SLE5000 型嬰幼兒呼吸機故障維修分析與改進

李光杰，姜義兵

1 馬鞍山市婦幼保健院 （安徽 馬鞍山 243000）；2 馬鞍山十七冶醫院 （安徽 馬鞍山243000）

呼吸機是一種搶救危重癥患者的重要醫療設備，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，維持患者生命，被廣泛應用于重癥監護室、麻醉科、急診科、呼吸科等科室[1-3]。SLE5000 型嬰幼兒呼吸機具有常頻和高頻2 種模式，且2 種模式使用同一回路，無須更換。常頻模式包括持續正壓通氣（continuous positive airway pressure，CPAP）、持續指令通氣（continuous mandatory ventilation，CMV）、患兒觸發通氣（patient triggered ventilation，PTV）、壓力支持通氣（pressure support ventilation，PSV）、同步間隙指令通氣（synchronized intermittent mandatory ventilation，SIMV）等模式，適用于體質量300 g 至30 kg 的嬰幼兒患兒；高頻模式包括高頻振蕩（high frequency oscillation，HFO）模式和HFO+CMV 模式，適用于體質量300 g 至20 kg 的嬰幼兒患兒。本研究簡要介紹了SLE5000 型嬰幼兒呼吸機的工作原理、常見故障及可能原因，重點闡述了1 例壓力檢測異常故障實例的維修過程，并提出壓力檢測改進方法，以期為同行維修類似故障或廠家改進設備設計提供參考。

1 工作原理

SLE5000 型嬰幼兒呼吸機的氣動系統呼出模塊內有3 個噴射器，分別為反向噴射器、平均噴射器和正向噴射器。反向噴射器用于產生負壓，平均噴射器和正向噴射器用于產生正壓，3 個噴射器的壓力相加形成患兒呼吸所需的壓力，產生臨床需要的通氣模式[2]。3 個噴射器產生的壓力由3 個壓力調節器控制，反向噴射器和正向噴射器的壓力也可以通過高速電磁閥快速開關產生，平均噴射器用于產生穩定壓力，如CPAP 模式的呼氣末正壓壓力和HFO 模式的平均壓力。如圖1 所示，氧氣和空氣在比例調控混合室中經電子氧氣混合器混合后，混合氣體由電磁閥控制為常頻或高頻模式提供氣體：常頻模式的氣流由2 個壓力調節器控制，通過反向噴射器和正向噴射器產生正負氣流；高頻模式的氣流由高速電磁閥控制，通過反向噴射器和正向噴射器產生振蕩氣流。

圖1 SLE5000 型嬰幼兒呼吸機工作原理示意圖

2 常見故障分析

2.1 流量傳感器故障

呼吸機的流量傳感器根據放置位置可分為末端流量觸發模式傳感器和近端流量觸發模式傳感器[4]，根據檢測技術可分為電熱絲式流量傳感器、熱模式流量傳感器、壓差流量傳感器和超聲式流量傳感器[5]。SLE5000 型嬰幼兒呼吸機采用近端流量觸發模式傳感器和電熱絲式流量傳感器。該設備流量傳感器故障的可能原因如下。（1）流量傳感器長時間使用，患兒的痰液等附著在電熱絲上，此時流速曲線成鋸齒狀。（2）流量傳感器損壞。（3）流量傳感器延長線損壞。（4）流量傳感器內部延長線損壞。（5）主板流量傳感器接口氧化。

2.2 漏氣量大報警

漏氣量大報警的可能原因如下。（1）插管未達要求。（2）積水杯未完全密閉。（3）呼吸管路及其連接處漏氣。（4）漏氣量報警限設置不合理。（5）氣阻未連接或連接錯誤。

2.3 空氣源壓力低或無空氣輸入報警

醫用空氣壓縮機包括活塞式、渦輪式、螺桿式3 種類型，其中活塞式空氣壓縮機應用最為廣泛[6]。空氣源壓力低或無空氣輸入報警的可能原因如下。（1）壓縮泵進氣過濾器或呼吸機進氣過濾器有污物堵塞。（2）空氣壓縮機自動排水閥有污物堵塞，排水后未能及時密閉。（3）壓縮泵長時間使用損壞或壓縮泵啟動電容損壞。（4）空氣壓縮機相關連接管路破裂或漏氣。（5）空氣壓縮機壓力傳感器損壞。

