PM9000多参数监护仪工作原理及常见故障检修.docx

1、PM9000多参数监护仪工作原理及常见故障检修70医疗设备信息 21卷7期2006.7设备维修收稿日期2005-12-28修回日期2006-02-14PM -9000多参数监护仪工作原理及常见故障检修赖雪蕾(北京市海淀医院,北京100080摘要本文重点阐述了多参数监护仪的工作原理及其基本功能心电、血氧、血压的原理,并结合维修经验,介绍了一些故障的检修。关键词多参数监护仪;工作原理;故障;维修中图分类号T H772+.2文献标志码B 文章编号1007-7510(200607-0070-03Workin g p r inc i p le an d ma intenance of PM -9000m

2、ulti -p ara meter mon itorL A I Xue -lei(Bei j i n g Haidia n Ho s p it al ,Bei j i n g 100080,Chi na Abstract :The article mai nl y e x p o unded t he wo r ki n g p ri nci p le of PM -9000m ulti -p ara met er mo nito r a nd t he esse ntial f unctio ns of car dio g ra m ,bloo d p ressure ,p ulse o x

3、i met r y (EC G ,N IB P ,SPO 2.A nd co m bi ned wit h mai nt e na nce e x p eri 2e nce ,it i nt ro duced t he t ro ubleshooti n g fo r t he co m mo n malf unctio ns.Ke y words :m ulti -p ara met er mo nito r ;wo r ki n g p ri nci p le ;malf unctio ns ;mai nt e na nce现代医学的飞速发展,使得各种医疗设备为满足临床的需要而不断更新。适

4、合各科室应用的多参数监护仪随着电子技术日新月异的发展,近几年来更新换代得也很快。作为一种医用电子产品,使用过程中难免出现各种故障,快速修复才不会影响临床的正常使用。这就要求医院的维修工程师对设备的结构及原理有较深入的了解,并与厂家有良好的沟通,才能快速判断故障点,第一时间修复故障机。市场上各种监护仪的功能大同小异,现就我院使用的PM -9000便携式多参数监护仪作一下分析。1原理说明PM -9000多参数监护仪硬件主要由以下几部分组成:电源板、主控板、按键板、内置式记录仪、心电/呼吸/体温模块、血氧饱和度模块和血压模块。PM -9000便携式的监护参数以参数模块为基本单元获取信号,通过转接板把

5、结果送给主控板,完成数据与波形的处理和显示。主控板的命令和模块的状态信息也通过转接板进行传递。转接板还实现电源的转接和变换。整个系统的结构如图1所示。由图中可以看出,五个参数模块通过袖带和测量电缆分别对无创血压、血氧、心电/呼吸/体温、有创血压/心排量、二氧化碳进行实时监测,结果送给主控板处理和显示,需要时还送到记录仪输出打印。现就该机各部件基本功能与工作原理叙述如下: 1.电源板电源板基本功能:开关机控制、输出过压保护、过流保护及短路保护功能。220V 交流电在经过滤波、整流、高频功率转换后,输出17.6V 直流电压。该电压供给电池充电电路、12V 升降压变换器、5V 降压变换器电压,及记录

6、仪用的D C/D C 电源模块。由于A C/D C 有效时17.6V 输出电压高于电池电压,所以17.6V 输出供电优先于电池供电。电池充电基本功能是在输入电压1017V 范围内变化时提供12V 输出的稳定直流输出。该输出同时提供给电风扇和背光板。具有过压、过流保护功能。2.主控板主控板又称C PU 板,包括C PU /存贮器、显示电路、网络电路和I/O 接口几个部分。C PU 工作时钟32M Hz 。Flash 存贮器用于固化C PU 的执行程序和常数,在需要更新软件版本时,通过接口下载。D RA M 动态存贮器既是C PU 的数据存贮器,也是程序存贮器。开机时Flash 中的程序自举到D

7、RA M 中运行,使执行速度大为提高。主控板同时支持主机显示屏和外接彩色V GA 显示器,以800600的分辩率显示工作参数、测量数据和信号波形。V RA M 视频存贮器包括字符区和波形区两部分,由4片SRA M 静态存储器构成。显示屏上的信息是这两个区域中显示象素叠加而成的。显示控制器由一片F P GA 设计而成,其工作电压为3.3V ,显示时钟为25M Hz ,由时钟芯片提供,它输出的数字视频信号通过二级管/电阻网络合成后驱动外部V GA71医疗设备信息21卷7期2006.7设备维修显示器。网络控制器网络时钟为20M Hz ,内带16K 高速缓冲SRA M ,工作在共享存贮器(Shared

