Evita4呼吸機(jī)原理簡介及故障維修3例

鄒瞿超，金錦江，黃天海，褚永華

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)工程部 （浙江杭州 310000）

Evita4呼吸機(jī)是一款氣動(dòng)電控的高端呼吸機(jī)，由德國德爾格醫(yī)療設(shè)備有限公司開發(fā)生產(chǎn)，適用于成人、兒童和新生兒，性能穩(wěn)定，操作方便，廣泛應(yīng)用于重癥監(jiān)護(hù)室患者的生命支持和通氣治療[1]。本研究簡要介紹該款呼吸機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理，并針對(duì)空氧混合器故障引起的漏氣故障列舉一些典型案例，希望對(duì)Evita4呼吸機(jī)的使用、維護(hù)和維修有一定的參考價(jià)值。

1 基本結(jié)構(gòu)及原理

Evita4呼吸機(jī)主要由控制單元、電路單元、氣路單元三大模塊組成并通過CAN總線實(shí)現(xiàn)通信，其結(jié)構(gòu)見圖1[2-3]。其中，控制單元為人機(jī)對(duì)話界面，是呼吸機(jī)操作、顯示部分，主要由顯示器、按鍵、觸摸屏和圖像控制板組成，用于調(diào)節(jié)參數(shù)、顯示測(cè)量值和報(bào)警發(fā)生指示；電路單元起到中央控制的作用，由CPU PCB、CO2carrier PCB、Power Pack等電路組成，是整個(gè)電路的核心，可監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)氣路運(yùn)行；氣路單元由氣動(dòng)控制板、HPSV控制板、PEEP閥、混合器、壓力傳感器、流量傳感器和O2傳感器等組成，是呼吸機(jī)各項(xiàng)功能的實(shí)施和執(zhí)行部件，可根據(jù)預(yù)設(shè)定的通氣參數(shù)控制氣閥實(shí)現(xiàn)多種呼氣模式。

呼吸機(jī)的氣路（圖2）作為整個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)者，直接影響整個(gè)通氣過程，主要包括氣體連接模塊、平行混合模塊、吸入模塊、壓力檢測(cè)模塊、PEEP/PIP閥以及患者回路。壓縮空氣和氧氣（正常壓力值4.0～6.5 bar）經(jīng)氣體連接模塊完成過濾、疏水和減壓到PEEP/PIP閥，再由平型混合模塊的空氣和氧氣紅寶石高壓伺服閥按設(shè)定參數(shù)完成空氧混合，再經(jīng)壓力檢測(cè)模塊和吸入模塊的壓力、流量、氧濃度傳感器檢測(cè)混合后氣體的壓力值、流量以及氧濃度，最后到達(dá)患者吸入端，同時(shí)呼出的返回氣體經(jīng)患者回路及呼出流量傳感器完成呼出流量檢測(cè)[4-5]。

圖1 Evita4呼吸機(jī)結(jié)構(gòu)

圖2 Evita4呼吸機(jī)氣路

2 常見故障

2.1 故障一

故障現(xiàn)象：在使用過程中潮氣量不穩(wěn)定，時(shí)常出現(xiàn)偏高且氧濃度偏高。

故障分析：（1）流量傳感器損壞；（2）氧電池失效；（3）控制氧氣的高壓伺服閥故障（俗稱紅寶石閥，以下簡稱氧閥）。

故障排除：首先檢查流量傳感器，未發(fā)現(xiàn)明顯異常，重新標(biāo)定流量，發(fā)現(xiàn)故障依舊存在；與其他機(jī)器對(duì)換氧電池，標(biāo)定通過，氧濃度仍然偏高；將氧濃度調(diào)制21%，拔掉氧氣接頭，單一空氣供氣，潮氣量正常；將氧濃度調(diào)至100%，拔掉空氣接頭，忽略低空氣壓力報(bào)警用純氧供氣，發(fā)現(xiàn)潮氣量偏高；此時(shí)，將呼吸機(jī)調(diào)至待機(jī)狀態(tài)，將吸氣管道末端置入滿水的容器里，可見有連續(xù)氣泡冒出，平均5～6個(gè)/s；至此，可判斷空氧混合器中控制氧氣的高壓伺服閥漏氣，且漏氣量較大，可能因此導(dǎo)致故障；關(guān)閉電源打開機(jī)器，取下氧閥并拆解，發(fā)現(xiàn)其中控制通道阻斷的紅寶石外表面黏性較大并有微量黏著物；清潔紅寶石后裝機(jī)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)潮氣量和氧濃度均恢復(fù)到允許范圍內(nèi)，可正常使用，故障排除。

