佟 林

（唐山市人民醫(yī)院）

0 引言

當(dāng)代醫(yī)療領(lǐng)域日益依賴先進的技術(shù)來提供高質(zhì)量的醫(yī)療服務(wù)，其中電氣工程及其自動化技術(shù)在醫(yī)療設(shè)備維修中扮演著至關(guān)重要的角色［1］。隨著醫(yī)療設(shè)備的復(fù)雜化和多樣化，維修變得更加挑戰(zhàn)性，因此尋找創(chuàng)新的方法來加速故障診斷、提高維修效率以及降低設(shè)備損壞的風(fēng)險顯得尤為迫切［2］。本文旨在探討電氣工程及其自動化在醫(yī)療設(shè)備維修中的應(yīng)用，從而揭示其在改進醫(yī)療保健體系中的潛力。

1 相關(guān)概述

1.1 電氣工程及其自動化概述

電氣工程及其自動化是一門涉及電力電子技術(shù)，計算機技術(shù)，電機電器技術(shù)，信息與網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，機電一體化技術(shù)等諸多領(lǐng)域的綜合性學(xué)科［3］。運用各種科學(xué)原理和工程方法，解決了電氣設(shè)備和系統(tǒng)的設(shè)計、制造、運行、維護和優(yōu)化等問題。其主要特點是強弱電結(jié)合，機電結(jié)合，軟硬件結(jié)合，電工技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合，元件與系統(tǒng)相結(jié)合。電氣工程涵蓋電路理論、電力系統(tǒng)和電子學(xué)等內(nèi)容［4］。電路理論深入探討了電路元件的行為和電路的分析，為醫(yī)療設(shè)備故障診斷提供了基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)工程涉及電力的生成、傳輸和分配，為醫(yī)療機構(gòu)提供了穩(wěn)定的電力供應(yīng)。電子學(xué)和數(shù)字電路則構(gòu)成了醫(yī)療設(shè)備中的電子元件和數(shù)字控制系統(tǒng)。在自動化方面，控制系統(tǒng)理論幫助理解和設(shè)計自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對醫(yī)療設(shè)備的精確控制。傳感器和執(zhí)行器在設(shè)備監(jiān)測和控制中支持數(shù)據(jù)的采集和反饋?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）和微控制器用于實現(xiàn)設(shè)備的自動化邏輯和控制。

1.2 醫(yī)療設(shè)備維修中常見的問題

現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備的復(fù)雜性日益增加，涵蓋了從高精度的醫(yī)學(xué)成像設(shè)備到生命維持裝置的多個領(lǐng)域。這些設(shè)備不僅需要在臨床環(huán)境中保持高度穩(wěn)定性和精確性，還需要迅速故障診斷和及時維修，以確保患者的安全和診療質(zhì)量。然而，維修醫(yī)療設(shè)備所需的專業(yè)化技能和知識卻顯得愈發(fā)稀缺。1）專業(yè)化人員缺乏的問題：醫(yī)療設(shè)備維修需要高度專業(yè)化的人員，精通電氣工程、自動化控制和醫(yī)學(xué)技術(shù)。然而，專業(yè)化人員的供給卻嚴重不足，導(dǎo)致醫(yī)療機構(gòu)在維修與管理中面臨嚴峻挑戰(zhàn)。由于醫(yī)療設(shè)備的復(fù)雜性，缺乏專業(yè)技能的人員難以準(zhǔn)確診斷故障，維修過程常常耗時長且困難重重。這不僅增加了維修成本，還可能導(dǎo)致設(shè)備故障和隱患得不到及時妥善處理，對患者和醫(yī)療診療產(chǎn)生負面影響。2）信息化管理水平低的問題：現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備維修依賴于實時監(jiān)測和動態(tài)分析，然而，許多醫(yī)療機構(gòu)的信息化管理水平仍然較低。缺乏有效的信息化系統(tǒng)使得設(shè)備運行數(shù)據(jù)難以實時獲取和分析，導(dǎo)致故障預(yù)防和維修效率受限。無法追蹤記錄和管控故障情況，進一步加大了維修的難度和風(fēng)險。

2 電氣工程及其自動化在醫(yī)療設(shè)備維修中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 快速而精準(zhǔn)的故障診斷

電氣工程及其自動化技術(shù)通過各種傳感器、儀器和軟件，對醫(yī)療設(shè)備的電氣參數(shù)進行實時監(jiān)測和分析，實現(xiàn)快速而精準(zhǔn)的故障診斷。通過在醫(yī)療設(shè)備上布置傳感器，獲取設(shè)備運行時的電流、電壓、溫度、振動等信息。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過實時采集后，進入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)處理過程中，使用信號處理算法去除噪聲，突出有用信息。然后，這些數(shù)據(jù)與預(yù)先建立的故障數(shù)據(jù)庫進行比對，利用模式識別算法判斷是否存在異常狀態(tài)。這一過程可以實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，快速發(fā)現(xiàn)異常，進而定位故障原因和位置。例如圖1 通過與智能化技術(shù)的結(jié)合，以及傳感器等的科學(xué)應(yīng)用，能實現(xiàn)對醫(yī)療設(shè)備運行狀況和使用狀況的實時監(jiān)測和分析，實現(xiàn)對運行過程各種數(shù)據(jù)信息的及時采集，在醫(yī)療設(shè)備出現(xiàn)異常情況和故障問題的時候，及時發(fā)現(xiàn)和處理。

