陈宏军，张华

北京老年医院 医疗器械科，北京 100095

PM8000多参数监护仪血压模块的原理与维修

陈宏军，张华

北京老年医院 医疗器械科，北京 100095

本文根据PM8000型多参数监护仪NIBP模块总体框架图，阐述了PM8000型多参数监护仪NIBP模块的工作原理，分析了主要部件功能，总结了PM8000型多参数监护仪NIBP模块的常见故障及原因。

血压模块；无创血压；多参数监护仪

1 工作原理

迈瑞PM8000型多参数监护仪采用振荡示波法（脉搏振荡法）来进行无创血压的测量。振荡示波法血压测量是利用肢体动脉血管壁振动引起袖带压力微小变化，测得脉动的波形，振幅最大处测量出平均压，进而计算出收缩压和舒张压的[1]。

测量时，选择合适且排尽空气的袖带与导气管，监护仪压力检测口正确连接，将袖带捆在患者上臂（袖带下缘必须距肘弯2.5 cm，袖带气管对准肱动脉，松紧程度以袖带内与病人上臂之间可插入一指为最佳）。按监护仪血压测量键，主控板CPU送血压测量信号给NIBP（无创动脉血压）模块MPU（微处理器）、NIBP（无创动脉血压），模块MPU按照预定程序进行控制，气泵开始打气，慢放与快放电磁阀均闭合，袖带中压力上升。压力传感器U14实时监测压力，达到160 mm Hg时，主板反馈1个信号，NIBP模块停止打气。维持2～3 s，如果气压保持稳定，指令传递给慢放阀，慢放阀有节律的工作，压力逐步降低。NIBP模块MPU按程序设定通过压力传感器U14进行压力及波动采集，得到一系列脉动的压力数据和脉搏波振荡数据，并按照一定算法对数据进行计算，得出收缩压、舒张压、平均压和脉率等生理参数，然后把测量结果和工作状态传递给主控板CPU供显示器显示。测量结束，2个电磁阀同时打开工作，压力归0，测量结束。

2 电路原理

NIBP模块由NIBP板、1个充气马达和2个放气阀组成，原理框图，见图1。

图1 NIBP模块工作原理图

其中，模拟电路分为袖带压、脉搏波检测和袖带压过压保护电路，数字电路是由Z80180及其外围器件构成控制组件。

2.1 CPU存储电路

CPU采用Zilog公司的Z80180芯片（U1），程序存储器为U2（MTP 27SF512,64K*8可读写ROM芯片），数据存储器为U3（hynix HY62WT08132K*8bit SRAM）。NIBP模块通过串口与主控板连接通讯[2]。U5为LT1009芯片，提供2.5V精密基准电压。

2.2 袖带压、脉搏压检测电路

压力传感器U14（Nova Sensor 1220）将压力检测口检测到的压力值转换为电压信号，送至差分放大电路（U12、U13，MAXIM MXL1014ds双4路精密运算放大器），双端的差分信号放大后将转变为单端信号，输出被分成直流（静态袖带压力）分量和交流（因动脉容量改变引起的压力振荡波）分量，即压力信号和压力振荡信号。将压力信号直接送给A/D芯片（U4）转换成数字信号；压力振荡信号送给脉搏放大电路，去除信号中的直流成分，再进一步放大后送到A/D芯片（U4）转换成数字信号，送入NIBP板MPU进行进一步处理。A/D芯片U4采用6通道12位串行A/D，LT1293将模拟信号转化为数字信号。

2.3 袖带压过压保护电路

过压保护传感器PS1采用的是FUJIKURA FPM-07PG压力传感器，它和U9一起组成放大比较电路，检测NIBP压力信号，当压力检测口压力值超过预设保护压力值（250 mm Hg）时，将信息传送给NIBP模块MPU，由该MPU将通过微处理器监控器U7复位整个系统，使放气阀打开放气，降低压力。U7为TC123，微处理器监控器，提供精密上电/断电复位控制，看门狗定时器和外部强制复位功能。

电位器R1用来校准压力值，保护压力预设值由电位器R2调节。

2.4 气阀控制和马达驱动电路

NIBP模块MPU通过Q1、Q7（14N05L，14A，50V，N通道场效应管）及周边电路（U8、U10、U11）驱动气泵和放气阀的工作，并通过A/D芯片U4监控压力放大电路和马达的运行电路是否正常工作。控制马达的动作和气阀的开关，完成袖套的充气和放气动作，并提供马达的状态信号给A/D转换部分进行监测。

