医用多参数监护仪的测量原理与故障分析

蒋兰

（资阳市人民医院医学装备科，四川 资阳 641300）

医用监护仪的分类有很多种，本文所述医用多参数监护仪是基于监护仪的监测参数来进行分类的。根据监测参数可将监护仪分为单参数监护仪和多参数监护仪。单参数监护仪顾名思义只能监测单一生理参数，实用性不强，不常见。多参数监护仪可以同时监测患者的多个生理参数，使用广泛，目前临床大都使用多参数监护仪。多参数监护仪主要由信号检测、信号模拟处理与数字处理、信号显示与记录以及报警部分等组成[1]。随着计算机技术和生物医学工程的发展，医用多参数监护仪性能完善，用途广泛。

1 多参数监护仪的测量原理

1.1 无创血压测量原理

多参数监护仪血压测量的方法主要有两种：①直接测量法，又称有创血压测量法；②间接测量法，又称无创血压测量法。多参数监护仪测量无创血压一般采用振荡法，即将压力传感器接入袖带，监护仪通过检测袖带的压力和人体脉搏在袖带压力下形成的振荡信号，通过计算，得出相应的数值。一般步骤为按下血压测量键时，监护仪气泵开始给袖带充气，达到一定压力后停止充气，然后缓慢放气，压力传感器实时检测到袖带内的压力和波动，再经过相应的放大、滤波、模数转换为数字信号进行数据处理和换算出人体的收缩压和舒张压。

1.2 心电图测量原理

心电图（electrοcardiοgram，ECG），是心肌中的“可兴奋细胞”的电化学行动使心肌发生电激动，从而促使心脏产生机械收缩。心脏在每个心动周期中伴随着生物电的变化，通过心电描记器从体表引出多式的电位变化的图形就叫心电图。实现心电采集的是导联电极，但在多参数监护仪中，监护电极与心电图机的电极安放位置是不同的，监护电极一般安装在胸部，目的在于稳定监护心电波形。普通多参数监护仪是通过3个导联电极或6个导联电极来获取波形，通过分析提取心率参数。高档监护仪能通过12导联电极来获取波形，并通过波形分析来提取ST段和心律失常事件，但该类监护仪价格较高。

1.3 心率测量原理

心率是指心脏每分钟搏动的次数。健康成年人在安静状态下的平均心率是75次/分钟，正常情况为60～100次/分钟。不同条件下的心率最低可能为40～50次/分钟，但最高可达200次/分钟。监护仪心率的测量一般是根据心电波形中的R波来测定的。心率的测量通常有两种，即瞬时心率和平均心率。瞬时心率表示心电图波形中R-R间期的倒数，用公式表示为F=1/T（次/秒）=60/T（次/分钟），其中F为瞬时心率，T为心电图波形中R-R间期，单位为秒。平均心率的计算公式是F=N/t（次/分钟），其中F为平均心率，N为R波的个数，t为时间。

1.4 血氧饱和度测量原理

血氧饱和度（SpO2）是指血液中的氧合血红蛋白（HbO2）占全部血红蛋白（Hb）的百分比，用来表征血液中氧合血红蛋白的比例数值，是一项重要的生理参数。血氧饱和度的测量是利用血氧饱和探头通过测量人体指尖毛细血管在脉动期间对透过光线吸收情况的变化，利用微机计算出相应的数值。血氧饱和探头就是一个感光器，包含一个双波长发光二极管和一个光电二极管，其中发光二极管作为光源，光电二极管作为感受器。发光管发出的入射光经人体手指后被血液和组织吸收，光电二极管测量到脉动性动脉血所吸收的光强度，通过公式可以计算出两个波长的光吸收比率，通过标准曲线计算出人体的血氧饱和度。

1.5 体温测量原理

多参数监护仪的体温传感器采用负温度系数的热敏电阻作为传感器，在检测电路的输入端设有平衡电桥。平衡电桥随着体温的不同变化会失去平衡，导致其输出端有电压输出。根据平衡电桥输出电压的情况计算出温度指数，实现体温检测。这种负温度系数的热敏电阻需要经过一段时间才能达到与人体温度平衡，只有达到热平衡后的温度才能反馈出人体的实际温度。

