孟凡有

赤峰市医院医学工程部 （内蒙古赤峰 024000）

超声多普勒胎心监测仪是用于胎心监护的仪器，因其采用的是超声多普勒技术，故亦被称为多普勒胎心仪[1]。目前，超声多普勒胎心监测仪是行业内公认的准确度最高、使用范围最广的胎心监护仪器[2]。我院目前在用的TX200Lb 型超声多普勒胎心监测仪有20余台，本研究首先介绍仪器线路板上主要集成电路芯片的功能并剖析其工作原理，再分析2例常见故障的排除过程，以供同行参考。

1 工作原理

TX200Lb 型超声多普勒胎心监测仪采用超声非聚焦连续波多普勒原理，由与母体腹部耦合的超声换能器及电路部分组成，具有监测并记录胎儿心率、母体宫缩的功能，主要用于产妇产前、产时对胎心的监护[3-4]。在监护胎心时，超声换能器产生的超声束直接对准胎儿，入射声束的一部分到胎心运动表面，超声波频率由于多普勒效应发生频移，并由接收换能器检测到，经信号处理分离出与胎心有关的低频信号，加以放大，用于胎心检测[5-6]。

TX200Lb 型超声多普勒胎心监测仪整机采用大容量4.8 V镍氢4节AAA 充电电池组，使用更加方便；2.6 MHz 多普勒探头与主机的主板使用普通弹簧电话线连接，大功率声音释放，更适合环境嘈杂的场合；配备具有手动归零功能的电子秒表，方便人工读取胎儿心率。

TX200Lb型超声多普勒胎心监测仪主板型号为LAKG-9，主机包含6个芯片，分别为U1 LM324（14脚）、U2 LM386N-3（8脚）、U3 MC34063（8脚）、U4 HEF4013BT（14脚）、U5 HEF4060BT（16脚）及U6 RT9701CB（5脚）[7]。（1）U1 LM324为四运放集成电路，其芯片引脚管脚见图1。该芯片采用14管脚双列直插塑料（陶瓷）封装，内部包含4组形式完全相同的运算放大器，除共用电源外，4组运放相互独立。（2）U2 LM386N-3为音频集成功放芯片，采用双列8脚封装方式（图2），是一种具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，被广泛应用于录音机和收音机的电路中，在TX200Lb型超声多普勒胎心监测仪中用于推动扬声器发出声音。（3）U3 MC34063是一种电压转换芯片，其内部结构见图3。该芯片包含DC/DC变换器所需要的主要功能的单片控制电路，由具有温度自动补偿功能的基准电压发生器、比较器、占空比可控的振荡器、R-S触发器和大电流输出开关电路等组成，可作为升压变换器、降压变换器、反向器的控制核心。由该芯片构成的DC/DC变换器仅用少量的外部元器件，主要应用于以微处理器（microprocessor unit，MPU）或单片机（microcontroller unit，MCU）为基础的系统中，在2.50～40.00 V的输入电压范围内工作，输出电压可在1.25～40.00 V范围内调节。（4）U4 HEF4013BT为双路D触发器芯片，其内部结构见图4。该芯片由NXP公司生产，采用SOP14封装，功能为设置（预设）和复位。（5）U5 HEF4060BT为14位串行二进制计数器/分频/振荡器，其管脚见图5。（6）U6 RT9701CB为电源管理芯片，采用双列5脚封装，其管脚定义见图6。该芯片是一个综合100 mΩ电源开关的自供电和总线供电通用系列总线（USB）的应用，内置的电荷泵可用来驱动N沟道MOSFET摒除寄生虫体二极管，可消除任何反向电流流过开关（当关机时），具有低静态电流（23 μA）和小封装（SOT-23-5）的特点，特别适用于电池供电的便携式设备。该芯片具有软启动限制突入电流过插件的保护功能，1.5 A的电流限制可满足USB电源的要求，且可在过流条件下热关闭，以保护芯片不受损害。

图1 U1 LM324 管脚

此外，TX200Lb 型超声多普勒胎心监测仪另有以“牛屎芯片”为主要部件的倒计时电路板（板号MB60-2），由主板为其供电，供电电压为4 V DC。该板得电后开始显示，按下时钟清零键后即可开始60 s 倒计时。

图2 U2 LM386N-3 芯片管脚定义

图3 U3 MC34063 芯片的内部结构

图4 U4 HEF4013BT 芯片的内部结构

图5 U5 HEF4060BT 管脚

图6 U6 RT9701CB 芯片管脚定义

2 常见故障排除

2.1 故障一

2.1.1 故障现象长时间充电后未能正常开机，按下开关键无反应，更换内置电池无效。

2.1.2 故障分析

与TX200La 型超声多普勒胎心监测仪的电源开机流程不同，TX200Lb 型采用的是触发式开机，电源按键为微动式而非自锁式，需相关芯片执行开机自锁功能方能完成所有电路必要的电源供给。

2.1.3 故障排除

检查发现，开机按键正常，但按下开机键后，内置电池电压为0 V，提示后级电路存在短路；检查U6各脚的对地电阻，发现除4脚（CE）外其余4个管脚都与地相通，焊下该芯片，再次测量各管脚与地的电阻，结果未发生变化，表明该芯片损坏[8]；短路电源开关与U6输出端5脚，外接直流电源可正常开机工作；长时间充电导致电池待机时间明显缩短，测量发现，电池内阻明显增大，更换U6芯片和内置镍氢充电电池组后，故障排除。

2.1.4 小结

该故障的根本原因为，电池损坏导致内阻过大，以致使用时出现电压不足的情况，充电时击穿U6芯片，导致芯片输出端对地短路，故只更换内置电池无法解决全部问题[9]。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

倒计时启动失败，关机重启，时钟一直显示88。

2.2.2 故障分析

倒计时电路板号为MB60-2，外电路只有供电电压4 V DC 2条导线，得电后开始显示倒计时88，按下面板上的“0”按键，时钟开始倒计时，若能排除外电源因素，即可判定原因为秒表模块损坏，直接更换即可。

2.2.3 故障排除

测量DC 输入电压，实测值为6.2 V，远高于标注值4 V DC；分离倒计时电路板MB60-2与主板，外接可调电压的直流电源，以4 V 为标准电压，上下调节，发现当低于3.8 V时液晶屏无显示，当高于6 V 时，显示一半或显示88；再测量电池组的充放电电压，发现充电电池组已失效，更换电池组后倒计时秒表恢复正常工作。

2.2.4 小结

该故障原因为，内置电池组内阻变大失效，这不仅会缩短整机使用时间，还会造成供电电压增高而引发倒计时显示电路异常[10]。总之，对临床上使用频率较高的便携式监护仪器，保证其故障及时被修复是对临床工程师业务基本功的基本要求[11]。临床工程师应熟悉该机型的电路结构，尤其是可正确测量6个主要芯片的外围电路测试点，全面了解电路控制的基本原理，快速判断并及时排除TX200Lb 型超声多普勒胎心监测仪的故障[12]。