VELA呼吸机潜在故障分析与维修

魏昊业，柳青，宗会迁

河北医科大学第二医院 医疗设备维保中心，河北 石家庄 050000

引言

VELA呼吸机是美国康尔福盛公司生产的电动电控涡轮式呼吸机，用以辅助或控制患者的自主呼吸运动，以达到肺内气体交换的功能，降低人体的消耗，以利于呼吸功能的恢复[1]。该呼吸机具备无创和有创多种功能和模式，同时涡轮呼吸机具有体积小和质量轻的特点，加配氧气瓶可以用于转运呼吸机，用途较广。我院每月定期对153台呼吸机进行质控数据收集，其中VELA呼吸机71台，占全院呼吸机总量46%以上，呼吸机质控数据采集量丰富。VELA呼吸机常见故障多与气路问题相关，通过检查气道通路和报警复位可以解决。呼吸机潜在故障偶发性强，一般不影响设备常规操作使用，临床操作人员易忽视，但如未及时处理会演变为常见故障[2-4]。潜在故障多与传感器、内部管路以及氧气浓度监测问题相关，其故障类型占常见故障发生率的61%（图1）。本文根据呼吸机质控数据对3例潜在故障原因进行分析，并给出解决方案。

图1 我院2020年VELA呼吸机故障数量统计

1 设备基本情况和数据要求

1.1 设备基本情况

1.1.1 呼吸机基本情况

VELA呼吸机是美国康尔福盛公司生产的涡轮式电动电控呼吸机，配备压差式流量传感器，其主机由涡轮、显示模块、电源模块、电池组、微控模块及传感器组成（图2），其基本参数（潮气量：50～2000 mL、呼吸频率：2～80 bpm、送气流速：10～140 L/min、最大流速180 L/min、呼气末正压：0～30 cmH2O、压力支持：0～60 cmH2O）均满足临床使用要求[5]。VELA呼吸机通过触摸屏完成人机交互参数设置，微控制模块在接收到参数命令后对涡轮进行控制完成机械通气，同时根据各类传感器反馈信号进行自动调节控制[6]。

图2 VELA呼吸机内部气路结构

1.1.2 质控设备基本情况

质控设备采用福禄克公司生产的VT650气流检测仪器，涵盖呼吸机质控参数检测所需的全部功能（23种呼吸机相关参数），其测量精度可达0.01%，同时兼容10种类型气体监测能力和10种气体校准模式。本文收集的质控数据均采用VT650进行测量。

1.2 数据要求

质控数据来源为我院2020年月度呼吸机质控数据，主要包括潮气量、吸呼比、氧浓度、吸气压力、呼气末正压五种参数[7]，并统计其输出误差变化趋势，与JJF 1234-2018《呼吸机校准规范》[8]允差范围进行对比。规范中明确要求潮气量允差为±15%，吸气压力允差为±（2%FS+4%实际读数），氧浓度允差为±5%。本文结合规范中关于呼吸机质控数据的要求与输出误差变化趋势[9]，对VELA呼吸机潜在故障进行分析。

2 潜在故障实例

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

我院2020年5月至8月呼吸机质控数据中，某台VELA呼吸机出现潮气量输出误差随时间推移而增大（图3），设定值与显示值出现偏差。

图3 VELA呼吸机潮气量输出误差变化

2.1.2 故障分析

呼吸机可以完成所有模式通气，无其他故障报警，可以排除控制模块故障。虽然所有误差数据均在允差要求内，但可以明显发现随着时间推移，误差逐渐增大，尤其是在6—8月的数据统计中，600 mL以上的潮气量偏差超过10%（图3），并有上升趋势。同时结合设定值与示值偏差的现象，有以下三种判断[10]：① 呼吸机内置流量传感器存在潜在故障；② 内部传感器对接管路出现松脱等问题；③ 外置压差式流量传感器出现偏差。

2.1.3 故障解决方案

根据故障分析对故障进行排查：① 对外置流量传感器进行拆卸观察，判断其金属压差片是否垂直或出现形变；② 将外置流量传感器进行替换，排除外置流量传感器问题；③ 拆卸主机外壳，观察内置流量传感器与管路，判断与内置流量传感器相连的软管有无松动迹象（图4）；④ 进入工程师模式（开机键与复位键同时按下），用VT650对流量传感器重新定标，排除内置流量传感器故障[11]；⑤ 故障排除后，将主机复位，重新进行质控测试，潜在故障现象消失。

图4 内置流量传感器松脱位置示意图

最终确定此潜在故障是由内置流量传感器与内部管路松脱造成（图5），该故障原因也验证了随潮气量增加误差增大的现象。所以当发现设定值与显示值出现偏差时，应引起重视。同时要将常规质控数据及时统计归纳，方便与最大允差进行对比。

