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1、浅谈心电图机工作原理、常见故障分析与检修浅谈心电图机工作原理、常见故障分析与检修孙刚，穆文耀 （宁波市计量测试研究院 浙江宁波 315103）摘要：心电图机早已成为当今医疗系统不可或缺的一种诊断心脏疾摘要：心电图机早已成为当今医疗系统不可或缺的一种诊断心脏疾病的紧密科学仪器。当前心电图机型号众多，但是其工作原理基本病的紧密科学仪器。当前心电图机型号众多，但是其工作原理基本一致，本文笔者根据多年来对心电图机检定过程中的所见所闻并结一致，本文笔者根据多年来对心电图机检定过程中的所见所闻并结合自身经验，对合自身经验，对 3 种系列的心电图机，就其故障进行分析，并提出种系列的心电图机，就其故障进行分析
2、，并提出相应的检修方案。相应的检修方案。关键词：心电图机关键词：心电图机 工作原理工作原理 故障分析故障分析 心电图机故障心电图机故障 检修方检修方案案世界上第一台真正的心电图机是由荷兰学者威廉爱因托芬设计制造发明的，据说他是为了纪念他敬重的保姆中国人洪妈而发明的。在大学求学期间，他通过无数次的实验努力改进了沃洛设计原始的心电图仪，充分适应了临床使用的需要。医者通过分析心电图仪描记的心电图信号波形可以清晰地了解心脏活动情况和诊断各种心脏疾病（包括室颤、早搏、房颤等等） ，特别是心脏功能失常和心肌梗塞，目前心电图机广泛应用于医疗、体育训练、科研等相关领域。本人通过对宁波市全大市范围内 300 多
3、家大小医院、诊所、美容机构等医疗机构上千台心电图机的检定，发现各种各样的情况和故障，经过仔细分析，做了相关总结。现在将总结的经验结果提出，以便读者朋友一起探讨研究。1、 心电图机工作原理心电图机工作原理我们要了解和检修心电图机，首先必须先要了解心电图机的工作原理。正常心肌细胞膜是一层电阻较高的半通透膜，对带有正、负电荷的阴、阳离子具有不同的通断性。因而使细胞内、外的阴、阳离子浓度显著不同。当心肌细胞处于静息状态时，膜外排列一定数量的带正电荷的阳离子；而膜内则排列着相同数量带负电的阴离子，因此膜外的电势高于膜内电势。在静息状态下，心肌细胞一直保持着这种稳恒状态，即所谓的极化状态。当心肌细胞膜的一
4、侧突然受到一定强度的刺激时，该处细胞膜的电阻特性突然消失，对阳离子的通透性突然升高，而对阴离子的通透性却相反的降低了。于是膜外的阳离子得以大量迅速地涌入膜内，在短时间内阳离子的数量大量增加，而使膜内电势骤然上升。由负变正，这种电势突变现象称为“极化状态逆转” ，这个过程称为除极。心肌细胞一旦开始除极，则原来的极化状态随即消失。心肌细胞的除极作用首先自受刺激的那点开始，迅速向周围扩展，直到整个心脏细胞除极完毕为止。在此过程中，心脏就会产生大量微弱的生理电信号，而这些信号则可以由一定的仪器加以监测捕捉，将其记录下来，这个特定的仪器就是心电图机。心电图机通过自身紧贴在患者胸部的 6 根胸导联和夹于患
5、者四肢的 4 根肢体导联捕捉微弱的生理电信号，传输到仪器内部，并通过信号放大器转化为较高电位的电信号，模拟心电图机通过数/模转换电路生成模拟信号并由热敏描笔描记下电位曲线称为除极波；而数字心电图机则通过数/模、模/数转换电路将电信号转换成数字信号，由显示电路显示相关心脏活动的参数信息，并通过热敏描笔描记下电位曲线称为除极波。医生就是通过除极波来了解和诊断患者的心脏活动情况以及相关病理学问题。心电图机的大致工作原理由下图进行阐述。图一、数字式心电图机工作原理简图图一、数字式心电图机工作原理简图患者 数字式心电图机 信号放大电路13数/模，模/数转换电路 数字显示电路 描记除极波456图二、模拟式
