韓葉鋒

慈溪市人民醫(yī)院 設(shè)備科，浙江 慈溪 315300

引言

血液透析療法是目前治療慢性腎功能衰竭疾病的重要方法之一[1]，其主要依靠血透機(jī)來完成。費(fèi)森尤斯、百特金寶、貝朗、日機(jī)裝等是國際知名的血透機(jī)品牌，也是國內(nèi)臨床廣泛應(yīng)用的血透機(jī)品牌[2]。

費(fèi)森尤斯4008系列血液透析機(jī)性能優(yōu)良，安全可靠，操作便捷，是國內(nèi)各大醫(yī)院和血液凈化中心所使用的主流機(jī)型，深受廣大醫(yī)護(hù)人員的歡迎[3]。我院共有4008系列血透機(jī)近40臺(tái)，每年將近百條的各類故障維修記錄中，血泵故障記錄就有十多條，因此總結(jié)血泵的典型故障維修方法有助于提升日常工作中血泵故障的維修效率，節(jié)省維修開支。

1 基本結(jié)構(gòu)和原理

血泵作為血透機(jī)的關(guān)鍵部件，是建立血液體外循環(huán)的動(dòng)力來源[4]。如圖1所示，其主要由框架、泵門、門傳感器、血泵轉(zhuǎn)子、速度傳感器、電機(jī)、變速器、主控板等零部件組成，與動(dòng)脈壓檢測(cè)系統(tǒng)共同集成在血泵模組中。血泵運(yùn)行時(shí)，主板CPU根據(jù)設(shè)定速度調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)通過變速器內(nèi)的齒輪耦合器、齒輪、皮帶驅(qū)動(dòng)血泵轉(zhuǎn)子按指定速度運(yùn)轉(zhuǎn)。血泵轉(zhuǎn)子上裝有永磁鐵，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵會(huì)掃過安裝在血泵框架上的霍爾傳感器，使其產(chǎn)生速度脈沖信號(hào)。上述脈沖信號(hào)通過一系列信號(hào)處理后，送往CPU使得其能監(jiān)控血泵的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)速度。

圖1 血泵的基本結(jié)構(gòu)示意圖

2 故障一

2.1 故障現(xiàn)象

血透機(jī)在治療時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)停泵現(xiàn)象，停泵時(shí)伴隨故障代碼為“E.12”的報(bào)錯(cuò)信息，復(fù)位后又可以繼續(xù)運(yùn)行，但運(yùn)行一段時(shí)間后此故障現(xiàn)象又會(huì)出現(xiàn)。

2.2 故障分析

血泵運(yùn)行時(shí)，主板CPU會(huì)不斷的采集血泵框架上霍爾傳感器的脈沖信號(hào)，從而實(shí)時(shí)的獲取血泵轉(zhuǎn)子的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)速度值，并將這個(gè)速度值與用戶設(shè)定速度值相比較。當(dāng)這兩個(gè)速度值的偏差超過允許的誤差范圍時(shí)，血泵主板CPU就會(huì)發(fā)出速度異常報(bào)警，在血泵模組的速度顯示窗口顯示“E.12”的錯(cuò)誤代碼，并強(qiáng)制讓血泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)生此故障的原因可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：① 泵頭與血泵框架有較大摩擦甚至直接卡死，導(dǎo)致血泵實(shí)際速度偏低；② 轉(zhuǎn)子背部的磁鐵脫落或者消磁，使框架上的霍爾元件無法采集到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)信息；③ 框架上的霍爾傳感器本身發(fā)生故障，導(dǎo)致采集的速度信息異常；④ 變速器機(jī)構(gòu)內(nèi)部的皮帶嚴(yán)重磨損、斷裂，齒輪耦合器磨損、打滑，導(dǎo)致傳動(dòng)速度不匹配；⑤步進(jìn)電機(jī)失步、軸承磨損、卡死等[5-6]。

2.3 故障排除

根據(jù)上述分析，按照由易到難的維修原則，首先檢查血泵轉(zhuǎn)子上的磁鐵，磁鐵位置正常，磁性也正常。裝回轉(zhuǎn)子并用手轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)比其他正常的血泵要重一點(diǎn)，于是檢查血泵框架，但沒有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子與框架的摩擦痕跡。最后拆出步進(jìn)電機(jī)，直接扭轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子，發(fā)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不暢，確定電機(jī)卡澀。仔細(xì)觀察電機(jī)軸承發(fā)現(xiàn)有較多銹跡，噴除銹劑后有黃色液體流出，多次噴除銹劑處理后轉(zhuǎn)動(dòng)仍然不暢，需要更換軸承。查看軸承型號(hào)為608Z，該軸承是市面上常見的標(biāo)準(zhǔn)件，于是購買軸承并更換。更換后電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)順暢，裝回試機(jī)正常，故障排除。

