设备维修“三要素”、“五层次”

赵旭金

随着医疗卫生事业的飞速发展，高科技电子设备大量涌现。设备、仪器在使用过中经常发生人为因素，环境的影响，运行条件的突变以及元器件电性能的老化，参数漂移等各种原因都会产生各种各样的故障。无论任何仪器，不管设计如何先进和完善，发生故障都是不可避免的，只是仪器的故障率不同而己。为了保证设备正常工作，需要有素质良好、技术过硬的医学工程技术人员，采取科学维修手段，避免走弯路、误区。针对设备的及时维护修理，介绍维修设备系统“三要素”和设备系统“五层次”。

1 设备系统三要素

操作者、环境和设备本身称为设备系统的三要素。作为普遍的规律,这三个因素出现问题的几率是相等的。如图1所示。所以在分析设备本身是否发生故障前，应先综合考虑这三个因素。

图1 医疗设备系统的三要素

(1)操作者：设想操作者由于对设备的不熟悉或疏忽。在使用设备时将会带来设备的故障。为此,在设备设计时，就应该注意设备误操作带来的后果，尽量减少由此带来的不良后果。对操作者应进行技术培训和现场操作培训。随着设备的复杂化及计算机在设备的广泛应用,这项工作显得极为重要。操作应规范化，这也是工程师的重要职责。所以，在维修时要考虑到人为误操作的可能性，维修后要提醒或辅导操作者正确使用仪器。

(2)环境：设备和操作者周围的环境是设备系统使用的重要条件。环境及其它条件的影响也是引起设备故障的主要原因之一，例如温度、气流、灰尘、振动、错误的供电、电气的或化学的干扰、输入超出动态范围、低劣的试剂及损坏的电极等都是造成医疗故障的原因。尤其是产生设备偶然性故障的原因。维修前环境因素是必须了解的内容，维修后要检测环境是否符合仪器要求。

(3)设备：设备简单说是执行测量及控制等功能的装置。

由设备产生的故障通常有两大类:一是非电类故障：这是最可能引起设备故障的原因,这类故障包括接插件连接松驰（接触不良）、灰尘、污染、腐蚀、管路结晶、机械疲劳等；二是电子类故障：主要是指元件和电路的故障。由于电子元器件(包括集成电路)质量提高，目前电子类故障日益减少，电子部分已是设备中最可靠的组成部分。只有一些大功率、高压、大电流部件、频繁动作电磁阀类等在异常情况下容易损坏。

在考虑完操作者和环境因素后，开始具体分析和判断设备本身故障时，若维修人员是一上来就扎到设备里边去，盲目的检测和维修，可能把故障扩大，应该根据实际情况，运用功能框图法，有层次的去分析判断。这对于经验不丰富的维修人员来说是至关重要的，否则会容易引到误区。这也就是要说的设备诊断维修的层次问题。

2 设备系统的五个层次

一个较复杂的设备通常由不同的层次组成，如图2所示。最高、最复杂的是系统层，它由许多相对独立的单元组成（例如：一个集中监护系统，由主控制机和多个床边监护仪组成，其间通过电缆连接或无线系统，这些单元可以单独工作，同时也是大系统的一部分），这些单元构成单元层。每一单元又由许多模块组成,各个模块完成各自的功能,这一层次称为功能模块层,它可包括传感器和其它信号处理部分。由电路和分立元件组成的构件,通常称这一层为电路板层（板极维修：一般厂家维修工程只修理到板级，即更换电路板）。而电路板本身也是由分立元件组成的,故障检测就是寻找损坏的分立元件,元件层是最后一个层次。设备故障诊断的逻辑分析过程,就是从系统层开始一级一级地查寻,直到分立元件这一层为止（元件级维修：一般使用设备的单位维修工程师所做的，即更换元器件）。当然，并不是所有的设备都必须分为这五个层次，根据设备的复杂程度。可能一些中小型设备用四层（单元层以下）、三层（单元层以下，不包括功能模块层），甚至就用电路板和元件两层就可以描述清楚。

在系统层上,应该在故障检测前首先检查连接电缆,因为它容易断裂、松动以及被腐蚀，检测单元之间控制和信号传输是否正常，然后才逐步分离隔出可能发生故障的部分。

在单元层次上,首先应该检查连接到患者的、或来自设备其它部分的电缆,维修人员可参考服务手册上的故障寻找说明。许多设备都能显示故障的信息,以便查找。一些设备还具有自检显示功能。如果还不能找到故障源, 这时就必须打开设备外壳。通过观察及触模后,再一次检查电缆,如果可能, 可用一根好的电缆插入机器,若故障消失,则说明电缆坏了。

如果服务手册提供设备的框图,则故障检测可在电路板这一层进行。故障检测流程图可用来加快这一检查过程。分析问题的数据可从描写的测试点获得,设备的维修记录也可以提供一些线索。更详细的信息可以向制造厂的代表处询问,了解仪器易于发生哪些问题。获得这些数据有助于将问题从独立的电路板上或辅助元件上隔离出来,这些板和元件常常因为体积太大或产热过多,而不装在主电路板上。

图2 医疗设备系统的五个层次

如果从一块独立板上查出了故障,则可以用好的板替换。（这是一般厂方或销售公司保修人员的修理方法，因为一是有这个条件，二是很难做到或做不到元件级维修，同时也是为了加快维修速度）但在板子替换之前应该首先检查是否存在短路或过热现象,然后再检查电源是否超压。这些问题如不及时解决,则会引起置换后的重新损坏。其次还应使用防静电喷剂,以防止静电引起的故障。在故障检测时,应采取各种预防措施, 以免新电路板的损坏。如果换板后故障仍不能排除,应重新用原先的电路板,再作进一步分析。

当确定电路板损坏后,接下来就是元件层的故障检测（工程师没有独立的功能电路板更换，从节约时间和经费方面考虑，所以医院工程科一般只能够做到元件级维修）。这包括复杂的信号跟踪,电压、电阻测量和应用独立元件间的接线图。完成这项任务有时需要很高的专业知识，需要很多手段和灵活的应用各种诊断方法。当然在进行这个步骤之前, 要衡量一下板子的复杂程度及制造工艺所花费的时间和经费,然后决定是否需要送制造商处修理，因为板子的运送很容易,以及制造商可能有更经济的修理板子的技术与手段，例如一个多层电路板，或采用超大规模集成电路芯片组成的复杂电路板，上面的原器件维修工程师可能无法检测，或无法更换，请制造商或专业维修电路板公司维修是最佳选择。

掌握了用功能框图法描述设备系统结构，并能够分清设备系统层次后，一切设备维修都是围绕这些而进行。

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