2.5 供电电路

由主控板来的两路+12V电源，一路经电路板上的集成稳压器ZR78L05产生+5V电源，作为整个模块系统工作电源，一路供给充气马达和放气阀工作。

3 故障与维修

3.1 故障一

开机报“空气压力错”。

3.1.1 故障现象

开机测量血压时报“空气压力错”，无创血压无读数。

3.1.2 故障分析与检修

此故障可能原因是：回路有堵塞、漏气或者是血压模块存在故障。首先检查病人测量模式正确，导气管无打折现象，使用机器自带的漏气检测功能无漏气现象。更换导气管及血压袖带，将无创血压模拟仪与无创血压测量输入口相连接。充气，此时机器屏幕显示的充排气时的压力与压力计读数基本相符，由此可判断NIBP模块控制及气泵等部分工作基本正常。再次给病人测量时，仍显示“空气压力错”，但观察在测量过程中压力能充到180 mm Hg，放气时反复充气放气，故怀疑NIBP模块压力传感器U14故障。医用1220型压力传感器是精密器件，采用等臂电桥方式，静态时每个电桥的阻值是平衡相等的[3]，压力传感器内部示意图，见图2。

图2 1220型压力传感器内部示意图

通过万用表在线测量U14压力传感器，1＆2、3＆4为3.5kΩ，1＆4、2＆3分为1.7kΩ和1.5kΩ，管脚不平衡不相等。故判断压力传感器U14损坏，更换后故障排除。采用无创血压模拟仪调整电位器R1校准后发回病区观察使用。

PM8000监护仪虽有防超压保护装置PS1，但在测量过程中或袖带中有气体压力时猛捏袖带，使气道压力骤然升高，压力传感器应变超过其最大值，也会导致压力传感器损坏。因此，嘱咐使用人员避免在袖带中有气体压力时猛捏袖带。更换压力传感器后应重新校准后方可重新使用。

3.2 故障二

无血压显示。

3.2.1 故障现象

监护病人中无血压显示，监护病人时无血压测量，其他各项功能都正常。

3.2.2 故障分析与检修

观察监护仪其他功能均正常使用，屏幕有NIBP项，按NIBP键监护仪无动作，既听不到继电器的吸合声，也听不到气泵的工作声，由此判断血压模块没有工作。故障划定在通讯控制及NIBP模块中压力检测电路、过压保护电路、气阀控制和马达驱动电路。用万用表测量通讯数据线和NIBP键均正常，供电+5V、+12V均正常。测量其他各元器件均未发现明显异常。最后想起晶振损坏导致时钟信号丢失也可以使NIBP模块不能正常工作，于是将有源晶振Y1（9.280MHz）更换后故障排除。

3.3 故障三

开机报“NIBP通讯错误”。

3.3.1 故障现象

PM8000型监护仪开机后提示“NIBP通讯错误”，按打气键，气泵无法工作。

3.3.2 故障分析与检修

NIBP模块的系统未能启动。用万用表测量通讯数据线和NIBP键均正常，供电+5V，+12V均正常，测量其他各元器件均未发现明显短路。将怀疑元件一一排除，未发现明显异常。 监护仪在启动自检时，NIBP模块将检测压力传感器，若压力检测错误，模块未能初始化，给主CPU发送初始数据错误。造成NIBP模块中的MCU与程序存储器之间握手、应答协议中断，从而导致同主板的RXD、TXD信号传输不正常，才会出现“NIBP通讯错误”。测量压力传感器，发现PS1压力传感器参数不异常，更换后故障排除。

4 小结

迈瑞公司的PM8000型床旁监护仪，它价格低廉，测量精准，故障率较低，在医疗诊治中被广泛使用。该机型NIBP模块的电路简单，故障类型单一，很容易判断出故障位置。

平时多研究所维修设备工作原理[4-5]，按功能将其分解成若干单元，熟悉其各单元及各主要元器件的正常状态和功能，测量并记录相关的参考数据。出现故障时，胆大心细，思路清晰，划定故障范围，逐一排查各元件的性能状态，故障就会迎刃而解。因此医疗仪器设备完全可以由器械科维修工程师自己动手进行芯片级维修，可以节省大量维修资金，为医院创造可观效益。

[1] 李建林.多参数监护仪的测量原理及正确使用方法[J].医疗卫生装备,2008,29(3):13-15．

[2] 何涌.PM-9000多功能监护仪无创血压模块原理[J].医疗卫生装备,2005,26(2):57-58.

[3] 谢友道.多参数监护仪结构原理与维修[M].江西:科学技术出版社,2010.

[4] 吴昆.PM-9000多参数监护仪故障维修4例[J].实用医技杂志,2008,15(33):4799-4800.

[5] 赵燕.传感器原理及应用[M].北京:北京大学出版社,2010.

Principles and Troubleshooting of PM8000 Multi-parameter Monitor

CHEN Hong-jun, ZHANG Hua
Medical Engineering Department, Beijing Geriatric Hospital, Beijing 100095, China

TH776

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.06.054

1674-1633(2012)06-0143-02

2012-01-18

本文作者：陈宏军，工程师，研究方向为医疗设备的管理、使用、维修与保养

作者邮箱：lnyyxxk@yahoo.com.cn