3 故障二

3.1 故障現(xiàn)象

開機(jī)自檢到血泵自檢的步驟時(shí)，血泵沒有運(yùn)轉(zhuǎn)，直接報(bào)錯(cuò)，故障代碼為“E.13”。

3.2 故障分析

血泵的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)圖，見圖2。

圖2 血泵的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)圖

為了降低血泵運(yùn)行時(shí)的震動(dòng)和噪音，采用了基于L6506/L6203芯片的細(xì)分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，每個(gè)步距角被細(xì)分為60微步。其中L6203的第十腳（SENSE）為接收步進(jìn)電機(jī)繞組反饋電流的引腳，繞組電流經(jīng)過檢測(cè)電阻R58、R59轉(zhuǎn)換為電壓后送入L6506的VSENSE引腳與REF電壓進(jìn)行比較，控制內(nèi)部觸發(fā)器工作，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)分步距角的功能[7-9]。另外，R58、R59上的采樣電壓信號(hào)還會(huì)經(jīng)過各種轉(zhuǎn)換處理后送往CPU，以實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部繞組電流情況的監(jiān)控。發(fā)生此故障的原因可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：① 步進(jìn)電機(jī)繞組斷路或者短路；② 電機(jī)與主板的接口接觸不良；③ 主板驅(qū)動(dòng)電路故障；④ 主板主控電路故障[10-11]。

3.3 故障排除

將血泵主板與旁邊同型號(hào)機(jī)器對(duì)換，試機(jī)發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)設(shè)備都出現(xiàn)上述的故障現(xiàn)象，再對(duì)換回來后，又只有原來的故障機(jī)出現(xiàn)該故障現(xiàn)象，因此懷疑主板與電機(jī)都有問題。首先排查主板上的故障，仔細(xì)檢查步進(jìn)電機(jī)接口插座，外觀完好，用萬用表測(cè)量后也沒有發(fā)現(xiàn)短路或者斷路[12]。繼續(xù)檢查驅(qū)動(dòng)部分的電路以及元器件，最終發(fā)現(xiàn)IC1（L6203）有燒焦痕跡，于是購買L6203進(jìn)行更換，再次與同型號(hào)機(jī)器對(duì)換后發(fā)現(xiàn)主板恢復(fù)正常，故障排除。用萬用表對(duì)步進(jìn)電機(jī)的各繞組進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)7、8繞組斷路，因?yàn)榫S修繞組的難度高且成功率低，于是決定更換電機(jī)。從廠家訂購血泵電機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)目前廠家提供的是新版的二相四線電機(jī)，而原來在用的電機(jī)（其模型圖如圖3所示）為四相八線電機(jī)，新版電機(jī)無法直接進(jìn)行替換使用。咨詢廠家得知老版電機(jī)已經(jīng)停產(chǎn)并且斷貨，建議將主板一起更換或者直接更換整個(gè)模組。因我院血透室新老版本的血泵模組都有，于是將新老版本的主板電路以及電機(jī)進(jìn)行了仔細(xì)的研究對(duì)比，得出以下兩個(gè)結(jié)論：① 老主板驅(qū)動(dòng)電路（圖2）的8針電機(jī)插座中2/3，6/7兩對(duì)針腳是直接短接的，對(duì)應(yīng)到四相八線電機(jī)（圖3）上也就是對(duì)其中兩對(duì)繞組采用了串聯(lián)接法，使其從外部上看等同于二相四線電機(jī)；② 新老主板的驅(qū)動(dòng)電路圖以及所用的元器件完全相同，只是電機(jī)接口的插座針腳不同，老主板為8針，而新主板取消了2、3、6、7針腳改為4針。

圖3 血泵電機(jī)模型圖

綜上，將新版電機(jī)的四根引線黑、橙、紅、黃分別與老主板電機(jī)插座的1、4、5、8四個(gè)針腳相連，開機(jī)自檢運(yùn)行正常。最后進(jìn)入維修模式，校準(zhǔn)血泵泵速，再分別檢測(cè)血泵的多檔流速，檢測(cè)結(jié)果均在誤差范圍之內(nèi)[13]。

4 討論

血透機(jī)血泵停泵的故障一般可分為兩類：一類是由于發(fā)生了其他血液方面的報(bào)警，血透機(jī)為了保護(hù)患者，命令血泵停止工作，以停止血液體外循環(huán)，并發(fā)出聲光報(bào)警提醒醫(yī)務(wù)人員盡快處理這些報(bào)警。此類故障只要消除引起血報(bào)警的因素，例如不合理的報(bào)警限值，血泵就可以恢復(fù)正常；另一類就是血泵模組本身發(fā)生故障，此類故障發(fā)生后，必須讓病人下機(jī)后進(jìn)行維修。本文分析的兩個(gè)血透機(jī)血泵的維修案例屬于第二類故障，文中針對(duì)故障現(xiàn)象，結(jié)合血泵的結(jié)構(gòu)和原理，詳細(xì)分析了引起故障的所有可能原因，并按由簡(jiǎn)到難的順序進(jìn)行逐一排查，最后實(shí)踐了元件級(jí)別的故障維修方法。所以，充分了解血泵模組的原理和結(jié)構(gòu)，進(jìn)行元件級(jí)別的維修，即可以提高工程師自身的技術(shù)水平，也可以為醫(yī)院節(jié)省大量維修支出，在實(shí)際工作中具有重要意義。