Nellcor N-560脉搏血氧饱和度仪的构造原理与维修实例分析

向思伟

浙江大学医学院附属儿童医院 医疗设备科，浙江 杭州 310052

引言

血氧饱和度（SpO2）是指血液中血氧的浓度，即血液中被氧结合的血红蛋白的容量占全部可结合氧的血红蛋白容量的百分比，它是呼吸循环的重要生理参数[1]。以前SpO2的检测方法主要是电化学法，即通过采样抽取动脉血，通过血气分析来算出SpO2的值，这种方法不能连续监测、操作程序复杂、耗用时间长，且有创采血给病人带来很大痛苦。80年代初发展起来的无创动脉血氧饱和度测量技术，即光学法，很大程度上消除了电化学法的不便和弊端，因为它是基于动脉血对光的吸收量随动脉搏动而变化的原理来进行测量的，故将其结果称为脉搏血氧饱和度[2-3]。

N-560脉搏血氧饱和度仪是一种由Nellcor厂家生产的可以无创连续监测脉搏血氧饱和度和脉率的设备，专为新生儿、儿童、重症病人所用，或用于弱灌注的成人病人等[4-6]，它技术成熟、检测精度高、功能齐全、设计精巧，广受我院临床医护青睐。而我院N-560脉搏血氧饱和度仪数目庞大、故障频率高、故障现象种类繁多，因此对其维修就显得尤为重要。

1 N-560脉搏血氧饱和度仪的构造及原理

N-560脉搏血氧饱和度仪测量氧饱和度利用的是分光光度原理，氧合血红蛋白对波长660 nm红光吸收量较少，对波长900 nm的红外光吸收量较多。相反，脱氧血红蛋白对660 nm的红光吸收量较多，而对900 nm的红外光吸收较少。组织中的动脉血量随着脉搏而变化，光的吸收量也随动脉血流量的变化而变化。血氧饱和度仪通过发光二极管发出以上两种光，光线穿过患者检测部位后达到光电二极管（检测器），然后将其转换为电子信号，经过内部处理和计算得出血氧饱和度的值，最终将其显示出来[7-8]。N-560脉搏血氧饱和度仪结构原理，见图1。

图1 N-560脉搏血氧饱和度仪结构原理图

（1）电源板：电源板是设备的主要供电部分，它将220 V的交流电转换为13.8～14.2 V的直流输出，然后通过主板电池充电，或转换为不同的电压并供给其他模块。

（2）主板：主板是氧饱和度仪的核心部分，主要实现信号处理、数据存储、控制、通讯等功能。

（3）前面板：前面板包括显示部分和按键部分，显示部分分为数据显示和指示灯显示，按键部分包含开关、设置、静音等按键。

（4）血氧板：血氧板是专为检测血氧饱和度而设计的电路板，主要实现血氧饱和度信号的接收、转换、处理等。

（5）病人端：病人端包括和病人直接相连的探头和连接设备与探头的延长线，探头由发光二极管和接收二极管组成，发光二极管发出的红光可以被人眼识别，这也是判断探头故障与否的一个依据。

2 故障维修

2.1 无法检测类

2.1.1 故障现象

N-560血氧饱和度仪无法检测到数据。

2.1.2 故障分析处理

将设备开机，开机后搜索脉率和探头连接指示灯闪烁一下后熄灭，探头二极管发光正常，接入病人后不显示检测数值，且幅度指示灯不亮。正常情况下，在探头未接入病人端时，脉搏搜索指示灯和探头连接指示灯持续点亮，表示搜索脉搏，直到接入病人后熄灭，幅度指示灯随之点亮，且随着病人脉搏搏动而变动，血氧饱和度及脉率检测数值开始显示。根据正常情况下和故障情况下指示灯的区别，初步判断为信号接收端故障，所以按照信号接收和处理顺序依次寻找原因。首先更换探头，重新测试，故障依旧，然后更换连接探头的延长线，设备可以检测到数值，故障排除。用Fluke prosim 8生命体征模拟器检测该血氧饱和度仪一段时间，设备可正常工作。

2.2 无法开机类

2.2.1 故障现象

N-560血氧饱和度仪无法开机。

2.2.2 故障分析处理

根据N-560血氧饱和度仪的结构及原理图可以判断，造成设备无法开机的问题部位可能有电源、前面板和主板3处。首先将设备接入交流电源，主板上充电指示灯和前面板上的交流电源指示灯都点亮，用万用表电压档测量电源板输出电压和电池电压，二者均正常，排除电源原因。然后用万用表检测前面板开关按键，开关正常，排除前面板故障的可能。最后检测主板电路，发现主芯片U1接地保护电阻CR15断路，将其更换，设备可以正常开机，故障排除，用Fluke prosim 8生命体征检测仪进行检测，设备可工作正常。

