我院在用呼吸機故障的分析與總結

馬繼鵬，王東哲，石常遠，孔德友

濟寧醫學院附屬醫院 醫學裝備處，山東 濟寧 272000

引言

1 基本原理與結構

呼吸機是急救重癥醫學中廣泛使用的一種醫療設備，在重癥監護室，新生兒監護室，麻醉科，急診科，呼吸科等得到廣泛應用，可替代、控制或改變人的正常生理呼吸，增加肺通氣量，改善呼吸功能，減輕呼吸功能消耗，維持患者生命，是挽救急重癥患者生命的關鍵手段之一[1]。呼吸機結構復雜，可分為氣路部分和電路部分，氣路部分包括氣源、供氣與驅動裝置、空氧混合器、呼氣部分、呼吸回路等主要負責輸出氣流到患者肺內；電路部分主要可分為電源板，主控制板，監測板，顯示主板，主要負責提供穩定電源、控制氣閥，監測壓力流量傳感器數據、報警、人機交互等功能[2]。常見故障如呼吸機管路脫開、氧濃度、潮氣量等參數檢測不準確、自檢項不通過，技術性錯誤報警等，這些都會影響患者生命安全。通過研究呼吸機維修過程，可了解呼吸機的結構，通過故障現象、錯誤代碼和反饋信息能及時定位故障，并完成維修，在此與同行分享六個維修案例，以提高醫院在用呼吸機的自主維修能力，降低設備維修時間和成本，更好的為醫院服務。

1.1 設備基本情況

目前我院擁有各品牌呼吸機51臺，其中有創呼吸機主要包括德國MAQUET品牌的SERVO-I 12臺、SERVO-S 5臺，美國柯惠PB品牌的840系列21臺，瑞士哈美頓品牌中的拉斐爾系列13臺。主要分布在重癥醫學科一、二、三區，急診重癥醫學科，心臟重癥醫學科、新生兒與兒童重癥醫學科。

1.2 呼吸機的工作基本原理和結構

呼吸機內部結構部分如圖1所示。

圖1 呼吸機內部結構框圖

氣源：高壓氧氣和高壓空氣，氧氣采用中心供氧或瓶氧供氣，空氣可采用中心供氣或空氣壓縮機，壓力在0.3～0.5 MPa。

供氣與驅動裝置：驅動裝置提供吸氣壓力，目前大多數驅動裝置為可調式減壓閥，通過它降低來自氣源的氣體壓力作為驅動氣體。供氣一般采用直接驅動，通過控制空氧混合閥可得到一定濃度、壓力、流量的氣體直接作用于病人[3]。

空氧混合器：實現氧濃度可在2%～100%可調。

控制部分：為微處理器控制，可實現呼吸模式切換、啟動方式、潮氣量、呼吸比、呼吸末正壓、氧濃度等參數的設置。

呼氣部分：主要作用是配合呼吸機做呼吸動作，吸氣時保證所有氣體都輸送給患者，在吸氣末端時呼氣閥關閉，實現屏氣，并可維持一定數值的PEEP。

呼吸回路：實現呼吸機向患者輸出氣體，以及患者呼出氣體的排放。

濕化與霧化裝置：實現對氣流的加熱加濕，霧化裝置是利用壓縮氣源進行噴霧，可以增加濕化效果或用于藥物霧化吸入。

監測報警系統:監測病人的呼吸狀況和呼吸機的功能狀況。如監測氧濃度，平均氣道壓，峰值壓力，PEEP等壓力值，可作為呼吸道脫開、每分鐘潮氣量不足等報警依據。監測流量傳感器作為呼出潮氣量等參數的報警依據。

2 設備故障實例

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

拉斐爾呼吸機在使用過程中突然報#7 code26或#6 code25故障，機器突然白屏并停止工作，或空氣氧氣供應壓力正常但是開機后報警顯示空氣氧氣供應故障[4]。

2.1.2 故障分析

上述錯誤代碼一般是Ptank傳感器或阻尼片或空氧混合閥故障導致的，氣體供應故障也可能是因為空氧混合閥不能正常閉合導致氣體無法進入呼吸機內部。混合閥是控制氧氣和空氣進入混合罐的閥門，通過控制導通時間可以得到一定氧濃度的混合氣體[5]，混合閥如圖2圓圈標記所示。

