赵 龙 昝 钊

随着医疗事业不断发展，临床对输液精度提出了更高要求。传统临床输液采用重力形式输液，手动调节输液器药液滴速，故不能精确控制输液速度，也加大了护理的工作强度。来普SA213型输液泵(北京鑫禾丰医疗技术有限公司)是一种自动输液装置，已在临床中广泛应用，由于该机型日常频繁使用不可避免出现故障，通过对气泡报警、显示故障、阻塞报警以及电源故障等常见故障进行分析，给出最佳解决方案。

1 SA213型输液泵的结构与原理

SA213型输液泵采用高度集成的32位ARM单片机对输液过程全面控制，该输液泵以步进电机带动蠕动泵为动力源，配以流速、气泡以及阻尼等故障检测电路对输液情况进行实施监控，以满足多种情况的输液要求，具有较好的控制和报警功能[1]。该输液泵相比传统吊瓶式输液可避免输液速度和输液量不稳定、精度控制不准确、输液过程出现气泡及管路阻塞等情况[2]。

SA213型输液泵由控制系统、开关电源模块、电源控制模块、内置电池组、伺服系统、检测系统、外部接口以及人机接口组成[3-5]。控制系统是设备的神经中枢，该系统在既定的程序控制下，根据人机接口所设定的数据和模式控制伺服系统的运转，并根据检测系统反馈的实时数据进行各种紧急情况的处理，并做出各种声光故障报警。SA213型输液泵原理见图1。

图1 SA213型输液泵工作原理

电源模块负责将市电220 V电压经内部开关电源电路转换成18 Vdc并送电源控制板，电源控制板对18 Vdc电源进行处理，处理后电压分为两路:一路负责给内置电池充电，以便在外电源断路情况下，设备能即时切换到内电源进行不间断供电；另一路提供系统板正常工作所需要的各种电压。

伺服系统由电机驱动电路、步进电机、指状蠕动泵体、位置反馈系统等组成一个闭环控制系统，具体工作过程为单片机输出电机驱动信号给电机驱动电路，经功率放大的电机驱动信号驱动步进电机，在步进电机驱动下，指状蠕动泵进行往复挤压输液管动作，从而进行精度可控的输液过程，并且在此过程中始终伴随着光电耦合器进行的速度检测闭环控制，实现输液量的精确控制。

检测系统主要包括阻塞检测电路、滴数传感器、开门检测电路、温度检测电路以及超声波气泡检测电路。阻塞检测电路主要以霍尔元件为检测部件，滴数传感器以红外传感器为检测部件，而气泡检测主要利用超声原理进行检测。SA213型输液泵正是利用以上各种检测传感器对输液过程中出现各种异常情况及时将数据传递给CPU，以便CPU及时采取有效措施，保证输液准确和可靠[6-7]。

2 SA213型输液泵常见故障

2.1 故障一

(1)故障现象。准备好输液管，设置完成输液参数，按启动键后设备报气泡故障。

(2)故障分析。SA213型输液泵气泡检测电路由超声波发生电路、信号放大电路、回波信号检测电路等组成[8-9]。由1X13有源晶振产生2 MHz振荡信号，经1U53放大，再由1U43缓冲驱动加到超声波发生探头上产生超声波，而穿过输液管的回波信号经回波探头检测由1D13、1T43及1T33处理后输入到运放1A13A的3脚，如管路中无气泡或单个气泡体积＜40 μl时，回波信号经运放1A13A、电阻1R143、电阻1R153以及电容1C133处理后输出高电平给CPU的P028脚；当气泡探头检测到管路中有气泡且单个气泡体积＞40 μl时，回波信号经运放1A13A、电阻1R143、电阻1R153以及电容1C133处理后输出低电平给CPU的P028脚，此时，设备停止输液并报“气泡”字样，产生气泡报警。因此，当管路中确实有气泡、气泡超声传感器表面有划伤或太脏、气泡超声传感器引线有扭伤或引线插头松动均会引起此类故障。气泡检测电路原理见图2。

图2 气泡检测电路

(3)故障排除。当出现气泡报警时，依次按“消音”和“停止”键，关闭输液器止液滑轮，打开泵门检查管路无气泡，输液泵中气泡探头未脏，开机进入调试模式，在设备关闭状态下，按住“输液器选择”键开启设备，当听到“嘀嘀”声响后松开按键，此时设备进入输液器匹配调试模式，点按“选择”键直至上显示窗显示“7777”时，下显示窗显示数字为100，通过旋转置数盘，将数值设定为110，按住“清零”键直至设备发出“嘀嘀”提示音。在调试模式L009中观察气泡基值，此时显示窗显示为“1”，而实际值应＜100，此处数值为“1”，表示数值已超出显示窗可显示范围而溢出，表明探头线缆松脱或破损、气泡探测电路有开路现象。由于此系列输液泵气泡超声传感器探头线穿过前门的空心转轴连接到线路板上，见图3。