圖1 一種醫(yī)療液體點滴自動控制系統(tǒng)

2.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動的預(yù)防性維護

電氣工程及其自動化技術(shù)能夠基于數(shù)據(jù)的分析和建模，實現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備的預(yù)防性維護。在醫(yī)療設(shè)備運行過程中，傳感器會持續(xù)地采集運行數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被送入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過統(tǒng)計分析和機器學(xué)習(xí)等方法，建立設(shè)備的狀態(tài)模型。通過對歷史數(shù)據(jù)的分析，可以識別出設(shè)備在不同壽命階段的特征，預(yù)測設(shè)備未來可能的故障風(fēng)險。基于這些預(yù)測，維修團隊可以合理制定維護計劃，將維護工作集中在真正需要的時候，避免了過度維護或未及時維護的情況，提高了維修的效率和質(zhì)量，實現(xiàn)維修計劃的優(yōu)化和設(shè)備壽命的延長。

2.3 遠程監(jiān)控與維護

電氣工程及其自動化技術(shù)允許醫(yī)療設(shè)備實現(xiàn)遠程監(jiān)控與維護，這在提高維修效率、降低成本、實現(xiàn)跨地域協(xié)作方面具有優(yōu)勢。借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，醫(yī)療設(shè)備可以將實時數(shù)據(jù)傳輸至遠程服務(wù)器。維修人員通過互聯(lián)網(wǎng)訪問這些數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)。在發(fā)生故障或異常時，遠程監(jiān)控系統(tǒng)會自動發(fā)送警報，維修團隊可以根據(jù)警報內(nèi)容判斷是否需要進行進一步的維護。此外，遠程維護還可以實現(xiàn)遠程控制和調(diào)試，一些常見問題可以遠程解決，從而避免了不必要的現(xiàn)場維修。

3 電氣工程及其自動化在醫(yī)療設(shè)備維修中的應(yīng)用建議

3.1 優(yōu)化醫(yī)療設(shè)備維修方案設(shè)計

為了應(yīng)對醫(yī)療設(shè)備的高復(fù)雜性，建議將維修重點從單純的故障處理轉(zhuǎn)移到故障預(yù)防和定期維護上。通過電氣工程及其自動化技術(shù)中的數(shù)據(jù)收集和分析實現(xiàn)。設(shè)備的各項運行參數(shù)，如電流、電壓、溫度等，可以實時被傳感器監(jiān)測并記錄。系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)進行分析，通過比對歷史數(shù)據(jù)來識別出異常情況，進而預(yù)測潛在的故障風(fēng)險?；谶@些預(yù)測，維修團隊可以制定定期維護策略，定期檢查和維護可能出現(xiàn)問題的部件，以防患于未然。智能傳感器和實時數(shù)據(jù)監(jiān)控允許設(shè)備實時地向維修團隊傳遞運行狀況信息。一旦設(shè)備出現(xiàn)異常或故障，系統(tǒng)通過比對實際數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)閾值來判斷問題的性質(zhì)。例如，電氣參數(shù)的突變可能提示電源供給問題，溫度異常可能指示部件損壞。維修團隊可以根據(jù)這些信息迅速定位故障原因，采取適當(dāng)措施，從而大大縮短故障診斷和處理的時間。

在醫(yī)療設(shè)備中，如X 射線機、核磁共振設(shè)備等，電氣工程及其自動化技術(shù)可以應(yīng)用在電力供給的自動化控制中。通過實時監(jiān)測電力輸入和輸出情況，自動化控制系統(tǒng)可以對電力進行實時調(diào)整，以確保設(shè)備獲得穩(wěn)定的電力供應(yīng)。這有助于降低電力波動對設(shè)備運行的影響，從而減少了因電力問題引起的故障風(fēng)險。考慮將維護和預(yù)防控制單元納入設(shè)備結(jié)構(gòu)中。維護用設(shè)備單元應(yīng)包括易于拆卸和更換的零部件，以便在需要維修時可以迅速更換，從而減少設(shè)備停機時間。預(yù)防控制單元則涵蓋設(shè)備狀態(tài)模型、預(yù)測算法等，用于識別潛在的故障風(fēng)險。在維護團隊獲得這些信息后，他們可以采取相應(yīng)的預(yù)防措施，以延長設(shè)備的使用壽命并減少維修次數(shù)。

3.2 終端控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

為了確保終端控制系統(tǒng)軟件的高效運行，需要繪制詳盡的運作邏輯圖。表1 將清晰展示軟件的運作過程和各個模塊之間的關(guān)系。邏輯圖不僅有助于程序員理解系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)，還能夠為維修人員提供一個直觀的操作界面。