圖2 混合閥

2.1.3 故障解決方案

首先把呼吸機調節到維修模式，然后進行混合器和罐內壓測試，連接好氣源，將霧化輸出端和病人輸出端堵住，分別激活Air test，觀察Ptank max，Ptank min以及Offset frequency是否在有效范圍內，參數范圍如表1所示。

表1 參數范圍表

發現所有數值在有效范圍內，排除Ptank傳感器或阻尼片故障，進行混合測試時測試界面下方提示Mixer Value Defect，如圖3所示。判斷為空氣混合閥故障，更換該配件后，呼吸機維修成功[3]。

圖3 混合閥與罐壓測試界面

2.2 故障二

2.2.1 故障現象

拉斐爾呼吸機開機運行一段時間就開始報呼吸機管道脫開，每分鐘通氣量低。

2.2.2 故障分析

首先檢查呼吸機管路是否真的脫開，未發現問題。然后對流量傳感器進行了校準，可通過，呼氣閥膜和閥蓋完好且正常安裝[6]，最后基本判斷為呼氣閥或檢測板故障。

呼氣閥是一個精密器件，其工作原理是病人呼出氣流推動氣桿線圈移動切割磁感應線產生電流，檢測板通過放大電路監測信號大小，動態反應呼出端氣流的大小[7]。內部線圈的電阻值應在13～23 Ω之間。

2.2.3 故障解決方案

首先進行呼氣閥校準，發現不能通過。拆下呼氣閥用手活動氣桿，發現移動不順暢，打開呼氣閥，發現內部線圈因為受潮部分金屬被腐蝕，無法修復。最后更換配件并進行呼氣閥校準后設備工作正常。

校準流程如圖4所示：連接呼吸機管路、氣壓表、流量傳感器，開機進入維修模式，選擇test8 I-value和E-value的校準，激活E-value。① 在0壓力下監測呼氣閥信號：保持PEEP值為0，觀察Pprox和氣壓表的數值是否在0～1.0 mbar之間；② 設置呼氣閥信號漂移：保持PEEP值為5 mbar，旋轉Exp.Zero電位器使得Pprox和氣壓表數值在4.7～5.3 mbar之間；③ 設置呼氣閥信號增益：保持PEEP值為50 mbar，旋轉Exp.Gain電位器使得Pprox數值在49.5～50.5 mbar范圍內和氣壓表數值在49.8～50.2 mabr范圍內。重復以上三步操作，直到沒必要進行下一步校準即可。

圖4 拉斐爾呼吸機呼氣閥校準圖

2.3 故障三

2.3.1 故障現象

MAQUET SERVO-S呼吸機在使用過程中突然報PEEP值低，設置值為5 cmH2O，實際顯示為0，使用前檢查過程中的內部泄露測試中跳出對話框顯示壓力傳感器誤差大于5 cmH2O或者在壓力傳感器測試中顯示失敗，其他使用前檢查項都正常通過[8]，使用前檢查結果如圖5～6所示。

圖5 使用前檢查報警信息

圖6 使用前檢查結果

2.3.2 故障分析

① 應該檢查氣源是否正常，通過機器內部監測發現氣源壓力均為0.45 Mpa，為正常范圍內；② 檢查軟管與空氣氧氣模塊的連接情況，以及噴嘴的情況；③ 檢查測試管管路是否正確安裝，吸入端過濾器是否安裝正確，壓力傳感器連接管是否與PC1781上的傳感器連接緊密，確保不是這些地方造成的漏氣[8]；④ 檢查呼出盒是否安裝正確，根據以往經驗呼出盒長時間使用，內部容易產生積水，使得內部過濾器失效，容易造成漏氣，檢查呼氣閥膜是否干凈并正確固定在呼出盒上，必要時更換新呼出盒[9]；⑤ 檢查呼吸機氧電池的安裝是否正確，該處容易因安裝不正確導致氣體泄漏；⑥ 最后檢查電路板上的兩個壓力傳感器電路板PC1781（呼出和吸入端各一個）是否正確安裝在監測板PC1772上。

