PB840 與Servo-I 呼吸機的氣路原理與故障案例分析

吳海燕，馬繼鵬，孔德友

濟寧醫(yī)學院附屬醫(yī)院醫(yī)學裝備處 （山東濟寧 272000）

呼吸機屬于生命支持類設(shè)備，由電路部分和氣路部分組成，其中電路部分主要由電子器件組成，故障率較低[1-2]；氣路部分主要由各類控制閥件和傳感器組成，故障率較高，且其故障會造成呼吸機管路脫開、潮氣量過低報警、使用前檢測無法通過、技術(shù)性錯誤報警等問題[3]。本研究通過深入理解呼吸機氣路原理，分析在實際工作中遇到的PB840（泰科）與S ervo-I 呼吸機（西門子）故障，以供同行參考。

1 呼吸機氣路原理

各品牌呼吸機氣路原理基本相同，具體如下：壓縮空氣和壓縮氧氣分別先后通過壓力傳感器、流量傳感器進行壓力、流量檢測，而后通過空氧混合閥進行混合，混合后的氣體由氧氣傳感器和壓力傳感器檢測氧濃度和此處的壓力值，后經(jīng)過吸氣閥后進入患者端[3-4]；當呼吸機出現(xiàn)故障時，打開安全閥，使患者氣道與外界大氣相通，防止患者窒息；患者在吸氣時，呼氣閥關(guān)閉，吸氣閥打開，患者吸入氣體；患者在呼氣時，呼氣閥打開，吸氣閥關(guān)閉，以便患者呼出氣體并維持適當?shù)暮魵饽┱龎海缓魵舛说膲毫鞲衅骱土髁總鞲衅髫撠煓z測呼氣端的壓力和流量[5]，如圖1所示。

圖1 呼吸機氣路原理圖

各品牌呼吸機氣路原理的區(qū)別在于各類控制閥件和傳感器的設(shè)計。PB840呼吸機流量傳感器原理如圖2所示，恒定電流流過橋電路，橋電路的1個電阻是熱膜涂層電阻，在無氣流時該電阻阻值與其他3個電阻的阻值相同，橋達到平衡，當有氣流流過，帶走熱量，使得阻值變化，橋平衡被打破，輸出電壓Vout發(fā)生變化，從而建立了氣流量與輸出電壓的關(guān)系，輸出電壓經(jīng)過后續(xù)電路的模擬放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、算法處理后得到對應(yīng)的流量值；Servo-I呼吸機流量傳感器原理如下：呼出盒（如圖3所示）內(nèi)有2個探頭和2個接收器，通過左邊探頭發(fā)射的超聲被氣流反射后，被右邊的探頭接收，這樣氣流順流時發(fā)射和接收的時間可以得到，而右邊探頭發(fā)射的超聲被氣流反射后，被左邊的探頭接收，這樣氣流逆流時發(fā)射和接收的時間可以得到，通過超聲多普勒原理，可通過兩者的時間計算出流速。

圖2 PB840呼吸機流量傳感器原理圖

圖3 Servo-I 呼吸機呼出盒內(nèi)部圖

2 PB840 呼吸機氣路故障

2.1 故障現(xiàn)象

我院一臺PB840呼吸機連續(xù)使用超過3年，突然報警潮氣量低，呼吸管道脫開。

2.2 故障分析及解決

正常情況下，吸入氣流量和呼出氣流量接近相等，當呼出端流量傳感器故障時，監(jiān)測到的呼出氣流量較小，呼吸機就會認為管道脫開，報警呼出潮氣量低。

根據(jù)上述分析進行擴展自檢（extended self-test，EST）檢查呼出端流量傳感器，流量傳感器交叉測試失敗，測試結(jié)果反饋參數(shù)發(fā)現(xiàn)，氧氣流量設(shè)置為120 ml/min 時，監(jiān)測流量為120.20 ml/min，呼出端流量設(shè)置為120 ml/min 時，監(jiān)測流量為67.99 ml/min；空氣流量設(shè)置為120 ml/min時，監(jiān)測流量為120.08 ml/min，呼出端流量設(shè)置為120 ml/min 時，監(jiān)測流量為68.78 ml/min。由上述信息可知，流量傳感器交叉測試失敗為呼出端流量傳感器故障所致[6]，于是更換呼出端流量傳感器并校準，然后重做EST，測試項全部通過。

