德爾格Carina呼吸機的氣路原理及故障處理

王歡，莊良婷，張文亮，楊錫婷，曾錦清(通信作者)

廣州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院(國家呼吸醫(yī)學中心)設備科 (廣東廣州 510163)

呼吸機屬于生命支持系統(tǒng)中的關鍵設備，作為一項能人工替代自主通氣功能的有效手段，其已被廣泛用于各種原因所致的呼吸衰竭、大手術期間的麻醉呼吸管理、呼吸支持治療和急救復蘇中。德國德爾格公司生產(chǎn)的Carina呼吸機是一款高性能無創(chuàng)呼吸機，主要為需要輔助通氣的患者提供無創(chuàng)通氣[1]。該設備具有小巧、緊湊的外形，不僅可節(jié)約工作空間，且便于攜帶，可隨時用于亞重癥患者的治療中。本文主要介紹德爾格Carina呼吸機的氣路原理，并分析該設備使用中的常見故障原因及故障處理方法，以供同行參考。

1 氣路原理

德爾格Carina呼吸機外觀見圖1，各功能單元見圖2。氣路原理(見圖3)：首先，環(huán)境空氣經(jīng)過壓力單元進行氣體壓縮后進入控制及處理單元，氧氣由氧氣端口進入氧氣測量單元再進入控制及處理單元；然后，由控制及處理單元反饋信號給氧氣測量單元及壓力單元，實現(xiàn)對混合氣體流量和壓力的調(diào)節(jié)，主要是通過計算德爾格呼吸軟管的設定值和流量阻力導致的壓力損失，結合通氣算法得出的結果，并通過對流量和壓力的持續(xù)計算，以保持潮氣量處于恒定級別[2]；最后，氣體會通過患者系統(tǒng)選擇的呼氣閥類型進入呼吸回路，最終到達患者。

圖1 德爾格Carina呼吸機的外觀

注：1為把手；2為屏幕，顯示通氣信息；3為按鈕，用于選擇功能和通氣參數(shù)；4為中央旋鈕，用于設置、確認功能和參數(shù)；5為聲音暫停2 ；6為LED指示燈，用于指示電源；7為“啟動/待機”按鈕，用于在待機和通氣狀態(tài)；8為“選擇菜單”按鈕，用于打開通氣設置、報警、監(jiān)測值、系統(tǒng)設置、互授菜單

圖3 德爾格Carina呼吸機的氣路原理

2 常見故障分析及處理

2.1 故障一

故障現(xiàn)象：泄漏閥堵塞報警。

故障原因分析：引起該故障的原因一般是患者吸氣管路壓力異常增高，經(jīng)分析氣路原理和結構可知，與該故障有關的關鍵部件為壓力傳感器、患者管路和呼吸回路。

故障處理：首先，排查呼吸回路選擇是否正確，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)使用的是帶泄漏閥的呼吸回路，選擇正確，接下來，檢查呼吸管路，未發(fā)現(xiàn)扭結及積水現(xiàn)象，且呼氣閥未堵塞，故考慮壓力傳感器故障，由于此款呼吸機的“Service”模式中無壓力傳感器顯示界面，故只能外接壓力表比對設備測量值，經(jīng)使用壓力通氣模塊進行長時間測試，發(fā)現(xiàn)通氣初期不會報泄漏閥堵塞，約2 h后報警出現(xiàn)，經(jīng)比對外接壓力表，發(fā)現(xiàn)外接壓力表與設備的顯示壓力不一致，設備顯示壓力高于外接壓力表并有10 mbar左右的波動，因設備各部件外觀完好無破損，氣路及電路連接良好，故認為此次故障很可能是由于壓力傳感器引起，經(jīng)更換壓力傳感器后，未再出現(xiàn)泄漏閥堵塞報警，故障排除。

2.2 故障二

故障現(xiàn)象：呼吸機氧濃度設置值與呼吸機顯示測量值不一致。

故障原因分析：德爾格Carina呼吸機內(nèi)部氣路見圖4，在氣路控制方面，首先，通過高壓氧氣入口供應氧氣，氧氣經(jīng)過過濾器F5，進入電控氧氣流量閥V5，通過該閥控制氧氣流量，其次，氧氣通過文丘里管R4進入氧氣測量裝置，最后，氧氣進入渦輪機中與空氣混合；在電路控制方面，使用氧氣流量傳感器DPS3對氧氣流量進行測量，通過測量結果來調(diào)節(jié)氧氣流量閥V5，以達到控制氧氣流量及濃度的目的；因此，若氣路控制或電路控制出現(xiàn)故障，均可能導致呼吸機的實際氧濃度達不到設置值。

