Ден Томел - Поиск неисправностей в электронике

Современный газовый анализатор артериальной крови представляет собой очень сложную автоматическую систему (рис. 10.34).

Рис. 10.34. Газовый анализатор артериальной крови

Для анализа пробы крови открывается дверка или крышка, и появляется небольшая металлическая трубка. Кровь из шприца вводится в трубку. Когда введено достаточное количество, прибор просит оператора прекратить подачу и закрыть дверцу. Насос втягивает пробу через внутреннюю систему трубок в зону, где он вступает в контакт с тремя электродами или датчиками. После стабилизации показаний датчиков данные записываются и насос с помощью соляного раствора начинает откачивать пробу в сливную емкость. После промывания через трубки прокачивается воздух для подготовки к обработке нового образца.

Один из датчиков называется рН-электродом. В растворе рН определяется с помощью измерения небольшого потенциала, который образуется между активным электродом и эталоном, находящимся в контакте с раствором. Активный электрод запечатан в стеклянную трубку, наполненную буферным раствором.

Кончик трубки изготовлен из pH-чувствительного стекла, которое вступает в контакт с образцом. На стеклянном кончике трубки образуется разность потенциалов ионов. Эталонный электрод всегда находится в контакте с раствором хлорида калия (КСI), который накачивается через трубки до тех пор, пока не вступит в контакт с образцом крови. Электроды преобразуют разность потенциалов между кровью и буферным раствором в пропорциональное рН-напряжение.

Электронная схема для измерения рН фактически представляет собой очень точный вольтметр с высоким входным сопротивлением.

Электрод рСО 2, изготавливается при помощи электрода pH, вставленного в пластиковую трубку, наполненную инертным буферным раствором. Стандартный электрод располагается в трубке таким образом, что вступает в контакт с буферным раствором, который отделен от крови очень тонкой полупроницаемой тефлоновой мембраной. Когда СО 2, из крови проходит через мембрану, он значительно изменяет ионный потенциал между буферными растворами с каждой стороны рН-чувствительного стекла. Измеренное напряжение пропорционально парциальному давлению СO 2в крови.

Для изготовления электрода рO 2два электрода из серебра помещаются в трубку с буферным раствором. Буферный раствор отделен от крови полу проницаемой мембраной. Когда молекулы кислорода проникают сквозь мембрану и вступают во взаимодействие с буферным раствором, проводимость буферного раствора меняется пропорционально парциальному давлению кислорода в крови. Блок электроники просто измеряет проводимость раствора, пропуская через него известный ток и измеряя разность потенциалов на электродах.

Описанные приборы кажутся пока очень простыми. Проблема заключается в том. что эти электроды нестабильны вследствие химической природы их работы. Величина напряжения, например, электрода рН будет со временем изменяться. хотя pH остается прежним. Следовательно, необходимо регулярно проводить калибровку электронных усилителей для обеспечения правильного соответствия выходных сигналов измеряемым величинам. Современные анализаторы выполняют калибровку автоматически стой частотой, которая необходима. Это выполняется с помощью двух калибровочных растворов, один с высоким значением рН, рСО 2, рО 2, а другой — с низким. Раствор с низкими значениями величин подается в измерительную камеру, и производятся расчеты. Затем результаты корректируются для соответствия известным показателям калибровочного раствора, а жидкость смывается. Процесс повторяется с калибровочным раствором с высокими значениями указанных параметров.

В большинстве случаев обслуживание газового анализатора выходит далеко за пределы электроники. Специалист должен разбираться в гидро- и газодинамике для решения проблем в трубопроводной секции. Важное значение имеют поток воздуха и контроль температуры, поскольку устройство с трубопроводами должно иметь температуру ровно 37° — такова температура человеческого тела. Химический состав калибровочных растворов оказывает решающее значение на точность прибора, при возникновении загрязнений специалист должен решить, как они возникли, как их исправить и предотвратить их повторение.

Для помощи в процессе поиска неисправностей многие газовые анализаторы крови имеют встроенные диагностические функции, которые позволяют выполнять различные операции: вручную работать с насосами и клапанами для их проверки, тестировать функции клавиатуры и дисплея, получать данные о напряжении и токе непосредственно с датчиков. Обычно вход в диагностический режим осуществляется с помощью переключателей, расположенных непосредственно на платах. Способ перехода в диагностический режим описан в руководстве по техническому обслуживанию. Трубопроводную секцию часто можно извлечь или выдвинуть из основного корпуса прибора, чтобы получить более удобный доступ и предотвратить протекание жидкостей на электронные компоненты.