PB840 与Servo-I 呼吸机的气路原理与故障案例分析

吴海燕，马继鹏，孔德友

济宁医学院附属医院医学装备处 （山东济宁 272000）

呼吸机属于生命支持类设备，由电路部分和气路部分组成，其中电路部分主要由电子器件组成，故障率较低[1-2]；气路部分主要由各类控制阀件和传感器组成，故障率较高，且其故障会造成呼吸机管路脱开、潮气量过低报警、使用前检测无法通过、技术性错误报警等问题[3]。本研究通过深入理解呼吸机气路原理，分析在实际工作中遇到的PB840（泰科）与S ervo-I 呼吸机（西门子）故障，以供同行参考。

1 呼吸机气路原理

各品牌呼吸机气路原理基本相同，具体如下：压缩空气和压缩氧气分别先后通过压力传感器、流量传感器进行压力、流量检测，而后通过空氧混合阀进行混合，混合后的气体由氧气传感器和压力传感器检测氧浓度和此处的压力值，后经过吸气阀后进入患者端[3-4]；当呼吸机出现故障时，打开安全阀，使患者气道与外界大气相通，防止患者窒息；患者在吸气时，呼气阀关闭，吸气阀打开，患者吸入气体；患者在呼气时，呼气阀打开，吸气阀关闭，以便患者呼出气体并维持适当的呼气末正压；呼气端的压力传感器和流量传感器负责检测呼气端的压力和流量[5]，如图1所示。

图1 呼吸机气路原理图

各品牌呼吸机气路原理的区别在于各类控制阀件和传感器的设计。PB840呼吸机流量传感器原理如图2所示，恒定电流流过桥电路，桥电路的1个电阻是热膜涂层电阻，在无气流时该电阻阻值与其他3个电阻的阻值相同，桥达到平衡，当有气流流过，带走热量，使得阻值变化，桥平衡被打破，输出电压Vout发生变化，从而建立了气流量与输出电压的关系，输出电压经过后续电路的模拟放大、模数转换、算法处理后得到对应的流量值；Servo-I呼吸机流量传感器原理如下：呼出盒（如图3所示）内有2个探头和2个接收器，通过左边探头发射的超声被气流反射后，被右边的探头接收，这样气流顺流时发射和接收的时间可以得到，而右边探头发射的超声被气流反射后，被左边的探头接收，这样气流逆流时发射和接收的时间可以得到，通过超声多普勒原理，可通过两者的时间计算出流速。

图2 PB840呼吸机流量传感器原理图

图3 Servo-I 呼吸机呼出盒内部图

2 PB840 呼吸机气路故障

2.1 故障现象

我院一台PB840呼吸机连续使用超过3年，突然报警潮气量低，呼吸管道脱开。

2.2 故障分析及解决

正常情况下，吸入气流量和呼出气流量接近相等，当呼出端流量传感器故障时，监测到的呼出气流量较小，呼吸机就会认为管道脱开，报警呼出潮气量低。

根据上述分析进行扩展自检（extended self-test，EST）检查呼出端流量传感器，流量传感器交叉测试失败，测试结果反馈参数发现，氧气流量设置为120 ml/min 时，监测流量为120.20 ml/min，呼出端流量设置为120 ml/min 时，监测流量为67.99 ml/min；空气流量设置为120 ml/min时，监测流量为120.08 ml/min，呼出端流量设置为120 ml/min 时，监测流量为68.78 ml/min。由上述信息可知，流量传感器交叉测试失败为呼出端流量传感器故障所致[6]，于是更换呼出端流量传感器并校准，然后重做EST，测试项全部通过。

而后，需完成快速自检（speed self- test，SST）才能进入工作模式，但SST 的呼气过滤器测试无法通过，并报错FS0304、AS0308。查阅技术手册，FS0304指向呼出过滤器故障，导致呼出端与吸入端的压力差大于3 cmH2O（1 cmH2O=0.098 kPa）时报该错误代码，但更换呼气过滤器后，故障依旧；AS0308指向呼气部分堵塞，呼出端与吸入端的压力差大于3 cmH2O 且小于4 cmH2O 时报警该错误代码[7]。根据提示，查看呼气部分，发现呼气过滤器上端直接连接的阀膜上有污垢结晶，怀疑此处的污垢结晶导致了气路密闭性问题，从而引发报警，于是对呼气过滤器上端的阀膜进行清理，SST 测试通过，维修完成。

3 Servo-I 呼吸机气路故障

3.1 故障现象

Servo-I 呼吸机使用前内部泄漏测试失败，提示“系统容量过大，请检查各项连接”，重新测试多次均失败。

3.2 故障分析及解决

根据“系统容量过大，请检查各项连接”提示，可知呼吸回路存在泄漏，于是检查管路是否为原装、是否正确安装，同时检查呼出盒是否正确安装、呼出阀膜是否存在污垢，然后拆机检查氧气传感器密封圈、内部压力传感器管路、安全阀膜、过滤器等是否存在问题，并进行内部泄漏测试（在80 cmH2O的测试压力下，呼出端和吸气端的压力差小于5 cmH2O，且监测的泄漏流量小于10 ml/min，即为测试正常[8]），若测试中流量传感器测试失败，需考虑气体模块故障。

根据上述解决思路，快速确定为呼出盒存在问题，由于呼吸机长时间进行雾化治疗造成呼出盒阀膜处存在黄色结晶，呼出阀膜不能完全闭合，从而导致漏气，用乙醇擦拭处理，重新安装后，自检通过，维修完成。

4 总结

PB840与Servo-I 呼吸机的设计原理不同，在空氧混合中，PB840呼吸机是通过2个进气比例电磁阀进行气体的混合，SERVO-I 呼吸机是在空气氧气模块后直接进行气体的混合[9]；在流量监测中，PB840呼吸机采用热膜式的流量传感器，流速增加后带走热量，使得阻值变化，再通过桥电路转换为电压变化，之后放大采样加算法后转换为流量值，SERVO-I 呼吸机是利用呼出盒内的超声波流量传感器及超声多普勒原理进行流量的测量[10-11]。对于PB840 呼吸机需要注意的是，如果有异物覆盖在热膜上会造成流量监测不准确；在使用中呼出端细菌过滤器一定要按要求更换，该过滤器起到保护呼出端流量传感器的作用；另外，该呼吸机不得用于雾化治疗，否则雾化药物覆盖到流量传感器热膜上会造成热膜腐蚀，导致流量传感器损坏。此外，PB840与Servo-I 呼吸机的故障多集中在气路上，在了解气路原理和结构的基础上可以快速定位故障，针对报警信息，查询相关技术资料，分拆呼吸机的气路，深入了解气路上的各配件，为呼吸机的维修打下理论基础，从而更好地为医院服务。