注：1為進氣口；2為渦輪機；3為監(jiān)測裝置；4為呼氣閥；5為泄漏閥；6為氧氣定量裝置；7為氧氣測量裝置；8為氧氣端口LPO；9為氧氣端口HPO

故障處理：首先，檢查電路，未發(fā)現(xiàn)氧氣流量閥V5和氧氣流量傳感器DPS3顯示的標準數(shù)值存在異常；其次，檢查氣路，因可能造成氣流不穩(wěn)定的單元部件包括過濾器F5、止回閥CV6、文丘里管R4、氧氣定量裝置、氧氣測量裝置、渦輪機及相應的管路，故打開設備外蓋，對上述部件進行逐一排查，在檢查的過程中，發(fā)現(xiàn)氧氣測量裝置與渦輪機之間的管路快速接口處有形變，其余各部件外觀均完好無破損且連接良好；最后，經(jīng)更換發(fā)生形變的連接管并進行測試，發(fā)現(xiàn)設備運行正常，故障排除。

2.3 故障三

故障現(xiàn)象：當吸氣壓力大于30 mbar時，呼吸機出現(xiàn)嚴重泄漏，發(fā)出氣道壓力過低報警。

故障原因分析：初步懷疑管路有漏氣，用模擬肺進行測試，發(fā)現(xiàn)壓力波形平臺不平整，并且出現(xiàn)下降趨勢，進一步增大吸氣壓力時發(fā)現(xiàn)壓力波形平臺下降明顯，考慮是由于內(nèi)部漏氣引起氣道壓力過低報警。

故障處理：確定漏氣點是關鍵，經(jīng)對呼吸機以最大吸氣壓力40 mbar和最大吸氣時間3.3 s進行通氣，在安全閥CV3處發(fā)現(xiàn)有明顯的氣體逸出，此閥是一種機械閥，能夠承受的最高壓力是60 mbar，經(jīng)測試，發(fā)現(xiàn)當吸氣壓力為40 mbar時，已經(jīng)出現(xiàn)漏氣，故考慮機械閥出現(xiàn)故障；經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)機械閥通氣端有破損開裂的情況，其余各部件外觀完好無破損，氣路及電路連接良好，經(jīng)更換新的機械閥后，故障現(xiàn)象不再出現(xiàn)，故障排除。

2.4 故障四

故障現(xiàn)象：臨床反映，使用呼吸機時偶爾出現(xiàn)送氣壓力不夠、氣道壓力過低報警，經(jīng)現(xiàn)場查看，發(fā)現(xiàn)壓力波形異常，壓力接近0 mbar。

故障原因分析：經(jīng)分析，可能導致此故障的原因包括外周回路連接異常，存在漏氣情況；氣源部分存在進氣異常；氣路及電路連接異常等。

故障處理：檢查外周回路，未發(fā)現(xiàn)異常；調(diào)節(jié)參數(shù)增大吸氣壓力，但壓力值未發(fā)生變化；撤去外周回路后，發(fā)現(xiàn)吸入端出氣量很少，使用單氣源進行測試，將氧濃度調(diào)至21%，拔掉氧氣，故障依舊，而將氧濃度調(diào)至100%，報警消除，進氣正常，監(jiān)測參數(shù)與設置參數(shù)一致，故考慮進氣過濾器HEPA出現(xiàn)故障；德爾格Carina呼吸機是內(nèi)置渦輪機設計，工作時會從周圍抽取環(huán)境空氣，經(jīng)進氣過濾器HEPA對抽取的空氣進行過濾，捕捉0.5 μm以上的顆粒灰塵及各種懸浮物[3]，其中，進氣過濾器HEPA主要由濾芯和殼體兩部分組成，對其的基本要求是過濾效率高、流動阻力低、能夠較長時間連續(xù)使用等[4]，而若進氣過濾器HEPA使用時間過長，則會增加流動阻力，從而觸發(fā)設備增加工作功率，提升渦輪機的轉速，這種情況會對呼吸機電路板及渦輪機的壽命產(chǎn)生較大的影響，嚴重時還會造成呼吸機進氣不足，甚至出現(xiàn)呼吸機不送氣、運行正常的假象，危及患者生命[5-7]，因此，需要對進氣過濾器HEPA進行日常使用監(jiān)測并定期更換濾芯，以保證設備進氣處于最佳狀態(tài)，此次因設備其余各部件外觀均完好無破損，氣路及電路連接良好，故認為此次故障很可能是由于進氣過濾器HEPA引起，經(jīng)更換進氣過濾器HEPA后，故障排除。

3 小結

呼吸機屬于生命支持必不可少的設備，因此，確保設備的正常運行非常必要。工程師應做好對呼吸機的日常維護保養(yǎng)和周期性預防維修工作，提高呼吸機的質(zhì)量控制與管理水平，進而降低設備故障發(fā)生率及維修成本，提高設備的使用效率，使其更好地為臨床服務。