通過以上步驟都未發現問題，則判斷為電路板PC1772或PC1781故障。

2.3.3 故障解決方案

通過替換壓力傳感器電路板PC1781和監測電路板PC1772，最終故障確定在PC1772上，更換該電路板并重裝系統后故障解決。

2.4 故障四

2.4.1 故障現象

MAQUET SERVO-I呼吸機使用前檢查時內部泄露測試跳出對話框，提示系統容量太大，并且在后續的流量傳感器測試中顯示失敗。操作多次仍然是該兩項報警。

2.4.2 故障分析

系統容量太大，首先懷疑是否有漏氣的地方，按照上面故障3的處理方式中的2.3.2前5個步驟進行檢查。

再檢查流量傳感器，MAQUET的流量傳感器有三個，分別在呼出盒，空氣模塊，氧氣模塊中，首先更換呼出盒，排除呼出盒流量傳感器故障，再單獨供氧氣，斷開空氣，做使用前檢查，如果內部泄露測試失敗說明氧氣模塊故障，圖7為只接氧氣時的檢測結果，可判斷氧氣模塊正常。單獨供空氣，斷開氧氣，做使用前檢查，內部泄露測試失敗確定是空氣模塊故障[10]。

圖7 使用前檢查結果

2.4.3 故障解決方案

空氣模塊如圖8所示，是由過濾網、伺服電磁閥、噴嘴、PC1740和PC1741電路板組成的，首先檢查過濾網是否臟了，噴嘴是否完好，都未發現問題，一般情況模塊故障是因空氣壓縮機的使用導致模塊內部進水，電路板受潮引起的故障[11]，用吹風機干燥后看是否正常，結果故障仍在，最后故障確定為模塊電路板問題，該模塊返廠維修后正常。

2.5 故障五

2.5.1 故障現象

PB840呼吸機在進行EST監測時，SV Test測試失敗，SM Leak Test測試失敗，EXP Value Test測試失敗，EXP Value Seal Test測試失敗，GUI Keyboard Test測試失敗，呼吸機無法進入工作模式[12]。

圖8 MAQUET呼吸機空氣模塊

2.5.2 故障分析

對呼吸機進行流量傳感器和呼氣閥的校準，發現流量傳感器校準通過，但是呼氣閥的校準失敗，結合EST測試的如上結果，基本可以判斷為呼氣閥故障。

呼氣閥位于機器的左上方，如圖9所示。懷疑因為內部進水造成了故障，更換該呼氣閥后呼吸機再做EST，只有GUI Keyboard Test測試失敗，原因是Clear按鍵無法按下，拆掉按鍵板，發現內部電路板腐蝕嚴重，如圖10所示，原因是因為經常用消毒紙巾擦拭機器導致消毒液進入按鍵板內部，長時間滯留造成了腐蝕。

圖9 PB840呼吸機呼出閥

圖10 PB840呼吸機按鍵板

2.5.3 故障解決方案

更換呼氣閥與按鍵板后呼吸機EST所有選項全部檢測通過，做SST檢測通過，可進入工作模式，設備維修完成。

2.6 故障六

2.6.1 故障現象

PB840呼吸機開機后無法進入工作模式，進行EST，發現Flow sensor cross check test失敗，顯示的氧氣和空氣端的流量傳感器交叉測試都失敗，Gas Supply/SV test失敗，顯示EXP zero flow check failed。

2.6.2 故障分析

點開具體的檢測參數，如圖11所示，判斷呼出端流量傳感器故障導致檢測參數偏小，氧氣端和空氣端的流量傳感器檢測參數正常。

圖11 PB840流量傳感器檢測結果

2.6.3 故障解決方案

更換呼出端流量傳感器后并校準，流量傳感器如圖12所示。然后再進行EST和SST的項目全部通過，維修完成，呼吸機可進入工作模式[13]。

圖12 PB840呼吸機流量傳感器

為了保證維修后的質量與安全，要對維修后的設備進行質控，重點監測潮氣量、呼吸頻率、PEEP值以及吸氣壓力水平[14]。

3 討論

本文是對我院正在使用的哈美頓拉斐爾，MAQUET Servo-I、Servo-S，PB840三種品牌的呼吸機遇到的故障進行了描述、分析并提供了解決方案。從器件原理進行分析，深入淺出，圖文并茂的講解了故障分析的過程，只有在對呼吸機原理結構有充分的理解基礎上才能快速定位故障，解決問題，提高維修效率，這些品牌的呼吸機是在國內占有率較高的品牌型號，在此與同行分享維修經驗，共同探討進步，提高自主維修能力。

本論文與其它方面的研究不同之處在于對呼吸機原理、故障器件的原理、故障分析方法都進行了較為詳盡的闡述，能更好的借鑒上述維修經驗。在后續的工作中因不同品牌的呼吸機具有不同的設計理念，在維修過程中要嚴格遵從廠家的指導說明，并在維修后要進行質量控制工作，保證維修后呼吸機的質量安全，更好的為醫院服務[15]。