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        ECG-6511型心電圖機原理及維修實例

        2012-10-09 04:59:08鄭永波
        中國醫(yī)療設(shè)備 2012年7期
        關(guān)鍵詞:故障

        鄭永波

        中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院鞍山醫(yī)院 器械科,遼寧 鞍山 114012

        ECG-6511型心電圖機原理及維修實例

        鄭永波

        中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院鞍山醫(yī)院 器械科,遼寧 鞍山 114012

        心電圖機是醫(yī)療診斷時常用的電生理檢測儀器,同時在生物醫(yī)學(xué)工程中也是理論和實踐性的代表。本文前部分介紹了ECG-6511型心電圖機的工作原理,后半部分通過實例介紹了部分故障的處理方式,以此讓臨床工程師對心電圖機有更進(jìn)一步的了解。

        心電圖機;緩沖放大器;計數(shù)器;鎖相集成電路

        我院是一所大型三級甲等綜合性醫(yī)院,年門診量約50萬人次左右,作為常規(guī)的檢查設(shè)備心電圖機是必不可少的,6511型心電圖機雖然逐漸退出歷史的舞臺,但是作為經(jīng)典型號,它還是有使用價值的。

        1 原理介紹

        (1)前置放大電路電極通過導(dǎo)聯(lián)線輸入心電信號。去顫保護(hù)電路R100~R108在導(dǎo)聯(lián)線與緩沖放大器之間。IC100~IC102為緩沖放大器(電壓增益為1),其電流增益極高,它起阻抗變換器(高阻輸入,低阻輸出)作用,使前置放大電路與導(dǎo)聯(lián)選擇電路能更好地匹配。IC112(B)為屏蔽驅(qū)動電路,提高導(dǎo)聯(lián)線與屏蔽線之間的交流阻抗,即提高抗干擾性能。

        (2)導(dǎo)聯(lián)選擇電路由ICl03~I(xiàn)C1064個多路模擬開關(guān)通過控制電平來完成,導(dǎo)聯(lián)選擇電路所選擇的任一導(dǎo)聯(lián)心電信號,送入高共模抑制比的差分放大器ICl07進(jìn)行放大(增益為20倍)。

        (3)Q100、ZD100、R100、R134、R135組成定標(biāo)電路(提供1mV的標(biāo)準(zhǔn)電壓)。D120、D121、C111、C112組成脈沖抑制電路,防止較強的起搏脈沖信號把前置放大器阻塞,影響正常心電圖記錄。

        (4) Q101、Q102為封閉電路,按“RESET”鍵或?qū)?lián)轉(zhuǎn)換時,兩開關(guān)管導(dǎo)通,使C113快速充電達(dá)到平衡,使偏移的基線恢復(fù)到原位置。IC108(A)為電壓放大器(增益為4倍)。IC108(B)和Q103是光電耦合器的驅(qū)動器,放大心電信號并驅(qū)動光電耦合器PC—02,將“浮地”的心電信號變?yōu)椤胺歉〉亍钡男碾娦盘?,供記錄器描記成心電圖。

        (5)IC109(A)、IC109(B)是電極脫落檢測電路,即以14V為參考電壓的電壓比較器。當(dāng)由導(dǎo)聯(lián)線輸入的心電信號極化電壓大于+200 mV或電極脫落時,該電路會輸出一個信號,通過光電耦合器PHC102,使面板上電極脫落指示燈亮,報警電極已脫落。

        (6) 走紙速度的選擇是由R-S觸發(fā)器IC208(A)和IC208(B)來完成。接通電源,IC208(A)的8腳輸入一復(fù)位信號,使開機即置于25 mm/s狀態(tài)。走紙穩(wěn)速電路采用鎖相技術(shù),由晶振產(chǎn)生32.768 kHz的信號,經(jīng)IC209作128或64分頻后,得256 Hz基準(zhǔn)頻率或512 Hz基準(zhǔn)頻率。2個基準(zhǔn)頻率分別為25或50紙速作相位比較用。IC210為相位比較器,14腳為標(biāo)準(zhǔn)頻率輸入端,3腳輸入走紙馬達(dá)速度傳感器的信號,若2信號有誤差,則相位比較器會輸出1個誤差電壓,經(jīng)平滑濾波去控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速,向正確速度靠近,實現(xiàn)穩(wěn)速[1]。

