孟凡有

赤峰市醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程部 （內(nèi)蒙古赤峰 024000）

超聲多普勒胎心監(jiān)測(cè)儀是用于胎心監(jiān)護(hù)的儀器，因其采用的是超聲多普勒技術(shù)，故亦被稱為多普勒胎心儀[1]。目前，超聲多普勒胎心監(jiān)測(cè)儀是行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的準(zhǔn)確度最高、使用范圍最廣的胎心監(jiān)護(hù)儀器[2]。我院目前在用的TX200Lb 型超聲多普勒胎心監(jiān)測(cè)儀有20余臺(tái)，本研究首先介紹儀器線路板上主要集成電路芯片的功能并剖析其工作原理，再分析2例常見故障的排除過(guò)程，以供同行參考。

1 工作原理

TX200Lb 型超聲多普勒胎心監(jiān)測(cè)儀采用超聲非聚焦連續(xù)波多普勒原理，由與母體腹部耦合的超聲換能器及電路部分組成，具有監(jiān)測(cè)并記錄胎兒心率、母體宮縮的功能，主要用于產(chǎn)婦產(chǎn)前、產(chǎn)時(shí)對(duì)胎心的監(jiān)護(hù)[3-4]。在監(jiān)護(hù)胎心時(shí)，超聲換能器產(chǎn)生的超聲束直接對(duì)準(zhǔn)胎兒，入射聲束的一部分到胎心運(yùn)動(dòng)表面，超聲波頻率由于多普勒效應(yīng)發(fā)生頻移，并由接收換能器檢測(cè)到，經(jīng)信號(hào)處理分離出與胎心有關(guān)的低頻信號(hào)，加以放大，用于胎心檢測(cè)[5-6]。

TX200Lb 型超聲多普勒胎心監(jiān)測(cè)儀整機(jī)采用大容量4.8 V鎳氫4節(jié)AAA 充電電池組，使用更加方便；2.6 MHz 多普勒探頭與主機(jī)的主板使用普通彈簧電話線連接，大功率聲音釋放，更適合環(huán)境嘈雜的場(chǎng)合；配備具有手動(dòng)歸零功能的電子秒表，方便人工讀取胎兒心率。

TX200Lb型超聲多普勒胎心監(jiān)測(cè)儀主板型號(hào)為L(zhǎng)AKG-9，主機(jī)包含6個(gè)芯片，分別為U1 LM324（14腳）、U2 LM386N-3（8腳）、U3 MC34063（8腳）、U4 HEF4013BT（14腳）、U5 HEF4060BT（16腳）及U6 RT9701CB（5腳）[7]。（1）U1 LM324為四運(yùn)放集成電路，其芯片引腳管腳見圖1。該芯片采用14管腳雙列直插塑料（陶瓷）封裝，內(nèi)部包含4組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除共用電源外，4組運(yùn)放相互獨(dú)立。（2）U2 LM386N-3為音頻集成功放芯片，采用雙列8腳封裝方式（圖2），是一種具有自身功耗低、更新內(nèi)鏈增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)的功率放大器，被廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)的電路中，在TX200Lb型超聲多普勒胎心監(jiān)測(cè)儀中用于推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。（3）U3 MC34063是一種電壓轉(zhuǎn)換芯片，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖3。該芯片包含DC/DC變換器所需要的主要功能的單片控制電路，由具有溫度自動(dòng)補(bǔ)償功能的基準(zhǔn)電壓發(fā)生器、比較器、占空比可控的振蕩器、R-S觸發(fā)器和大電流輸出開關(guān)電路等組成，可作為升壓變換器、降壓變換器、反向器的控制核心。由該芯片構(gòu)成的DC/DC變換器僅用少量的外部元器件，主要應(yīng)用于以微處理器（microprocessor unit，MPU）或單片機(jī)（microcontroller unit，MCU）為基礎(chǔ)的系統(tǒng)中，在2.50～40.00 V的輸入電壓范圍內(nèi)工作，輸出電壓可在1.25～40.00 V范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。（4）U4 HEF4013BT為雙路D觸發(fā)器芯片，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖4。該芯片由NXP公司生產(chǎn)，采用SOP14封裝，功能為設(shè)置（預(yù)設(shè)）和復(fù)位。（5）U5 HEF4060BT為14位串行二進(jìn)制計(jì)數(shù)器/分頻/振蕩器，其管腳見圖5。（6）U6 RT9701CB為電源管理芯片，采用雙列5腳封裝，其管腳定義見圖6。該芯片是一個(gè)綜合100 mΩ電源開關(guān)的自供電和總線供電通用系列總線（USB）的應(yīng)用，內(nèi)置的電荷泵可用來(lái)驅(qū)動(dòng)N溝道MOSFET摒除寄生蟲體二極管，可消除任何反向電流流過(guò)開關(guān)（當(dāng)關(guān)機(jī)時(shí)），具有低靜態(tài)電流（23 μA）和小封裝（SOT-23-5）的特點(diǎn)，特別適用于電池供電的便攜式設(shè)備。該芯片具有軟啟動(dòng)限制突入電流過(guò)插件的保護(hù)功能，1.5 A的電流限制可滿足USB電源的要求，且可在過(guò)流條件下熱關(guān)閉，以保護(hù)芯片不受損害。

