趙 龍 昝 釗

隨著醫(yī)療事業(yè)不斷發(fā)展，臨床對輸液精度提出了更高要求。傳統(tǒng)臨床輸液采用重力形式輸液，手動調(diào)節(jié)輸液器藥液滴速，故不能精確控制輸液速度，也加大了護(hù)理的工作強(qiáng)度。來普SA213型輸液泵(北京鑫禾豐醫(yī)療技術(shù)有限公司)是一種自動輸液裝置，已在臨床中廣泛應(yīng)用，由于該機(jī)型日常頻繁使用不可避免出現(xiàn)故障，通過對氣泡報警、顯示故障、阻塞報警以及電源故障等常見故障進(jìn)行分析，給出最佳解決方案。

1 SA213型輸液泵的結(jié)構(gòu)與原理

SA213型輸液泵采用高度集成的32位ARM單片機(jī)對輸液過程全面控制，該輸液泵以步進(jìn)電機(jī)帶動蠕動泵為動力源，配以流速、氣泡以及阻尼等故障檢測電路對輸液情況進(jìn)行實施監(jiān)控，以滿足多種情況的輸液要求，具有較好的控制和報警功能[1]。該輸液泵相比傳統(tǒng)吊瓶式輸液可避免輸液速度和輸液量不穩(wěn)定、精度控制不準(zhǔn)確、輸液過程出現(xiàn)氣泡及管路阻塞等情況[2]。

SA213型輸液泵由控制系統(tǒng)、開關(guān)電源模塊、電源控制模塊、內(nèi)置電池組、伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、外部接口以及人機(jī)接口組成[3-5]?？刂葡到y(tǒng)是設(shè)備的神經(jīng)中樞，該系統(tǒng)在既定的程序控制下，根據(jù)人機(jī)接口所設(shè)定的數(shù)據(jù)和模式控制伺服系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，并根據(jù)檢測系統(tǒng)反饋的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行各種緊急情況的處理，并做出各種聲光故障報警。SA213型輸液泵原理見圖1。

圖1 SA213型輸液泵工作原理

電源模塊負(fù)責(zé)將市電220 V電壓經(jīng)內(nèi)部開關(guān)電源電路轉(zhuǎn)換成18 Vdc并送電源控制板，電源控制板對18 Vdc電源進(jìn)行處理，處理后電壓分為兩路:一路負(fù)責(zé)給內(nèi)置電池充電，以便在外電源斷路情況下，設(shè)備能即時切換到內(nèi)電源進(jìn)行不間斷供電；另一路提供系統(tǒng)板正常工作所需要的各種電壓。

伺服系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動電路、步進(jìn)電機(jī)、指狀蠕動泵體、位置反饋系統(tǒng)等組成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，具體工作過程為單片機(jī)輸出電機(jī)驅(qū)動信號給電機(jī)驅(qū)動電路，經(jīng)功率放大的電機(jī)驅(qū)動信號驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動下，指狀蠕動泵進(jìn)行往復(fù)擠壓輸液管動作，從而進(jìn)行精度可控的輸液過程，并且在此過程中始終伴隨著光電耦合器進(jìn)行的速度檢測閉環(huán)控制，實現(xiàn)輸液量的精確控制。

檢測系統(tǒng)主要包括阻塞檢測電路、滴數(shù)傳感器、開門檢測電路、溫度檢測電路以及超聲波氣泡檢測電路。阻塞檢測電路主要以霍爾元件為檢測部件，滴數(shù)傳感器以紅外傳感器為檢測部件，而氣泡檢測主要利用超聲原理進(jìn)行檢測。SA213型輸液泵正是利用以上各種檢測傳感器對輸液過程中出現(xiàn)各種異常情況及時將數(shù)據(jù)傳遞給CPU，以便CPU及時采取有效措施，保證輸液準(zhǔn)確和可靠[6-7]。

2 SA213型輸液泵常見故障

2.1 故障一

(1)故障現(xiàn)象。準(zhǔn)備好輸液管，設(shè)置完成輸液參數(shù)，按啟動鍵后設(shè)備報氣泡故障。

(2)故障分析。SA213型輸液泵氣泡檢測電路由超聲波發(fā)生電路、信號放大電路、回波信號檢測電路等組成[8-9]。由1X13有源晶振產(chǎn)生2 MHz振蕩信號，經(jīng)1U53放大，再由1U43緩沖驅(qū)動加到超聲波發(fā)生探頭上產(chǎn)生超聲波，而穿過輸液管的回波信號經(jīng)回波探頭檢測由1D13、1T43及1T33處理后輸入到運放1A13A的3腳，如管路中無氣泡或單個氣泡體積＜40 μl時，回波信號經(jīng)運放1A13A、電阻1R143、電阻1R153以及電容1C133處理后輸出高電平給CPU的P028腳；當(dāng)氣泡探頭檢測到管路中有氣泡且單個氣泡體積＞40 μl時，回波信號經(jīng)運放1A13A、電阻1R143、電阻1R153以及電容1C133處理后輸出低電平給CPU的P028腳，此時，設(shè)備停止輸液并報“氣泡”字樣，產(chǎn)生氣泡報警。因此，當(dāng)管路中確實有氣泡、氣泡超聲傳感器表面有劃傷或太臟、氣泡超聲傳感器引線有扭傷或引線插頭松動均會引起此類故障。氣泡檢測電路原理見圖2。

