黃 驥，申開州（通訊作者）

（1云南省第一人民醫(yī)院國有資產(chǎn)管理處，云南昆明650032；2昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院資產(chǎn)管理處，云南昆明650101）

呼吸機(jī)壓差式流量傳感器的維修

黃 驥1，申開州2（通訊作者）

（1云南省第一人民醫(yī)院國有資產(chǎn)管理處，云南昆明650032；2昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院資產(chǎn)管理處，云南昆明650101）

流量傳感器是呼吸機(jī)氣路系統(tǒng)的重要部件，遠(yuǎn)端式流量傳感器的保養(yǎng)與維修，一直是呼吸機(jī)維護(hù)與保養(yǎng)工作中的重點(diǎn)之一。本文簡要介紹了流量傳感器的作用、分類、結(jié)構(gòu)原理、性價(jià)比、性能和損壞形式，詳細(xì)描述了遠(yuǎn)端型壓差式流量傳感器中金屬測量膜片斷裂的創(chuàng)新性解決方法，具有一定的價(jià)值性和適用性，啟發(fā)性和推廣性。

呼吸機(jī)；流量傳感器；測量膜片；維修保養(yǎng)

呼吸機(jī)，由供氣裝置﹑氣路系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)等幾部分組成。流量傳感器是氣路系統(tǒng)的重要部件，其作用是將吸入和（或）呼出的氣體流量轉(zhuǎn)換成電信號，送給信號處理電路，完成對吸入和（或）呼出潮氣量﹑分鐘通氣量﹑流速的檢測和顯示。由于呼吸機(jī)功能和設(shè)計(jì)的不同，流量傳感器的檢測值不僅僅提供顯示，在功能比較齊全的呼吸機(jī)中，控制和報(bào)警部分也受其影響。因此，流量傳感器性能的好壞，直接影響到呼吸機(jī)參數(shù)的可靠性和準(zhǔn)確性。

1 流量傳感器的分類

1.1 按安裝位置分類

流量傳感器可分為內(nèi)置式和外置式兩種。

（1）內(nèi)置式又分為兩種，一是接在吸氣流量閥（又可分為空氣流量閥和氧氣流量閥）輸出端，二是接在呼氣閥輸出端；

（2）外置式又分為遠(yuǎn)端式和近端式兩種。遠(yuǎn)端式接在呼氣閥的輸出端，近端式接在患者Y型三叉口。

1.2 按使用耐久程度分類

流量傳感器可分為一次性（一人次）使用型和耐用型兩種。

1.3 按工作原理分類

流量傳感器主要分為熱絲式﹑晶體熱膜式﹑超聲式﹑壓力感應(yīng)式和壓差式等。

2 各種流量傳感器工作原理

對于熱絲式﹑晶體熱膜式﹑超聲式﹑壓力感應(yīng)式等流量傳感器的結(jié)構(gòu)原理，可參考有關(guān)文獻(xiàn)。而對于壓差式流量傳感器的工作原理，因本文要詳述其維修研究。

壓差式流量傳感器是通過測量膜片﹑篩網(wǎng)﹑兩個測壓孔﹑流量噴嘴和文丘里管（測量流體壓差的一種裝置，是意大利物理學(xué)家G. B.文丘里發(fā)明的）等裝置產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降，壓力傳感器檢測壓降，依據(jù)貝努利定律（流體所受的靜壓力與流速的關(guān)系）和質(zhì)量守恒原理換算出流量，可得出流量的大小與兩個測壓孔之間測得的壓力差成正比。此類傳感器在很低的流量范圍，檢測曲線呈非線性，部分廠家根據(jù)檢測范圍需要配置軟件校正，從而將使用范圍提高。這是因?yàn)楹粑鼨C(jī)送氣和患者呼吸流量范圍較低，尤其是嬰幼兒，所以在結(jié)構(gòu)上，部分呼吸機(jī)在限流裝置上還安裝了限流片[1]。

