VELA呼吸機潛在故障分析與維修

魏昊業，柳青，宗會遷

河北醫科大學第二醫院 醫療設備維保中心，河北 石家莊 050000

引言

VELA呼吸機是美國康爾福盛公司生產的電動電控渦輪式呼吸機，用以輔助或控制患者的自主呼吸運動，以達到肺內氣體交換的功能，降低人體的消耗，以利于呼吸功能的恢復[1]。該呼吸機具備無創和有創多種功能和模式，同時渦輪呼吸機具有體積小和質量輕的特點，加配氧氣瓶可以用于轉運呼吸機，用途較廣。我院每月定期對153臺呼吸機進行質控數據收集，其中VELA呼吸機71臺，占全院呼吸機總量46%以上，呼吸機質控數據采集量豐富。VELA呼吸機常見故障多與氣路問題相關，通過檢查氣道通路和報警復位可以解決。呼吸機潛在故障偶發性強，一般不影響設備常規操作使用，臨床操作人員易忽視，但如未及時處理會演變為常見故障[2-4]。潛在故障多與傳感器、內部管路以及氧氣濃度監測問題相關，其故障類型占常見故障發生率的61%（圖1）。本文根據呼吸機質控數據對3例潛在故障原因進行分析，并給出解決方案。

圖1 我院2020年VELA呼吸機故障數量統計

1 設備基本情況和數據要求

1.1 設備基本情況

1.1.1 呼吸機基本情況

VELA呼吸機是美國康爾福盛公司生產的渦輪式電動電控呼吸機，配備壓差式流量傳感器，其主機由渦輪、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（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呼吸機通過觸摸屏完成人機交互參數設置，微控制模塊在接收到參數命令后對渦輪進行控制完成機械通氣，同時根據各類傳感器反饋信號進行自動調節控制[6]。

圖2 VELA呼吸機內部氣路結構

1.1.2 質控設備基本情況

質控設備采用福祿克公司生產的VT650氣流檢測儀器，涵蓋呼吸機質控參數檢測所需的全部功能（23種呼吸機相關參數），其測量精度可達0.01%，同時兼容10種類型氣體監測能力和10種氣體校準模式。本文收集的質控數據均采用VT650進行測量。

1.2 數據要求

質控數據來源為我院2020年月度呼吸機質控數據，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[7]，并統計其輸出誤差變化趨勢，與JJF 1234-2018《呼吸機校準規范》[8]允差范圍進行對比。規范中明確要求潮氣量允差為±15%，吸氣壓力允差為±（2%FS+4%實際讀數），氧濃度允差為±5%。本文結合規范中關于呼吸機質控數據的要求與輸出誤差變化趨勢[9]，對VELA呼吸機潛在故障進行分析。

2 潛在故障實例

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

我院2020年5月至8月呼吸機質控數據中，某臺VELA呼吸機出現潮氣量輸出誤差隨時間推移而增大（圖3），設定值與顯示值出現偏差。

圖3 VELA呼吸機潮氣量輸出誤差變化

2.1.2 故障分析

呼吸機可以完成所有模式通氣，無其他故障報警，可以排除控制模塊故障。雖然所有誤差數據均在允差要求內，但可以明顯發現隨著時間推移，誤差逐漸增大，尤其是在6—8月的數據統計中，600 mL以上的潮氣量偏差超過10%（圖3），并有上升趨勢。同時結合設定值與示值偏差的現象，有以下三種判斷[10]：① 呼吸機內置流量傳感器存在潛在故障；② 內部傳感器對接管路出現松脫等問題；③ 外置壓差式流量傳感器出現偏差。

2.1.3 故障解決方案

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

圖4 內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置流量傳感器與內部管路松脫造成（圖5），該故障原因也驗證了隨潮氣量增加誤差增大的現象。所以當發現設定值與顯示值出現偏差時，應引起重視。同時要將常規質控數據及時統計歸納，方便與最大允差進行對比。

