教學(xué)用呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)的研制

張廣興①楊德武①邱 準(zhǔn)②

目的：結(jié)合高等職業(yè)教育電子技術(shù)課程，研制教學(xué)用呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)，用于衛(wèi)生職業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)。方法：以ACM804型呼吸機(jī)為原型機(jī)，以高等職業(yè)教育電子技術(shù)課程內(nèi)容為理論基礎(chǔ)，改進(jìn)呼吸機(jī)原型機(jī)內(nèi)部電路及氣路的設(shè)計(jì)，設(shè)置測(cè)試點(diǎn)和故障點(diǎn)，研制教學(xué)用呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)。結(jié)果：教學(xué)用呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)不僅能正常完成原型機(jī)的所有功能，而且可根據(jù)課程內(nèi)容需要設(shè)置測(cè)試點(diǎn)和常見故障點(diǎn)。結(jié)論：通過(guò)教學(xué)用呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)的研制以及教學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)機(jī)的使用，學(xué)生不僅掌握了儀器原理，而且進(jìn)行實(shí)際電路操作，達(dá)到很好的教學(xué)效果。

學(xué)習(xí)機(jī)；呼吸機(jī)；電路原理圖；基本測(cè)試點(diǎn)；故障元件

張廣興,男,(1985- ),本科學(xué)歷，助理實(shí)驗(yàn)師。北京衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院醫(yī)學(xué)技術(shù)系，從事教務(wù)管理工作。

隨著科技的不斷進(jìn)步，醫(yī)用電子儀器成為現(xiàn)代醫(yī)療體系重要的組成部分，與此同時(shí)，也對(duì)儀器維護(hù)維修的技術(shù)人員提出了更高的要求。作為衛(wèi)生職業(yè)教育而言，對(duì)于醫(yī)療儀器維修專業(yè)的學(xué)生來(lái)講，“呼吸機(jī)原理與維修”成為非常重要的一門專業(yè)課。

1 呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)的研制

在呼吸機(jī)原理與維修的學(xué)習(xí)過(guò)程中，只能對(duì)原型機(jī)進(jìn)行操作和拆裝練習(xí)，學(xué)生通常無(wú)法掌握呼吸機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的構(gòu)成以及電路板故障的維修。由于呼吸機(jī)內(nèi)部電路板的小型化和集成化，學(xué)生對(duì)應(yīng)電路原理圖學(xué)習(xí)呼吸機(jī)內(nèi)部電路非常困難，很難掌握電路板故障判斷及維修。

教學(xué)用呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)采用ACM804型呼吸機(jī)為原型，從教學(xué)實(shí)用性出發(fā)，用于培養(yǎng)學(xué)生的儀器使用操作和故障維修技能[1]。學(xué)習(xí)機(jī)對(duì)原型機(jī)的內(nèi)部電路板進(jìn)行放大，將內(nèi)部電路用原理圖的形式分模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，此外，設(shè)置電路關(guān)鍵位置的測(cè)試點(diǎn)，并在典型故障的位置設(shè)置故障點(diǎn)[2]。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)機(jī)可以更容易的掌握儀器的電路原理，進(jìn)而掌握儀器的操作和維修。

2 呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)的功能

ACM804型呼吸機(jī)可進(jìn)行有創(chuàng)通氣和無(wú)創(chuàng)通氣。①具有呼氣末正壓通氣(PEEP)功能，采用電子控制方式調(diào)節(jié)，精度高，且穩(wěn)定可靠；②具有持續(xù)呼吸道正壓通氣(CPAP)功能、吸氣末屏氣(吸氣平臺(tái)，吸氣末停頓)功能、嘆息(SIGH)功能、反比通氣功能以及順應(yīng)性補(bǔ)償?shù)裙δ?；③電子控制空氧混合器，精度高，穩(wěn)定可靠[3-5]。

