Платформа VELA: турбина, смеситель, система выдоха, предохранительные клапаны, питание и интерфейс
Определить, какое поколение VELA перед вами, проследить путь газа от воздухозаборника и кислородного входа до порта выдоха и назвать узел, отвечающий за каждую функцию, ещё до снятия крышек.
Что это за аппарат
VELA — турбинный аппарат ИВЛ для реанимации и палат интенсивного наблюдения, для детей и взрослых. Сжатый воздух ему не нужен: комнатный воздух засасывается через фильтры, смешивается с кислородом внутри аппарата и подаётся пациенту маленькой высокооборотной воздуходувкой. Кислород приходит от настенной сети или баллона высокого давления либо, при очень низком давлении, от флоуметра в отдельный вход низкого давления. Всё остальное — тайминг вдохов, ПДКВ, состав смеси и мониторинг — делает одна главная плата за экраном.
Семейство прошло три аппаратных поколения. В первом стояла главная плата, унаследованная от более старых аппаратов Bird серии T, и отдельная видеоплата. В двух следующих, ColdFire 1 и ColdFire 2, видео и кислородный мониторинг перенесены на одну главную плату. ColdFire 2 начинается с границы серийных номеров, указанной в сервисном мануале, и с этого момента передняя панель поставляется без главной платы, у главной платы другой каталожный номер, а серийный номер аппарата хранится на маленькой плате в задней панели. Прежде чем что-то заказывать, прочитайте серийный номер на задней табличке и запишите, какое у вас поколение.
Важна и комплектация. Мануал перечисляет передние панели Basic, Plus и Comprehensive с англоязычной и пиктограммной накладкой. Режимы и функции сверх базового набора включает производитель после покупки, а не инженер. Если пользователь говорит, что пропал режим, это обычно вопрос конфигурации, а не неисправность.
Подача потока: турбина и её управление
Турбина — бесщёточный трёхфазный двигатель постоянного тока с воздуходувкой. Главная плата переводит требуемый поток в команду, драйвер двигателя превращает её в три фазных тока. Оптический датчик скорости на турбине возвращает процессору последовательность импульсов, а дифференциальный датчик давления измеряет перепад на турбине. Скорость и перепад вместе позволяют программе знать, какой поток уходит, даже когда лёгкие пациента от вдоха к вдоху сопротивляются сильнее или слабее.
Для инженера отсюда два вывода. Первый: у турбины есть свои характеристики. Связь между скоростью, перепадом и потоком измеряется на заводе и хранится вместе с турбиной, в поколениях ColdFire — в её EEPROM. Турбина, которая больше не соответствует своим данным, выдаёт неправильный объём, хотя крутится ровно. Второй: дифференциальный датчик должен оставаться честным. Два маленьких клапана автонуля периодически соединяют обе стороны датчика с атмосферой, чтобы программа измерила и вычла смещение. Если клапан автонуля залипает или его трубки перепутаны, ошибка объёма появляется без всякого шума и тревоги.
Турбина стоит в корпусе глушителя. В правом глушителе есть фильтрующий элемент, левый только акустический. Забитый фильтр повышает давление, против которого работает турбина, и входит в перечень причин заниженного выдаваемого объёма. Между турбиной и пациентом в коллекторе стоят инспираторный обратный клапан и электрический клапан задержки вдоха. Клапан задержки перекрывает путь от турбины во время инспираторной паузы и манёвра измерения максимального давления вдоха.
Кислород: смеситель без резервуара под давлением
VELA смешивает кислород на стороне низкого давления. Отфильтрованный комнатный воздух поступает в накопитель, из которого забирает газ турбина. Кислород высокого давления проходит входной фильтр и обратный клапан, предохранительный соленоид, редуктор и датчик входного давления, затем батарею соленоидных клапанов, каждый на свою калиброванную дюзу, и отдельную линию небулайзера. Программа открывает и закрывает соленоиды от вдоха к вдоху, добавляя столько кислорода, сколько нужно для заданной концентрации и текущего потока. Датчик давления позволяет компенсировать колебания подачи. Предохранительный соленоид перекрывает кислород, когда аппарат выключен или перестал работать.
Поскольку накопитель не является баллоном под давлением, показание входного давления кислорода на высоких концентрациях проседает на каждом вдохе. Мануал считает это нормой. Тревога низкого давления кислорода имеет порог и задержку, поэтому короткие провалы её не вызывают. Но настенная сеть, которая проседает под нагрузкой, полузакрытый зональный клапан или длинный тонкий шланг могут держать давление низким достаточно долго, чтобы сработала тревога, — и это проблема объекта, а не смесителя.