圖2 氣泡檢測電路

(3)故障排除。當(dāng)出現(xiàn)氣泡報警時，依次按“消音”和“停止”鍵，關(guān)閉輸液器止液滑輪，打開泵門檢查管路無氣泡，輸液泵中氣泡探頭未臟，開機(jī)進(jìn)入調(diào)試模式，在設(shè)備關(guān)閉狀態(tài)下，按住“輸液器選擇”鍵開啟設(shè)備，當(dāng)聽到“嘀嘀”聲響后松開按鍵，此時設(shè)備進(jìn)入輸液器匹配調(diào)試模式，點按“選擇”鍵直至上顯示窗顯示“7777”時，下顯示窗顯示數(shù)字為100，通過旋轉(zhuǎn)置數(shù)盤，將數(shù)值設(shè)定為110，按住“清零”鍵直至設(shè)備發(fā)出“嘀嘀”提示音。在調(diào)試模式L009中觀察氣泡基值，此時顯示窗顯示為“1”，而實際值應(yīng)＜100，此處數(shù)值為“1”，表示數(shù)值已超出顯示窗可顯示范圍而溢出，表明探頭線纜松脫或破損、氣泡探測電路有開路現(xiàn)象。由于此系列輸液泵氣泡超聲傳感器探頭線穿過前門的空心轉(zhuǎn)軸連接到線路板上，見圖3。

圖3 超聲波發(fā)射探頭位置

在實際的維修中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)由于頻繁的開關(guān)前門動作，導(dǎo)致探頭線纜扭斷的現(xiàn)象。用示波器測1CK213測試點處有幅度為9.62 V的2 MHz方波，1CK193測試點處有3.39 V的2 MHz方波，表明發(fā)射探頭和接收探頭均正常，而測量1D13的輸出級無電壓，其正常應(yīng)為2.5 Vdc，懷疑1D13故障，焊下測量正常，判斷為1D13管腳有虛焊現(xiàn)象而導(dǎo)致此故障，將1D13重新在線路板上焊牢固，再開機(jī)進(jìn)入調(diào)試模式L009中觀察氣泡基值，已恢復(fù)至22，設(shè)置參數(shù)后啟動泵，故障排除。

2.2 故障二

(1)故障現(xiàn)象。開機(jī)外電源燈、流速調(diào)節(jié)燈以及輸液器選擇燈均正常指示，但面板數(shù)碼管無顯示，除電源按鍵外其他按鍵均不起作用。

(2)故障分析。此設(shè)備面板按鍵(電源鍵除外)、數(shù)碼管顯示功能由ZLG7290CS I2C接口鍵盤及LED驅(qū)動器芯片實現(xiàn)，將電源控制按鍵單獨接到控制板可實現(xiàn)開關(guān)機(jī)功能，表明控制電路基本正常，當(dāng)電源、數(shù)碼管驅(qū)動及按鍵接口電路任意故障時，均會導(dǎo)致此故障發(fā)生。數(shù)碼管驅(qū)動及按鍵接口電路原理見圖4。

圖4 數(shù)碼管驅(qū)動及按鍵接口電路

(3)故障排除。打開輸液泵機(jī)殼通電開機(jī)，測量ZLG7290CS的16管腳VCC電壓為4.98 V，15管腳RES電壓為4.97 V，再測量17和18管腳(OSC1、OSC2)電壓均為0.9 V。通常正常時17和18管腳電壓皆為2.27 V，表明ZLG7290CS 17和18管腳外接的5.0 MHz晶振未起振，用示波器測量17和18管腳無5.0 MHz波形，認(rèn)為是由于無正常時序波形，所以ZLG7290CS未能正常工作，將外接晶振及電容焊下測量均正常，因此懷疑集成塊故障，恢復(fù)晶振及電容，更換ZLG7290CS后開機(jī)，故障排除。

