VELA呼吸機(jī)潛在故障分析與維修

魏昊業(yè)，柳青，宗會遷

河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院 醫(yī)療設(shè)備維保中心，河北 石家莊 050000

引言

VELA呼吸機(jī)是美國康爾福盛公司生產(chǎn)的電動(dòng)電控渦輪式呼吸機(jī)，用以輔助或控制患者的自主呼吸運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到肺內(nèi)氣體交換的功能，降低人體的消耗，以利于呼吸功能的恢復(fù)[1]。該呼吸機(jī)具備無創(chuàng)和有創(chuàng)多種功能和模式，同時(shí)渦輪呼吸機(jī)具有體積小和質(zhì)量輕的特點(diǎn)，加配氧氣瓶可以用于轉(zhuǎn)運(yùn)呼吸機(jī)，用途較廣。我院每月定期對153臺呼吸機(jī)進(jìn)行質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)收集，其中VELA呼吸機(jī)71臺，占全院呼吸機(jī)總量46%以上，呼吸機(jī)質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)采集量豐富。VELA呼吸機(jī)常見故障多與氣路問題相關(guān)，通過檢查氣道通路和報(bào)警復(fù)位可以解決。呼吸機(jī)潛在故障偶發(fā)性強(qiáng)，一般不影響設(shè)備常規(guī)操作使用，臨床操作人員易忽視，但如未及時(shí)處理會演變?yōu)槌Ｒ姽收蟍2-4]。潛在故障多與傳感器、內(nèi)部管路以及氧氣濃度監(jiān)測問題相關(guān)，其故障類型占常見故障發(fā)生率的61%（圖1）。本文根據(jù)呼吸機(jī)質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)對3例潛在故障原因進(jìn)行分析，并給出解決方案。

圖1 我院2020年VELA呼吸機(jī)故障數(shù)量統(tǒng)計(jì)

1 設(shè)備基本情況和數(shù)據(jù)要求

1.1 設(shè)備基本情況

1.1.1 呼吸機(jī)基本情況

VELA呼吸機(jī)是美國康爾福盛公司生產(chǎn)的渦輪式電動(dòng)電控呼吸機(jī)，配備壓差式流量傳感器，其主機(jī)由渦輪、顯示模塊、電源模塊、電池組、微控模塊及傳感器組成（圖2），其基本參數(shù)（潮氣量：50～2000 mL、呼吸頻率：2～80 bpm、送氣流速：10～140 L/min、最大流速180 L/min、呼氣末正壓：0～30 cmH2O、壓力支持：0～60 cmH2O）均滿足臨床使用要求[5]。VELA呼吸機(jī)通過觸摸屏完成人機(jī)交互參數(shù)設(shè)置，微控制模塊在接收到參數(shù)命令后對渦輪進(jìn)行控制完成機(jī)械通氣，同時(shí)根據(jù)各類傳感器反饋信號進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)控制[6]。

圖2 VELA呼吸機(jī)內(nèi)部氣路結(jié)構(gòu)

1.1.2 質(zhì)控設(shè)備基本情況

質(zhì)控設(shè)備采用福祿克公司生產(chǎn)的VT650氣流檢測儀器，涵蓋呼吸機(jī)質(zhì)控參數(shù)檢測所需的全部功能（23種呼吸機(jī)相關(guān)參數(shù)），其測量精度可達(dá)0.01%，同時(shí)兼容10種類型氣體監(jiān)測能力和10種氣體校準(zhǔn)模式。本文收集的質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)均采用VT650進(jìn)行測量。

1.2 數(shù)據(jù)要求

質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)來源為我院2020年月度呼吸機(jī)質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)，主要包括潮氣量、吸呼比、氧濃度、吸氣壓力、呼氣末正壓五種參數(shù)[7]，并統(tǒng)計(jì)其輸出誤差變化趨勢，與JJF 1234-2018《呼吸機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范》[8]允差范圍進(jìn)行對比。規(guī)范中明確要求潮氣量允差為±15%，吸氣壓力允差為±（2%FS+4%實(shí)際讀數(shù)），氧濃度允差為±5%。本文結(jié)合規(guī)范中關(guān)于呼吸機(jī)質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)的要求與輸出誤差變化趨勢[9]，對VELA呼吸機(jī)潛在故障進(jìn)行分析。

2 潛在故障實(shí)例

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

我院2020年5月至8月呼吸機(jī)質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)中，某臺VELA呼吸機(jī)出現(xiàn)潮氣量輸出誤差隨時(shí)間推移而增大（圖3），設(shè)定值與顯示值出現(xiàn)偏差。

