呼吸机故障检修二例
引言
呼吸机旨在用于治疗和监视婴儿及成人呼吸衰竭、呼吸不足患者，是目前各中、大型医院所必备的设备。作为医院临床最重要的治疗与抢救设备，呼吸机大量用于医院的复苏抢救、麻醉以及各重症监护中的危急重病人，它不但能替代患者的自主呼吸，同时也可为患者提供支持、帮助形式的辅助呼吸治疗，延续病人生命，可以为进一步治疗争取宝贵时间。因此，呼吸机的稳定性、可靠性、准确性将会对患者的治疗及生命会产生直接影响。而想要让呼吸机长期保持正常运行，避免在患者使用期间出现问题、对患者造成伤害甚至危及生命，生物医学工程技术人员及时、有效地对呼吸机进行维护、保养和修理就显得尤为重要[1-3]。
1 呼吸机的工作原理及组成
任何呼吸机的工作原理都在于气压差，一般分为两种方式：
（1）胸廓负压，将患者的胸部或整个身体置于密闭的容器中，呼吸道与大气相通。当容器中的压力低于大气压时，胸部被牵引扩张，肺泡内压力低于大气压，空气进入肺泡，为吸气期；而当容器压力转为正压时，胸廓受压迫缩小，肺泡内压力高于大气压，其内气体排除体外，为呼气期。由于这类呼吸机体积大、耗能多、效率低，目前已被淘汰使用。
（2） 气道正压呼吸机，由体外机械驱动使气体压力增高，通过管道与患者面罩或呼吸道插管连接，气体经气道、支气管，直接流向肺泡，即气道口和肺泡产生正压力差而形成吸气；在撤去体外机械驱动压力后，胸廓及肺弹性回缩，产生肺泡与气道口被动性正压力差而形成呼气。呼吸周期均存在“被动性正压力差”而完成呼吸，通俗的来讲就是用外力帮助患者进行呼气、吸气的动作[4-5]。呼吸机的工作原理示意图，见图1。
1.1 呼吸机组件
现代呼吸机一般由以下3方面组件构成：① 用户界面，用于设置同期模式、显示病人数据以及指示报警；② 病人装置，用于按照设置的通气模式混合气体；③ 病人呼吸回路系统，用于传送及交换气体。
图1 呼吸机工作原理示意图
1.2 呼吸机通气模式
呼吸机通气模式通常有3种：控制通气、支持通气以及自主呼吸（CPAP）。系统也允许采用综合控制和支持通气模式。在控制通气期间，系统将感测病人的自主呼吸能力，即采用容量控制通气。在支持或自主呼吸期间，可以触发强制通气，即具备增强的SIMV功能。
1.3 呼吸机通气参数
当选择不同的通气模式时，都会有对当前模式产生影响的参数，通常有：呼吸频率（RR）、潮气量（VT）、分钟通气量（MV）、呼气末正压（PEEP）、高于PEEP的控制压力、高于PEEP的支持压力、吸呼比（I:E）、触发灵敏度、吸气终止（%）以及O2浓度（%）。
2 故障实例
2.1 通气故障
2.1.1 故障现象
Servo系列呼吸机（西门子，德国）主显示屏显示吸入潮气量（VTi）为350 mL，呼出潮气量（VTe）≥1000 mL，吸入和呼出潮气量严重失衡，同时发出红色报警。
2.1.2 故障分析
根据故障现象，可从以下3方面分析排除：① 空气和氧气供给的压力和流量是否正常；② 呼出盒内的呼出流量传感器是否故障；③ 空气、氧气模块内部构件或流量传感器是否出现问题。
2.1.3 故障处理
（1）检查气体供应状况：观察其他在用呼吸机工作均正常；查看故障呼吸机状态栏氧气压力为4.1 bar、空气压力为4.3 bar，正常。
（2）排查呼出盒状况：其内如有痰迹等异物进入，将造成呼出流量传感器故障，使用75%酒精浸泡1～2 h，冲洗、晾干后上机测试，故障依旧；随后与另一台同款呼吸机互换测试，结果显示呼出盒正常。
（3）把注意力集中到呼吸机主机部分，仔细倾听发现，在呼吸机没有启动的情况下，机箱里面隐约有微弱气流声。随卸下主机外壳，发现“呲呲”声来自于两模块部分。交替拔除氧气与空气接头进行辨别，确定气流声来自空气模块。卸下空气与氧气模块，并拆开逐一进行对比（两模块内部机械结构相同），最后发现空气模块喷嘴上金属弹簧压片中央部分已碎裂，仅剩余一半。为再次确认，将氧气模块上的喷嘴换至空气模块上，通气测试，不再有漏气声音出现。
至此，故障位置已精确定位至最小零件。因暂无这一配件，通过研究SV300呼吸机的模块，发现其老式喷嘴不带弹簧压片，为了应急，将故障喷嘴上残余弹簧压片剪去，装入空气模块，恢复整机硬件后开机测试，除了气道压与分钟通气量波形基线略有细微波动外，其他各项监测参数均正常，不影响呼吸机常规使用。在此期间，只要取到这一金属弹簧压片或者整只模块喷嘴即可。