        2 ECG-6511維修實例

        2.1 故障一

        2.1.1 故障現(xiàn)象

        胸導(dǎo)聯(lián)的某一導(dǎo)聯(lián)(V2等)無波形,干擾大,其他導(dǎo)聯(lián)完好。

        2.1.2 故障分析

        因為只有1個導(dǎo)聯(lián)壞,所以可以排除公共部分,即前置放大及主放等后級電路肯定是好的,故障肯定出現(xiàn)在前面。人體心電信號輸入至緩沖放大級IC100~IC102,四肢導(dǎo)聯(lián)信號經(jīng)威爾遜網(wǎng)絡(luò)至導(dǎo)聯(lián)選擇電路,胸導(dǎo)聯(lián)信號C1~C6直接接至導(dǎo)聯(lián)選擇電路。一般情況下,此類故障大多出現(xiàn)在緩沖放大級部分,即緩沖放大器IC100~IC102中某一個有問題。每一集成塊中有3個運放,一般都是其中一個運放有問題。

        2.1.3 故障排除

        由于此種運放輸入級是人體信號,是μV級的,所以這3只緩沖器都是專用型的。經(jīng)導(dǎo)聯(lián)選擇通道一路一路輸出,判斷出那只壞的緩沖器,更換后故障排除[2]。

        2.2 故障二

        2.2.1 故障現(xiàn)象

        開機后,按ADV、RED導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)換鍵不起作用,LED顯示狀態(tài)始終處于TEST位置。

        2.2.2 故障分析

        從故障現(xiàn)象判斷故障發(fā)生在計數(shù)器電路部分,根據(jù)計數(shù)器電路圖(圖1)分析其工作過程為:當(dāng)打開電源開關(guān)時,初始復(fù)位電路(由R205、C210、IC203A組成)產(chǎn)生一正脈沖經(jīng)或門IC204D加至4位二進(jìn)制可預(yù)置可逆計數(shù)器IC212的R端,計數(shù)器被復(fù)位,Q端輸出4位數(shù)據(jù)為0000,此數(shù)據(jù)分2路輸出,一路送LED顯示譯碼器(IC213、IC214),另一路經(jīng)驅(qū)動器IC216送光電耦合器,由譯碼原理和導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)換控制原理知,此時狀態(tài)和LED顯示狀態(tài)均處于TEST位。

        圖1 計數(shù)器電路圖

        打開電源開關(guān)后,按下ADV鍵,用數(shù)字邏輯測試筆測計數(shù)器IC212的CL端U/D端,R端(清零端)均為高電平,且R端始終為高電平。由計數(shù)器電路工作原理分析知:R端只有在開機后的瞬間為高電平,其余時間均處于低電平狀態(tài)時才能使計數(shù)器作加法計數(shù)。R端處于高電平顯然破壞了計數(shù)器的工作狀態(tài)。接著檢查初始復(fù)位電路,測C210的正極和IC203A的①端為低電平僅3 V,則IC204D的輸出端?腳,?腳,R端同為高電平。

        正常情況下開機的瞬間電源經(jīng)R205對C210充電,由于電容兩端不能突變,IC203A的①腳為低電平,反相后輸出高電平,經(jīng)或門IC204D送給計數(shù)器IC212R端一個清零脈沖。隨著充電時間的延長C210兩端電壓接近電源電壓,經(jīng)IC203A反相后在②腳輸出低電平,同時IC212的R端也為低電平,這一狀態(tài)要保持到關(guān)機。C210兩端電壓偏低,說明此電解電容有漏電[3-5]。

        2.2.3 故障排除

        焊下C210(10μF/16V)檢查已變質(zhì)漏電,更換1只,故障排除。

        2.3 故障三

        2.3.1 故障現(xiàn)象

        走紙速度不規(guī)則,時而突變?yōu)?0 mm/s,影響心電信號的記錄與診斷。

        2.3.2 故障分析

        一開機,電機就快速運轉(zhuǎn),接通SPEED開關(guān)SW213和SW214,雖然指示燈可以轉(zhuǎn)換,但對電機失去控制。走紙速度不受調(diào)。

        心電圖機的記錄紙驅(qū)動電機為永磁式直流電機,它體積小,但需復(fù)雜的穩(wěn)速控制電路。該速度控制電路采用鎖相技術(shù)(PLL),IC210(MC14046)為鎖相集成電路(圖2),它包含相位比較器I、Ⅱ和壓控振蕩器,它通過外接IC211,Q201,Q202和Q203等構(gòu)成鎖胡環(huán)路。速度控制電路中的IC209為分頻器(14020B),M為記錄紙驅(qū)動電機,G為測速發(fā)電機(即速度傳感器),晶體管Q201和Q202為電機提供驅(qū)動功率,IC211用于對速度傳感器輸出信號進(jìn)行整形放大,Q203用于控制電機的啟停。