圖3 VELA呼吸機(jī)潮氣量輸出誤差變化

2.1.2 故障分析

呼吸機(jī)可以完成所有模式通氣，無其他故障報(bào)警，可以排除控制模塊故障。雖然所有誤差數(shù)據(jù)均在允差要求內(nèi)，但可以明顯發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間推移，誤差逐漸增大，尤其是在6—8月的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中，600 mL以上的潮氣量偏差超過10%（圖3），并有上升趨勢。同時(shí)結(jié)合設(shè)定值與示值偏差的現(xiàn)象，有以下三種判斷[10]：① 呼吸機(jī)內(nèi)置流量傳感器存在潛在故障；② 內(nèi)部傳感器對接管路出現(xiàn)松脫等問題；③ 外置壓差式流量傳感器出現(xiàn)偏差。

2.1.3 故障解決方案

根據(jù)故障分析對故障進(jìn)行排查：① 對外置流量傳感器進(jìn)行拆卸觀察，判斷其金屬壓差片是否垂直或出現(xiàn)形變；② 將外置流量傳感器進(jìn)行替換，排除外置流量傳感器問題；③ 拆卸主機(jī)外殼，觀察內(nèi)置流量傳感器與管路，判斷與內(nèi)置流量傳感器相連的軟管有無松動(dòng)跡象（圖4）；④ 進(jìn)入工程師模式（開機(jī)鍵與復(fù)位鍵同時(shí)按下），用VT650對流量傳感器重新定標(biāo)，排除內(nèi)置流量傳感器故障[11]；⑤ 故障排除后，將主機(jī)復(fù)位，重新進(jìn)行質(zhì)控測試，潛在故障現(xiàn)象消失。

圖4 內(nèi)置流量傳感器松脫位置示意圖

最終確定此潛在故障是由內(nèi)置流量傳感器與內(nèi)部管路松脫造成（圖5），該故障原因也驗(yàn)證了隨潮氣量增加誤差增大的現(xiàn)象。所以當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)定值與顯示值出現(xiàn)偏差時(shí)，應(yīng)引起重視。同時(shí)要將常規(guī)質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)及時(shí)統(tǒng)計(jì)歸納，方便與最大允差進(jìn)行對比。

圖5 內(nèi)置流量傳感器與內(nèi)部管路位置實(shí)物圖

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

我院2020年3—6月呼吸機(jī)質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)中，某臺VELA呼吸機(jī)出現(xiàn)壓力輸出誤差隨時(shí)間推移而增大（圖6），報(bào)警記錄中有過高峰壓提示。

圖6 VELA呼吸機(jī)壓力誤差變化

2.2.2 故障分析

呼吸機(jī)高峰壓報(bào)警出現(xiàn)頻率較高，一般多為呼吸機(jī)管路彎折或患者端問題導(dǎo)致，容易使臨床忽視設(shè)備問題。對該臺VELA呼吸機(jī)壓力質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)隨時(shí)間推移，測試壓力越大輸出誤差增大，6月份壓力輸出誤差達(dá)到5%，逼近允差范圍。結(jié)合潛在故障出現(xiàn)背景有以下3種判斷[12]：① 外置壓差式流量傳感器故障；② 內(nèi)部壓力傳感器故障；③ 氣路管路堵塞。

2.2.3 故障解決方案

根據(jù)故障分析對故障進(jìn)行排查：① 拆除外置流量傳感器和呼氣閥進(jìn)行觀察，判斷傳感器和呼氣閥膜片（圖7）是否堵塞或存在附著物；② 拆卸主機(jī)外殼，全面排查內(nèi)部管路，判斷內(nèi)部管路是否堵塞或存在附著物；③ 將外置流量傳感器、呼氣閥膜片和內(nèi)部管路進(jìn)行清理復(fù)位；④ 進(jìn)入工程師模式（開機(jī)鍵與復(fù)位鍵同時(shí)按下），用VT650連接內(nèi)部壓力傳感進(jìn)行定標(biāo)，排除壓力傳感器問題；⑤ 故障排除后，將主機(jī)復(fù)位，重新進(jìn)行質(zhì)控測試，潛在故障現(xiàn)象消失。

圖7 氣路堵塞位置示意圖

最終確定此潛在故障是由藥物晶體引起內(nèi)部管路氣道阻力增大所致（圖8）。這提醒我們在每次呼吸機(jī)霧化治療時(shí)需在患者端和機(jī)器端加裝過濾器，防止藥物晶體對呼吸機(jī)造成慢性損傷。同時(shí)在設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)時(shí)應(yīng)著重對外置流量傳感器和呼氣閥膜片的清潔，防止異物進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部管路。