而后，需完成快速自檢（speed self- test，SST）才能進入工作模式，但SST 的呼氣過濾器測試無法通過，并報錯FS0304、AS0308。查閱技術(shù)手冊，F(xiàn)S0304指向呼出過濾器故障，導致呼出端與吸入端的壓力差大于3 cmH2O（1 cmH2O=0.098 kPa）時報該錯誤代碼，但更換呼氣過濾器后，故障依舊；AS0308指向呼氣部分堵塞，呼出端與吸入端的壓力差大于3 cmH2O 且小于4 cmH2O 時報警該錯誤代碼[7]。根據(jù)提示，查看呼氣部分，發(fā)現(xiàn)呼氣過濾器上端直接連接的閥膜上有污垢結(jié)晶，懷疑此處的污垢結(jié)晶導致了氣路密閉性問題，從而引發(fā)報警，于是對呼氣過濾器上端的閥膜進行清理，SST 測試通過，維修完成。

3 Servo-I 呼吸機氣路故障

3.1 故障現(xiàn)象

Servo-I 呼吸機使用前內(nèi)部泄漏測試失敗，提示“系統(tǒng)容量過大，請檢查各項連接”，重新測試多次均失敗。

3.2 故障分析及解決

根據(jù)“系統(tǒng)容量過大，請檢查各項連接”提示，可知呼吸回路存在泄漏，于是檢查管路是否為原裝、是否正確安裝，同時檢查呼出盒是否正確安裝、呼出閥膜是否存在污垢，然后拆機檢查氧氣傳感器密封圈、內(nèi)部壓力傳感器管路、安全閥膜、過濾器等是否存在問題，并進行內(nèi)部泄漏測試（在80 cmH2O的測試壓力下，呼出端和吸氣端的壓力差小于5 cmH2O，且監(jiān)測的泄漏流量小于10 ml/min，即為測試正常[8]），若測試中流量傳感器測試失敗，需考慮氣體模塊故障。

根據(jù)上述解決思路，快速確定為呼出盒存在問題，由于呼吸機長時間進行霧化治療造成呼出盒閥膜處存在黃色結(jié)晶，呼出閥膜不能完全閉合，從而導致漏氣，用乙醇擦拭處理，重新安裝后，自檢通過，維修完成。

4 總結(jié)

PB840與Servo-I 呼吸機的設(shè)計原理不同，在空氧混合中，PB840呼吸機是通過2個進氣比例電磁閥進行氣體的混合，SERVO-I 呼吸機是在空氣氧氣模塊后直接進行氣體的混合[9]；在流量監(jiān)測中，PB840呼吸機采用熱膜式的流量傳感器，流速增加后帶走熱量，使得阻值變化，再通過橋電路轉(zhuǎn)換為電壓變化，之后放大采樣加算法后轉(zhuǎn)換為流量值，SERVO-I 呼吸機是利用呼出盒內(nèi)的超聲波流量傳感器及超聲多普勒原理進行流量的測量[10-11]。對于PB840 呼吸機需要注意的是，如果有異物覆蓋在熱膜上會造成流量監(jiān)測不準確；在使用中呼出端細菌過濾器一定要按要求更換，該過濾器起到保護呼出端流量傳感器的作用；另外，該呼吸機不得用于霧化治療，否則霧化藥物覆蓋到流量傳感器熱膜上會造成熱膜腐蝕，導致流量傳感器損壞。此外，PB840與Servo-I 呼吸機的故障多集中在氣路上，在了解氣路原理和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上可以快速定位故障，針對報警信息，查詢相關(guān)技術(shù)資料，分拆呼吸機的氣路，深入了解氣路上的各配件，為呼吸機的維修打下理論基礎(chǔ)，從而更好地為醫(yī)院服務(wù)。