应用磁簧开关改造医用设备脚踏开关

严潭，黄向东，陈浩

解放军第175医院 器材科，福建 漳州363000

应用磁簧开关改造医用设备脚踏开关

严潭，黄向东，陈浩

解放军第175医院 器材科，福建 漳州363000

目的 对临床上使用的普通医用脚踏开关进行改造，提高脚踏开关的技术性能。方法 使用磁簧开关替代脚踏开关的接触器部件，并通过对比实验验证。结果 改造后的脚踏开关故障率低于1%，而普通脚踏开关故障率高于10%。结论 应用磁簧开关改造医用脚踏开关将使脚踏开关的工作性能有显著提高。

磁簧开关；接触器；医用脚踏开关

脚踏开关是一种通过脚踩、踏控制电路通断的开关。在医疗设备领域，其被广泛应用于医学图像采集、吸引器、手术设备等医疗设备，是医务人员不可或缺的工具。本院临床上使用的医用脚踏开关（YBLT-EKW/5A/B），因为结构、使用环境及方法等方面的问题，故障发生率较高。

1 普通医用脚踏开关工作原理介绍

图1～2展示的是YBLT-EKW/5A/B医用脚踏开关的基本构造。该脚踏开关由一根大弹簧顶住上部外壳，接触器固定在下部外壳，连接来自外部控制电路的连线。这种脚踏开关适用于交流50～60Hz， AC380V，DC0.16A，LeAC0.8A，1th：5A的控制电路中。

工作原理：如图3～4，当不工作的时候，上部外壳处于A，接触器铜片连接3点和4点，其中，3点接地，不导通；当踩下开关，上部外壳压下来处于B，接触器铜片连接1点和2点，而1点和2点通过控制线使外部设备控制电路导通；当重新放开时，上部外壳被弹簧顶回去又处于A，接触器回到不导通状态。

图1 普通医用脚踏开关外部正面图

图2 普通医用踏开关内部基本构造

图3 机械原理图

分析此脚踏开关的缺点在于：开关部分可能因受力不平衡而欠缺稳定性；接触器内部接触点长期暴露在空气中，可能因氧化而导致接触不良；控制铜片接触的弹簧在频率过高的工作环境中可能因经常受外力挤压而变形，使其无法正常控制铜片的开合，从而导致接触器无法正常工作；在恶劣的环境中开关可能进水或受潮，导致内部接触点短路。据本的统计，每个月平均有4个普通脚踏开关因无法正常工作或工作不稳定而需要更换。这使我们开始考虑能不能对其进行改造，使其更耐久、稳定。通过查资料和一系列的实验改造，我们发现，用磁簧开关来代替接触器，将使脚踏开关有良好的性能改进。磁簧开关是由中心型干簧管和磁铁组成的非接触式开关元器件。

2 中心型干簧管的构造及工作原理

中心型干簧管左右是两块金属簧片，延伸到玻璃管中间成上下叠放但不互相接触，而玻璃管内部是真空的，见图5。

3 干簧管的技术参数和特点

改造时应用的干簧管的一些技术参数，见表1：

表1 干簧管的技术参数

干簧管结构紧凑、重量小，能够安装在极度有限的空间，极适合用于微型化设备。 干簧管的开关元器件被气密式密封于一惰性气体气氛中，永远不会与外界环境接触，工作寿命长。干簧管没有采用滑动元件，所以不会出现在所有金属降级有关的金属疲劳现象，确保实际上无极限的机械使用寿命。所以，用磁铁来控制干簧管工作，是脚踏开关理想的组合，见图6。