圖1 U1 LM324 管腳

此外，TX200Lb 型超聲多普勒胎心監(jiān)測(cè)儀另有以“牛屎芯片”為主要部件的倒計(jì)時(shí)電路板（板號(hào)MB60-2），由主板為其供電，供電電壓為4 V DC。該板得電后開始顯示，按下時(shí)鐘清零鍵后即可開始60 s 倒計(jì)時(shí)。

圖2 U2 LM386N-3 芯片管腳定義

圖3 U3 MC34063 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖4 U4 HEF4013BT 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖5 U5 HEF4060BT 管腳

圖6 U6 RT9701CB 芯片管腳定義

2 常見故障排除

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象長(zhǎng)時(shí)間充電后未能正常開機(jī)，按下開關(guān)鍵無(wú)反應(yīng)，更換內(nèi)置電池?zé)o效。

2.1.2 故障分析

與TX200La 型超聲多普勒胎心監(jiān)測(cè)儀的電源開機(jī)流程不同，TX200Lb 型采用的是觸發(fā)式開機(jī)，電源按鍵為微動(dòng)式而非自鎖式，需相關(guān)芯片執(zhí)行開機(jī)自鎖功能方能完成所有電路必要的電源供給。

2.1.3 故障排除

檢查發(fā)現(xiàn)，開機(jī)按鍵正常，但按下開機(jī)鍵后，內(nèi)置電池電壓為0 V，提示后級(jí)電路存在短路；檢查U6各腳的對(duì)地電阻，發(fā)現(xiàn)除4腳（CE）外其余4個(gè)管腳都與地相通，焊下該芯片，再次測(cè)量各管腳與地的電阻，結(jié)果未發(fā)生變化，表明該芯片損壞[8]；短路電源開關(guān)與U6輸出端5腳，外接直流電源可正常開機(jī)工作；長(zhǎng)時(shí)間充電導(dǎo)致電池待機(jī)時(shí)間明顯縮短，測(cè)量發(fā)現(xiàn)，電池內(nèi)阻明顯增大，更換U6芯片和內(nèi)置鎳氫充電電池組后，故障排除。

2.1.4 小結(jié)

該故障的根本原因?yàn)?，電池?fù)p壞導(dǎo)致內(nèi)阻過(guò)大，以致使用時(shí)出現(xiàn)電壓不足的情況，充電時(shí)擊穿U6芯片，導(dǎo)致芯片輸出端對(duì)地短路，故只更換內(nèi)置電池?zé)o法解決全部問(wèn)題[9]。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

倒計(jì)時(shí)啟動(dòng)失敗，關(guān)機(jī)重啟，時(shí)鐘一直顯示88。

2.2.2 故障分析

倒計(jì)時(shí)電路板號(hào)為MB60-2，外電路只有供電電壓4 V DC 2條導(dǎo)線，得電后開始顯示倒計(jì)時(shí)88，按下面板上的“0”按鍵，時(shí)鐘開始倒計(jì)時(shí)，若能排除外電源因素，即可判定原因?yàn)槊氡砟K損壞，直接更換即可。

2.2.3 故障排除

測(cè)量DC 輸入電壓，實(shí)測(cè)值為6.2 V，遠(yuǎn)高于標(biāo)注值4 V DC；分離倒計(jì)時(shí)電路板MB60-2與主板，外接可調(diào)電壓的直流電源，以4 V 為標(biāo)準(zhǔn)電壓，上下調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)陀?.8 V時(shí)液晶屏無(wú)顯示，當(dāng)高于6 V 時(shí)，顯示一半或顯示88；再測(cè)量電池組的充放電電壓，發(fā)現(xiàn)充電電池組已失效，更換電池組后倒計(jì)時(shí)秒表恢復(fù)正常工作。

2.2.4 小結(jié)

該故障原因?yàn)?，?nèi)置電池組內(nèi)阻變大失效，這不僅會(huì)縮短整機(jī)使用時(shí)間，還會(huì)造成供電電壓增高而引發(fā)倒計(jì)時(shí)顯示電路異常[10]?？傊瑢?duì)臨床上使用頻率較高的便攜式監(jiān)護(hù)儀器，保證其故障及時(shí)被修復(fù)是對(duì)臨床工程師業(yè)務(wù)基本功的基本要求[11]。臨床工程師應(yīng)熟悉該機(jī)型的電路結(jié)構(gòu)，尤其是可正確測(cè)量6個(gè)主要芯片的外圍電路測(cè)試點(diǎn)，全面了解電路控制的基本原理，快速判斷并及時(shí)排除TX200Lb 型超聲多普勒胎心監(jiān)測(cè)儀的故障[12]。