图5 内置流量传感器与内部管路位置实物图

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

我院2020年3—6月呼吸机质控数据中，某台VELA呼吸机出现压力输出误差随时间推移而增大（图6），报警记录中有过高峰压提示。

图6 VELA呼吸机压力误差变化

2.2.2 故障分析

呼吸机高峰压报警出现频率较高，一般多为呼吸机管路弯折或患者端问题导致，容易使临床忽视设备问题。对该台VELA呼吸机压力质控数据进行分析，可以发现随时间推移，测试压力越大输出误差增大，6月份压力输出误差达到5%，逼近允差范围。结合潜在故障出现背景有以下3种判断[12]：① 外置压差式流量传感器故障；② 内部压力传感器故障；③ 气路管路堵塞。

2.2.3 故障解决方案

根据故障分析对故障进行排查：① 拆除外置流量传感器和呼气阀进行观察，判断传感器和呼气阀膜片（图7）是否堵塞或存在附着物；② 拆卸主机外壳，全面排查内部管路，判断内部管路是否堵塞或存在附着物；③ 将外置流量传感器、呼气阀膜片和内部管路进行清理复位；④ 进入工程师模式（开机键与复位键同时按下），用VT650连接内部压力传感进行定标，排除压力传感器问题；⑤ 故障排除后，将主机复位，重新进行质控测试，潜在故障现象消失。

图7 气路堵塞位置示意图

最终确定此潜在故障是由药物晶体引起内部管路气道阻力增大所致（图8）。这提醒我们在每次呼吸机雾化治疗时需在患者端和机器端加装过滤器，防止药物晶体对呼吸机造成慢性损伤。同时在设备日常维护保养时应着重对外置流量传感器和呼气阀膜片的清洁，防止异物进入机器内部管路。

图8 结晶引起故障位置实物图

2.3 故障三

2.3.1 故障现象

我院2020年6—9月呼吸机质控数据中，某台VELA呼吸机氧浓度监测误差随时间推移而增大（图9），无相关报警记录。

图9 VELA呼吸机氧浓度误监测误差变化

2.3.2 故障分析

氧浓度监测问题一般与气路进气端部分相关，需从气源部分查起，由外到内逐一排查。故障现象中未出现氧气入口压力低（小于38 PSI）等相关报警，可以排除气源压力过低导致；同时6—8月偏差范围均在允差范围内。综合上述两点因素对潜在故障现象有以下4种判断[13]：① 气源浓度不达标；② 压力调节阀轻微漏气；③ 氧电池存在潜在故障；④ 氧气浓度调解阀门组存在故障。

2.3.3 故障解决方案

根据故障分析对故障进行排查：① 利用VT650对气源氧浓度进行测试，判断氧气浓度是否符合要求（93%±3%），排除气源浓度问题；② 拆除主机外壳，对压力调节阀进行替换测试，排除压力调节阀（图10）故障；③ 对氧电池进行替换测试，判断氧电池是否存在问题；④ 如问题依然存在可以更换氧气阀门组进行判断[14]；⑤ 故障排除后，将主机复位，重新进行质控测试，潜在故障现象消失。

图10 氧浓度监测故障位置示意图

最终确定此潜在故障是由氧电池即将失效导致，氧电池为化学电池，其寿命与使用时长和频次有关，需要定期检测和更换（图11）。所以在日常巡检过程中应加强对设备质控检测，排除诸如氧电池、电池这类易耗品存在的问题，防止潜在故障发生。

图11 氧电池故障位置实物图

3 讨论与总结

本文VELA呼吸机潜在故障排查过程不再是被动的故障解决，而是通过日常质控数据主动发现问题，对比常规故障类型和潜在故障类型，通过拆机排查和质控检测进行验证，最终给出完整的解决方案。呼吸机潜在故障判断要结合故障数据和故障现象统一分析，依托数据到现象的分析思路、由表及里的排查顺序，通过日常质控数据主动发现潜在问题，防止潜在问题扩大，避免其转变为常见故障[15-17]。随着呼吸机不断更新发展，设备集成度更高，故障类型更加隐蔽和复杂，临床医学工程师要不断完善各种类型呼吸机质控数据，为故障分析和管理提供有力的数据支持[18-19]。

呼吸机潜在故障一般不会对设备常规使用造成影响，所以不易被临床操作人员发现。这就需要临床操作人员做好日常一级维护，而临床医学工程人员要定期进行设备的二级维护和三级维护[20]，不断完善维护记录和质控数据。通过记录和数据的归纳统计，并参考行业标准进行数据误差对比和误差变化分析，发现其中的潜在问题，达到预防性维护的目的。同时呼吸机的潜在故障发现与排除，不仅能降低设备维修成本，也提升设备使用效率和安全质量，为临床医疗服务顺利地开展提供有力保障[21]。