菲萍呼吸机气路工作原理与压力故障维修2例
引言
菲萍是瑞士近几年研发生产，专为早产儿、新生儿和体重30 kg以下儿童使用的呼吸机。集成有创和无创呼吸模式，有创又包含常频、高频[1]。无创呼吸模式包含NCPAP和DuoPAP，在很大程度上解决了经鼻CPAP的漏气问题。吸入气流及呼出气流分别控制，可灵活设置基础气流[2]。当婴儿躁动时很容易产生瞬时不同步，出现人机对抗，而基础气流可以随时保障吸气时有气流。此外，基础气流还可冲刷气道内的残留气体减少呼吸做功，增加病人舒适性。菲萍呼吸机采用压力控制、时间切换、持续气流并集合容积限制功能，避免可能出现的容积伤。加上肺过度膨胀风险系数C20/C的直观评估（C20/C＜0.8即为肺过度膨胀），可以最有效地避免气压伤[3-5]。
精确的超低潮气量控制，常频潮气量可以低至1.2 mL；高频模式最低潮气量可以达到0.8 mL。菲萍的热丝式流量传感器位于婴儿吸入气体的三通处，能够对吸入容量进行解确测量。工作原理是传感器的热丝作为测量电桥的桥臂置于气道中，其温度会因通过的气流发生变化，随之阻值发生变化．进而在测量电路中产生相应的输出电信号，该输出电信号与气体流量成比例[6-8]。
1 菲萍呼吸机气路工作原理
菲萍呼吸机的气路原理图，见图1，由两条并行但不完全相同的气路组成，两个通道的元器件可以互换使用。
2 故障研究
2.1 故障名称：无空气供应
2.1.1 故障现象
可能原因：空气供应故障；压力调节阀故障；压力传感器故障；检测压力电路部分故障。
检查空气供应，检查墙壁有空气，测试压力4.1 bar。继续进入机器内部，见图2，因为不了解压力调节阀的调节后压力数值，没办法进一步检查压力调节阀。拔下调节阀后的软管，有气流；和氧气气流比较，无明显的差别，由此推断压力调节阀损坏的可能性很小。气路继续朝下走就是压力传感器，前面讲过，菲萍呼吸机两条并行的管路，元器件可以互换使用；把氧气通路部分接到空气通路的压力传感器，机器报警，无氧气供应。把空气调节阀后的软管接到氧气端压力传感器，机器报警，无空气供应。由此断定空气端压力传感器故障，因为空气气源和氧气气源相比，容易含有水分[9-10]。
图1 菲萍呼吸机气路原理图
注：1.吸入气体过滤器；2.压力调节阀；3.压力传感器；4.校准阀；5.比例电磁阀；6.内置过滤器；7.流量传感器；8.气动压力安全阀（NCPAP约400 mbar）；9.调节装置；10.校准或呼吸通路开关阀；11.限流器；12.氧传感器；13.消音器；14.吸气喷嘴内滤芯；15.限流器；16.压力传感器（位于前端组合件）。
图2 气路侧板实物图
注：1.氧气入口；2.空气入口；3.压力调节阀；4.氧（空）气校准阀；5.压力传感器；6.比例电磁阀；7.气动压力安全阀（NCPAP约400mbar）；8.呼吸气流；9.混合气体（接氧传感器）；10.校准或呼吸通路开关阀；11.流量传感器（数据处理芯片）。
气体通过软管和接头进入呼吸机，经过吸入气体过滤器进行过滤、除水。经过压力调节阀调压处理，此时压力传感器分别检测氧气和空气气源的压力，当压力达到2.0 bar以上时， 发指令给电路板供气压力已够。当氧气或空气的供气压力低于 2.0 bar时，触发“NO O2 SUPPLY”或“NO AIR SUPPLY”报警。当两个气源都消失时，呼吸机高度报警，同时打开安全阀，病人呼吸室内空气。当给呼吸机发出校准氧传感器指令时，校准阀打开，空气和氧气通路校准阀分别打开，校准通路开关打开，依次校准21%和100%氧浓度，菲萍呼吸机氧传感器校准可以不脱机，使用中进行校准。当正常呼吸时，比例电磁阀，空气和氧气通路分别装有相同比例电磁阀，由软件驱动，单独控制送至病人的空气和氧气。