3 呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)的研制思路

在醫(yī)療儀器維修教學(xué)過(guò)程中，理論實(shí)踐一體化的問(wèn)題始終無(wú)法實(shí)現(xiàn)[6]。基于此，研制開發(fā)呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)，并對(duì)原型機(jī)電路進(jìn)行分析，按照功能模塊對(duì)原型機(jī)電路進(jìn)行拆分，在保留原型機(jī)各功能接口的基礎(chǔ)上，將原型機(jī)電路板拆分成各功能模塊，用電路板繪圖軟件頂層繪制電路原理圖，在電路關(guān)鍵位置設(shè)置測(cè)試點(diǎn)和故障點(diǎn)，完成學(xué)習(xí)機(jī)整體電路繪制。學(xué)生可以在學(xué)習(xí)機(jī)上直接理解學(xué)習(xí)電路原理，在對(duì)原理學(xué)習(xí)的同時(shí)可以用測(cè)量設(shè)備對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)對(duì)模擬故障的設(shè)置可以真實(shí)的觀察到故障現(xiàn)象，并對(duì)故障現(xiàn)象分析，對(duì)故障電路測(cè)試，真正找到故障點(diǎn)并且排查故障，實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐相結(jié)合。其研究思路如圖1所示。

圖 1 呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)研發(fā)流程

4 呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

為實(shí)現(xiàn)故障維修教學(xué)的需要，學(xué)習(xí)機(jī)在外觀結(jié)構(gòu)上如實(shí)展示原型機(jī)的主要?dú)饴方Y(jié)構(gòu)和電路布局[7]。呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)結(jié)構(gòu)

4.1 儀器結(jié)構(gòu)布局清晰合理

呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括氣路系統(tǒng)和電路系統(tǒng)兩部分，其中氣路系統(tǒng)包括氧氣源輸入接口、氧濃度電磁閥及空氧混合器等部分；電路系統(tǒng)包括氧氣源壓力檢測(cè)電路、流量檢測(cè)電路、吸氣壓力檢測(cè)電路以及氧濃度轉(zhuǎn)換電路等部分。通過(guò)對(duì)氣路和電路兩部分進(jìn)行學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生更好的了解儀器工作流程和原理。

4.2 測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確實(shí)用

呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)設(shè)計(jì)20個(gè)關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)，其測(cè)試點(diǎn)的選取是在保證學(xué)習(xí)機(jī)電路能夠正常運(yùn)行的情況下，選取有測(cè)試意義和典型值的點(diǎn)作為測(cè)試點(diǎn)。各測(cè)試點(diǎn)反映了電路的功能和信號(hào)的變化，通過(guò)對(duì)測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試和分析，可以使學(xué)生更好的理解電路和排查故障，如圖3所示。

圖3 呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)電路

4.3 故障點(diǎn)設(shè)置

故障點(diǎn)設(shè)置符合實(shí)際。呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)設(shè)置19個(gè)故障點(diǎn)，每個(gè)故障點(diǎn)可以通過(guò)更換故障電阻的形式來(lái)模擬儀器的常見故障。在維修實(shí)訓(xùn)課程中，學(xué)生需要完成觀察和分析故障現(xiàn)象所對(duì)應(yīng)的電路，測(cè)試電路各測(cè)試點(diǎn)分析測(cè)試結(jié)果，找到故障點(diǎn)、恢復(fù)故障點(diǎn)等流程，使呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)恢復(fù)正常工作。通過(guò)維修實(shí)訓(xùn)課程，學(xué)生可以更好的理解電路，并且能夠真正的實(shí)踐真實(shí)的維修，達(dá)到了學(xué)習(xí)機(jī)的研發(fā)目的，如圖4所示。

圖4 呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)故障點(diǎn)電路

5 呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)應(yīng)用的特色

以吸氣壓力檢測(cè)電路為例，顯示呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)在實(shí)際教學(xué)應(yīng)用中的特色[8]。

5.1 理論與實(shí)踐一體化教學(xué)模式

吸氣壓力檢測(cè)電路由基準(zhǔn)10 V電壓源、壓力傳感器及AD620儀表放大器組成，10 V電壓源為壓力傳感器提供穩(wěn)定準(zhǔn)確的基準(zhǔn)電壓，通過(guò)儀表放大器AD620的差動(dòng)輸入端，對(duì)壓力傳感器的壓力電壓信號(hào)YL1和YL2進(jìn)行提取放大，如圖5所示。

圖5 吸氣壓力檢測(cè)電路

在試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)對(duì)電路分析及維修技能的培訓(xùn)。

(1)基本測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試：在儀器的不同工作狀態(tài)中檢測(cè)測(cè)試點(diǎn)的數(shù)據(jù)，具體測(cè)試內(nèi)容見表1。

