Draeger Evita系列呼吸机工作原理与故障分析

Draeger Evita系列呼吸机工作原理与故障分析
刘欣
【摘要】Draeger Evita系列呼吸机主要包括Evita 2 Dura型、Evita 4型和Evita XL型等型号呼吸机,其工作原理和主要部件功能基本一致.本文在介绍Draeger Evita系列呼吸机工作原理的基础上,总结了Evita 2 Dura型和Evita XL 型系列呼吸机的故障检修经验和分析思路,从气路故障和电路故障两方面排查故障,有助于维修工程师分析呼吸机故障原因,提高维修效率.%Draeger Evita series ventilators mainly include Evita 2 Dura, Evita 4, Evita XL and etc, with the similar operational principles and main functions. The author summarized the maintenance experiences and analysis mentality in Evita 2 Dura and Evita XL ventilators on the basis of the introdution to the ventilator operational principles. The method that the pneumatic and electronic malfunction were checked step by step was proved helpful for engineers and improved the efficiency.
【期刊名称】《北京生物医学工程》
【年(卷),期】2011(030)006
【总页数】4页(P648-651)
【关键词】Draeger;Evita呼吸机;工作原理;故障分析
【作者】刘欣
【作者单位】首都医科大学附属北京安贞医院医学工程科,北京,100029
【正文语种】中文
【中图分类】R318.6
0 引言
呼吸机是医院必不可少的急救与生命支持设备，在抢救急重症患者、术后恢复、治疗各种呼吸疾病方面发挥了重要作用。

首都医科大学附属北京安贞医院有多台德国Draeger Evita系列呼吸机，在心脏外科重症监护室(ICU)、普通外科重症监护室(SICU)、呼吸重症监护室(RICU)等病房中使用，这类呼吸机具有很好的稳定性、可靠性和精度，是可进行人机对话的智能型呼吸支持系统，受到医护人员的好评。

目前Evita系列呼吸机主要包括Evita 2 Dura型、Evita 4型和Evita XL型等型号呼吸机，它们不断改进和完善，融合了先进的自动控制系统、监测技术和一体化大屏幕波形显示功能，更体现和符合人机工程学原理，通气功能更加全面。

总结长期以来Evita系列呼吸机的检修经验，医学工程师应该首先掌握该呼吸机的工作原理、基本结构和各部件的主要功能;然后再采用由简单到复杂，由一般到特
殊的原则，对故障进行合理分析;最后才是拆机检修。

也就是说在检修时先要有思路，确定了处理方法，再动手维修，从而确保每一步操作都是有的放矢的。

1 工作原理与特色功能
Evita系列呼吸机采用红宝石高压伺服阀技术进行空氧混合，并提供恒容气流。

机
内的压力传感器，分别检测输入氧气、输入空气、吸入端和呼出端压力;流量传感
器监测呼出流量;氧电池检测用氧浓度;温度传感器检测吸入气体温度。

Evita系列呼吸机由人机界面单元、电路单元、气路单元等三部分组成，其原理结构图如图1
所示［1］。

人机界面单元包括显示器、按键、触摸屏和图像控制板，是呼吸机的操作显示部分，
可用来进行参数调节，观察测量数值和报警提示等操作。

电路单元包括CPU控制板、电源模块以及各种参数的测量电路。

CPU控制板通过CAN总线对马达控制板、氧气阀板、氧气浓度监测板、操作面板、压力传感器、流量传感器、旁路阀、紧急安全阀等实施控制。

气路单元包括气动控制板(PNEUMATIC板)、高压伺服阀(红
宝石阀)控制板(HPSV控制板)、PEEP阀、混合器、压力传感器、流量传感器和氧
电池等，是呼吸机各种通气模式和功能的实施执行部分。

随着技术的不断发展，Evita系列呼吸机具有了一些独特的通气模式和功能。

(1)双水平气道正压通气(BIPAP)模式:双水平气道正压通气模式是Evita系列呼吸机中通用的通气和脱机模式，在整个呼吸周期中压力控制型通气与自主呼吸相结合，在任何时候都给予患者充分的呼吸自由，它不仅减少了镇静剂的使用和通气创伤的发生，还增加了患者自主呼吸的能力。

双水平气道正压通气模式的设置与压力控制通气(PCV)模式相同，但通气表现在两个持续气道正压(CPAP)水平上对支持的压力进行调整，而无需改变模式，通气模式会根据患者自主呼吸的强弱表现为其它形式。

(2)自动流量(AutoFlow)功能:自动流量功能是Evita系列呼吸机独有的应用于所有
定容型通气模式的通气功能，是对传统定容通气模式的升级和提高。

呼吸机根据测得的患者肺部情况(包括气道阻力、顺应性等)自动调节吸气流量，努力以尽可能低的压力在所设置的吸气时间内输送所需潮气量。

当患者出现自主呼吸时，自动控制送气流速和呼气阀门，在保证患者所需的前提下保持平台压力不变。

如果在吸气前期就已经达到所需潮气量，则阀门的控制系统保证患者在剩余时间内可以自由呼吸，如同在呼气期一样。

图1 Evita系列呼吸机原理结构图Figure 1 Evita Seri es’ventilators schematic diagram
(3)流量触发(Flowtrigger)功能:Evita系列呼吸机采用的高压伺服阀(红宝石阀)具有极高的灵敏度和反应速度，无需基础流量。

