PM8000多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀血壓模塊的原理與維修

陳宏軍，張華

北京老年醫(yī)院 醫(yī)療器械科，北京 100095

PM8000多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀血壓模塊的原理與維修

陳宏軍，張華

北京老年醫(yī)院 醫(yī)療器械科，北京 100095

本文根據(jù)PM8000型多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀NIBP模塊總體框架圖，闡述了PM8000型多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀NIBP模塊的工作原理，分析了主要部件功能，總結(jié)了PM8000型多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀NIBP模塊的常見(jiàn)故障及原因。

血壓模塊；無(wú)創(chuàng)血壓；多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀

1 工作原理

邁瑞PM8000型多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀采用振蕩示波法（脈搏振蕩法）來(lái)進(jìn)行無(wú)創(chuàng)血壓的測(cè)量。振蕩示波法血壓測(cè)量是利用肢體動(dòng)脈血管壁振動(dòng)引起袖帶壓力微小變化，測(cè)得脈動(dòng)的波形，振幅最大處測(cè)量出平均壓，進(jìn)而計(jì)算出收縮壓和舒張壓的[1]。

測(cè)量時(shí)，選擇合適且排盡空氣的袖帶與導(dǎo)氣管，監(jiān)護(hù)儀壓力檢測(cè)口正確連接，將袖帶捆在患者上臂（袖帶下緣必須距肘彎2.5 cm，袖帶氣管對(duì)準(zhǔn)肱動(dòng)脈，松緊程度以袖帶內(nèi)與病人上臂之間可插入一指為最佳）。按監(jiān)護(hù)儀血壓測(cè)量鍵，主控板CPU送血壓測(cè)量信號(hào)給NIBP（無(wú)創(chuàng)動(dòng)脈血壓）模塊MPU（微處理器）、NIBP（無(wú)創(chuàng)動(dòng)脈血壓），模塊MPU按照預(yù)定程序進(jìn)行控制，氣泵開(kāi)始打氣，慢放與快放電磁閥均閉合，袖帶中壓力上升。壓力傳感器U14實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力，達(dá)到160 mm Hg時(shí)，主板反饋1個(gè)信號(hào)，NIBP模塊停止打氣。維持2～3 s，如果氣壓保持穩(wěn)定，指令傳遞給慢放閥，慢放閥有節(jié)律的工作，壓力逐步降低。NIBP模塊MPU按程序設(shè)定通過(guò)壓力傳感器U14進(jìn)行壓力及波動(dòng)采集，得到一系列脈動(dòng)的壓力數(shù)據(jù)和脈搏波振蕩數(shù)據(jù)，并按照一定算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出收縮壓、舒張壓、平均壓和脈率等生理參數(shù)，然后把測(cè)量結(jié)果和工作狀態(tài)傳遞給主控板CPU供顯示器顯示。測(cè)量結(jié)束，2個(gè)電磁閥同時(shí)打開(kāi)工作，壓力歸0，測(cè)量結(jié)束。

2 電路原理

NIBP模塊由NIBP板、1個(gè)充氣馬達(dá)和2個(gè)放氣閥組成，原理框圖，見(jiàn)圖1。

圖1 NIBP模塊工作原理圖

其中，模擬電路分為袖帶壓、脈搏波檢測(cè)和袖帶壓過(guò)壓保護(hù)電路，數(shù)字電路是由Z80180及其外圍器件構(gòu)成控制組件。

2.1 CPU存儲(chǔ)電路

CPU采用Zilog公司的Z80180芯片（U1），程序存儲(chǔ)器為U2（MTP 27SF512,64K*8可讀寫(xiě)ROM芯片），數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為U3（hynix HY62WT08132K*8bit SRAM）。NIBP模塊通過(guò)串口與主控板連接通訊[2]。U5為L(zhǎng)T1009芯片，提供2.5V精密基準(zhǔn)電壓。

2.2 袖帶壓、脈搏壓檢測(cè)電路

壓力傳感器U14（Nova Sensor 1220）將壓力檢測(cè)口檢測(cè)到的壓力值轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，送至差分放大電路（U12、U13，MAXIM MXL1014ds雙4路精密運(yùn)算放大器），雙端的差分信號(hào)放大后將轉(zhuǎn)變?yōu)閱味诵盘?hào)，輸出被分成直流（靜態(tài)袖帶壓力）分量和交流（因動(dòng)脈容量改變引起的壓力振蕩波）分量，即壓力信號(hào)和壓力振蕩信號(hào)。將壓力信號(hào)直接送給A/D芯片（U4）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；壓力振蕩信號(hào)送給脈搏放大電路，去除信號(hào)中的直流成分，再進(jìn)一步放大后送到A/D芯片（U4）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，送入NIBP板MPU進(jìn)行進(jìn)一步處理。A/D芯片U4采用6通道12位串行A/D，LT1293將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。