2.4 氧電池故障報警、氧濃度檢測超范圍報警

氧電池故障報警、氧濃度檢測超范圍報警的可能原因如下。（1）氧氣或空氣氣源異常，如部分醫院使用醫用分子篩制氧設備進行中心供氧，其氧濃度僅為95%，會導致呼吸機氧濃度檢測出現偏差。（2）氧電池超過使用年限（1 年）未更換（具體更換周期需根據呼吸機的使用頻率和使用時間決定）或電壓低于8.0 mV[7]。（3）空氧混合器或控制板故障。

3 故障實例

3.1 故障現象

設備開機后報警“持續低于大氣壓”，壓力波形圖顯示壓力基線位于-5 mbar（正常壓力基線應位于2 mbar）。設備故障界面見圖2。

圖2 設備故障界面

3.2 故障分析

壓力基線位于-5 mbar 的可能原因如下。（1）空氣或氧氣氣源輸入壓力異常：該設備的氣源輸入壓力要求為4～5 bar，3～4 bar 可滿足除純氧通氣模式外的其他通氣模式，無空氣、氧氣供應及供應壓力不足均會觸發“持續低于大氣壓”報警。（2）正向噴射器、平均噴射器噴嘴堵塞。（3）壓力傳感器長時間使用導致零位基線偏移。（4）呼吸管路、壓力管路堵塞或漏氣。（5）壓力傳感器或壓力檢測模塊故障。

3.3 故障維修

根據由易到難的原則進行如下檢修。（1）檢查科室的空氣和氧氣氣源的輸入壓力分別為4.2 bar和4.3 bar，均滿足SLE5000 型嬰幼兒呼吸機的使用要求。（2）檢查呼吸機的噴射器，均未發現堵塞。（3）進入維修模式，斷開測壓管進行壓力傳感器零位校準并持續觀察數天，壓力數值始終處于零位，連接呼吸管路等附件進行試機，發現壓力基線位于4 mbar，高于正常值（2 mbar），考慮設備內部測壓管路存水導致報警。（4）拆開設備，發現測壓管路內有長度為1 cm 的水柱（圖3），水柱位置變動時，可導致壓力檢測數值異常。

圖3 設備故障時積水管路指示圖

該設備的測壓管路為密閉結構設計，其內不應有水存在。該水柱可能為管道連接處微量漏氣導致。更換相關測壓管路和接頭后，進行壓力傳感器零位校準和相關參數校準，并使用福祿克呼吸機質控檢測設備對該呼吸機進行性能檢測[8-10]，各參數均在要求范圍內，故障排除。

4 改進建議

上述故障實例是由于設備內部測壓管路存在微量漏氣，導致濕化氣體不斷進入，最終形成水柱，引起壓力檢測異常。若此故障未被及時發現，進入測壓管路的水量繼續增多，可直接損壞壓力傳感器，引起更大的故障。而若能早期發現測壓管路的漏氣故障，則可有效預防后續故障的發生，保障患兒的治療安全。為此，我們在測壓管路的內外交界處安裝了濕度檢測儀，以期通過實時監測測壓管路的濕度及時發現漏氣故障。濕度檢測儀采用蘭泰HT-6292型溫濕度計露點儀，濕度測量范圍為10%～95%相對濕度（relative humidity，RH），分辨率為0.1%RH，準確度為（2.5%±1.0%）RH。濕度檢測儀安裝于圖4 中近端壓（A）和測壓管（4）之間。

圖4 濕度檢測儀安裝示意圖

濕度檢測儀安裝完成后，將呼吸機連接新生兒模擬肺，設置有創呼吸模式，分別在測壓管路無漏氣和存在微量漏氣（人為制造直徑為1 mm 的漏氣孔，且未觸發設備各參數報警）的情況下，檢測常頻和高頻模式下的通氣參數和RH（包括初始RH和通氣10、30 min 的RH），結果見表1 和表2。

表1 測壓管路無漏氣時的呼吸參數檢測結果

表2 測壓管路存在微量漏氣時的呼吸參數檢測結果

由表1 和表2 的檢測數據可知，測壓管路存在微量漏氣時，濕度檢測儀測得的RH 明顯高于測壓管路無漏氣時，說明本改進方案切實可行。若將濕度檢測儀接入呼吸機的報警系統，設置一定的報警限值，則可實現在測壓管路漏氣初期發出報警的功能。這一功能如何實現則需要設備廠家進一步研究。另外，本研究由于條件限制，未定量研究測壓管路內水柱對壓力檢測結果的影響，也未對濕度檢測儀的最佳安裝位置、監測方式（連續監測或間隔檢測）進行實驗驗證。建議設備廠家可綜合考慮以上因素完善設計方案。