圖5 內置流量傳感器與內部管路位置實物圖

2.2 故障二

2.2.1 故障現象

我院2020年3—6月呼吸機質控數據中，某臺VELA呼吸機出現壓力輸出誤差隨時間推移而增大（圖6），報警記錄中有過高峰壓提示。

圖6 VELA呼吸機壓力誤差變化

2.2.2 故障分析

呼吸機高峰壓報警出現頻率較高，一般多為呼吸機管路彎折或患者端問題導致，容易使臨床忽視設備問題。對該臺VELA呼吸機壓力質控數據進行分析，可以發現隨時間推移，測試壓力越大輸出誤差增大，6月份壓力輸出誤差達到5%，逼近允差范圍。結合潛在故障出現背景有以下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

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

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部管路氣道阻力增大所致（圖8）。這提醒我們在每次呼吸機霧化治療時需在患者端和機器端加裝過濾器，防止藥物晶體對呼吸機造成慢性損傷。同時在設備日常維護保養時應著重對外置流量傳感器和呼氣閥膜片的清潔，防止異物進入機器內部管路。

圖8 結晶引起故障位置實物圖

2.3 故障三

2.3.1 故障現象

我院2020年6—9月呼吸機質控數據中，某臺VELA呼吸機氧濃度監測誤差隨時間推移而增大（圖9），無相關報警記錄。

圖9 VELA呼吸機氧濃度誤監測誤差變化

2.3.2 故障分析

氧濃度監測問題一般與氣路進氣端部分相關，需從氣源部分查起，由外到內逐一排查。故障現象中未出現氧氣入口壓力低（小于38 PSI）等相關報警，可以排除氣源壓力過低導致；同時6—8月偏差范圍均在允差范圍內。綜合上述兩點因素對潛在故障現象有以下4種判斷[13]：① 氣源濃度不達標；② 壓力調節閥輕微漏氣；③ 氧電池存在潛在故障；④ 氧氣濃度調解閥門組存在故障。

2.3.3 故障解決方案

根據故障分析對故障進行排查：① 利用VT650對氣源氧濃度進行測試，判斷氧氣濃度是否符合要求（93%±3%），排除氣源濃度問題；② 拆除主機外殼，對壓力調節閥進行替換測試，排除壓力調節閥（圖10）故障；③ 對氧電池進行替換測試，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行判斷[14]；⑤ 故障排除后，將主機復位，重新進行質控測試，潛在故障現象消失。

圖10 氧濃度監測故障位置示意圖

最終確定此潛在故障是由氧電池即將失效導致，氧電池為化學電池，其壽命與使用時長和頻次有關，需要定期檢測和更換（圖11）。所以在日常巡檢過程中應加強對設備質控檢測，排除諸如氧電池、電池這類易耗品存在的問題，防止潛在故障發生。

圖11 氧電池故障位置實物圖

3 討論與總結

本文VELA呼吸機潛在故障排查過程不再是被動的故障解決，而是通過日常質控數據主動發現問題，對比常規故障類型和潛在故障類型，通過拆機排查和質控檢測進行驗證，最終給出完整的解決方案。呼吸機潛在故障判斷要結合故障數據和故障現象統一分析，依托數據到現象的分析思路、由表及里的排查順序，通過日常質控數據主動發現潛在問題，防止潛在問題擴大，避免其轉變為常見故障[15-17]。隨著呼吸機不斷更新發展，設備集成度更高，故障類型更加隱蔽和復雜，臨床醫學工程師要不斷完善各種類型呼吸機質控數據，為故障分析和管理提供有力的數據支持[18-19]。

呼吸機潛在故障一般不會對設備常規使用造成影響，所以不易被臨床操作人員發現。這就需要臨床操作人員做好日常一級維護，而臨床醫學工程人員要定期進行設備的二級維護和三級維護[20]，不斷完善維護記錄和質控數據。通過記錄和數據的歸納統計，并參考行業標準進行數據誤差對比和誤差變化分析，發現其中的潛在問題，達到預防性維護的目的。同時呼吸機的潛在故障發現與排除，不僅能降低設備維修成本，也提升設備使用效率和安全質量，為臨床醫療服務順利地開展提供有力保障[21]。