另外为了避免误触发，只有在压力差达
到0.2 mbar(1 bar=105Pa)时，阀门才开放，为兼顾从新生儿到成人，极弱自主
呼吸和进行脱机测试的患者，触发灵敏度设置调节范围为0.3～15 L/min。

(4)泄漏补偿功能:Evita系列呼吸机计算出吸气和呼气潮气量的差值，这个差值相
当于漏气的测量，并在呼吸机上显示为分钟泄漏量MVleak。

在容量控制机械通气(IPPV)模式下，Evita系列呼吸机能够进行泄漏补偿。

2 故障分析与检修
2.1 Evita 2 Dura型呼吸机故障分析与检修
2.1.1 故障现象
Evita 2 Dura型呼吸机每隔一段时间屏幕突然白屏，重新启动，进入自检，间隔
时间不固定。

在不重新启动正常工作的情况下，潮气量不稳定，伴随着“容量不恒定”报警，呼吸波形没有明显的平台，呼出阀有“噗噗”的放气声。

2.1.2 故障分析与检修
根据Evita系列呼吸机的基本结构，从其气路单元和电路单元两部分着手进行检修。

气路单元的检修首先是外部管路和气源情况，排除了上述原因之后再通过试机观察故障现象，分析内部元器件的情况，有了明确方向后才能拆机维修。

首先检修气路部分。

将呼吸机管路简化成两根螺纹管，去除管路中的积水器和湿化器，连接模拟肺进行测试，观察后发现故障依旧。

由此排除外部管路故障。

检查气源情况，该呼吸机气源来自中心供气站，同一供气带上连接的其它呼吸机都能工作正常。

由此排除供气引起故障的可能。

进入维修模式查看S2.1和S2.2两个压力传感器检测到的输入氧气压力和输入空气压力，结果显示在正常范围内。

由于该呼吸机氧电池早已过期，氧浓度监测功能关闭，无法通过氧浓度偏移变化确定可能的故障原因。

故而直接检测两个红宝石阀是否完好。

将呼吸机电源关闭，拔掉空气源接头，氧气源依然接好，取一杯清水，将连接在呼吸机呼出口的螺纹管末端浸入杯中，发现杯子里有气泡冒出;然后再拔掉氧气源接头，空气源连接好，取一杯清水，将
连接在呼吸机呼出口的螺纹管末端浸入杯中，发现杯子里没有气泡冒出。

由此确定氧气红宝石阀漏气严重，空气红宝石阀完好［2－3］。

将呼吸机电源打开，氧气
源和空气源都连接好，调节氧浓度为100%时，发现呼出潮气量比设定值大70～80 ml，考虑到氧气红宝石阀的泄漏问题，判断氧气红宝石阀磨损严重，需要更换。