使用壓差式流量傳感器的呼吸機(jī)有哈美頓﹑林志和熊牌等（圖1）。

圖1 壓差流量傳感器示意圖(a)林志呼吸機(jī)壓差式流量傳感器示意圖；(b) 熊牌1000呼吸機(jī)壓差式流量傳感器示意圖

如圖2所示，是熊牌1000型呼吸機(jī)使用的壓差式流量傳感器的工作原理示意圖和外形圖。

(a) 壓差式流量傳感器原理圖 (b) 壓差式流量傳感器實(shí)物圖圖2 熊牌1000型呼吸機(jī)壓差式流量傳感器

3 流量傳感器的性價(jià)比

3.1 價(jià)格對比

如前所述，流量傳感器按使用耐久程度可分為一次性（一人次）使用型和耐用型兩種，因此，其價(jià)格也千差萬別。一次性使用型（主要是熱絲式和壓差式）為耗材式，價(jià)格較便宜，一般為300～500元；耐用型價(jià)格較高，一般為7000～15 000元，其中又以超聲式﹑壓力感應(yīng)式﹑晶體熱膜式價(jià)格較高，熱絲式次之，壓差式又次之。

3.2 靈敏度和精確度對比

在常見的幾種流量傳感器中，熱絲式和晶體熱膜式流量傳感器的靈敏度和精確度較高，一般用于嬰幼兒呼吸機(jī)和成人高檔呼吸機(jī)；超聲式的次之，壓力感應(yīng)式和壓差式又次之，這三者都主要用于成人呼吸機(jī)。

3.3 損壞率及形式對比

（1）按一次性使用型和耐用型分類，一次性使用型流量傳感器較耐用型容易損壞，其中又以熱絲式最容易損壞，更有甚者，使用3～5 h即會損壞，其損壞形式是熱絲斷裂（被燒斷或被水液腐蝕斷）；對于一次性使用型壓差式流量傳感器（測量膜片是有機(jī)材料），也較容易損壞，損壞形式是有機(jī)材料測量膜片變形或嚴(yán)重?fù)p壞。

（2）按安裝位置分類，近端式較遠(yuǎn)端式容易損壞；外置式較內(nèi)置式容易損壞。

（3）對于耐用型流量傳感器，按結(jié)構(gòu)原理分類，其損壞機(jī)率的高低順序?yàn)椋簾峤z式﹑晶體熱膜式﹑超聲式﹑壓力感應(yīng)式和壓差式，其損壞形式分別為：熱絲式，熱絲斷裂（被燒斷或被水液腐蝕斷）；熱膜式，熱膜斷路（被燒斷或被水液腐蝕斷）；超聲式，超聲模塊損壞；壓力感應(yīng)式，金屬測量膜片變形或嚴(yán)重?fù)p壞；壓差式，測量膜片變形或嚴(yán)重?fù)p壞。

4 流量傳感器的維護(hù)保養(yǎng)

4.1 熱絲式

從應(yīng)用和設(shè)計(jì)上來分，熱絲式流量傳感器有外置近端和遠(yuǎn)端及內(nèi)置遠(yuǎn)端三種形式。外置型采用有機(jī)材料制作，有一次性設(shè)計(jì)和耐用設(shè)計(jì)兩種。安裝檢測位置在靠近患者插管或氣管切管套管處，分泌物較多時容易受影響。內(nèi)置型是通過呼氣管道進(jìn)入呼吸機(jī)內(nèi)部安裝到呼氣回路的末端，可以配置過濾器保護(hù)，制造上一般為耐用型的有機(jī)材料。無論外置近端和內(nèi)置遠(yuǎn)端熱絲式流量傳感器都可以進(jìn)行雙向測量，損壞情況都是熱絲斷裂。具不完全統(tǒng)計(jì)，使用頻率高者，相對損壞率較低；使用頻率低者，相對損壞率較高，其損壞原因大都是患者呼出分泌物黏附在熱絲上腐蝕損壞熱絲。因此，保持熱絲式流量傳感器的清潔，是其維護(hù)保養(yǎng)重點(diǎn)。

4.2 熱膜式

熱膜式流量傳感器的工作原理與結(jié)構(gòu)，與熱絲式流量傳感器類似，其維護(hù)保養(yǎng)工作也是保持流量傳感器的清潔。

4.3 超聲式

超聲式流量傳感器檢測顯示響應(yīng)速度較快，大/小氣流和脈沖氣流都能適用，耐用程度相對較高，但衰減校正需要一定的程序，呼吸氣體的霧化藥物等特殊介質(zhì)會有一定影響，雙向的聲時差流量傳感器受此影響較少。在應(yīng)用和設(shè)計(jì)上也有外置（但外置沒有近端式）和內(nèi)置兩種形式，使用時在呼吸管道上不易受分泌物的影響，因此，相對維護(hù)保養(yǎng)工作較少，但是還需注意清潔。