表1 軟件運作邏輯表

在設(shè)計和實施終端控制系統(tǒng)軟件后，需要進行一段時間的實際運行和效果校驗。這個階段的目標(biāo)是評估系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，以確保軟件能夠在實際醫(yī)療設(shè)備維修中取得良好的效果。經(jīng)過某醫(yī)院實際校驗，本方案成功檢測出了77 次醫(yī)療設(shè)備故障，準(zhǔn)確率達到了100%。系統(tǒng)能夠?qū)λ泄收线M行自動診斷，準(zhǔn)確率也達到了100%，沒有出現(xiàn)誤診情況。這些結(jié)果表明，終端控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計和運作是非常成功的，能夠在維修過程中提供高度準(zhǔn)確的故障診斷和處理支持。

3.3 創(chuàng)新和優(yōu)化醫(yī)療設(shè)備維修的方法

在不斷發(fā)展的電氣工程及其自動化技術(shù)中，創(chuàng)新和優(yōu)化醫(yī)療設(shè)備維修方法顯得至關(guān)重要。這些方法將極大地促進醫(yī)療設(shè)備維修工作的智能化，從而提高管理效率和維修質(zhì)量。以下是幾個關(guān)鍵方法，可以推動電氣工程及其自動化在醫(yī)療設(shè)備維修中的應(yīng)用，實現(xiàn)維修工作的智能化水平的持續(xù)提升。

（1）提升醫(yī)院信息化和智能化建設(shè)水平：為確保醫(yī)療設(shè)備的信息化管理和智能化監(jiān)測維護，醫(yī)院需要加強信息技術(shù)的應(yīng)用。建立綜合信息平臺，將醫(yī)療設(shè)備的運行狀態(tài)、維修記錄、保養(yǎng)計劃等數(shù)據(jù)進行集中管理。同時，引入智能傳感器等技術(shù)，可以實時監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)，提前預(yù)警潛在的故障風(fēng)險，有效減輕維修壓力。

（2）應(yīng)用ICT 測試儀：引入先進的ICT 測試儀在醫(yī)療設(shè)備維修中具有重要作用。這些測試儀能夠高效地檢測設(shè)備的電路連接、元器件故障等問題，為維修人員提供精準(zhǔn)的問題定位。此外，ICT 測試儀還能夠?qū)崟r采集醫(yī)療設(shè)備的性能數(shù)據(jù)，為維修決策提供可靠依據(jù)，從而加速維修流程，降低維修成本。

（3）開發(fā)RCM 維修軟件： 針對大型醫(yī)療設(shè)備，開發(fā)專用的RCM（Reliability-Centered Maintenance）維修軟件是另一項創(chuàng)新方法。這些軟件根據(jù)設(shè)備特點和使用情況，制定個性化的維修策略和計劃。通過對設(shè)備壽命的預(yù)測分析，實現(xiàn)合理的預(yù)防性維修，延長設(shè)備壽命，減少維修成本。

3.4 加強醫(yī)療設(shè)備維修人員的培訓(xùn)

隨著電氣工程及其自動化技術(shù)的不斷進步，醫(yī)療設(shè)備維修人員需要學(xué)習(xí)并適應(yīng)新的維修方法和工具。定期組織針對新技術(shù)的培訓(xùn)課程，讓維修人員了解最新的設(shè)備維修趨勢和應(yīng)用案例，掌握先進的維修技能。而且，醫(yī)療設(shè)備種類繁多，每種設(shè)備都有其獨特的工作原理和維修要點。因此，維修人員需要深入了解各種醫(yī)療設(shè)備的特點，包括其電氣結(jié)構(gòu)、控制邏輯、傳感器應(yīng)用等。針對不同設(shè)備類型，開設(shè)專業(yè)化的培訓(xùn)課程，培養(yǎng)維修人員對設(shè)備的深入理解。通過模擬故障情況、案例分析等形式進行。培訓(xùn)可以涵蓋常見故障類型和解決方法，幫助維修人員迅速定位問題并采取有效措施。同時，醫(yī)療設(shè)備維修涉及多個學(xué)科領(lǐng)域，包括電氣工程、醫(yī)學(xué)、計算機等。維修人員需要具備跨學(xué)科的知識，以更好地理解醫(yī)療設(shè)備的運行機制和維修需求。組織跨學(xué)科的培訓(xùn)課程，促進不同領(lǐng)域的知識交流和合作。

4 結(jié)束語

電氣工程及其自動化技術(shù)在醫(yī)療設(shè)備維修中的應(yīng)用，為醫(yī)療領(lǐng)域帶來了深遠的影響。本文中，我們探討了這一領(lǐng)域的重要性，并詳細介紹了其在醫(yī)療設(shè)備維修中的應(yīng)用優(yōu)勢和建議。然而，電氣工程及其自動化技術(shù)在醫(yī)療設(shè)備維修中的應(yīng)用仍然需要不斷發(fā)展和完善。未來，通過不斷的創(chuàng)新和努力，確保醫(yī)療設(shè)備始終處于最佳狀態(tài)，為患者提供更安全、更可靠的醫(yī)療服務(wù)，實現(xiàn)醫(yī)療領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。