PM-9000监护仪中血氧饱和度模块的基本结构及故障维护

昆明市儿童医院设备科 （云南 昆明 650034）

内容提要： 血氧饱和度的监测是判断呼吸循环功能是否正常的是一项十分重要的监测指标。文章将分析监护仪中血氧饱和度模块的基本结构，并针对多种故障现象提出维修建议。旨在对保障监护仪在临床医学工作中的正常运行提供一些方法和手段。

监护仪在现代临床医护工作中，已经是一种不可或缺的医疗设备，而监护仪的多种生理监测指标中，血氧饱和度（SpO2）的监测更是一项极为重要的监测指标，该项指标的正常与否，直接标示着患者呼吸循环功能的是否正常[1]。维护医疗设备的正常运转，保障患者SpO2重要指标的正常监测是尤为重要的一项工作。

1.SpO2的测量原理

监护仪SpO2检测是通过无创方式的光电传感器获得的，它通过固定于被测者手指上的指夹或指套中的双二极管分别发射红光和红外发光，两种不同波长的光线透过指间组织床被光敏接收二极管接收，从而获得光电转换数据[2,3]。SpO2是测定血液中输送O2到各组织器官的氧合血红蛋白（HbO2）和还原血红蛋白（Hb）的百分比值，测量时，利用HbO2和Hb光谱吸收有差异的特性，由指套中的红光和红外光二极管分别发射波长为660nm和940nm波长的脉冲红光和红外光，两种不同波长的光线透过指套中的指间搏动动脉血管，分别被血液中的HbO2和Hb随动脉血液的脉动作差异性的吸收，未被吸收的光量，被指套中的光敏接收二极管经光电转换为电量数据传输至监护仪主机。主机中的SpO2模块将电量信号经过波形整形差分放大，A/D转换后通过特定程序的算法处理后，输送至显示屏上显示SpO2数据和波形[4]。

2.SpO2模块的基本组成

PM9000的SpO2模块，是两块电路板上下隔叠架空，两块板之间通过P2与J3和P3与J1接口插接，其基本结构由红光红外光发射和接收电路（传感器）、光电驱动电路、CPU；MCU；ROM；RAM、通讯电路、A/D、D/A转换电路，信号处理电路、看门狗电路、电源电路等部分组成[5]。SpO2模块的CPU、MCU与ROM、SRAM完成对血氧饱和度模块的数据处理及内部电路的控制和外接通讯，晶振EC12.1提供12.1MHz的时钟源振荡信号，ROM为RD28F1602C3B90存储固化程序，HC595作为数据缓存，由NEC2501、H11L1光电耦合器作收发两路串口通讯的隔离。驱动电路在微控制器MSP430F1121A的控制下产生驱动电流，经84DR80K进行波形脉冲整形，收发光驱动电路3483B驱动发光二极管发出脉冲红光和近红外光。传感器光电二极管转换的电量信号，通过AD820、OP284F运算放大器电路和偏置电路得到采样信号，经A/D转换为数字信号传输至CPU/ADSL-21061L进行数据分析和处理，偏置电路的偏置电压和驱动电路的输入由MCU/MSP430F1121A控制DAC8403AF实现。血氧模块的电源电路由稳压电路LM78L05A与精密电源电压监控器（看门狗）电路ADM705提供[6]。SpO2模块的外部接口为P1和P4接口，P1为电源和通讯接口，P4为光电传感器接口。

3.SpO2模块的故障分析和维护

由第一章和第二章SpO2的测量原理和基本电路组成得知，SpO2模块由外接电路（传感器与电源通讯）和模块内电路（数据处理CPU；MCU；ROM；RAM、光驱动电路、A/D转换电路、信号处理电路、模块内电源电路）两部分组成。在维修SpO2的故障模块时，应充分考虑SpO2模块的基本结构组成和原理，利用医疗设备电路故障的多种判断方法和维修手段对故障模块予以维护[7]。

3.1 故障一

故障描述：显示屏无SpO2显示，提示SpO2传感器脱落，传感器无红光发射。

分析及维修：采用替换法，用一套全新传感器替换原传感器插接主机，故障现象消除。用万用表结压降档测量故障传感器相关接口电极脚，显示红光二极管结压降无穷大。用利器沿传感器透明胶窗口边沿切开（注意切割时不要损伤和保留发射窗口透明胶体），剥离出红光红外光二极管座，发现红光二极管引脚与接线脱焊，重焊后，用透明玻璃胶封后故障传感器修复。红光和红外光发射二极管是正负极反向并联并复合封装于一个发射向透明的基座内，有两个引脚导出，测量其管子的结压降时，可用万用表交换红黑表笔对两只引脚进行测量[8]。

3.2 故障二

故障描述：显示屏无SpO2显示，提示SpO2传感器脱落，传感器有红光发射。

分析及维修：采用排除法，用新传感器接入主机，故障现象消除。测量传感器相关电极，红光红外光发射二极管结压降正常，而光敏接收二极管结压降无穷大，切开传感器接收窗边沿密封胶观察，光敏光电转换二极管脱焊，测二极管引脚正向结压降为0.6V正常，重焊后胶封修复传感器。

3.3 故障三

故障描述：显示屏无SpO2显示，传感器无红光发射。

分析及维修：采用比较法，将故障机传感器接入另一台相同类型的正常监护仪，故障消除。分析故障应在SpO2模块，用相同型号监护仪正常血氧模块替换故障模块后，故障解除。测量故障模块外接电源输入接口P1电压正常，测稳压块LM78L05A输入脚8脚电压正常，测输出脚1脚则无5V电压输出，判断稳压集成块LM78L05A故障，换新稳压块后试机故障修复。

3.4 故障四

故障描述：显示屏无SpO2显示，传感器无红光发射。

分析及维修：将故障机传感器接入另一台相同类型的正常监护仪，比较后排出传感器故障。分析故障应在SpO2模块，用正常血氧模块替换故障模块后，故障解除。测量故障模块外接电源输入P1接口电压正常，稳压块LM78L05A输入脚8脚电压正常，输出脚1脚5V电压输出正常。由此判断可能微控制器电路未工作，怀疑EC12.1晶振故障，用万用表R×10K档测量晶振，阻值为830Ω，正常值应为∞，确定晶振EC12.1故障，换新晶振EC12.1焊接后通电试机故障排除。

监护仪的SpO2传感器在临床使用中，由于使用时经常的机械外力拉拽软质胶指套，所以导致大量的传感器因此故障，而故障又多为内部接线断线或脱焊，单只传感器都价值几百元，对于外观无损伤的传感器应予以及时的修复，并利用血氧模拟器作传感器性能测试正常后重新投入临床使用，以保障设备的正常运转和不必要的浪费[8]。