2.3 错误代码类

2.3.1 故障一

2.3.1.1 故障现象

N-560血氧饱和度仪开机后显示错误代码“EEE513”。

2.3.1.2 故障分析处理

错误代码“EEE513”表示电池坏或丢失。更换新电池，故障消失。检测正常后送回临床使用，一天后故障再次出现，用万用表测量电池电压为8.1 V，低于正常电压9 V，根据故障现象和电池电压初步判断其原因为充电电路故障导致的电池不充电，使用后电量低。将设备连接直流电源，电源指示灯正常，用万用表检测电源板输出电压为14.2 V，且主板上充电指示灯点亮。将设备开机，持续监测一段时间后，交流电源指示灯、充电指示灯同时熄灭，用万用表测量电源板输出电压为0 V。电源板部分电路图，见图2。

图2 电源板部分电路图

根据电路图，对电源板电路进行测量，发现元器件TOP223Y其输入正常，而输出为0 V，将其更换，重新检测，电源板输出正常，且电源和充电指示灯点亮，故障消除。用Fluke prosim 8生命体征检测仪持续测试一天，设备能正常工作。

2.3.2 故障二

2.3.2.1 故障现象

N-560血氧饱和度仪开机后显示“EEE526”。

2.3.2.2 故障分析处理

“EEE526”错误代码表示血氧模块未响应。血氧模块实现血氧饱和度和脉率信号的接收、处理以及传递，主要是指血氧板。首先用万用表通断档检测血氧板盒主板相连的排线，未发现断路，然后更换新的血氧板，故障依旧，最后用万用表电压档检测血氧板的供电电压，发现电压为0 V。血氧板由主板芯片U21，即DC-DC转换器13DS1-05S12NNL芯片将主板上的5 V电压转换为12 V供给血氧板，用万用表测量其输入电压为5 V，而输出为0 V，说明芯片故障，更换芯片后，输出电压正常，错误报警消除。用Fluke prosim 8生命体征检测仪进行检测，设备工作正常，故障已排除。

2.3.3 故障三

2.3.3.1 故障现象

N-560血氧饱和度仪开机后显示“EEE528”。

2.3.3.2 故障分析处理

“EEE528”错误代码表示当前设置丢失。设备的设置信息和数据都存储在主板的24LC256芯片中，它是一种可擦除可编程只读存储器，容量为256 K bit，由主板上的纽扣电池提供3 V的电源，拆开设备，发现电池脱落，重新装入新的电池后，故障排除，用Fluke prosim 8生命体征检测仪进行检测，设备工作正常。

3 总结讨论

N-560脉搏血氧饱和度仪虽然体积小，但构造精密、技术成熟、稳定性好[9-11]。我院N-560血氧饱和度仪数量多，因而故障频率高，故障现象繁多，而对这些氧饱和度仪的维修，可采用“察、析、排、修、检”5步简单实用的维修方法。

所谓“察”，就是观察，这是维修的基础，包括观察设备的故障现象、指示灯、错误代码、损坏或毁坏的痕迹、丢失部件等，例如在案例中指示灯的点亮和熄灭、错误代码等，都为故障原因的寻找提供了直接或间接的线索。所谓“析”，是指分析，通过对设备的了解、资料的查询或维修经验等，分析出导致出现故障现象的可能原因。得到可能的故障原因后，就要对这些故障原因进行排除，这便是“排”。排除故障时，遵循由简到难的顺序，可借用一定的辅助工具，例如万用表、示波器等，或者更换电路板，逐步缩小故障原因的范围，最终确定原因所在。“修”是整个维修过程的重点，也是考验工程师水平高低、维修经验丰富匮乏的关键步骤，设备的维修是一个拆解到恢复的过程，在维修时，应做到以最小的“创伤”，达到最完好的“复原”[12-14]。排除故障，维修好设备后，要对仪器进行一定的检测或者检查，这是保证设备稳定、安全必不可少的一步，这便是所谓的“检”[15-16]。

维修同样是一个经验积累的过程，工程师在对各种故障现象排除时最好有记录，日积月累，对于各种故障的维修也就会轻车熟路。

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