比例电磁阀用线性马达来控制其提升阀，根据相应的电流比例控制其开启程度[11-13]。比例电磁阀控制以下呼吸参数：吸气流速、流速波形(方波／递减波)、潮气量、氧浓度（21%～100%)、呼吸频率。然后经过内置过滤器和流量传感器后一路经过限流器，软管到前端组合件上的压力传感器，通过软管到近病人端压力传感器，检测呼吸压力并在屏幕右侧显示。另外一路经过并接NCPAP安全阀（400 mbar）、调节装置、校准或呼吸通路开关、限流器、氧传感器、13消音器、吸气喷嘴内滤芯到前端组合件，接呼吸管路供给婴儿呼吸，相应检测参数在屏幕右侧显示。气路实物主要安装在侧板和前端组合件处，请结合实物图2和图3，非常直观清楚。
2.1.2 分析及解决方案
菲萍呼吸机侧板气路实物图，见图2，其中压力调节阀铭牌 P1=MAX 10 bar，P2=0.2～3.5 bar，R308-POCK15-2。氧传感器型号是OOM204。
菲萍呼吸机原装压力传感器铭牌为RMOP030GTMH D/C4313，可以用原装压力传感器，也可以代换为铭牌SQ257-14229的压力传感器。
2.2 故障名称：呼吸端压力故障
科室报修：无压力；机器报警：压力过低。
2.2.1 故障现象
机器故障现象，见图3。
图3 故障现象
2.2.2 分析及解决方案
菲萍呼吸机前端组合件气路实物图，见图4。
图4 前端组合件气路实物图
注：1.校准电位器（吸入气体压力0 mbar）；2.校准电位器（吸入气体压力60 mbar；3.压力传感器（吸入气体）；4.压力传感器（近病人端）；5.主板插接件；6.呼气阀线圈；7.安全阀线圈；8.空氧混合器接管（带节气阀）。
注意到屏幕右侧显示的数值P均压150.0 cmH2O；而P峰0，PEEP 0，不符合逻辑。检查吸入端无气流；打开氧疗模式仍然不送气。查看机器报警信息，显示管道堵塞。分析P均压150 cmH2O，压力过高，所以机器报管道堵塞，为安全，机器不提供呼吸气流。
当再次进入工作界面，机器如右图所示，压力显示为0。同样没有呼吸气流的情况，机器压力显示差别如此之大，肯定是压力检测出现故障。可能原因压力传感器故障，或者数据检测部分故障。根据经验，压力传感器故障可能性大一些。
结合气路工作原理图和前端组合件实物图，机器前端组合件上有2个压力传感器，吸入气体压力传感器和近病人端压力传感器[14]。为进一步鉴别判断，当向近病人端压力传感器的压力采样管内注入气体时，压力波形如图3右图所示，出现压力波形，由此近病人端压力传感器正常，吸入气体压力传感器故障。
2.2.3 故障维修
把损坏的压力传感器从前端组合件电路板上焊下来，更换上新的压力传感器即可。机器原装压力传感器铭牌为，SQ273-P001GZ8、PDCOS114DBxxx以及368219-xxxx。还可以替换为SDX01GZ,1406。
由于机器设计非常紧凑，拆装前端组合件是非常麻烦的工作。经验是可以先把屏幕拆下，屏幕固定板可以弯曲变形，这样可以些许空间方便维修。
3 讨论
菲萍呼吸机是一款功能齐全，适合30 kg以下儿童使用的呼吸机。进入中国市场时间较短，可以查阅的文献资料几乎没有。以上的气路原理和实物图，可以说图文并茂，非常直观清楚的描述了菲萍呼吸机的气路工作原理。文章介绍的两例故障维修，做到配件级维修，相比板级维修，可以节省大量资金和缩短维修周期，意义深远。相信会给医工同行们了解维修菲萍呼吸机提供一些帮助和参考。
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Working Principle of Fabian Ventilator Airway and Two Cases of Fault Maintenance