4.4 壓力感應(yīng)式

如前所述，壓力感應(yīng)式流量傳感器由電阻應(yīng)變片﹑彈性體（彈性元件，敏感梁）和檢測電路等組成。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和工作原理，一般只有內(nèi)置式和外置遠(yuǎn)端式，維護(hù)保養(yǎng)的重點(diǎn)也是保持清潔。

4.5 壓差式

從應(yīng)用和制造上來分，壓差式流量傳感器也分為內(nèi)置型和外置型。內(nèi)置型主要是吸入式，外置型主要是呼出式，其中又有近端型和遠(yuǎn)端型兩種形式。近端型一般采用有機(jī)材料制作，多為一人次使用，工藝簡單，或采用沒有感應(yīng)片的設(shè)計(jì)。安裝檢測位置在靠近患者插管或氣管切管套管處，患者分泌物較多時容易受到影響。遠(yuǎn)端型壓差式流量傳感器安裝在呼氣管道回路末端，可以配置過濾器保護(hù)，一般由耐用型鋁合金或有機(jī)材料制成。無論是近端型，還是遠(yuǎn)端型壓差式流量傳感器，其維護(hù)保養(yǎng)工作都是保持流量傳感器的清潔。

綜上所述，不管何種流量傳感器，其維護(hù)保養(yǎng)的重點(diǎn)都是保持其清潔。

5 壓差式流量傳感器的維修研究

對于如上所述的幾種流量傳感器，熱絲式﹑晶體熱膜式和超聲式的流量傳感器損壞后，都是無法維修的，只能更換新品；壓力感應(yīng)式的流量傳感器，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，電阻應(yīng)變片﹑彈性體（彈性元件，敏感梁）一旦損壞后，也不易維修，需要更換新品；而對于近端型壓差式流量傳感器，因?yàn)槭且淮涡裕ㄒ蝗舜危┦褂煤牟?，也沒有維修的價(jià)值。但對于遠(yuǎn)端耐用型的壓差式流量傳感器，通常采用耐用型鋁合金或有機(jī)材料制成，雖然不易損壞，一旦損壞后，卻很有維修價(jià)值。因?yàn)榇朔N流量傳感器價(jià)值較高，值得研究[2-4]。

如圖2所示，是美國熊牌1000型呼吸機(jī)所用的外置遠(yuǎn)端壓差式流量傳感器的原理示意圖和外形圖。在這種傳感器中，插頭內(nèi)設(shè)計(jì)得有一個如圖3所示的電路，其實(shí)就是2個二極管和1個電阻，用于呼吸機(jī)流量傳感器電路板檢測識別流量傳感器。在呼出氣體通道（文丘里管）內(nèi)安裝有一片如圖4所示的金屬膜片。

圖3 熊牌1000呼吸機(jī)壓差式流量傳感器插頭內(nèi)電路

圖4 熊牌1000呼吸機(jī)壓差式流量傳感器氣體通道內(nèi)金屬膜片

對于這種鋁合金結(jié)構(gòu)的壓差式流量傳感器，其故障率是比較低的。通常只是患者呼出分泌物黏附在金屬膜片（測量膜片）上，致使金屬膜片關(guān)閉不嚴(yán)，造成監(jiān)測呼出潮氣量偏低。對于這種問題，只需用99%的無水乙醇對該流量傳感器進(jìn)行較長時間浸泡，用手將流量傳感器放在乙醇中，順著氣體通道的橫截面方向左右輕輕搖晃（不可順著氣體通道的縱截面方向前后強(qiáng)力搖晃，以免使金屬膜片嚴(yán)重變形），清除患者分泌物即可。如若不能，需對該流量傳感器拆卸，拆出金屬膜片，進(jìn)行清洗維護(hù)。在清洗該金屬膜片時，千萬要非常小心，不可使金屬膜片變形。否則，將導(dǎo)致金屬膜片毀壞性的損壞。

而有時，金屬膜片的活動體部分，因使用時間較長，也會出現(xiàn)毀壞性的損壞。例如，會在如圖4所示標(biāo)注的“容易斷裂處”斷裂。當(dāng)出現(xiàn)此種故障時，金屬膜片活動體部份的彈力減小，監(jiān)測出的呼出潮氣量嚴(yán)重偏低。如設(shè)置500 ml吸氣潮氣量時，監(jiān)測顯示的呼出潮氣量只有200 ml左右。對于這種故障，我們試圖把斷裂處用焊錫焊接起來，當(dāng)焊接后，監(jiān)測出的呼出潮氣量卻嚴(yán)重偏高，如設(shè)置500 ml吸氣潮氣量時，監(jiān)測顯示的呼出潮氣量卻有600 ml左右，這是因?yàn)榻饘倌て顒芋w部分的彈力增大所致。