6、心电图机工作原理简图图二、模拟式心电图机工作原理简图16R L F C1 C6N345345R L F C1 C6N1患者 模拟式心电图机 信号放大电路13数/模转换电路 描记除极波452、心电图机的维护基本原则、心电图机的维护基本原则心电图机在日常的使用过程中使用时间过长就会产生一些这样或者那样的故障，如果自己肯付出足够的时间和努力，多数故障问题仍然可以用万用表和示波器查找到。不过，因为这样做所需要花费的时间、金钱和人力上的消耗比较多，所以很少有管理人员愿意采取这种方法。对于那些必须使用现代技术制造的设备工作的人员来说，适当的测量仪器就成为不可或缺的趁手设备。最近两年发生了两个基础性的变化。
7、其一，现在的设备集成化程度相当高，用的基本都是集成芯片，有时候它们的引脚，导线用肉眼很难看清，从而使印制线路板的修理非常困难。其二，在现代数字电路中，信号流程很不直观的，有些都是通过好几个集成芯片一起控制的。所以，电路无法被便捷的跟踪到。在复杂的数字电路中，各种电路模块是连接在一起的，这种内部互连的电路使精细到元件层次的修理根本无法实现。这种硬件上的混合将设备维护引入了一个新纪元那就是用替换代替修理，包括生产厂商的工程技术人员在内，对设备的维修也是直接更换必要的电路板或者其中的一个芯片。而我们使用方的设备维护人员只要通过系统的方法途径对心电图机硬件进行故障诊断和排除即可。3、常见系列心电图机故
8、障检测维修方法、常见系列心电图机故障检测维修方法3.1 上海光电系列3.1.1ECG-6511 型上海光电的模拟心电图机故障现象：接通电源后，开机启动 START 键后，走纸速度过快，调节走纸速度开关，没有反应。问题分析与检修：首先判断此故障的发生环节很有可能是马达转速反馈电路。检查马达转速检测线圈无异常，再查脉冲整形电路也无异常，最后检查耦合元件，发现 C213 管件虚焊导致马达转速反馈信号被阻断，造成走纸速度失控，重焊后故障排除。3.1.2ECG-6951D 型上海光电数字心电图机故障现象：接通电源后，记录笔有时单偏，有时记录笔产生振荡式大幅度偏移现象，毫伏定标时大时小。问题分析与检修：此
9、现象的故障部位通常发生在主放大电路系统反馈电路。检查相关的元件，当测量到 VT341le 极电压时，发现电压非常不稳定，尤其是在拨动 L301 电感线圈时，电压偏移更大，所以判定该元件工作不正常，将其换下后，故障排除。如果没有现成的 L301 电感线圈，也可以用 2.2/1W 电阻代替。3.2 北京福田 FX 系列3.2.1 FX-2111 型数字心电图机故障现象：开机后，描笔轻微抖动嗡鸣声，走纸时基线很粗，检查定标电压正常。问题分析与检修：当我们发现心电图机表笔有轻微抖动时，我们就要留意心电图机的滤波功能是否设置在恰当位置。数字心电图机的滤波大致可以分为基线漂移滤波、肌电滤波、工频滤波等。而
10、基线漂移滤波可以有0.01mm、0.02mm、0.16mm、0.32mm 等不同的设置，如果将其设置在0.01mm，则在开机时有可能会出现描笔轻微抖动现象，这个时候将其设置为0.16mm 就可以有效消除问题；而肌电滤波可以有 20Hz150Hz 不同频率，5 个频段的设置，根据不同患者皮肤，需要设置不同的档位，这里尤其要提出，此项设置必须因人而异，如果设置过大则可能引入不必要的干扰信号，如果设置太小，则又有可能将患者的部分突变信号滤除，原则上载仪器允许的情况下，我们将其设置为大值，一般设置 75Hz；工频滤波可以设置为 50Hz、60Hz 两档，众所周知我们国家的工频为 50Hz。所以，我们必
11、须将心电图机的工频设置在50Hz 档，以有效消除由于交流电工频信号引入的电信号干扰。在出现上述故障后，我进入系统菜单，发现其基线漂移滤波设置在 0.02mm；工频滤波没有设置，我将其基线漂移滤波设置为 0.16mm，工频滤波设置为 50Hz 后，故障排除。另外，在此需要提出两点：1、心电图机在使用过程中需要有效接地，尤其是在使用交流电时，必须有效接地。2、在使用心电图机时，应尽量避免强磁场的存在，在信号采集过程中需要远离手机、电脑等强磁场，以防电磁波对微弱电生理信号的干扰。3.2.2FX-7000 型数字心电图机故障现象：仪器在使用自动描记走纸时，出现走纸定位不准，自动分析出现数据采集不足，分