图3 超声波发射探头位置

在实际的维修中经常会发现由于频繁的开关前门动作，导致探头线缆扭断的现象。用示波器测1CK213测试点处有幅度为9.62 V的2 MHz方波，1CK193测试点处有3.39 V的2 MHz方波，表明发射探头和接收探头均正常，而测量1D13的输出级无电压，其正常应为2.5 Vdc，怀疑1D13故障，焊下测量正常，判断为1D13管脚有虚焊现象而导致此故障，将1D13重新在线路板上焊牢固，再开机进入调试模式L009中观察气泡基值，已恢复至22，设置参数后启动泵，故障排除。

2.2 故障二

(1)故障现象。开机外电源灯、流速调节灯以及输液器选择灯均正常指示，但面板数码管无显示，除电源按键外其他按键均不起作用。

(2)故障分析。此设备面板按键(电源键除外)、数码管显示功能由ZLG7290CS I2C接口键盘及LED驱动器芯片实现，将电源控制按键单独接到控制板可实现开关机功能，表明控制电路基本正常，当电源、数码管驱动及按键接口电路任意故障时，均会导致此故障发生。数码管驱动及按键接口电路原理见图4。

图4 数码管驱动及按键接口电路

(3)故障排除。打开输液泵机壳通电开机，测量ZLG7290CS的16管脚VCC电压为4.98 V，15管脚RES电压为4.97 V，再测量17和18管脚(OSC1、OSC2)电压均为0.9 V。通常正常时17和18管脚电压皆为2.27 V，表明ZLG7290CS 17和18管脚外接的5.0 MHz晶振未起振，用示波器测量17和18管脚无5.0 MHz波形，认为是由于无正常时序波形，所以ZLG7290CS未能正常工作，将外接晶振及电容焊下测量均正常，因此怀疑集成块故障，恢复晶振及电容，更换ZLG7290CS后开机，故障排除。

2.3 故障三

(1)故障现象。已加装好输液管路，设置好参数，按“启动”键，设备在开始输液数秒后报警提示阻塞故障。

(2)故障分析。SA213型输液泵采用一片随指状蠕动泵同轴转动的挡光片和两只光耦元件来检测步进电机的转速，光耦将检测数据通过74HCT14D反向驱动反馈给CPU，用以控制转速的稳定，当蠕动泵、步进电机、电机驱动电路及光耦元件等任一个元件故障均会使反馈给CPU的电机运转数据与预期值有偏差，设备即会反向转动泄压、停止输液、报故障，并以声光报警提示[10-11]。电机速度检测机构见图5。

图5 电机速度检测机构

(3)故障排除。关闭电源，将设备外壳打开，检测泵体内未见大量药液进入，用手转动光耦检测挡片，其泵体和电机均旋转灵活，由于此台设备每次均在泵体转动数秒后才报阻塞故障，因此判断步进电机工作正常，故障应为设备未正确检测到泵体转动脉冲信号。先给输液泵加装好输液管路、设置好输液参数、启动输液泵，使用万用表在泵体转动情况下测得两只光耦集电极均有0～3.31 V的电压变化，测量1U61的3脚与11脚也有电压变化，1U61的4脚会随3脚的改变而变化，只有10脚始终保持在3.31 V，因此判断可能是由于1U61故障使设备未检测到10脚电压变化而认为存在阻塞故障，故更换1U61(74HCT14D)后开机启动，故障排除。SA213型输液泵电机转速检测电路见图6。

图6 电机速度检测电路

2.4 故障四

(1)故障现象。使用外接电源或内置电池其电源指示灯不亮，无法开机。

(2)故障分析。SA213型输液泵电源电路由220 Vac经过开关电源形成18 Vdc供给电源控制板，电源控制板以MC9S08AC32单片机为主控芯片控制电源控制板产生内置电池充电电压、5 Vdc待机电压、主控电路板工作所需要的电压输出以及对电源电压进行监控，当开关电源、电源控制板任一电路出现故障，均会导致此类故障的发生。

(3)故障排除。打开设备外壳，插上外接电源线，观察发现开关电源输出指示灯亮，在电源控制板上可测得开关电源到电源控制板18 V输出，测量电源控制板到主控板的电源输出插头3J1各路输出皆为0 V。在测电压时，电源控制板发热严重，进一步检查为U1管7550发热，U1管在此为5 V输出稳压管，怀疑输出回路存在短路现象。将U1外接元件U3、3L2、3D7以及C11分别焊下进行测量结果均正常，怀疑电源控制板上单片机MC9S08AC32故障，测量单片机16和17管脚以及29和30管脚发现已短路，更换MC9S08AC32后开机正常，故障排除。

3 小结

SA213型输液泵较传统输液装置在准确性、安全性以及高效性等方面具有明显优势，其操作简单，深受临床好评。在临床应用过程中，除上述常见故障外，部分故障为人为原因所致:①出于成本考虑使用普通的输液管输液或用普通输液管标定流量，而实际输液中使用精密输液管，从而造成输液精度不准；②操作人员未能对超声气泡探头进行清洁保养，而导致气泡误报警；③泵体内进入药液未能及时清洁，使输液泵误报阻塞故障等。因此，应加强操作人员培训，重视输液泵的保养及维护工作、在对设备软硬件进行变动后要进行质量控制检测，不仅能更好发挥输液泵的功效，还可提高输液泵使用寿命，降低故障率，有效地保障输液泵在临床使用的稳定性与安全性。