Nellcor N-560脈搏血氧飽和度儀的構造原理與維修實例分析

向思偉

浙江大學醫(yī)學院附屬兒童醫(yī)院 醫(yī)療設備科，浙江 杭州 310052

引言

血氧飽和度（SpO2）是指血液中血氧的濃度，即血液中被氧結合的血紅蛋白的容量占全部可結合氧的血紅蛋白容量的百分比，它是呼吸循環(huán)的重要生理參數[1]。以前SpO2的檢測方法主要是電化學法，即通過采樣抽取動脈血，通過血氣分析來算出SpO2的值，這種方法不能連續(xù)監(jiān)測、操作程序復雜、耗用時間長，且有創(chuàng)采血給病人帶來很大痛苦。80年代初發(fā)展起來的無創(chuàng)動脈血氧飽和度測量技術，即光學法，很大程度上消除了電化學法的不便和弊端，因為它是基于動脈血對光的吸收量隨動脈搏動而變化的原理來進行測量的，故將其結果稱為脈搏血氧飽和度[2-3]。

N-560脈搏血氧飽和度儀是一種由Nellcor廠家生產的可以無創(chuàng)連續(xù)監(jiān)測脈搏血氧飽和度和脈率的設備，專為新生兒、兒童、重癥病人所用，或用于弱灌注的成人病人等[4-6]，它技術成熟、檢測精度高、功能齊全、設計精巧，廣受我院臨床醫(yī)護青睞。而我院N-560脈搏血氧飽和度儀數目龐大、故障頻率高、故障現象種類繁多，因此對其維修就顯得尤為重要。

1 N-560脈搏血氧飽和度儀的構造及原理

N-560脈搏血氧飽和度儀測量氧飽和度利用的是分光光度原理，氧合血紅蛋白對波長660 nm紅光吸收量較少，對波長900 nm的紅外光吸收量較多。相反，脫氧血紅蛋白對660 nm的紅光吸收量較多，而對900 nm的紅外光吸收較少。組織中的動脈血量隨著脈搏而變化，光的吸收量也隨動脈血流量的變化而變化。血氧飽和度儀通過發(fā)光二極管發(fā)出以上兩種光，光線穿過患者檢測部位后達到光電二極管（檢測器），然后將其轉換為電子信號，經過內部處理和計算得出血氧飽和度的值，最終將其顯示出來[7-8]。N-560脈搏血氧飽和度儀結構原理，見圖1。

圖1 N-560脈搏血氧飽和度儀結構原理圖

（1）電源板：電源板是設備的主要供電部分，它將220 V的交流電轉換為13.8～14.2 V的直流輸出，然后通過主板電池充電，或轉換為不同的電壓并供給其他模塊。

（2）主板：主板是氧飽和度儀的核心部分，主要實現信號處理、數據存儲、控制、通訊等功能。

（3）前面板：前面板包括顯示部分和按鍵部分，顯示部分分為數據顯示和指示燈顯示，按鍵部分包含開關、設置、靜音等按鍵。

（4）血氧板：血氧板是專為檢測血氧飽和度而設計的電路板，主要實現血氧飽和度信號的接收、轉換、處理等。

（5）病人端：病人端包括和病人直接相連的探頭和連接設備與探頭的延長線，探頭由發(fā)光二極管和接收二極管組成，發(fā)光二極管發(fā)出的紅光可以被人眼識別，這也是判斷探頭故障與否的一個依據。

2 故障維修

2.1 無法檢測類

2.1.1 故障現象

N-560血氧飽和度儀無法檢測到數據。

2.1.2 故障分析處理

將設備開機，開機后搜索脈率和探頭連接指示燈閃爍一下后熄滅，探頭二極管發(fā)光正常，接入病人后不顯示檢測數值，且幅度指示燈不亮。正常情況下，在探頭未接入病人端時，脈搏搜索指示燈和探頭連接指示燈持續(xù)點亮，表示搜索脈搏，直到接入病人后熄滅，幅度指示燈隨之點亮，且隨著病人脈搏搏動而變動，血氧飽和度及脈率檢測數值開始顯示。根據正常情況下和故障情況下指示燈的區(qū)別，初步判斷為信號接收端故障，所以按照信號接收和處理順序依次尋找原因。首先更換探頭，重新測試，故障依舊，然后更換連接探頭的延長線，設備可以檢測到數值，故障排除。用Fluke prosim 8生命體征模擬器檢測該血氧飽和度儀一段時間，設備可正常工作。

2.2 無法開機類

2.2.1 故障現象

N-560血氧飽和度儀無法開機。

2.2.2 故障分析處理

根據N-560血氧飽和度儀的結構及原理圖可以判斷，造成設備無法開機的問題部位可能有電源、前面板和主板3處。首先將設備接入交流電源，主板上充電指示燈和前面板上的交流電源指示燈都點亮，用萬用表電壓檔測量電源板輸出電壓和電池電壓，二者均正常，排除電源原因。然后用萬用表檢測前面板開關按鍵，開關正常，排除前面板故障的可能。最后檢測主板電路，發(fā)現主芯片U1接地保護電阻CR15斷路，將其更換，設備可以正常開機，故障排除，用Fluke prosim 8生命體征檢測儀進行檢測，設備可工作正常。

