Evita4呼吸机原理简介及故障维修3例

邹瞿超，金锦江，黄天海，褚永华

浙江大学医学院附属第二医院临床医学工程部 （浙江杭州 310000）

Evita4呼吸机是一款气动电控的高端呼吸机，由德国德尔格医疗设备有限公司开发生产，适用于成人、儿童和新生儿，性能稳定，操作方便，广泛应用于重症监护室患者的生命支持和通气治疗[1]。本研究简要介绍该款呼吸机的结构和原理，并针对空氧混合器故障引起的漏气故障列举一些典型案例，希望对Evita4呼吸机的使用、维护和维修有一定的参考价值。

1 基本结构及原理

Evita4呼吸机主要由控制单元、电路单元、气路单元三大模块组成并通过CAN总线实现通信，其结构见图1[2-3]。其中，控制单元为人机对话界面，是呼吸机操作、显示部分，主要由显示器、按键、触摸屏和图像控制板组成，用于调节参数、显示测量值和报警发生指示；电路单元起到中央控制的作用，由CPU PCB、CO2carrier PCB、Power Pack等电路组成，是整个电路的核心，可监测和调节气路运行；气路单元由气动控制板、HPSV控制板、PEEP阀、混合器、压力传感器、流量传感器和O2传感器等组成，是呼吸机各项功能的实施和执行部件，可根据预设定的通气参数控制气阀实现多种呼气模式。

呼吸机的气路（图2）作为整个系统功能的实现者，直接影响整个通气过程，主要包括气体连接模块、平行混合模块、吸入模块、压力检测模块、PEEP/PIP阀以及患者回路。压缩空气和氧气（正常压力值4.0～6.5 bar）经气体连接模块完成过滤、疏水和减压到PEEP/PIP阀，再由平型混合模块的空气和氧气红宝石高压伺服阀按设定参数完成空氧混合，再经压力检测模块和吸入模块的压力、流量、氧浓度传感器检测混合后气体的压力值、流量以及氧浓度，最后到达患者吸入端，同时呼出的返回气体经患者回路及呼出流量传感器完成呼出流量检测[4-5]。

图1 Evita4呼吸机结构

图2 Evita4呼吸机气路

2 常见故障

2.1 故障一

故障现象：在使用过程中潮气量不稳定，时常出现偏高且氧浓度偏高。

故障分析：（1）流量传感器损坏；（2）氧电池失效；（3）控制氧气的高压伺服阀故障（俗称红宝石阀，以下简称氧阀）。

故障排除：首先检查流量传感器，未发现明显异常，重新标定流量，发现故障依旧存在；与其他机器对换氧电池，标定通过，氧浓度仍然偏高；将氧浓度调制21%，拔掉氧气接头，单一空气供气，潮气量正常；将氧浓度调至100%，拔掉空气接头，忽略低空气压力报警用纯氧供气，发现潮气量偏高；此时，将呼吸机调至待机状态，将吸气管道末端置入满水的容器里，可见有连续气泡冒出，平均5～6个/s；至此，可判断空氧混合器中控制氧气的高压伺服阀漏气，且漏气量较大，可能因此导致故障；关闭电源打开机器，取下氧阀并拆解，发现其中控制通道阻断的红宝石外表面黏性较大并有微量黏着物；清洁红宝石后装机测试，发现潮气量和氧浓度均恢复到允许范围内，可正常使用，故障排除。

2.2 故障二

故障现象：在使用过程中频繁出现氧浓度偏低，与设置浓度偏差超过5%。

故障分析：（1）氧电池失效；（2）供氧压力不足；（3）控制氧气的高压伺服阀（以下简称氧阀）故障；（4）控制空气的高压伺服阀（以下简称空阀）故障。

故障排除：进入诊断模式，比较气源的供气压力，均在正常范围；对氧电池标定，正常通过，但氧浓度仍偏低；更换氧电池标定，故障依旧；将氧浓度调至100%，拔掉空气接头，忽略低空气压力报警，用纯氧供气，发现潮气量和氧浓度偏差均在正常范围内；拔掉氧气接头，切换成单一空气供气状态，此时潮气量偏高，怀疑有漏气；此时，将呼吸机调至待机状态，在吸入端可感觉到微弱气流，说明有气体从管道中漏出；判断可能为空阀漏气导致的故障；拆机取出空阀，发现其中的红宝石存在磨损现象，联系厂商更换新的红宝石阀后，故障排除。

2.3 故障三

故障现象：在使用中出现混合器失灵故障的报警，同时伴有氧浓度报警。

故障分析：（1）控制氧气的高压伺服阀（以下简称氧阀）故障；（2）控制空气的高压伺服阀（以下简称空阀）故障；（3）气动控制板故障。

故障排除：连接呼吸回路与模拟肺，将氧浓度调至100%，拔掉空气接头纯氧供气，观察此时送气波形正常且模拟肺充放气扩展程度和节律与波形基本一致；将氧浓度调至21%，切换到单一空气供气，此时送气波形失常严重，且模拟肺的扩展程度较低；拆机，对换空阀和氧阀的接口，发现单一空气供气时恢复正常，而纯氧供气时出现波形失常现象；由此，可判断故障是由气动控制板的氧阀驱动部分损坏引起的，联系厂商订购新的气动控制板，更换后故障排除。

3 结论

在呼吸机的日常使用和维护中，漏气是较为常见的一类故障，但漏气的原因却是多种多样的。在使用中心供气和中心供氧的条件下，空氧混合器部分组件的故障是漏气的主要原因之一。

空氧混合器部分包含控制空气和氧气通路的高压伺服阀及其驱动板，用于为患者调控吸入气体的流量和成分、触发压力以及实现一定程度的漏气补偿[6-8]。其中，高压伺服阀（红宝石阀）的结构见图3，其工作过程为呼气时中心供气进入阀体，高气压将小球（红宝石）往内部推进使得阀门关闭；吸气时驱动板利用电磁感应原理驱动活塞移动将小球向外顶出，此时驱动电流越大则顶出幅度越大从而使得通气量越大，因此可通过控制驱动电流的大小控制阀门开启程度进而控制通气量。长时间使用后，中心供气特别是压缩空气中的水分、颗粒物、油等杂质会黏附在红宝石小球上导致摩擦上升，甚至会造成红宝石的磨损，进而使得阀体闭合不严，此时高压伺服阀即会有漏气现象，严重时还会导致驱动电流异常进而损坏驱动板。

图3 高压伺服阀结构

因此，在呼吸机日常维护中，除了常规的消毒、清洁及定期清理机器内部外，还应注意从两个方面降低空氧混合器的故障率：（1）定期对中心供气和中心供氧的质量进行监测，确保进入呼吸机的气体干燥、清洁；（2）先将呼吸机调至待机状态，再行更换或拆卸管路，以免呼吸机漏气补偿功能导致管路脱离瞬间涌出大量气流造成红宝石的磨损。