西门子Maquet servo系列呼吸机的分析与应用

谢龙耀 张丽娜

西门子Maquet servo系列呼吸机的分析与应用

谢龙耀①张丽娜②

呼吸机；自检情况；流量传感器；氧浓度传感器；故障维修

呼吸机用于辅助或控制患者的自主呼吸运动，以达到肺内气体交换功能，降低人体消耗，利于患者呼吸功能的恢复。绍兴市人民医院ICU及EICU配备了Servo-i和Sevo-s型呼吸机(德国西门子公司)，就Maquet Servo系列呼吸机的原理及使用中遇到的故障进行总结分析。

1 呼吸机的组成及工作原理

1.1 呼吸机的组成

呼吸机硬件设备主要由气动系统和电路系统组成。气动系统包括吸气组件系统、患者环路系统和呼气组件系统；电路系统包括热循环模块、荧光检测模块、控制模块和数据处理等模块[1]。

1.2 呼吸机工作原理

呼吸机气动部分的吸气组件系统是呼吸机气路的主要组成部分，该组件控制高压气体进入呼吸机，并对进入患者呼吸循环的潮气量及相关参数(如氧气和浓度等)进行调控。当Servo-i/s型呼吸机接通外源高压气源后，温度传感器和压力传感器对外接高压气体的温度和压力进行检测，通过压力的改变来补偿由温度变化导致气体潮气量的改变，即对流量的补偿调控。气体经过压力传感器后会经过流量传感器，因流量传感器为网状结构，使传感器两端的气流产生压力差，通过压力差来计算传输气体的流量[2]。

吸气压力传感器用于实时检测吸气管中供给患者的气流压力，当吸气管中的压力超过设定压力最高值0.5 kPa时呼吸机开始报警，当吸气管中的压力＞(11.7±0.07)kPa压力时，吸气管的安全阀将强制打开，以保证患者安全。安全阀则受电磁控制，当机械故障或气源缺失情况下处于打开状态。

根据呼吸机工作原理，通过压力差的作用，促进相关部件发挥作用。在气道正压呼吸机的作用下，气体压力不断升高，同时在管道支持下，与患者呼吸道插管进行连接，使气体进入肺泡，达到辅助呼吸的作用。

患者环路系统是指气体从呼吸机的吸气组件系统输出后再进入患者呼吸循环系统，然后输出到呼吸组件的过程，其中包含呼吸管路和湿化罐。呼吸机的呼气组件系统是指患者呼出的气流进入呼吸机并排出室外的组件。Servo-i/s呼吸机的气流通过连接管进入呼气组件，气流进口处的设计便于冷凝水流出，其滤膜可防止呼气系统污染。在呼气组件气路中有2个超声发射器和接收器，通过检测气流上游及下游的超声接收和发射的时间差，来检测呼气气流的流量，呼气气路中温度传感器用于检测呼气气流温度，所测温度用于辅助计算气流的呼气流量。

2 流量传感器与氧浓度传感器的原理及维护

流量传感器负责将吸入和呼出的气体流量转换成电信号，然后传送至信号处理电路，完成对吸入和呼出潮气量、分钟通气量以及流速的检测和显示。呼吸机流量传感器可分为吸入端流量传感器和呼出端流量传感器。

2.1 吸入端流量传感器

吸入端的流量传感器主要检测气源(空气和氧气)的流速，为控制系统提供必要的流速信号，从而控制潮气量和氧浓度等。其工作原理在吸入端气道中，有一个网状的气阻，气流经过气阻后在气阻两端产生压力差，传感器内的敏感元件在外部气流压力的作用下产生弹性变形，使粘贴在其表面的电阻应变片(转换元件)发生变形；使其阻值发生变化(增大或减小)，再经相应的测量电路将此电阻变化转换为电信号(电压或电流)，从而完成将气流压力转换为电信号的过程。压差式流量传感器即通过测量气阻两端的压力差来计算相应的气流流速。

2.2 呼出端的流量传感器

呼出端的流量传感器主要检测患者呼出气体的流速，呼吸机根据呼出气体的流速计算出呼出的潮气量(VT)并显示在用户界面上供临床医生参考。Maquet servo系列呼吸机的呼出端流量传感器(即呼气盒)采用超声式流量传感器，具有检测速度快，不受被测气体温度、压力、密度等参数的影响、耐用程度高和易消毒灭菌等优点。是应用在呼吸机上可以直接拆卸、清洗、消毒和高温高压灭菌的传感器。临床应用时可在呼气盒前段加装Maquet servoguard细菌过滤器，既可减少呼气盒消毒灭菌次数，同时可防止由于湿化器中的水或患者体液进入呼气盒而导致流量监测的误差。

2.3 氧电池

氧浓度传感器即氧电池用来检测输送的混合气体的氧浓度，其安装在吸气端。Maquet servo系列呼吸机可以配置消耗式氧传感器(化学氧传感器)和永久性氧传感器(超声氧传感器)2种氧传感器。