8、 Me mo r y 方式下,在掉电时记忆数据信息,避免关机后丢失。当有网络传输请求时,C PU 通过网络控制器、网络存贮器和网络滤波器与外部其它设备通讯。主控板上的I/O 接口包括5个异步串口和一个I2C 接口。分别与心电/呼吸/体温板、N IB P 、S p o 2、按键板、记录仪模块连接,实现串行数据通讯,C PU 通过读/写这些端口,实现主机的状态查询与操作控制,串口工作的波特率来自C PU 工作时钟。C PU 通过M -B us 总线接口监控电源板的工作状态,并向外送出系统的模拟输出信号。主控板上C PU 直接控制一个蜂鸣器,用于对系统致命故障的声音报警。主控板的电源包括5V 主电源

9、、12V 模块工作电源和一路备用电池电源。F P GA的3.3V 工作电源通过直流稳压器产生。12V 模块工作电源和串口信号合并后连接到各参数模块。备用电池电源在关机状态维持实时钟不掉电。3.按键板按键板具有按键输入、旋钮输入、声音输出、报警灯输出、以及电源控制与请求等功能。其中前四种功能由单片机配合辅助电路实现,按键和旋钮输入由单片机确认以后,通过串口发送给主控板C PU ,声音及报警控制由单片机根据所收到的主C PU 的命令执行相应的操作。声音包括心跳/脉膊声、按键/旋钮声、导联脱落提示声和报警声。报警灯用红色、黄色灯分别表示一、二、三级报警。4.记录仪模块记录仪模块包括热敏头、电路板两部

10、分,实现热敏头的控制、状态查询以及主C PU 的数据通讯。控制包括水平走纸和竖直方向打印,所查询的状态包括纸的有无、热敏头的抬起、落下、热敏头温度过热与否等。当记录任务完成或热敏头由于某种异常而过热时,单片机会自动切断驱动电源起到保护作用。记录仪打印的数据和波形,通过主C PU 的命令完成,并把记录仪的状态实时传送给主C PU 供显示。记录仪板通过一根五芯信号线与转接板相连,再通过转接板连到主控板。另外还通过一根两芯的电源线连到电源板。记录仪模块的电路原理框图见图1。5.心电/呼吸/体温模块心电/呼吸/体温模块包括五个部分,分别是心电放大电路、呼吸电路、体温电路、控制与数据采集电路和隔离光耦电

11、路,其中心电放大电路又分为心电前置放大级、心电主放通道一和心电主放通道二。心电前置放大级包括信号缓冲电路、导联脱落检测电路。来自人体的心电信号经信号缓冲电路的缓冲,一路去导联脱落检测电路进行导联脱落判断,一路送入心电主放通道一和二,在单片机控制下放大、滤波后得到两通道心电信号,心电主放通道一中还包括起搏脉冲检测电路,检测心电信号中叠加的起搏脉冲信号。呼吸测量基于阻抗法原理,当人体呼吸时胸发生起伏变化,相当于RL 和L L 间的阻抗变化,把通过心电电极RL 和L L 的高频信号变成调制高频信号。来自人体的胸阻抗变化信号经呼吸电路前级调制,送入后级解调、放大、滤波,得到呼吸波信号。体温电路可以对体

12、温探 头输入的信号进行放大、 滤波,输出与温度对应的电平信号。6.无创血压(N IB P 模块无创血压测量采用脉博振荡法原理。将围绕上臂的袖带充气,直到袖带产生的压力阻断上臂动脉血的流动,然后按一定算法要求逐渐放气,随着袖带压力的减小,动脉血随着脉膊的跳动,会在袖带中产生脉动,通过和袖带充气管路相通的压力传感器,可以产生一个随脉膊跳动的脉动信号。用一个高通滤波器(约1Hz 滤出脉动信号并放大,经A/D 转换成数字量,经单片机处理后可得出收缩压、舒张压和平均压。无创血压(N IB P 同时具备保护电路,防止充气压力过高。无创血压模块由电路板、一个充气马达和两个放气阀组成,如图3所示。7.血氧饱和

