常用呼吸机流量传感器原理及维护

2015-03-04高华敏

中国医学装备 2015年12期

关键词：膜式呼吸机超声波

高华敏

常用呼吸机流量传感器原理及维护

高华敏①

高华敏,女,(1972- ),本科学历，高级工程师。嘉兴市第二医院设备科，从事医疗设备维护和管理工作。

呼吸机是急救类医疗设备，主要器件流量传感器因机型和型号不同，流量传感器结构原理也不尽相同。医学工程师应熟悉其工作原理及维护和保养方法，以期达到呼吸机的最佳使用效益。

1 流量传感器分类

呼吸机从功能上可以分为有创、无创两大类，按临床应用分为床旁急救呼吸机、运转呼吸机、新生儿呼吸机以及麻醉呼吸机等。而所有的呼吸机都需要对氧气、空气的气体流量和流速进行精确的测量和监控，流量传感器承担此作用。

呼吸机的流量传感器通过监测吸入或呼出的气体流量，转换成电信号传递到呼吸机主CPU完成信号处理，实现对呼吸机的潮气量、分钟通气量和气体流速等呼吸机主要工作参数的实时监测[1]。各品牌呼吸机都有各自认可的流量传感器使用原则，从结构上可以分为近患者端(远端)和近呼吸机主机呼出端(近端)两类；从使用寿命可以分为免维护长效型和一次性两种；从使用原理上流量传感器分为热丝式、晶体热膜式和超声式等。

(1)热丝式流量传感器。代表机型是德国德尔格EVITA系列SIVENA系列呼吸机(如图1所示)，该传感器放置在呼吸机呼出端属于近端外置，基本工作原理是利用惠斯通电桥原理检测流量，当呼吸机开机即加热流量传感器中的铂金材质电热丝，当混合空氧气体流过热丝，会带走热量使得热丝温度下降。此时热丝是惠斯通电桥中的一个电阻，当电阻值变化，整个惠斯通电桥失去平衡，呼吸机会马上给热丝加热以保持平衡，此电流的变化值转变成电信号就可以得到流经气体的实时数值。

(2)晶体热膜式流量传感器。代表机型是美国柯惠PB840呼吸机，该呼吸机内置有3个流量传感器，其中氧气和空气2个流量传感器结构型号一致可以互换[2](如图2所示)。

图1 热丝式流量传感器示图

图2 晶体热膜式流量传感器示图

图2 中，Q1是氧气流量传感器，Q2是空气流量传感器，为晶体热膜式流量计，采用的也是惠斯通电桥工作原理。热膜是电桥的一段可变电阻，无流速时各段阻抗是均衡的，当流速增加，通过传感器的速率也相应增加，此时热膜温度被带动下降，阻抗随之下降，热膜电流随之增加，呼吸机的输出潮气量随着流速的升降比例线性增减[3](如图3所示)。

图3 晶体热膜式流量传感器工作原理图

(3)超声式流量传感器。代表机型是瑞典迈柯维SERVO-I/S呼吸机，该机使用的是超声式流量传感器。超声流量传感器由超声波发射换能器、超声波接收换能器及电子线路组成，超声波发射换能器将电能转为超声波能量，当气流通过时能量被消耗并相应传到超声波接收换能器接收，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换成电信号输出到呼吸机主板，换算得到相应的流量[5]。超声流量传感器采样频率为2000/s，优势是方向准确，气流穿透力强。传感器置于呼出后端，通过加装细菌过滤器有效隔离了患者呼出气体，避免了管路内温度、湿度和分泌物对流量传感器的影响。超声流量传感器虽然流量监测精准，传感器经久耐用。但在设计上还是存有缺陷，其呼出管路和呼吸机主机的气体直接贯通通道，一旦呼出端维护不当，呼出流量传感器吸入污物或污染液体，容易使呼出通道板上与流量传感器连通的呼出压力传感器损坏，造成呼吸机1784板失效，呼吸机报“设备故障”(如图4所示)。

图4 超声式流量传感器示图

2 流量传感器故障原因及维护

2.1 故障常见原因

(1)吸入端进水进油。吸入端有氧气源和空气源，如果气源不纯含有杂质、含有水分不干燥以及油性真空泵制造压缩空气致使空气中含有油污，都会通过气源传送到呼吸机进气管路，造成吸入端流量传感器受损。

(2)呼吸机呼出端无呼出过滤器保护。因呼出过滤器使用时间过久，呼出端管路中的水汽过多，呼出端流量传感器慢慢损坏，造成呼出流量数据偏差。

(3)使用呼吸机药物雾化功能导致。雾化时药物颗粒进入呼出端，造成呼出端流量传感器损坏。

(4)呼吸机电子元器件不确定性损坏，造成流量传感器损坏或者数字偏差。

(5)流量传感器清洗消毒方法不当，造成流量传感器损坏。

2.2 维护和消毒

针对不同的呼吸机必须执行不同的使用和维护规范。①要定期检查医院的中心供气系统，观察氧气和空气气源有无水汽和油污；②定期检查呼吸机进气阀，发现积水及时排除；③针对不同呼吸机进行个性化维护，如PB840呼吸机的2个流量传感器是内置式放置，平时不需要取出消毒和特别维护，通过EST自检程序观察流量数据，发现偏差时再行处理；④消毒时由于热丝式和超声式呼吸机流量传感器结构精密，清洗消毒必须做到方法正确；与德尔格呼吸机的热丝式流量传感器在呼出端，加装呼出端过滤器阻挡呼出管路水汽和患者呼吸喷出废液，每周或撤机后拆下流量传感器，消毒方法可以环氧乙烷气体消毒，也可以乙醇、戊二醛液体浸泡，浸泡后轻轻取出晾干即可；⑥迈柯维呼吸机需要加装呼出端过滤器以阻挡呼出管路水汽和患者呼吸喷出废液，每周或撤机后拆下流量传感器，酒精浸泡或者高压蒸汽消毒。