮細胞”的電化學行動使心肌發生電激動，從而促使心臟產生機械收縮。心臟在每個心動周期中伴隨著生物電的變化，通過心電描記器從體表引出多式的電位變化的圖形就叫心電圖。實現心電采集的是導聯電極，但在多參數監護儀中，監護電極與心電圖機的電極安放位置是不同的，監護電極一般安裝在胸部，目的在于穩定監護心電波形。普通多參數監護儀是通過3個導聯電極或6個導聯電極來獲取波形，通過分析提取心率參數。高檔監護儀能通過12導聯電極來獲取波形，并通過波形分析來提取ST段和心律失常事件，但該類監護儀價格較高。

1.3 心率測量原理

心率是指心臟每分鐘搏動的次數。健康成年人在安靜狀態下的平均心率是75次/分鐘，正常情況為60～100次/分鐘。不同條件下的心率最低可能為40～50次/分鐘，但最高可達200次/分鐘。監護儀心率的測量一般是根據心電波形中的R波來測定的。心率的測量通常有兩種，即瞬時心率和平均心率。瞬時心率表示心電圖波形中R-R間期的倒數，用公式表示為F=1/T（次/秒）=60/T（次/分鐘），其中F為瞬時心率，T為心電圖波形中R-R間期，單位為秒。平均心率的計算公式是F=N/t（次/分鐘），其中F為平均心率，N為R波的個數，t為時間。

1.4 血氧飽和度測量原理

血氧飽和度（SpO2）是指血液中的氧合血紅蛋白（HbO2）占全部血紅蛋白（Hb）的百分比，用來表征血液中氧合血紅蛋白的比例數值，是一項重要的生理參數。血氧飽和度的測量是利用血氧飽和探頭通過測量人體指尖毛細血管在脈動期間對透過光線吸收情況的變化，利用微機計算出相應的數值。血氧飽和探頭就是一個感光器，包含一個雙波長發光二極管和一個光電二極管，其中發光二極管作為光源，光電二極管作為感受器。發光管發出的入射光經人體手指后被血液和組織吸收，光電二極管測量到脈動性動脈血所吸收的光強度，通過公式可以計算出兩個波長的光吸收比率，通過標準曲線計算出人體的血氧飽和度。

1.5 體溫測量原理

多參數監護儀的體溫傳感器采用負溫度系數的熱敏電阻作為傳感器，在檢測電路的輸入端設有平衡電橋。平衡電橋隨著體溫的不同變化會失去平衡，導致其輸出端有電壓輸出。根據平衡電橋輸出電壓的情況計算出溫度指數，實現體溫檢測。這種負溫度系數的熱敏電阻需要經過一段時間才能達到與人體溫度平衡，只有達到熱平衡后的溫度才能反饋出人體的實際溫度。

2 多參數監護儀的故障分析

2.1 故障一

2．1．1 故障現象

邁瑞PM8000多參數監護儀在待機狀態下，顯示屏有血氧飽和度SpO2雜波顯示和讀數。

2．1．2 故障分析與維護

經觀察，該機在待機時，血氧飽和度SpO2指示燈常亮，初步判斷血氧飽和度SpO2探頭損壞。根據前文所述的血氧飽和度的測量原理分析可知，血氧飽和度探頭采用兩個發光二極管交替發出波長為660 nm的紅光和940 nm的紅外光，光電二極管作為感受器，將通過人體手指后的紅光和紅外光轉換為電信號，經放大、濾波、模/數轉換后輸出數字信號。所以，血氧飽和探頭的使用頻率高、時間長，容易導致連接線和光電轉換部分損壞。由于血氧飽和探頭的維修成本不高，只需更換血氧飽和探頭即可排除故障。根據分析，將血氧飽和度探頭更換后，監護儀顯示器顯示正常。

2.2 故障二

2．2．1 故障現象

邁瑞PM8000多參數監護儀在使用時，屏幕顯示“電極脫落”并報警提示。

2．2．2 故障分析與維護

在使用過程中，監護儀顯示“電極脫落”，檢查電極片和導聯線電極連接完好，初步懷疑導聯線損壞，更換新的導聯線后，故障依舊，排除導聯線損壞的可能。進一步懷疑操作者設置的“ECG導聯”不匹配，比如使用了五導聯線卻設置成了三導聯線，仔細檢查“ECG導聯”設置正常[2]。將監護儀關機，拔掉電源線，拆開監護儀，檢查心電板與主板之間的連接完好，拆下心電板，重新安裝后開機測試，故障依舊，于是懷疑心電板故障。將另外一臺同型號的監護儀心電板拆下來測試，故障消除。購置新的心電板，安裝后故障排除。

2.3 故障三

2．3．1 故障現象

邁瑞EMC-1000多參數監護儀的電源指示燈不亮，不能開機。

2．3．2 故障分析與維護

按下監護儀開機鍵，監護儀無反應，觀察電源指示燈不亮，判斷電源供電異常[3]，檢查電源線連接完好，用數字萬用表測量監護儀外部輸入電源電壓為225ACV，正常，初步判斷監護儀內部供電故障[4]。拆開監護儀，用萬用表檢查監護儀電源保險管燒壞不通，更換相同的保險管后開機，開機瞬間保險管燒壞，懷疑由監護儀電源板故障或連接板短路引起，拆下電源板，仔細觀察，未發現明顯的燒壞和電子元器件損壞的現象，用萬用表試著檢查電源板的故障點所在，重點懷疑部件重點檢查。測量電源板的整流管、二極管和電阻，均未發現明顯的故障現象，當檢測到信號為400 V、220 μF的高壓電容時有明顯的損壞現象。但作為一名女工程師，要進行元件級維修的難度非常大，只有聯系廠家更換電源板，更換電源板后，開機正常，至此故障排除。

2.4 故障四

2．4．1 故障現象

邁瑞EMC-1000多參數監護儀正常開機，按血壓鍵測量血壓時不能充氣。

2．4．2 故障分析與維護

根據故障現象，按下血壓鍵，監護儀不能充氣，不能進行血壓測量，初步懷疑氣泵損壞。再次測試，按下血壓鍵，仔細聽氣泵，沒有聽到充氣的聲音。關閉監護儀，拆開監護儀，開機用萬用表測量監護儀氣泵電機供電電壓為3.2 VDC，異常，正常情況下應為12 VDC，懷疑電源板故障導致供電電壓異常，用另外一臺同型號監護儀的電源板替換后開機測試，能正常測試血壓。于是更換電源板后，故障排除。

3 結束語

監護儀是醫院使用頻率比較高的醫用電子儀器，容易出現各類故障，又由于監護儀的種類繁多、規格型號不一，所以出現故障的情況也不盡相同[5]。作為一名醫院設備科的工作人員，了解監護的測量原理，并將其運用到維修工作中，更有利于提高監護儀的維修技術水平，縮短維修時間，為醫院創造更大的經濟效益和社會效益。在日常工作中，設備科工作人員要積極提高監護儀維修技術水平，并指導醫務人員正確的使用監護儀，從而使監護儀在使用中達到最佳工作狀態，為臨床治療提供可靠的醫用參考數據[6-7]。