        圖2 MC14046鎖相集成電路圖

        鎖相器的基準(zhǔn)脈沖由晶體控制時基發(fā)生器X201產(chǎn)生,為32.768Hz的振蕩信號,它經(jīng)晶體管Q204整形放大為矩形波后,輸入計數(shù)器分頻器IC209(14020B)的⑩腳CL端,IC209的Q6端輸出512 Hz脈沖,Q7端輸出256 Hz脈沖,分別加到IC205?腳和⑨腳作為基準(zhǔn)脈沖。究竟是512 Hz還是256 Hz則由IC205的B門⑧腳的狀態(tài)決定。如該端為高電平時,輸出基準(zhǔn)脈沖頻率為512 Hz,對應(yīng)于電機按紙速50mm/s的速度運行;當(dāng)⑧腳為低電平時,輸出基準(zhǔn)256 Hz頻率脈沖,電機按紙速25 mm/s的對應(yīng)速度運行。

        IC205B門⑧腳的狀態(tài)由IC203中A門及B門組成的R-S觸發(fā)器控制。開機瞬間由IC203A門的作用,使IC208A門⑨腳輸出為低電平而B門⑥腳輸出為高電平,此時發(fā)光二極管LED224亮,表示紙速為25 mm/s。如果按下面板上的50 mm/s鍵(SW214),則R-S觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),使IC208B門⑥腳輸出為低電平而A門⑨腳輸出為高電平,發(fā)光二極管LED223亮,表示速度為50mm/s。若再按一下25 mm/s(SW213鍵),觸發(fā)器將翻回到初始狀態(tài),記錄紙速又回到25 mm/s狀態(tài)。

        由IC211④腳輸出的方波信號,送入鎖相器IC210⑧腳PCB端,與?腳PCA端輸入的基準(zhǔn)信號進(jìn)行相位比較,其相差信號由IC210內(nèi)部的鑒相器Ⅱ的?腳PC2端輸出。PC2端輸出的相差脈沖電壓由R223和C217低通濾波后,變?yōu)槠交绷麟妷?,再去控制?fù)合晶體管Q201和Q202的導(dǎo)通,其發(fā)射極電流驅(qū)動電機M旋轉(zhuǎn)。電機轉(zhuǎn)速降低時,速度傳感器輸出電壓信號幅度降低,因而鎖相器PCB端輸入脈沖相位滯后于PCA端基準(zhǔn)脈沖相位,鑒相器輸出電壓升高,電機電流增大,使轉(zhuǎn)速回升。反之若電機轉(zhuǎn)速升高,則鎖相器輸出電壓降低,使電機驅(qū)動電流減小,轉(zhuǎn)速下降。這樣,最終保持電機轉(zhuǎn)速恒定[6-7]。

        2.3.3 故障排除

        按照上述原理,現(xiàn)在LED223和LED224轉(zhuǎn)換正常,故障出在基準(zhǔn)電路或鎖相回路中。查IC210的PCA端,能測出基準(zhǔn)脈沖,說明晶振及分頻電路正常,再測PCB端則無信號,而PC2輸出一高電平,電機轉(zhuǎn)速飛快。由于PCB端無信號,用萬用表測插頭J203③、④腳,發(fā)現(xiàn)測速線圈開路,該測速線圈是由兩組線圈繞成的,仔細(xì)檢查,發(fā)現(xiàn)兩組線圈連接處斷線,將線頭焊好,套上套管,重新開機,一切正常。

        [1] 錢葉斌.醫(yī)療器械維修速成[M].南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,2009.

        [2] 喻洪流.醫(yī)院設(shè)備管理與維修[M].南京:東南大學(xué)出版社,2007.

        [3] 張錦.現(xiàn)代臨床醫(yī)療儀器原理與應(yīng)用[M].北京:軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)出版社,2002.

        [4] 李秀忠.常用醫(yī)療器械原理與維修[M].北京:機械工業(yè)出版社,2002.

        [5] 彭子明,劉文娟.醫(yī)療器械專業(yè)英語文選[M].北京:中國醫(yī)藥科技出版社,1991.

        [6] 沈建新,陳春蘭,馮子安.心電圖監(jiān)護(hù)儀干擾排除方法探討[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2010,(1):115,132.

        [7] 楊改姣,李獻(xiàn)波.心電圖機干擾現(xiàn)象分析[J].中國現(xiàn)代醫(yī)生, 2007,(10):160,162.

        Working Principle and Troubleshooting of ECG-6511 Electrocardiograph

        ZHENG Yong-bo
        Medical Equipment Department, The First Hospital Aff i licated to China Medical University Anshan Hospital, Anshan Liaoning 114012, China

        TH782

        B

        10.3969/j.issn.1674-1633.2012.07.054

        1674-1633(2012)07-0147-03

        2012-01-04

        2012-05-16

        作者郵箱:4496331@qq.com

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