因此，對于這種鋁合金結(jié)構(gòu)的壓差式流量傳感器，當(dāng)金屬膜片損壞后，必須更換這一金屬膜片，才能修復(fù)。否則，這個流量傳感器就只能報(bào)廢，且不可惜。

但是，向原廠商購買一塊原裝的小小的金屬膜片十分困難。為此，我們就對這個問題進(jìn)行研究，因?yàn)閷τ谶@種鋁合金壓差式流量傳感器的結(jié)構(gòu)和價(jià)值來說，太值得研究了。

在研究的過程中，受林志呼吸機(jī)近端式壓差流量傳感器的啟示，這種傳感器是一次性（一人次）使用，所用的材料是有機(jī)材料，其呼出氣體通道（文丘里管）內(nèi)的測量膜片是塑料膜片。因此，我們就采用X線膠片﹑相片過塑膜等多種塑料膜片作為原材料，利用19和15 mm的皮帶沖（維修工具）稍加改造一下作為制作工具，制作出一塊如圖5所示的塑料膜片，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最后獲得成功。下面為研究資料技術(shù)參數(shù)。

5.1 選用材料

厚度為0.07 mm（7絲）的像片過塑膜。

5.2 機(jī)械尺寸

如圖5所示。

5.3 監(jiān)測情況

圖5 熊牌1000呼吸機(jī)壓差式流量傳感器氣體通道內(nèi)代用塑料膜片

分別設(shè)置500，400，300，200 ml潮氣量進(jìn)行較長時間監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，得到比較滿意的結(jié)果，誤差均在原機(jī)要求的-15% ～ -5%（不能正誤差）。例如，設(shè)置500 ml潮氣量時，可以監(jiān)測顯示在460 ml左右，而原機(jī)的潮氣量監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)也是設(shè)置500 ml潮氣量時顯示460 ml左右，正常范圍為420～480 ml。

5.4 注意事項(xiàng)

參數(shù)修正尺寸（11 mm）：可首先做大一點(diǎn)（如13 mm），之后再根據(jù)監(jiān)測顯示潮氣量參數(shù)慢慢修正減小至合適為止。

塑料膜片厚度選擇：超過0.07 mm者（如X線膠片），彈性偏大，監(jiān)測顯示潮氣量偏高，正向誤差偏大；低于0.07 mm者（如小尺寸相片過塑膜），彈性偏小，監(jiān)測顯示潮氣量偏低，負(fù)向誤差偏大。

6 總結(jié)

此項(xiàng)研究所選材料（相片過塑膜）不如原裝材料（金屬膜）經(jīng)久耐用，但避免了所壞流量傳感器的報(bào)廢，而且所需費(fèi)用低廉，一塊相片過塑膜不值1元錢，并且可以隨時更換。

雖然本文描述的是熊牌1000型呼吸機(jī)流量傳感器的維修研究（方法），但我們所要闡述的卻是一個理念和方法，旨在強(qiáng)調(diào)這一理念和方法的推廣。在醫(yī)療設(shè)備的維修工作或其他工作，乃至生活及人生中，我們的工作模式﹑生活模式，都要不斷具有創(chuàng)新性﹑經(jīng)濟(jì)性﹑價(jià)值性及啟發(fā)性等，我們的工作﹑生活—即人生，才會不斷創(chuàng)造出奇跡[5]。

［1］ 王義輝，何金環(huán).呼吸機(jī)流量傳感器的原理和應(yīng)用[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31（6）: 98-99， 102.

［2］ 楊東，劉妙芳.醫(yī)用流量傳感器的技術(shù)特點(diǎn)以及在呼吸機(jī)中的應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2004（1）:42-43.

［3］ 夏松， 黃舉. Maquet呼吸機(jī)流量傳感器等故障分析及處理[J]. 中國醫(yī)療設(shè)備， 2011， 26（2）：121，127.

［4］ 陳榮， 黃煥煒.呼吸機(jī)流量傳感器的測量原理與維護(hù)保養(yǎng)[J].醫(yī)療裝備， 2013， 26（4）:85-87.

［5］ 蔣浪平.呼吸機(jī)流量傳感器種類﹑特點(diǎn)及未來發(fā)展[J].醫(yī)療裝備，2010， 23（6）:22-23.

TH777

C

1002-2376（2015）12-0051-03

2015-10-16