2.2 故障二

故障現(xiàn)象：在使用過程中頻繁出現(xiàn)氧濃度偏低，與設(shè)置濃度偏差超過5%。

故障分析：（1）氧電池失效；（2）供氧壓力不足；（3）控制氧氣的高壓伺服閥（以下簡稱氧閥）故障；（4）控制空氣的高壓伺服閥（以下簡稱空閥）故障。

故障排除：進(jìn)入診斷模式，比較氣源的供氣壓力，均在正常范圍；對(duì)氧電池標(biāo)定，正常通過，但氧濃度仍偏低；更換氧電池標(biāo)定，故障依舊；將氧濃度調(diào)至100%，拔掉空氣接頭，忽略低空氣壓力報(bào)警，用純氧供氣，發(fā)現(xiàn)潮氣量和氧濃度偏差均在正常范圍內(nèi)；拔掉氧氣接頭，切換成單一空氣供氣狀態(tài)，此時(shí)潮氣量偏高，懷疑有漏氣；此時(shí)，將呼吸機(jī)調(diào)至待機(jī)狀態(tài)，在吸入端可感覺到微弱氣流，說明有氣體從管道中漏出；判斷可能為空閥漏氣導(dǎo)致的故障；拆機(jī)取出空閥，發(fā)現(xiàn)其中的紅寶石存在磨損現(xiàn)象，聯(lián)系廠商更換新的紅寶石閥后，故障排除。

2.3 故障三

故障現(xiàn)象：在使用中出現(xiàn)混合器失靈故障的報(bào)警，同時(shí)伴有氧濃度報(bào)警。

故障分析：（1）控制氧氣的高壓伺服閥（以下簡稱氧閥）故障；（2）控制空氣的高壓伺服閥（以下簡稱空閥）故障；（3）氣動(dòng)控制板故障。

故障排除：連接呼吸回路與模擬肺，將氧濃度調(diào)至100%，拔掉空氣接頭純氧供氣，觀察此時(shí)送氣波形正常且模擬肺充放氣擴(kuò)展程度和節(jié)律與波形基本一致；將氧濃度調(diào)至21%，切換到單一空氣供氣，此時(shí)送氣波形失常嚴(yán)重，且模擬肺的擴(kuò)展程度較低；拆機(jī)，對(duì)換空閥和氧閥的接口，發(fā)現(xiàn)單一空氣供氣時(shí)恢復(fù)正常，而純氧供氣時(shí)出現(xiàn)波形失?，F(xiàn)象；由此，可判斷故障是由氣動(dòng)控制板的氧閥驅(qū)動(dòng)部分損壞引起的，聯(lián)系廠商訂購新的氣動(dòng)控制板，更換后故障排除。

3 結(jié)論

在呼吸機(jī)的日常使用和維護(hù)中，漏氣是較為常見的一類故障，但漏氣的原因卻是多種多樣的。在使用中心供氣和中心供氧的條件下，空氧混合器部分組件的故障是漏氣的主要原因之一。

空氧混合器部分包含控制空氣和氧氣通路的高壓伺服閥及其驅(qū)動(dòng)板，用于為患者調(diào)控吸入氣體的流量和成分、觸發(fā)壓力以及實(shí)現(xiàn)一定程度的漏氣補(bǔ)償[6-8]。其中，高壓伺服閥（紅寶石閥）的結(jié)構(gòu)見圖3，其工作過程為呼氣時(shí)中心供氣進(jìn)入閥體，高氣壓將小球（紅寶石）往內(nèi)部推進(jìn)使得閥門關(guān)閉；吸氣時(shí)驅(qū)動(dòng)板利用電磁感應(yīng)原理驅(qū)動(dòng)活塞移動(dòng)將小球向外頂出，此時(shí)驅(qū)動(dòng)電流越大則頂出幅度越大從而使得通氣量越大，因此可通過控制驅(qū)動(dòng)電流的大小控制閥門開啟程度進(jìn)而控制通氣量。長時(shí)間使用后，中心供氣特別是壓縮空氣中的水分、顆粒物、油等雜質(zhì)會(huì)黏附在紅寶石小球上導(dǎo)致摩擦上升，甚至?xí)斐杉t寶石的磨損，進(jìn)而使得閥體閉合不嚴(yán)，此時(shí)高壓伺服閥即會(huì)有漏氣現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電流異常進(jìn)而損壞驅(qū)動(dòng)板。

圖3 高壓伺服閥結(jié)構(gòu)

因此，在呼吸機(jī)日常維護(hù)中，除了常規(guī)的消毒、清潔及定期清理機(jī)器內(nèi)部外，還應(yīng)注意從兩個(gè)方面降低空氧混合器的故障率：（1）定期對(duì)中心供氣和中心供氧的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保進(jìn)入呼吸機(jī)的氣體干燥、清潔；（2）先將呼吸機(jī)調(diào)至待機(jī)狀態(tài)，再行更換或拆卸管路，以免呼吸機(jī)漏氣補(bǔ)償功能導(dǎo)致管路脫離瞬間涌出大量氣流造成紅寶石的磨損。