2.3 錯誤代碼類

2.3.1 故障一

2.3.1.1 故障現象

N-560血氧飽和度儀開機后顯示錯誤代碼“EEE513”。

2.3.1.2 故障分析處理

錯誤代碼“EEE513”表示電池壞或丟失。更換新電池，故障消失。檢測正常后送回臨床使用，一天后故障再次出現，用萬用表測量電池電壓為8.1 V，低于正常電壓9 V，根據故障現象和電池電壓初步判斷其原因為充電電路故障導致的電池不充電，使用后電量低。將設備連接直流電源，電源指示燈正常，用萬用表檢測電源板輸出電壓為14.2 V，且主板上充電指示燈點亮。將設備開機，持續(xù)監(jiān)測一段時間后，交流電源指示燈、充電指示燈同時熄滅，用萬用表測量電源板輸出電壓為0 V。電源板部分電路圖，見圖2。

圖2 電源板部分電路圖

根據電路圖，對電源板電路進行測量，發(fā)現元器件TOP223Y其輸入正常，而輸出為0 V，將其更換，重新檢測，電源板輸出正常，且電源和充電指示燈點亮，故障消除。用Fluke prosim 8生命體征檢測儀持續(xù)測試一天，設備能正常工作。

2.3.2 故障二

2.3.2.1 故障現象

N-560血氧飽和度儀開機后顯示“EEE526”。

2.3.2.2 故障分析處理

“EEE526”錯誤代碼表示血氧模塊未響應。血氧模塊實現血氧飽和度和脈率信號的接收、處理以及傳遞，主要是指血氧板。首先用萬用表通斷檔檢測血氧板盒主板相連的排線，未發(fā)現斷路，然后更換新的血氧板，故障依舊，最后用萬用表電壓檔檢測血氧板的供電電壓，發(fā)現電壓為0 V。血氧板由主板芯片U21，即DC-DC轉換器13DS1-05S12NNL芯片將主板上的5 V電壓轉換為12 V供給血氧板，用萬用表測量其輸入電壓為5 V，而輸出為0 V，說明芯片故障，更換芯片后，輸出電壓正常，錯誤報警消除。用Fluke prosim 8生命體征檢測儀進行檢測，設備工作正常，故障已排除。

2.3.3 故障三

2.3.3.1 故障現象

N-560血氧飽和度儀開機后顯示“EEE528”。

2.3.3.2 故障分析處理

“EEE528”錯誤代碼表示當前設置丟失。設備的設置信息和數據都存儲在主板的24LC256芯片中，它是一種可擦除可編程只讀存儲器，容量為256 K bit，由主板上的紐扣電池提供3 V的電源，拆開設備，發(fā)現電池脫落，重新裝入新的電池后，故障排除，用Fluke prosim 8生命體征檢測儀進行檢測，設備工作正常。

3 總結討論

N-560脈搏血氧飽和度儀雖然體積小，但構造精密、技術成熟、穩(wěn)定性好[9-11]。我院N-560血氧飽和度儀數量多，因而故障頻率高，故障現象繁多，而對這些氧飽和度儀的維修，可采用“察、析、排、修、檢”5步簡單實用的維修方法。

所謂“察”，就是觀察，這是維修的基礎，包括觀察設備的故障現象、指示燈、錯誤代碼、損壞或毀壞的痕跡、丟失部件等，例如在案例中指示燈的點亮和熄滅、錯誤代碼等，都為故障原因的尋找提供了直接或間接的線索。所謂“析”，是指分析，通過對設備的了解、資料的查詢或維修經驗等，分析出導致出現故障現象的可能原因。得到可能的故障原因后，就要對這些故障原因進行排除，這便是“排”。排除故障時，遵循由簡到難的順序，可借用一定的輔助工具，例如萬用表、示波器等，或者更換電路板，逐步縮小故障原因的范圍，最終確定原因所在?！靶蕖笔钦麄€維修過程的重點，也是考驗工程師水平高低、維修經驗豐富匱乏的關鍵步驟，設備的維修是一個拆解到恢復的過程，在維修時，應做到以最小的“創(chuàng)傷”，達到最完好的“復原”[12-14]。排除故障，維修好設備后，要對儀器進行一定的檢測或者檢查，這是保證設備穩(wěn)定、安全必不可少的一步，這便是所謂的“檢”[15-16]。

維修同樣是一個經驗積累的過程，工程師在對各種故障現象排除時最好有記錄，日積月累，對于各種故障的維修也就會輕車熟路。

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