图6 磁簧管工作组原理

4 改造后的医用脚踏开关

图7 干簧管控制部分

图8 磁铁安装位置

干簧管固定在一块裁剪好的万能板上，高度约为0.5cm，布置于脚踏开关底部中间，距离脚踏底部外壳的头部2cm；干簧管两脚分别连接来自外部控制电路的连线，见图7。这一部分替换了脚踏开关的接触器，不过只这样还不能工作，在上部外壳的内侧装上能让干簧管工作的磁铁，成为磁簧开关，见图8。仪器不工作时，弹簧支柱顶住上部外壳，干簧管处于不导通状态。当踩下脚踏上壳，磁铁靠近干簧管，使干簧管内部铁片吸合而导通，则连接的外部计算机工作；释放开关，上部外壳被顶回去，干簧管内部铁片失磁松开而重新断开。需要注意的是，在内侧安装的磁铁应考虑到它的厚度和磁力，能让开关在松开的时候，和干簧管完全失磁不导通。另一方面是要使磁铁覆盖平衡，才能让干簧管在工作时受磁平衡而正常工作。磁铁的厚度约为0.4cm。当不工作时，磁铁和干簧管的距离为3cm，干簧管完全脱磁；当工作时，磁铁和干簧管的距离少于1cm，此时干簧管受磁平衡。

5 实验对比

将改造前和改造后两类脚踏开关进行对比检测。考虑到影响脚踏开关工作的3大因素：力的大小、着力点、环境，通过用不同的踩踏方法，模拟使用的环境进行性能的对比。

5.1 实验方法

（1）正常踩踏：经过测力器测量，以25.0N的力作用在脚踏开关图9的②点上，脚踏开关上部外壳刚好接触到下部外壳，此为最佳工作状态。

（2）不均匀力度踩踏：22～28N作用于图9的点②上。

（3）不同着力点：以25N标准的力度轮流作用于图9的①、②、③点上。

（4）受潮后踩踏：将脚踏开关泡在水中1周，模拟受潮情况，再用正常踩踏的方式进行踩踏。

图9 受力作用点

5.2 实验结果

分别用试验方法（1）～（4）对两类脚踏开关进行100次踩踏，统计正常工作的次数，实验结果，见表2。

脚踏开关广泛运用于临床，在临床环境中使用脚踏开关，对脚踏开关的性能要求是很苛刻的。如医生在专注于检查病人，不会注意要如何正确地使用脚踏开关，就是凭着一脚踩下去，不考虑力度如何，有时也不会去注意有没有踩正。另一点脚踏开关是放在地上的，所以很容易发生长期进水的现象。

表2 系统实验对比

（1）在正常的踩踏情况下，磁簧开关本身就比接触器的稳定性能要好的多；

（2）在不同力度下，改造前脚踏开关有可能因为力度过小或频繁力度大，弹簧因磨损而使接触器接触不良；

（3）接触器只有顶端一个小正方形开关点，所以对受力点有要求，踩歪就很可能使接触器无法正常工作；而磁簧开关稳定性优越，干簧管受磁平衡，所以就算踩歪，只要能踩到受磁点，干簧管就能受磁工作；

（4）长期泡水之后，接触器的内部接触点已部分氧化，工作性能差；而干簧管的内部接触点是在真空中工作的，不会发生受潮氧化的现象。

目前，改造后的脚踏开关已全面投入到我院的胃镜室、五官科、肺科等几个科室使用。使用1年以来，从未发生改造后脚踏开关故障现象。经科室使用人员反馈，改造后的脚踏开关使用效果比改造前好，且更加耐用，稳定性也高。脚踏开关的改造简便易行，不影响临床的使用习惯，使用效果好。缺点是抗摔的性能较改造前有所降低，不过总体性能得到了优化、提升。

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Using the Reed Switch to Transform the Medical Footswitch

YAN Tan, HUANG Xiang-dong,CHEN Hao
Equipment Department, The No.175 Hospital of PLA, Zhangzhou Fujian 363000, China

Objective Transforming the ordinary medical footswitch used in clinical, improving the technical performance of the footswitch. Methods Using the reed switch to replace the contacts part of the footswitch,and verifying it by comparing with the experiments. Results The failure rate of footswitch transformed is less than 1%, but the ordinary footswitch's failure rate is higher than 10%. Conclusion Using the reed switch to replace the medical footswitch will improve the performance of the footswitch.

reed switch; contactor; medical footswitch

TG333.21

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.01.023

1674-1633(2012)01-0072-03

2011-08-22

2011-12-24

作者邮箱：553205283@qq.com