表1 基本測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)記錄

表2 故障點(diǎn)的設(shè)置及故障現(xiàn)象觀察

(2)故障點(diǎn)的設(shè)置及故障現(xiàn)象觀察：該電路的故障點(diǎn)共4個(gè)，分別是R41、R42、R43和R44，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置相關(guān)故障5個(gè)(見表2)，檢測(cè)測(cè)試點(diǎn)的電壓值，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

通過(guò)基本測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)的測(cè)試和故障現(xiàn)象的觀察，有助于對(duì)電路原路的了解，進(jìn)一步掌握該電路相關(guān)故障的排查能力，達(dá)到提高維修技能的目的[9]。

5.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容全面，以培養(yǎng)操作技能和維修維護(hù)水平為重點(diǎn)開展實(shí)訓(xùn)，內(nèi)容包括：①呼吸機(jī)結(jié)構(gòu)及使用操作，AMC840型呼吸機(jī)的結(jié)構(gòu)，AMC840型呼吸機(jī)的使用；②呼吸機(jī)原理電路分析，氧氣源壓力檢測(cè)電路、流量檢測(cè)電路、復(fù)位電路、吸氣壓力檢測(cè)電路、氧濃度轉(zhuǎn)換電路、鍵盤電路以及中央處理電路；③呼吸機(jī)維護(hù)維修技能實(shí)訓(xùn)，呼吸機(jī)的維護(hù)及故障排查。

5.3 教學(xué)效果

通過(guò)設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需要掌握故障現(xiàn)象的分析、判斷故障點(diǎn)、測(cè)量故障電路、找到故障點(diǎn)并完成維修等學(xué)習(xí)目標(biāo)。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)的使用，學(xué)生在掌握了儀器原理的同時(shí)實(shí)際動(dòng)手操作，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的研發(fā)目的，達(dá)到了很好的教學(xué)效果。

6 結(jié)語(yǔ)

教學(xué)用呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)是以臨床使用的ACM840型呼吸機(jī)為原型機(jī)進(jìn)行開發(fā)，在保留原型機(jī)的全部功能基礎(chǔ)上，對(duì)原型機(jī)的電路原理圖進(jìn)行整理，按照功能模塊以實(shí)際電路的形式展現(xiàn)在學(xué)習(xí)機(jī)上[10-11]。在電路的關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)置測(cè)試點(diǎn)，結(jié)合易出現(xiàn)故障的位置設(shè)置故障電阻，使呼吸機(jī)維修學(xué)習(xí)機(jī)電路具備了可測(cè)試性和可維修性[12]。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可以更好的理解電路原理，使電路不光可以計(jì)算還可以在學(xué)習(xí)機(jī)上真實(shí)的測(cè)量到實(shí)際數(shù)據(jù)，在維修學(xué)習(xí)過(guò)程中，能夠?qū)嶋H鍛煉到故障分析，實(shí)際測(cè)量，故障排查等環(huán)節(jié)，真正的做到了理論和實(shí)踐的完美結(jié)合[13-15]。

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Development of maintenance learning machine of ventilator for teaching/

Z HANG Guang-xing, YANG De-wu, QIU Zhun//
China Medical Equipment,2017,14(4):45-48.

Objective: To design a new type of maintenance learning machine of ventilator for teaching and experiment combined with electronic technology course of higher vocational education. Methods: ACM804 ventilator was chosen as prototype machine and the electronic technology course of higher vocational education was chosen as theory basis. The designs of internal circuit and gas circuit of prototype machine were improved, besides, some test points and failure points were designed for teaching in classroom. Results: This machine not only could realize all functions of prototype machine, but also could carry forward test teaching and contribute students to maintain common failure in accordance with course content. Conclusion: Through the design of teaching experiment and using of learning machine, the new machine has achieved better teaching effect for students to grasp machine theory and operate actual circuit.

Learning machine; Ventilator; Schematic circuit diagram; Basic test point; Fault component

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.04.011

1672-8270(2017)04-0045-04

R197.39

A

2016-09-01

①北京衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院醫(yī)學(xué)技術(shù)系 北京 100053

②北京衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 北京 100053

[First-author’s address] Department of Medical Technology, Beijing Health Vocational College, Beijing 100053, China.