2.3 故障三

(1)故障現(xiàn)象。已加裝好輸液管路，設(shè)置好參數(shù)，按“啟動”鍵，設(shè)備在開始輸液數(shù)秒后報警提示阻塞故障。

(2)故障分析。SA213型輸液泵采用一片隨指狀蠕動泵同軸轉(zhuǎn)動的擋光片和兩只光耦元件來檢測步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，光耦將檢測數(shù)據(jù)通過74HCT14D反向驅(qū)動反饋給CPU，用以控制轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定，當(dāng)蠕動泵、步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動電路及光耦元件等任一個元件故障均會使反饋給CPU的電機(jī)運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)與預(yù)期值有偏差，設(shè)備即會反向轉(zhuǎn)動泄壓、停止輸液、報故障，并以聲光報警提示[10-11]。電機(jī)速度檢測機(jī)構(gòu)見圖5。

圖5 電機(jī)速度檢測機(jī)構(gòu)

(3)故障排除。關(guān)閉電源，將設(shè)備外殼打開，檢測泵體內(nèi)未見大量藥液進(jìn)入，用手轉(zhuǎn)動光耦檢測擋片，其泵體和電機(jī)均旋轉(zhuǎn)靈活，由于此臺設(shè)備每次均在泵體轉(zhuǎn)動數(shù)秒后才報阻塞故障，因此判斷步進(jìn)電機(jī)工作正常，故障應(yīng)為設(shè)備未正確檢測到泵體轉(zhuǎn)動脈沖信號。先給輸液泵加裝好輸液管路、設(shè)置好輸液參數(shù)、啟動輸液泵，使用萬用表在泵體轉(zhuǎn)動情況下測得兩只光耦集電極均有0～3.31 V的電壓變化，測量1U61的3腳與11腳也有電壓變化，1U61的4腳會隨3腳的改變而變化，只有10腳始終保持在3.31 V，因此判斷可能是由于1U61故障使設(shè)備未檢測到10腳電壓變化而認(rèn)為存在阻塞故障，故更換1U61(74HCT14D)后開機(jī)啟動，故障排除。SA213型輸液泵電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路見圖6。

圖6 電機(jī)速度檢測電路

2.4 故障四

(1)故障現(xiàn)象。使用外接電源或內(nèi)置電池其電源指示燈不亮，無法開機(jī)。

(2)故障分析。SA213型輸液泵電源電路由220 Vac經(jīng)過開關(guān)電源形成18 Vdc供給電源控制板，電源控制板以MC9S08AC32單片機(jī)為主控芯片控制電源控制板產(chǎn)生內(nèi)置電池充電電壓、5 Vdc待機(jī)電壓、主控電路板工作所需要的電壓輸出以及對電源電壓進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)開關(guān)電源、電源控制板任一電路出現(xiàn)故障，均會導(dǎo)致此類故障的發(fā)生。

(3)故障排除。打開設(shè)備外殼，插上外接電源線，觀察發(fā)現(xiàn)開關(guān)電源輸出指示燈亮，在電源控制板上可測得開關(guān)電源到電源控制板18 V輸出，測量電源控制板到主控板的電源輸出插頭3J1各路輸出皆為0 V。在測電壓時，電源控制板發(fā)熱嚴(yán)重，進(jìn)一步檢查為U1管7550發(fā)熱，U1管在此為5 V輸出穩(wěn)壓管，懷疑輸出回路存在短路現(xiàn)象。將U1外接元件U3、3L2、3D7以及C11分別焊下進(jìn)行測量結(jié)果均正常，懷疑電源控制板上單片機(jī)MC9S08AC32故障，測量單片機(jī)16和17管腳以及29和30管腳發(fā)現(xiàn)已短路，更換MC9S08AC32后開機(jī)正常，故障排除。

3 小結(jié)

SA213型輸液泵較傳統(tǒng)輸液裝置在準(zhǔn)確性、安全性以及高效性等方面具有明顯優(yōu)勢，其操作簡單，深受臨床好評。在臨床應(yīng)用過程中，除上述常見故障外，部分故障為人為原因所致:①出于成本考慮使用普通的輸液管輸液或用普通輸液管標(biāo)定流量，而實際輸液中使用精密輸液管，從而造成輸液精度不準(zhǔn)；②操作人員未能對超聲氣泡探頭進(jìn)行清潔保養(yǎng)，而導(dǎo)致氣泡誤報警；③泵體內(nèi)進(jìn)入藥液未能及時清潔，使輸液泵誤報阻塞故障等。因此，應(yīng)加強(qiáng)操作人員培訓(xùn)，重視輸液泵的保養(yǎng)及維護(hù)工作、在對設(shè)備軟硬件進(jìn)行變動后要進(jìn)行質(zhì)量控制檢測，不僅能更好發(fā)揮輸液泵的功效，還可提高輸液泵使用壽命，降低故障率，有效地保障輸液泵在臨床使用的穩(wěn)定性與安全性。