(1)消耗式氧传感器的工作原理与干电池相似，由空气阴极、铅阳极和电解液组成。进入传感器的氧气流速取决于传感器顶部毛细微孔的大小，当氧气到达工作电极时，立刻被还原释放出氢氧根离子，再通过电解质到达铅阳极，与铅发生氧化反应生成相应的金属氧化物。上述两个反应发生的过程中产成电流，电流的大小取决于氧气反应的速度(法拉第定律)，可通过外接一个已知电阻来测量产生的电势差，从而测量出氧气的浓度[3]。

(2)永久性氧传感器，其左右两侧各有一个超声探头，可分别发射和接收超声信号。通过测量超声在混合气体(空气和氧气)中的传播速率，比较在单独气体中的传播速率，可计算出气体浓度。永久性氧传感器原理与超声式流量传感器相似，一个探头发送超声信号，另一个探头接收信号，通过测量从信号发送到信号接收的时间来计算速率，从而计算相应的氧浓度。

3 Maquet servo系列呼吸机的故障案例

3.1 电源故障

(1)故障现象。屏幕无显示，压缩机不工作，无法为患者提供呼吸支持。

(2)故障分析。针对电源出现的故障，先检查呼吸机电流保护开关是否正常运行，是否存在跳出现象。跳出，需重新按下开机启动，若依然跳出，且电源指示灯熄灭，因此可以判断呼吸机电源部分存在短路现象[5-6]。

(3)故障排除。拆开呼吸机，取出电源模块，先观察主板是否有明显烧焦烧坏区域或是否有电子原件烧毁的焦臭味。使用万用表量测量，检查是否有电子原件短路烧毁。因电源电路由交流220 V变压转换成两路直流24 V，其中一路供给呼吸机母板电路，另一路供给呼吸机备用电池充电使用。若有短路现象多为电源启动电容短路，该电容为1000 uf左右，电容长时间工作容易击穿短路，有些电容有明显鼓起现象。因此，更换故障电容，检查24 V直流输出，母板有点亮，电源不再跳出，设备正常工作，故障排除。

3.2 空气压缩机故障维修

(1)故障现象。空气压缩机的呼吸机报警，提示“No Air Supply”。

(2)故障分析。根据提示一般有2种情况：①压缩机内长期温度比较高，使输出管路破损导致漏气情况；②压缩机不工作，因压缩机启动电容久用后击穿损坏，无法启动压缩机。而该压缩机设计十分小巧，由于空间限制，压缩气体采用电子冷凝器降温。若可控硅或可控硅后的滤波电容损坏，没有12 V输出给电子冷凝器和风扇，使电子冷凝器和风扇不工作，导致压缩机内温度较高并停止工作，无法空气供给。

(3)故障排除。先检查压缩机管路，是否有管路破损而导致气体无法供应，若有破损，及时更换能承受高热和高压力的原装合格管路，以保障压缩机正常使用。使用万用表测量启动电容是否有击穿或膨胀现象，若启动电容损坏应及时更换。更换后检查可控硅和滤波电容是否损坏，压缩机输出电压是否有12 V供给电子冷凝器和风扇。若可控硅和滤波电容损坏，需及时更换。

4 小结

呼吸机作为高风险设备，日常的维护与保养工作尤为重要。要求医工人员需要熟知其结构、工作原理和性能参数，应定期进行检查，根据实际情况快速准确地判断故障源，减少维修时间，及时排除故障，有效保障呼吸机的医疗质量和临床使用安全[7]。

[1]王峥.浅析呼吸机的原理和维修[J].医疗装备，2015，28(12)：50-51.

[2]陈学斌，刘利荣.三种呼吸机气动系统的比较与分析[J].中国医学装备，2014，11(2)：33-35.

[3]钱雷鸣，查敏.现代传感器技术在Maquet servo-s呼吸机中的应用[J].中国医疗设备，2015，30(2)：72-74.

[4]牟子义，魏永山，李军，等.西门子Servo系列呼吸机的结构与特点分析[J].医疗设备信息，2003，18(9)：35-36.

[5]杨飞.Maquet servo系列呼吸机的自检故障分析[J].医疗装备，2015，28(4)：92-93.

[6]李巍，唐剑飞，荆斌，等.Maquet Servo-s呼吸机的自检及故障分析与探讨[J].中国医学装备，2013，10(2)：38-40.

[7]宋维佳.MAQUET SERVO系列呼吸机故障维修[J].中国医疗设备，2014，29(4)：129-130.

谢龙耀,男,(1982- ),本科学历，工程师。绍兴市人民医院设备处，从事医疗器械维修工作。

1672-8270(2017)12-0150-03

R197.39

B

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.12.042

①绍兴市人民医院设备处 浙江 绍兴 312000

②绍兴市质量技术监督检测院医疗部 浙江 绍兴 312000

2017-03-28