На блоке смесителя есть два игольчатых клапана, которыми при калибровке подстраивают выдаваемый кислород на низкой и высокой установке. Их контргайки не трогают вне этой процедуры. Вход низкого давления обходит смеситель полностью: кислород от флоуметра добавляется в выходной газ, и концентрация тогда зависит от флоуметра и минутной вентиляции пациента, а не от ручки O2.
Выдох, измерения и механическая система безопасности
Клапан выдоха — линейный электромагнитный привод, который через силиконовую мембрану прижимает тарелку к седлу. Плата управляет им регулируемым током, и сила на тарелке задаёт давление, при котором газ уходит, — так формируются ПДКВ и ограничения давления. Съёмные детали спереди, корпус клапана и мембрана, моются и стерилизуются между пациентами; привод за ними — нет.
За клапаном стоит датчик потока с переменным сечением. Гибкий лепесток открывается пропорционально потоку, перепад на нём по двум тонким трубкам идёт к дифференциальному датчику на главной плате, а программа пересчитывает его в поток и объём выдоха и использует для потокового триггера. Датчик давления в дыхательных путях на стороне выдоха даёт обратную связь для ПДКВ, управления по давлению и поддержки давлением. Три соленоида автонуля обслуживают датчики выдоха так же, как на стороне турбины.
Система безопасности чисто механическая. Подпружиненный клапан сброса, регулируемый пользователем, ограничивает максимальное давление при отказе электроники, а клапан разрежения позволяет пациенту дышать комнатным воздухом, если вдох не подаётся. С клапаном сброса вы ещё встретитесь в проверках: для теста утечки и калибровки клапана выдоха его закручивают до упора, а потом возвращают в клиническое положение.
Электроника и питание
Модуль интерфейса — один узел спереди: цветной ЖК-экран 10,4 дюйма с резистивной сенсорной плёнкой, инвертор подсветки, мембранные кнопки со встроенными светодиодами, оптический регулятор и главная системная плата. На главной плате стоят датчики давления, АЦП и ЦАП, драйверы соленоидов, двигателя и клапана выдоха, сторожевой таймер и контроль шин питания. Если процессор перестаёт сбрасывать сторожевой таймер или шина питания выходит из окна, аппаратная часть переводит аппарат в безопасное состояние, и он не запустится, пока причина не устранена. На главной плате также стоит батарейка-таблетка 3 В, её меняют на годовом ТО.
Плата питания стоит на правой панели. Она принимает сеть через шнур, заряжает внутренние батареи и формирует низковольтные шины для главной платы. Внутренние батареи — набор никель-металлгидридных блоков в лотке под верхней крышкой, к тому же лотку прикреплён блок большого конденсатора. Предохранитель внутренней батареи стоит на плате питания. При отключении батарей контроллер заряда сбрасывает память и после подключения запускает длинный цикл дозаряда; как он идёт, показывает лампа состояния DC. В символах для оператора упоминается и внешняя батарея; как она подключается и заряжается на ваших аппаратах, берите из документации производителя.
Считайте внутренности под напряжением и при выключенном выключателе. Сеть приходит на плату питания, пока вставлен шнур; инвертор подсветки вырабатывает высокочастотное высокое напряжение для лампы; конденсатор на лотке батарей хранит энергию; батарейные блоки способны дать большой ток при замыкании. Правило мануала простое, и следовать ему стоит каждый раз: выньте сетевой шнур до снятия крышки и отсоедините разъём батареи, как только лоток станет доступен. Работайте на антистатическом коврике с браслетом: платы чувствительны к статике.
На задней панели — кислородные входы, воздухозаборный фильтр и фильтр вентилятора, сетевой ввод и выключатель, разъём вызова медсестры, разъёмы принтера и видео, аналоговые вход и выход и гнездо RJ-45, через которое с переходником загружают ПО. Один последовательный порт в мануале помечен как нерабочий; ничего к нему не подключайте.