2.3 袖帶壓過(guò)壓保護(hù)電路

過(guò)壓保護(hù)傳感器PS1采用的是FUJIKURA FPM-07PG壓力傳感器，它和U9一起組成放大比較電路，檢測(cè)NIBP壓力信號(hào)，當(dāng)壓力檢測(cè)口壓力值超過(guò)預(yù)設(shè)保護(hù)壓力值（250 mm Hg）時(shí)，將信息傳送給NIBP模塊MPU，由該MPU將通過(guò)微處理器監(jiān)控器U7復(fù)位整個(gè)系統(tǒng)，使放氣閥打開(kāi)放氣，降低壓力。U7為T(mén)C123，微處理器監(jiān)控器，提供精密上電/斷電復(fù)位控制，看門(mén)狗定時(shí)器和外部強(qiáng)制復(fù)位功能。

電位器R1用來(lái)校準(zhǔn)壓力值，保護(hù)壓力預(yù)設(shè)值由電位器R2調(diào)節(jié)。

2.4 氣閥控制和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路

NIBP模塊MPU通過(guò)Q1、Q7（14N05L，14A，50V，N通道場(chǎng)效應(yīng)管）及周邊電路（U8、U10、U11）驅(qū)動(dòng)氣泵和放氣閥的工作，并通過(guò)A/D芯片U4監(jiān)控壓力放大電路和馬達(dá)的運(yùn)行電路是否正常工作?？刂岂R達(dá)的動(dòng)作和氣閥的開(kāi)關(guān)，完成袖套的充氣和放氣動(dòng)作，并提供馬達(dá)的狀態(tài)信號(hào)給A/D轉(zhuǎn)換部分進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.5 供電電路

由主控板來(lái)的兩路+12V電源，一路經(jīng)電路板上的集成穩(wěn)壓器ZR78L05產(chǎn)生+5V電源，作為整個(gè)模塊系統(tǒng)工作電源，一路供給充氣馬達(dá)和放氣閥工作。

3 故障與維修

3.1 故障一

開(kāi)機(jī)報(bào)“空氣壓力錯(cuò)”。

3.1.1 故障現(xiàn)象

開(kāi)機(jī)測(cè)量血壓時(shí)報(bào)“空氣壓力錯(cuò)”，無(wú)創(chuàng)血壓無(wú)讀數(shù)。

3.1.2 故障分析與檢修

此故障可能原因是：回路有堵塞、漏氣或者是血壓模塊存在故障。首先檢查病人測(cè)量模式正確，導(dǎo)氣管無(wú)打折現(xiàn)象，使用機(jī)器自帶的漏氣檢測(cè)功能無(wú)漏氣現(xiàn)象。更換導(dǎo)氣管及血壓袖帶，將無(wú)創(chuàng)血壓模擬儀與無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量輸入口相連接。充氣，此時(shí)機(jī)器屏幕顯示的充排氣時(shí)的壓力與壓力計(jì)讀數(shù)基本相符，由此可判斷NIBP模塊控制及氣泵等部分工作基本正常。再次給病人測(cè)量時(shí)，仍顯示“空氣壓力錯(cuò)”，但觀(guān)察在測(cè)量過(guò)程中壓力能充到180 mm Hg，放氣時(shí)反復(fù)充氣放氣，故懷疑NIBP模塊壓力傳感器U14故障。醫(yī)用1220型壓力傳感器是精密器件，采用等臂電橋方式，靜態(tài)時(shí)每個(gè)電橋的阻值是平衡相等的[3]，壓力傳感器內(nèi)部示意圖，見(jiàn)圖2。

圖2 1220型壓力傳感器內(nèi)部示意圖

通過(guò)萬(wàn)用表在線(xiàn)測(cè)量U14壓力傳感器，1＆2、3＆4為3.5kΩ，1＆4、2＆3分為1.7kΩ和1.5kΩ，管腳不平衡不相等。故判斷壓力傳感器U14損壞，更換后故障排除。采用無(wú)創(chuàng)血壓模擬儀調(diào)整電位器R1校準(zhǔn)后發(fā)回病區(qū)觀(guān)察使用。

PM8000監(jiān)護(hù)儀雖有防超壓保護(hù)裝置PS1，但在測(cè)量過(guò)程中或袖帶中有氣體壓力時(shí)猛捏袖帶，使氣道壓力驟然升高，壓力傳感器應(yīng)變超過(guò)其最大值，也會(huì)導(dǎo)致壓力傳感器損壞。因此，囑咐使用人員避免在袖帶中有氣體壓力時(shí)猛捏袖帶。更換壓力傳感器后應(yīng)重新校準(zhǔn)后方可重新使用。

