劉勇，盧中凱，張紅俠

山東大學(xué)齊魯兒童醫(yī)院 設(shè)備科，山東 濟(jì)南 250022

MR810呼吸濕化器的電路原理及維修

劉勇，盧中凱，張紅俠

山東大學(xué)齊魯兒童醫(yī)院 設(shè)備科，山東 濟(jì)南 250022

本文介紹了MR810呼吸濕化器的電路原理及在臨床中的應(yīng)用，分析了濕化器在使用過(guò)程中易出現(xiàn)的故障及維修方法。

呼吸機(jī)；電路原理；呼吸濕化器 ；微處理器；醫(yī)療設(shè)備維修

呼吸濕化器是呼吸機(jī)的重要組成器件，以物理加熱的方法為干燥的空氧混合氣體而提供恰當(dāng)?shù)臏囟燃皾穸?。利用呼吸濕化器?duì)用呼吸機(jī)治療的患者氣體進(jìn)行加溫及加濕是治療過(guò)程中重要的措施。如呼吸濕化器出現(xiàn)故障，將直接影響患者治療效果，故障嚴(yán)重則會(huì)對(duì)患者造成傷害。

1 呼吸濕化器使用現(xiàn)狀

目前，醫(yī)療機(jī)構(gòu)使用的呼吸機(jī)都配有呼吸濕化器，大部分都是新西蘭費(fèi)雪派克公司生產(chǎn)的。該公司的系列產(chǎn)品有MR410,MR480,MR700,MR720,MR810,MR850等型號(hào)。早期的呼吸機(jī)配置MR410型濕化器，隨著技術(shù)進(jìn)步，逐漸被MR810型或MR850型呼吸濕化器所取代。

2 MR810型呼吸濕化器技術(shù)參數(shù)和使用環(huán)境

MR810型呼吸濕化器是給予需要無(wú)創(chuàng)通氣或持續(xù)氣流氣體的患者提供加溫、加濕的氣體。濕化器有低、中和高3檔，開(kāi)機(jī)時(shí)的默認(rèn)狀態(tài)是高檔濕度，見(jiàn)表1。

表1 MR810型呼吸濕化器技術(shù)參數(shù)和使用環(huán)境

2.1 電器規(guī)格

供電電壓：230V交流電，50～60HMz；電流：230V交流電時(shí)最大0.8A。加熱板：230V，150W，溫度過(guò)高切斷(93±6)℃。加熱絲：22V交流電，1.36A，30W。

2.2 電路原理

MR810型呼吸濕化器電路主要由5個(gè)模塊構(gòu)成：電源電路，雙路并行溫度傳感器，雙伺服加熱電路，信號(hào)處理、運(yùn)算電路，中央控制電路。

電源電路由電源線、保險(xiǎn)管、濾波電路、過(guò)載保護(hù)器、隔離變壓器、整流電路等元器件組成。為加熱電路提供220V和22V電壓，為信號(hào)處理、運(yùn)算電路及中央控制電路提供工作電壓。

雙路并行溫度傳感器是精密的熱敏電阻，其安裝部位緊貼在加熱底盤(pán)的下方，阻值隨加熱底盤(pán)溫度升高而降低。環(huán)境溫度23℃，阻值約為10KΩ。為了保證濕化器使用的安全，MR810型呼吸濕化器的設(shè)計(jì)為雙路并行溫度傳感器，只要任何一只溫度傳感器出現(xiàn)故障，濕化器就不能正常工作。

雙伺服加熱電路有非加熱絲模式和加熱絲模式兩種。使用加熱絲模式，如綠燈點(diǎn)亮則表明加熱絲連接線正確地連接到加熱絲管路上。如果沒(méi)有連接加熱管路，則非加熱絲模式啟動(dòng)。

信號(hào)處理、運(yùn)算電路。溫度采集電路采集溫度傳感器的數(shù)據(jù)是模擬電壓的形式。溫度變化引起溫度傳感器上電壓的變換，通過(guò)4運(yùn)算放大器（LM324）將現(xiàn)場(chǎng)溫度傳至單片機(jī)。單片機(jī)通過(guò)自身集成的 A/D轉(zhuǎn)換器將模擬電壓轉(zhuǎn)化為控制系統(tǒng)可用的數(shù)字量。單片機(jī)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)溫度與用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度，按照已經(jīng)編程固化程序控制算法計(jì)算出實(shí)時(shí)控制量?？刂屏渴鼓芄怆姼綦x驅(qū)動(dòng)電路，決定加熱電路的工作狀態(tài)，當(dāng)被加熱物達(dá)到設(shè)定的溫度時(shí)，中央控制電路輸出相應(yīng)的電平控制加熱電路斷開(kāi)，停止加熱。如此反復(fù)，使被加熱物的溫度穩(wěn)定在所需要的溫度附近。