调节氧浓度为21%时，呼吸机运行一段时间后就出现了“容量不恒定”报警，呼
出阀发出较大的放气声音。

这时候观察到呼出潮气量每次都达到1L以上。

随后屏幕突然白屏，重新启动，进入自检。

由此可知还有其它故障，需要拆机检查。

电路单元的检修，根据故障现象，由简单到复杂，逐一分析。

呼吸机不断重启，最常见的原因是电源本身问题和负载过大。

在排除了上述原因后，再考虑其它因素。

用万用表检查电源电压为218～223 V，询问护士发现同一供电带上连接的其它仪器设备都能正常工作。

拆机检查电源模块，清理风扇及内部灰尘，故障依旧。

考虑其它因素时，因没有更好的办法，决定参考机器提供的日志中的错误代码进行分析。

最终发现问题都集中在PNEUMATIC板、HPSV控制板和电源模块上。

如果是电
源模块出现问题，根据经验，呼吸机的表现应该是有规律地反复重启。

但是现在呼吸机自检能够通过，而且重启的时间间隔不固定。

所以可以排除电源模块出现问题的可能性。

再考虑到之前试机时，调节氧浓度为21%后呼吸机运行一段时间后就
出现了“容量不恒定”报警，呼出阀发出较大的放气声音。

这时候观察到呼出潮气量每次都达到1 L以上。

随后屏幕突然白屏，重新启动，进入自检。

很可能是HPSV控制板的问题。

判断是哪块HPSV控制板出现问题最简单的方法是“替换法”，利用空气红宝石
阀及其控制电路和氧气红宝石阀及其控制电路相似的特点，交换安装，很快就能得到答案。

将氧气HPSV控制板与空气HPSV控制板对调，再用21%和100%氧浓度的气体
进行测试，发现现象刚好颠倒过来。

调节氧浓度为21%时呼吸机工作正常，调节
氧浓度为100%时，呼吸机运行一段时间后就出现了“容量不恒定”报警，呼出阀发出较大的放气声音。

这时候虽然没有出现重启现象，但也可以确定空气HPSV
控制板损坏。

在更换过电路板后，一定要注意将带有软件的电路板进行软件安装或升级，否则就会出现很多难以分析的问题。

联系厂家工程师更换氧气红宝石阀和HPSV控制板后，厂家工程师将软件版本由3.21直接升级到4.22，试机一段时间后证明故障彻底排除。

2.2 Evita XL型呼吸机故障分析与检修
2.2.1 故障现象
Evita XL型呼吸机在进行雾化时，为保护流量传感器不被药液污染，取下流量传感器［4］，在容量控制机械通气(IPPV)模式下打开流量触发和自动流量功能后，出
现误触发，提示“供气压力低”报警。

2.2.2 故障分析与检修
通过观察故障现象，考虑是由于呼吸机频繁通气，送气过快导致空压机供气跟不上，所以出现“供气压力低”报警。

因而着重检查造成频繁触发通气的原因，也就是故障点。

为了印证思路的正确性，首先关闭流量触发功能，发现误触发现象不再出现;然后
打开流量触发功能和泄漏补偿功能，未观察到误触发现象。

因此确认该故障确实是因泄漏频繁触发通气造成的。

首先检修气路部分。

将呼吸机管路简化成两根螺纹管，去除管路中的积水器和湿化器，连接模拟肺进行测试，观察后发现故障依旧。

由此排除外部管路故障。

该故障是在拆除流量传感器时出现的，重新安装、拆除流量传感器，确认故障现象是:不安装流量传感器出现误触发;安装上流量传感器，误触发现象不再发生，而且
压力波形也是正常的。

根据原理结构图，判断故障发生在呼出阀或PNEUMATIC
板上。

雾化常常使药粉颗粒粘着在呼出阀上，造成密闭不紧密。

根据经验，长期使用不进行清洗维护的呼出阀也会连接不紧密产生泄漏［4］。

首先清洗呼出阀，重新安装后故障依旧。

更换一只新的呼出阀，安装后仍不能解决问题。

由此排除呼出阀故障的可能性。

接着更换一块新的PNEUMATIC板，对PEEP阀做校准，之后测试发现误触发现象依旧存在，因此排除PNEUMATIC板故障的可能性。

图2 部件结构图Figure 2 Part structure diagram
检修工作陷入困境。

重新分析故障检修的整个过程，发现还有一个部件，即与呼出阀连接的加热模块，没有引起注意。

用手指轻轻压住呼出阀蓝色胶圈的位置，模拟安装流量传感器时一个压的动作，观察到误触发现象消失。

这个方法确认了上述分析的正确性。

根据部件结构图(图2)，在没有流量传感器条件下呼出阀A位置与加热模块B位置接触面出现缝隙容易造成测压问题。

拆下加热模块仔细检查，看到B位置软接头处有些许变形。

更换该部件后，经开机测试，故障彻底排除。

3 结论
上述较复杂故障的顺利排除，充分说明掌握呼吸机工作原理和部件功能的重要性。

医学工程师在遇到难题时要冷静，理清头绪，有了清晰的思路以后再动手维修。

维修时要注意每个可能出现问题的细节，不能轻易忽视某些环节。

另外，医学工程师在维修过程中还要积极总结经验。

针对Evita系列呼吸机，如出现呼出潮气量和分钟通气量监测值与设定值偏差较大，就要检查流量传感器和呼出阀。

特别是当泄漏严重，出现“不能监测流量”等报警提示时，主要故障部件应锁定在呼出阀上。

水、污物进入呼出阀或呼出阀安装位置不正确，使阀片不能严密闭合，影响流量传感器检测。

如出现氧浓度监测值严重偏离设定值，就要检查氧电池和两个高压伺服阀(红宝石阀)。

空气红宝石阀泄漏导致氧浓度监测值偏低，氧气红宝石阀泄漏导致氧浓度监测值偏高，可用前面叙述的关闭呼吸机电源并将呼吸机分
别接空气源和氧气源进行判断。

总之，只有加强平时的学习和经验积累，才能及时有效地排除故障，保证呼吸机的正常运转。

参考文献
［1］黄善平.Evita呼吸机原理及供气压力等故障检修四例［J］.中国医疗设备，2011，26(2):115，120.
［2］张景伟.德尔格Evita系列呼吸机维护和故障检修与分析［J］.医疗装备，2008，21(3):60 －61.
［3］羊月祺，汪缨，郭丹.Evita 4红宝石阀的工作原理分析及维修［J］.医疗卫生装备，2008，29(12):98－99.
［4］陈曼珊，张延武.德尔格EVITA系列呼吸机常见故障及保养［J］.医疗卫生装备，2007，28(5):81－82.。