12、析错误现象。问题分析与检修：出现该问题，我们首先应该考虑热敏纸安装是否正确，其次检查该仪器的自动定位电路是否出现了故障。该仪器内部有个光敏感应器，当光敏感应器接收不到来自热敏纸的反射光时，就会产生一个电信号，自动定位为热敏纸新的一页开始。否则，就会出现走纸错位现象，从而使记录数据部分丢失。针对此台仪器，我查看了记录纸的安装，发现记录纸安装反向，导致纸上黑色吸光部位不能和光敏感应器正常对接，从而导致定位不准确，使仪器自动分析出现错误报警，将热敏纸正确安装后，仪器正常。3.3GE 公司 MAC 系列MAC-800 型数字心电图机故障现象：仪器在更换导联线后，发现分析得出患者电信号向量反向，自动分析
13、反向心电图。问题分析与检修：当出现这种问题时，我们首先要考虑，我们的电极尤其是肢体导联是否接反。现行市场上心电导联线有两个标准版本，分别是欧标和美标。而我们普通使用的都是美标的导联线，其导联标志位R、L、N、F、C1C6，分别表示右上肢、左上肢、右下肢、左下肢、以及 6 跟胸导联，其中肢体导联的颜色依次为红、黄、黑、绿。而欧标与其对应为RA、LA、RL、LL、V1V6，分别表示右上肢、左上肢、右下肢、左下肢、以及 6 跟胸导联，其中肢体导联的颜色依次为白、黑、绿、红。所以如果是将美标的导联线用于欧标的心电图上，而且只看颜色对接时会出现令人啼笑皆非的尴尬场面。本人在做计量器具强制检定时就发现了这
14、么一列，MAC800 型数字心电图机使用医生咨询我出现了分析得出患者电信号向量反向的情况。我对其进行了检定，发现仪器一切正常。随后，我让医生现场演示给我看。发现其MAC800 型心电图机使用的是美标的心电导联线，描记结束后出现了心电图描记反向的问题。我看了一下她的接线方式后，就指出了其中的故障原因。她将美标导联线的红（R）接在了左下肢，黑（N）接在了左上肢，绿（F）接在了右下肢,而黄（L）由于没有颜色进行配对就接在了右上肢。而根据美标导联线它的线路集成应该使红(R)接右上肢，黑（N）接在了右下肢，绿（F）接在了左下肢,而黄（L）应该接左上肢。这样出来的信号才正确。而本列的医生就是犯了一个概念混
15、淆的错误，导致这种尴尬现象的发生。在这里我们要提出来，不同标准的心电图机其配件一般不建议对换使用。如果真有需要，则必须搞清楚其标准原理，然后根据各自不同的特点辩证的结合，而不是简单的以颜色或者其他表面的规律进行简单处理后就进行使用。在这里也列出一张图表，以便读者朋友探讨交流。图三、美标图三、美标/欧标心电导联线对应图欧标心电导联线对应图表表4 心电图机日常使用小常识心电图机日常使用小常识4.1 在众多心电图机的使用中，最常见的也是最普遍的现象就是描笔描记的信号部分导联不基线平整，产生这种现象的原因一般有以下几点：相应导联线与 1吸球接触不良引起，由于导联线与心电图机的接口不牢固引起，或者是接口
16、 2灰尘积累过多，导致接触不良引起。要避免这种问题，就需要我们在使用心电图机时，将清洁卫生工作做好，使用结束时一定要将仪器披好防尘罩，并定期使用细砂打磨导联线电极头，用工具将电极头与吸球牢固连接。4.2 数字心电图机在加装热敏纸时，要注意纸张的安装方法，不能将纸张装反。不然，会引起自动走纸定位不准的现象，严重时会影响诊断结果。参考文献：白（RA） 黑（LA） 绿（RL） 红（LL） V1 V2 V3 V4 V5 V6红（R） 黄（L） 黑（N） 绿（F） C1 C2 C3 C4 C5 C6美标导联线欧标导联线【1】 周晓会 韩利华 对常见心电图机的故障分析与检修 。 科技创新导报 2010（23） 【2】 徐阳 心电图机行业标准和计量检定规程的对比分析及建议【J】 。中国 计量，2006（03）【3】 JJG543-2008心电图机检定规程【4】 JJG1041-2008数字心电图机检定规程