2 多参数监护仪的故障分析

2.1 故障一

2．1．1 故障现象

迈瑞PM8000多参数监护仪在待机状态下，显示屏有血氧饱和度SpO2杂波显示和读数。

2．1．2 故障分析与维护

经观察，该机在待机时，血氧饱和度SpO2指示灯常亮，初步判断血氧饱和度SpO2探头损坏。根据前文所述的血氧饱和度的测量原理分析可知，血氧饱和度探头采用两个发光二极管交替发出波长为660 nm的红光和940 nm的红外光，光电二极管作为感受器，将通过人体手指后的红光和红外光转换为电信号，经放大、滤波、模/数转换后输出数字信号。所以，血氧饱和探头的使用频率高、时间长，容易导致连接线和光电转换部分损坏。由于血氧饱和探头的维修成本不高，只需更换血氧饱和探头即可排除故障。根据分析，将血氧饱和度探头更换后，监护仪显示器显示正常。

2.2 故障二

2．2．1 故障现象

迈瑞PM8000多参数监护仪在使用时，屏幕显示“电极脱落”并报警提示。

2．2．2 故障分析与维护

在使用过程中，监护仪显示“电极脱落”，检查电极片和导联线电极连接完好，初步怀疑导联线损坏，更换新的导联线后，故障依旧，排除导联线损坏的可能。进一步怀疑操作者设置的“ECG导联”不匹配，比如使用了五导联线却设置成了三导联线，仔细检查“ECG导联”设置正常[2]。将监护仪关机，拔掉电源线，拆开监护仪，检查心电板与主板之间的连接完好，拆下心电板，重新安装后开机测试，故障依旧，于是怀疑心电板故障。将另外一台同型号的监护仪心电板拆下来测试，故障消除。购置新的心电板，安装后故障排除。

2.3 故障三

2．3．1 故障现象

迈瑞EMC-1000多参数监护仪的电源指示灯不亮，不能开机。

2．3．2 故障分析与维护

按下监护仪开机键，监护仪无反应，观察电源指示灯不亮，判断电源供电异常[3]，检查电源线连接完好，用数字万用表测量监护仪外部输入电源电压为225ACV，正常，初步判断监护仪内部供电故障[4]。拆开监护仪，用万用表检查监护仪电源保险管烧坏不通，更换相同的保险管后开机，开机瞬间保险管烧坏，怀疑由监护仪电源板故障或连接板短路引起，拆下电源板，仔细观察，未发现明显的烧坏和电子元器件损坏的现象，用万用表试着检查电源板的故障点所在，重点怀疑部件重点检查。测量电源板的整流管、二极管和电阻，均未发现明显的故障现象，当检测到信号为400 V、220 μF的高压电容时有明显的损坏现象。但作为一名女工程师，要进行元件级维修的难度非常大，只有联系厂家更换电源板，更换电源板后，开机正常，至此故障排除。

2.4 故障四

2．4．1 故障现象

迈瑞EMC-1000多参数监护仪正常开机，按血压键测量血压时不能充气。

2．4．2 故障分析与维护

根据故障现象，按下血压键，监护仪不能充气，不能进行血压测量，初步怀疑气泵损坏。再次测试，按下血压键，仔细听气泵，没有听到充气的声音。关闭监护仪，拆开监护仪，开机用万用表测量监护仪气泵电机供电电压为3.2 VDC，异常，正常情况下应为12 VDC，怀疑电源板故障导致供电电压异常，用另外一台同型号监护仪的电源板替换后开机测试，能正常测试血压。于是更换电源板后，故障排除。

3 结束语

监护仪是医院使用频率比较高的医用电子仪器，容易出现各类故障，又由于监护仪的种类繁多、规格型号不一，所以出现故障的情况也不尽相同[5]。作为一名医院设备科的工作人员，了解监护的测量原理，并将其运用到维修工作中，更有利于提高监护仪的维修技术水平，缩短维修时间，为医院创造更大的经济效益和社会效益。在日常工作中，设备科工作人员要积极提高监护仪维修技术水平，并指导医务人员正确的使用监护仪，从而使监护仪在使用中达到最佳工作状态，为临床治疗提供可靠的医用参考数据[6-7]。