3.2 故障二

無(wú)血壓顯示。

3.2.1 故障現(xiàn)象

監(jiān)護(hù)病人中無(wú)血壓顯示，監(jiān)護(hù)病人時(shí)無(wú)血壓測(cè)量，其他各項(xiàng)功能都正常。

3.2.2 故障分析與檢修

觀(guān)察監(jiān)護(hù)儀其他功能均正常使用，屏幕有NIBP項(xiàng)，按NIBP鍵監(jiān)護(hù)儀無(wú)動(dòng)作，既聽(tīng)不到繼電器的吸合聲，也聽(tīng)不到氣泵的工作聲，由此判斷血壓模塊沒(méi)有工作。故障劃定在通訊控制及NIBP模塊中壓力檢測(cè)電路、過(guò)壓保護(hù)電路、氣閥控制和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路。用萬(wàn)用表測(cè)量通訊數(shù)據(jù)線(xiàn)和NIBP鍵均正常，供電+5V、+12V均正常。測(cè)量其他各元器件均未發(fā)現(xiàn)明顯異常。最后想起晶振損壞導(dǎo)致時(shí)鐘信號(hào)丟失也可以使NIBP模塊不能正常工作，于是將有源晶振Y1（9.280MHz）更換后故障排除。

3.3 故障三

開(kāi)機(jī)報(bào)“NIBP通訊錯(cuò)誤”。

3.3.1 故障現(xiàn)象

PM8000型監(jiān)護(hù)儀開(kāi)機(jī)后提示“NIBP通訊錯(cuò)誤”，按打氣鍵，氣泵無(wú)法工作。

3.3.2 故障分析與檢修

NIBP模塊的系統(tǒng)未能啟動(dòng)。用萬(wàn)用表測(cè)量通訊數(shù)據(jù)線(xiàn)和NIBP鍵均正常，供電+5V，+12V均正常，測(cè)量其他各元器件均未發(fā)現(xiàn)明顯短路。將懷疑元件一一排除，未發(fā)現(xiàn)明顯異常。 監(jiān)護(hù)儀在啟動(dòng)自檢時(shí)，NIBP模塊將檢測(cè)壓力傳感器，若壓力檢測(cè)錯(cuò)誤，模塊未能初始化，給主CPU發(fā)送初始數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。造成NIBP模塊中的MCU與程序存儲(chǔ)器之間握手、應(yīng)答協(xié)議中斷，從而導(dǎo)致同主板的RXD、TXD信號(hào)傳輸不正常，才會(huì)出現(xiàn)“NIBP通訊錯(cuò)誤”。測(cè)量壓力傳感器，發(fā)現(xiàn)PS1壓力傳感器參數(shù)不異常，更換后故障排除。

4 小結(jié)

邁瑞公司的PM8000型床旁監(jiān)護(hù)儀，它價(jià)格低廉，測(cè)量精準(zhǔn)，故障率較低，在醫(yī)療診治中被廣泛使用。該機(jī)型NIBP模塊的電路簡(jiǎn)單，故障類(lèi)型單一，很容易判斷出故障位置。

平時(shí)多研究所維修設(shè)備工作原理[4-5]，按功能將其分解成若干單元，熟悉其各單元及各主要元器件的正常狀態(tài)和功能，測(cè)量并記錄相關(guān)的參考數(shù)據(jù)。出現(xiàn)故障時(shí)，膽大心細(xì)，思路清晰，劃定故障范圍，逐一排查各元件的性能狀態(tài)，故障就會(huì)迎刃而解。因此醫(yī)療儀器設(shè)備完全可以由器械科維修工程師自己動(dòng)手進(jìn)行芯片級(jí)維修，可以節(jié)省大量維修資金，為醫(yī)院創(chuàng)造可觀(guān)效益。

[1] 李建林.多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀的測(cè)量原理及正確使用方法[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2008,29(3):13-15．

[2] 何涌.PM-9000多功能監(jiān)護(hù)儀無(wú)創(chuàng)血壓模塊原理[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2005,26(2):57-58.

[3] 謝友道.多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀結(jié)構(gòu)原理與維修[M].江西:科學(xué)技術(shù)出版社,2010.

[4] 吳昆.PM-9000多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀故障維修4例[J].實(shí)用醫(yī)技雜志,2008,15(33):4799-4800.

[5] 趙燕.傳感器原理及應(yīng)用[M].北京:北京大學(xué)出版社,2010.

Principles and Troubleshooting of PM8000 Multi-parameter Monitor

CHEN Hong-jun, ZHANG Hua
Medical Engineering Department, Beijing Geriatric Hospital, Beijing 100095, China

TH776

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.06.054

1674-1633(2012)06-0143-02

2012-01-18

本文作者：陳宏軍，工程師，研究方向?yàn)獒t(yī)療設(shè)備的管理、使用、維修與保養(yǎng)

作者郵箱：lnyyxxk@yahoo.com.cn