圖8 結(jié)晶引起故障位置實(shí)物圖

2.3 故障三

2.3.1 故障現(xiàn)象

我院2020年6—9月呼吸機(jī)質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)中，某臺VELA呼吸機(jī)氧濃度監(jiān)測誤差隨時(shí)間推移而增大（圖9），無相關(guān)報(bào)警記錄。

圖9 VELA呼吸機(jī)氧濃度誤監(jiān)測誤差變化

2.3.2 故障分析

氧濃度監(jiān)測問題一般與氣路進(jìn)氣端部分相關(guān)，需從氣源部分查起，由外到內(nèi)逐一排查。故障現(xiàn)象中未出現(xiàn)氧氣入口壓力低（小于38 PSI）等相關(guān)報(bào)警，可以排除氣源壓力過低導(dǎo)致；同時(shí)6—8月偏差范圍均在允差范圍內(nèi)。綜合上述兩點(diǎn)因素對潛在故障現(xiàn)象有以下4種判斷[13]：① 氣源濃度不達(dá)標(biāo)；② 壓力調(diào)節(jié)閥輕微漏氣；③ 氧電池存在潛在故障；④ 氧氣濃度調(diào)解閥門組存在故障。

2.3.3 故障解決方案

根據(jù)故障分析對故障進(jìn)行排查：① 利用VT650對氣源氧濃度進(jìn)行測試，判斷氧氣濃度是否符合要求（93%±3%），排除氣源濃度問題；② 拆除主機(jī)外殼，對壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行替換測試，排除壓力調(diào)節(jié)閥（圖10）故障；③ 對氧電池進(jìn)行替換測試，判斷氧電池是否存在問題；④ 如問題依然存在可以更換氧氣閥門組進(jìn)行判斷[14]；⑤ 故障排除后，將主機(jī)復(fù)位，重新進(jìn)行質(zhì)控測試，潛在故障現(xiàn)象消失。

圖10 氧濃度監(jiān)測故障位置示意圖

最終確定此潛在故障是由氧電池即將失效導(dǎo)致，氧電池為化學(xué)電池，其壽命與使用時(shí)長和頻次有關(guān)，需要定期檢測和更換（圖11）。所以在日常巡檢過程中應(yīng)加強(qiáng)對設(shè)備質(zhì)控檢測，排除諸如氧電池、電池這類易耗品存在的問題，防止?jié)撛诠收习l(fā)生。

圖11 氧電池故障位置實(shí)物圖

3 討論與總結(jié)

本文VELA呼吸機(jī)潛在故障排查過程不再是被動(dòng)的故障解決，而是通過日常質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，對比常規(guī)故障類型和潛在故障類型，通過拆機(jī)排查和質(zhì)控檢測進(jìn)行驗(yàn)證，最終給出完整的解決方案。呼吸機(jī)潛在故障判斷要結(jié)合故障數(shù)據(jù)和故障現(xiàn)象統(tǒng)一分析，依托數(shù)據(jù)到現(xiàn)象的分析思路、由表及里的排查順序，通過日常質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)主動(dòng)發(fā)現(xiàn)潛在問題，防止?jié)撛趩栴}擴(kuò)大，避免其轉(zhuǎn)變?yōu)槌Ｒ姽收蟍15-17]。隨著呼吸機(jī)不斷更新發(fā)展，設(shè)備集成度更高，故障類型更加隱蔽和復(fù)雜，臨床醫(yī)學(xué)工程師要不斷完善各種類型呼吸機(jī)質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)，為故障分析和管理提供有力的數(shù)據(jù)支持[18-19]。

呼吸機(jī)潛在故障一般不會對設(shè)備常規(guī)使用造成影響，所以不易被臨床操作人員發(fā)現(xiàn)。這就需要臨床操作人員做好日常一級維護(hù)，而臨床醫(yī)學(xué)工程人員要定期進(jìn)行設(shè)備的二級維護(hù)和三級維護(hù)[20]，不斷完善維護(hù)記錄和質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)。通過記錄和數(shù)據(jù)的歸納統(tǒng)計(jì)，并參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)誤差對比和誤差變化分析，發(fā)現(xiàn)其中的潛在問題，達(dá)到預(yù)防性維護(hù)的目的。同時(shí)呼吸機(jī)的潛在故障發(fā)現(xiàn)與排除，不僅能降低設(shè)備維修成本，也提升設(shè)備使用效率和安全質(zhì)量，為臨床醫(yī)療服務(wù)順利地開展提供有力保障[21]。