在判断故障位置、给出解决方案的同时，也分析了这一故障形成的原因，比如为什么这个弹簧压片会裂？为何会是空气模块的先断裂，而氧气模块的暂时没事？有没有防范措施？分析为：呼吸机工作期间，吸气相时下侧顶针会根据潮气量松开不同的间隙，呼气相时顶针会以敲击状顶向弹簧压片而瞬间关闭通气道，如此久而久之，弹簧片金属会因超限使用而断裂；从概率来讲，空气用量会远大于氧气，这就造成空气端弹簧压率先出问题；我们自己不能轻易改变机器结构，建议厂家增强弹簧压片材料的韧性，或把顶针球面改成平面以增加接触面积，或在顶针头部加装尼龙、硅胶之类以缓冲。而作为使用方，可每隔一段时间，或在维护时把空气、氧气模块喷嘴互换，如此可延长整体使用寿命[6-7]。
期间，也把这一故障现象向西门子厂方工程师详述，他们表示没有碰到过这种情况（因当时Servo系列呼吸机刚刚应用于临床不久），会向总部反馈。最后，模块喷嘴作为5000 h维护保养必换零配件之一。
2.2 氧浓度故障
2.2.1 故障现象
Servo系列呼吸机（迈柯唯，德国），使用前检查无法通过测试，运行时候氧浓度偏低，发出氧浓度低报警。
2.2.2 故障分析
针对氧浓度失常，首先须排除氧传感器故障；其次检测氧气供应的压力、流量是否正常；最后考虑氧气自身纯度问题。
2.2.3 故障处理
由于是新建院区，所有呼吸机都是新引进的，氧电池应当不会出现失效或故障。点开状态栏查看其剩余寿命为98%，再检查其他相关部件，均未发现明显异常。因此，可初步判断氧传感器及各部件均属正常。
氧浓度低，原因是空气、氧气比例失调，空气量多或氧气量少都会引起这种现象。检查状态栏氧压为4.0 bar、空压为4.3 bar，正常。
后了解到，新院区采用的是分子筛式制氧机中心供氧，是否为这方面因素所致（因老院区一直为液态氧中心供气）？使用氧浓度计检测中心供氧的氧浓度，发现氧浓度只有80%，不符合要求。随后使用钢瓶氧气做氧传感器定标及使用前检查，发现所有项目都能通过，呼吸机也能正常工作。再次连接到医疗条带，使用中心供氧来测试验证，调节氧浓度至100%，发现呼吸机监测到的氧浓度同样只有80%，与氧浓度计检测的中心供氧浓度相同。询问中心供氧得知，由于医院的供氧需求不断增大，在调节增大产量的同时，造成相应浓度下降。建议增加制氧机开机工作时间，或必要时在用量高峰期同时启动备用系统以满足所需[8-9]。
同时，通过多方咨询，得知制氧机所产出的氧气在抵达终端实际使用时，浓度达不到100%，一般在95%～96%，最高98%。果然，在中心供氧部门调节增大产量后，检测到的氧浓度为96%。那么，这就带来一个新的问题，所有呼吸机使用制氧机提供的氧气来定标的氧浓度会产生偏差——呼吸机定标后显示的100%氧浓度，实际为96%。这不是单台机器，而是全院群体性问题。随即向分管院领导反映该情况，并现场演示、解说，建议各相关使用部门在使用高浓度尤其是纯氧时须有心理预期，并由院部综合情况统筹解决方案。
3 讨论
以上两则维修案例，并非复杂或疑难，可却有其特点：一则是新款设备投入市场运行一段时间后，自身内部出现的有待进一步改善的问题；另一则为由于外部因素而影响到呼吸机工作，出现故障报警状态，也须合理排除解决，才能保障设备安全正常运行。
案例一中，虽然最终只需更换一小配件，可也需通过仔细研判、分析排查，才能确认问题所在。重要的是，通过原因分析形成了一些思考，以及如何面对新款设备投入市场初期可能会出现的问题。就如同汽车领域，新投入市场第一年的汽车，会有这样或那样小问题，但通过市场的反馈，厂家会不断的修正、改善，到第二、第三年的同款汽车就会趋于成熟。所以，在解决当下问题的同时，向呼吸机生产厂方反馈情况，希望厂方能够在后续生产过程中，把这一问题考虑进去，进行技术修缮、改进，使该款产品能够更加成熟、稳定、可靠[10-13]。
案例二中，虽不是呼吸机自身故障，但客观因素也会严重影响设备的正常运行，必须引起足够重视。同样，此事件也引发一些思考——现今多数医院中心供氧采用的是液氧供应，该方式氧浓度应无问题；同时也有相当一部分医院采用制氧机中心供氧，此种方式产生的氧浓度难以达到100%，且会因一些客观因素而造成氧浓度大幅波动，这将会给呼吸机临床应用带来困难和风险。那么，如何管控风险，防范此类隐患的发生，将成为呼吸机应用、临床医疗以及医院整体建设的一个新课题[14-15]。
4 结论
呼吸机故障的维修，我们须充分了解呼吸机的结构、原理，熟悉其性能、应用，采取由外至内、由简入繁、由易到难、着眼全局、把握细节的维修方式，并结合呼吸机的实际使用状况，注重维修实践。同时，加强呼吸机的科学管理和维护保养，规范使用人员的操作方法。消除隐患、减少故障和杜绝事故，确保呼吸机使用率和完好率，延长呼吸机寿命周期，提高患者抢救成功率，如此，设备的经济效益和社会效益将双丰收[16]。
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Two Cases of Ventilator Trouble-Shooting