13、度(S p O 2模块S p O 2通过对指尖等脉膊波的描记,经过特定的算法和临床数据查表得出。S p O 2探头为测量传感器,内置二个发光二极管和一个光电池元件。二个发光二极管用一定波长的红光图1记录仪模块的电路原理框图图2记录仪模块的电路原理框图72医疗设备信息 21卷7期2006.7设备维修图3无创血压模块电原理框图2.判断球管阳极启动定子线圈有无断/短路。用档测X 、Y 、Z 相内阻,均无断、短路,判定启动定子无断/短路。3.判断阳极启动控制器有无正常启动电压。工作电压波形相序如下图:用V (A C 测,在摄影时,启动极无正常启动电压。经过以上检测初步判断阳极启动器SA -32B 为重

14、点检测对象。拆开启动器盖子,在摄影开关按下时注意观察各继电器动作,发现RL 6(功能:定子接线序位为Y -X -Z 确认继电器未吸合。分析RL 6未吸合的可能原因有:1.开关线圈一端的CN 3.6无100V 电压过(通过F3/2A FU S E 。2.RL 6得电回路(另一端有断路。上电,测试CN.3.6端有100V ,再测RL 6得电端,发现RL 1(功能:改变内部回路以工作在180Hz 正常吸合,RL 10(功能:提供刹车电压常闭,RL 4(功能:在RL 3动作后提供恒定的工作电压正常常闭,但RL 9(功能:在RL 6动作后将定子连接至主回路的7、9脚间常闭开关断开,这样RL 6在上电后得

15、电回路断路,造成RL 6不动作,RL 9也不会动作,无法将定子接至主回路,也就不会启动阳极,从而不产生摄影曝光。对策将RL 9拆下,清洁各触点,使其可以正常闭合,接回试机可正常摄影,维修成功。总结象类似故障,应从大处着手,顺藤摸瓜,找到故障点,从而排除故障,这也提醒我们平时应该注意基础技能的培养,比如电路图纸的快速阅读,英文阅读能力。图1(660nm 和红外光(940nm 二极管。它们按一定的时序交替点亮。当指尖的毛细血管随着心脏的泵血反复充血时,发光二极管的光线经血管和组织吸收后而投射到光电池上,光电池可感应到随脉膊血变化的光强,其形式为变化的电信号。两种光线信号的直流和交流成分之比对应血液

16、中氧含量。通过测量脉搏波的波峰和波谷的吸光度来计算S p O 2得出正确的氧饱合度值。血氧板包含C PU /存储器、光电驱动、A/D 转换、信号处理电路和电源电路等部分,硬件框图如下图所示。血氧板的C PU /存储器部分完成血氧板内部电路控制和与主控板之间的串口通讯。光驱动电路在单片机的控制下产生驱动电流,用于驱动血氧传感器中的发光二极管,由传感器产生的光电信号,经差分放大电路放大、程控增益放大,后经过偏置放大电路将交流部分放大得到采样信号,经A/D 转换电路转换为数字信号,送给C PU 。2常见故障检修故障1开机后黑屏,而电源指示灯亮。检修先将监护仪外接至V GA 显示器,V GR 有显示,

17、按前面板上N IB P 时血压泵工作,打开机器,检查背光板连接线,主控板到电源板连接线是否松动脱落,发现连接良好,发现显示屏与主控板之间的转接板接触不良或转接板插座处有开焊现象,清理转接板或将开焊处重新焊接,开机仪器工作正常。故障2提示血压泵漏气检修首先确认接头连接良好,检查袖带是否漏气,如若漏气更换接头或袖带;否则,为血压泵漏气,拆下机壳检查,查找漏气点,如为泵内漏气找厂家换泵。故障3血压报警“空气压力错”检修首先要检查血压泵体,发现泵体中气阀被堵住,将其拆下,清除阀内杂质,重新安装试机工作正常。一般来说,血压泵模块泵板损坏的可能性较小,这种故障通常是由于使用了质量较差的袖带引起的,因为劣质袖带在生产过程中其内部处理的不干净,使得泵体中气阀很容易被堵住,严重的还可能损坏气阀。因此,在购买监护仪袖带时,要保证质量,避免因小失大。参考文献1傅守勇,等.9030B 型太空监护仪电源原理与故障检修分析J .医疗设备信息,2005,(10:66.2李冠军,等.多参数监护仪黑屏的常见故障原因及排除思路J .医疗设备信息,2005,(4:61.3张维民.监护仪常见故障三例J .医疗设备信息,2005,(2:86.4刘群.太空9039S 型监护仪电源原理与维修J .医疗设备信息,2003,(8:70.(上接第100页