中央控制電路由微處理器ATmega8 16AU及附屬電路組成。微處理器ATmega8 16AU是ATMEL公司推出的基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的高檔Flash型單片機(jī)。其核心是將32個(gè)工作寄存器和指令集連接在一起，所有工作寄存器都與ALU（算術(shù)邏輯單元）直接相連，實(shí)現(xiàn)了1個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行1條指令同時(shí)訪問(wèn)（讀寫(xiě)）2個(gè)獨(dú)立寄存器的操作。這種結(jié)構(gòu)提高了代碼效率，使得大部分指令的執(zhí)行時(shí)間僅為1個(gè)時(shí)鐘周期。因此，ATmega8具有接近1 MI /s/MHz的性能，運(yùn)行速度比普通CISC單片機(jī)高10倍。單片機(jī)內(nèi)集成了執(zhí)行速度為2個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器、8KB的Flash程序存儲(chǔ)器、512字節(jié)的E2PROM、2個(gè)具有比較模式的8位定時(shí)器、1個(gè)具有比較和捕獲模式的16位定時(shí)器、3路最大精度為16位的PWM輸出、8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器，SPI/TWI同步串口及USART異步串口。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)軟件編程簡(jiǎn)化硬件電路。

各引腳作用：1腳為外部中斷1信號(hào)輸入，是外部中斷源；32腳為外部中斷0信號(hào)輸入腳，是外部中斷源，電平發(fā)生合適的變化，終端也觸發(fā)，是控制雙路加熱信號(hào)的輸入端；2腳為外部時(shí)鐘輸入／輸出；3腳、5腳、21腳為電源負(fù)腳；4腳、6腳、18腳為電源正腳；7腳為芯片時(shí)鐘振蕩器引腳2；8腳為芯片時(shí)鐘振蕩器引腳1；9腳為外部計(jì)數(shù)器輸入腳；10腳為模擬比較器正輸入腳；11腳為模擬比較器負(fù)輸入腳；12腳為輸入捕獲引腳；13腳為輸出比較輸出腳；14腳為從機(jī)選擇輸入腳；15腳為SPI通道主機(jī)數(shù)據(jù)輸出、從機(jī)數(shù)據(jù)輸入腳；16腳為SPI通道主機(jī)數(shù)據(jù)輸入、從機(jī)數(shù)據(jù)輸出腳；17腳為SPI總線的主機(jī)時(shí)鐘輸入；19腳、22腳為A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入；20腳為A/D模擬基準(zhǔn)輸入引腳；23腳為ADC數(shù)據(jù)輸入通道0腳；24腳為ADC數(shù)據(jù)輸入通道1腳；25腳為ADC數(shù)據(jù)輸入通道2腳；26腳為ADC數(shù)據(jù)輸入通道3腳；27腳為ADC數(shù)據(jù)輸入通道4、兩線串行總線數(shù)據(jù)輸入／輸出腳；28腳為ADC數(shù)據(jù)輸入通道5、兩線串行總線數(shù)據(jù)時(shí)鐘腳；29腳為復(fù)位腳；3 0腳為通用同步異步數(shù)據(jù)接收引腳；31腳為通用同步異步數(shù)據(jù)發(fā)送引腳。

3 故障分析及維修

3.1 故障一

開(kāi)啟濕化器電源后，聽(tīng)到繼電器的頻繁動(dòng)作聲音，底盤(pán)不加熱，溫度濕度指示燈不亮，紅燈閃爍。分析及維修：繼電器頻繁動(dòng)作，可能是繼電器接點(diǎn)老化導(dǎo)致不能接通電源而產(chǎn)生的。更換同型號(hào)繼電器，開(kāi)啟濕化器，設(shè)備工作正常。

3.2 故障二開(kāi)啟濕化器電源后，聽(tīng)到繼電器的動(dòng)作聲音，底盤(pán)不加熱，溫度濕度指示燈不亮，紅燈閃爍。分析及維修：打開(kāi)機(jī)器，電路板保險(xiǎn)絲F1,F2,F3均正常，表明電路元件未發(fā)生短路現(xiàn)象。分析原因可能為：①加熱絲斷開(kāi)；②加熱底盤(pán)過(guò)載保護(hù)器常開(kāi)； ③溫度傳感器故障；④電路元件故障；⑤微處理器故障或程序丟失。經(jīng)檢查，雙路并行溫度傳感器其中一路出現(xiàn)故障，更換溫度傳感器，濕化器工作正常。

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MR810 Breathing a Wet Process, the Circuit Principle and the Maintenance

LIU Yong,LU Zhong-kai,ZHANG Hong-xia
Equipment Department, Qilu Hospital of Shandong University Children,Jinan Shandong 250022 ,China

TH789

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.07.057

1674-1633(2011)07-0139-02

2011-04-17

作者郵箱：ly6838@163.com