| Деталь | Что делает | Как отказывает | |
|---|---|---|---|
| 01 | Передняя панель с главной платой, ЖК-экраном, сенсором, инвертором, клавиатурой и регулятором | Управление, мониторинг, индикация, датчики, драйверы, сторожевой таймер, память с батарейкой | Мёртвые кнопки или светодиоды, сдвиг сенсора, тёмный экран, дрейф датчиков, отключение по сторожевому таймеру |
| 02 | Турбина с глушителем, датчиком скорости и EEPROM характеристик | Создаёт весь поток вдоха; скорость возвращается на главную плату | Шум, заниженный объём, характеристики больше не подходят, ошибки датчика или драйвера |
| 03 | Смеситель с соленоидами, дюзами, игольчатыми клапанами и датчиком давления O2 | Добавляет кислород в накопитель под заданную концентрацию и поток | Кислород вне диапазона, ошибки входного давления, протечка или залипание соленоидов |
| 04 | Клапан выдоха со съёмным корпусом и мембраной | Задаёт ПДКВ и ограничения давления тарелкой с токовым приводом | Утечка из-за мятой мембраны или трещины корпуса, провал калибровки, ошибки ПДКВ |
| 05 | Датчик потока с переменным сечением и его гнездо | Измеряет поток и объём выдоха, даёт потоковый триггер | Неверный измеряемый объём, протечка колец гнезда, пережатые внутренние трубки, износ лепестка |
| 06 | Базовый коллектор с обратным клапаном, соленоидом задержки, клапанами сброса и разрежения | Разводит газ, держит паузу вдоха, ограничивает давление, даёт спонтанное дыхание | Провал теста утечки, гудение обратного клапана, трещина коллектора или повреждённые кольца |
| 07 | Плата питания на правой панели с предохранителем батареи | Сетевой ввод, заряд и низковольтные шины | Нет работы от сети, нет заряда, сгоревший предохранитель батареи, разъёмы |
| 08 | Лоток батарей с блоками NiMH и конденсатором | Внутреннее резервное питание | Короткая работа, сообщения о разряде, контроллер заряда теряет память |
| 09 | Кислородный датчик в коллекторе | Мониторинг FiO2 и замкнутая коррекция смесителя | Монитор не показывает значение, дрейф, тревоги Check O2 Cal или выхода за диапазон |
| 10 | Задняя панель с вентилятором, фильтрами, кислородными штуцерами и задней платой | Охлаждение, забор воздуха, газовые входы, внешние порты; на ColdFire 2 хранит серийный номер | Забитые фильтры, изношенные обратные клапаны входов, события неверного серийного номера |
Типичная ситуация: режим, которого не было
Типичная ситуация, а не записанный случай. Отделение вызвало инженера, потому что VELA не предлагала режим вентиляции, которым врачи пользовались на другом аппарате. Инженер сначала записал серийный номер, поколение и версию передней панели и сравнил их со вторым аппаратом. У второго была более высокая комплектация и новее ПО. Ничего не сломалось: на первом аппарате этот режим просто никогда не был включён. Инженер задокументировал обе конфигурации, объяснил отделению, что функции включает производитель после покупки, и передал запрос в отдел, который ведёт договоры, вместо того чтобы снимать крышки.
Определите поколение, комплектацию панели и ПО, прежде чем называть что-то неисправностью. Отсутствующие режимы и функции — вопрос конфигурации к производителю, а не ремонт.
Шумная турбина, которую не вылечила калибровка
Инженеры обсуждали турбинный аппарат ИВЛ, модель не записана, у которого воздуходувка издавала посторонний звук и не проходила калибровку турбины. Повтор калибровки ничего не менял. Коллеги, видевшие такой же симптом, рассказали, что у них две такие турбины пришлось заменить: калибровка механическую проблему не лечит. Совет был такой: задать фиксированный поток в тестовом режиме, послушать и посмотреть, как ведёт себя турбина, и по возможности поставить заведомо исправную турбину, чтобы подтвердить диагноз до заказа.
Шумная турбина, не проходящая калибровку, — обычно механика, а не данные. На VELA подтвердите это тестовыми экранами производителя и тестом выдаваемого объёма и помните, что новая турбина приходит со своими характеристиками.
Чек-лист на объекте
- Записаны серийный номер, поколение (T-2, ColdFire 1 или ColdFire 2) и комплектация передней панели
- Версия ПО, моточасы турбины и аппарата прочитаны в экранах расширенных функций
- Серийный номер турбины записан, если он есть в документации
- Проверен тип подачи кислорода: вход высокого давления, низкого давления или оба
- Сетевой шнур, его кронштейн и вилка осмотрены до начала работы
- Антистатический коврик и браслет готовы до снятия крышки