呼吸机压差式流量传感器的维修

黄 骥，申开州（通讯作者）

（1云南省第一人民医院国有资产管理处，云南昆明650032；2昆明医科大学第二附属医院资产管理处，云南昆明650101）

呼吸机压差式流量传感器的维修

黄 骥1，申开州2（通讯作者）

（1云南省第一人民医院国有资产管理处，云南昆明650032；2昆明医科大学第二附属医院资产管理处，云南昆明650101）

流量传感器是呼吸机气路系统的重要部件，远端式流量传感器的保养与维修，一直是呼吸机维护与保养工作中的重点之一。本文简要介绍了流量传感器的作用、分类、结构原理、性价比、性能和损坏形式，详细描述了远端型压差式流量传感器中金属测量膜片断裂的创新性解决方法，具有一定的价值性和适用性，启发性和推广性。

呼吸机；流量传感器；测量膜片；维修保养

呼吸机，由供气装置﹑气路系统和电子控制系统等几部分组成。流量传感器是气路系统的重要部件，其作用是将吸入和（或）呼出的气体流量转换成电信号，送给信号处理电路，完成对吸入和（或）呼出潮气量﹑分钟通气量﹑流速的检测和显示。由于呼吸机功能和设计的不同，流量传感器的检测值不仅仅提供显示，在功能比较齐全的呼吸机中，控制和报警部分也受其影响。因此，流量传感器性能的好坏，直接影响到呼吸机参数的可靠性和准确性。

1 流量传感器的分类

1.1 按安装位置分类

流量传感器可分为内置式和外置式两种。

（1）内置式又分为两种，一是接在吸气流量阀（又可分为空气流量阀和氧气流量阀）输出端，二是接在呼气阀输出端；

（2）外置式又分为远端式和近端式两种。远端式接在呼气阀的输出端，近端式接在患者Y型三叉口。

1.2 按使用耐久程度分类

流量传感器可分为一次性（一人次）使用型和耐用型两种。

1.3 按工作原理分类

流量传感器主要分为热丝式﹑晶体热膜式﹑超声式﹑压力感应式和压差式等。

2 各种流量传感器工作原理

对于热丝式﹑晶体热膜式﹑超声式﹑压力感应式等流量传感器的结构原理，可参考有关文献。而对于压差式流量传感器的工作原理，因本文要详述其维修研究。

压差式流量传感器是通过测量膜片﹑筛网﹑两个测压孔﹑流量喷嘴和文丘里管（测量流体压差的一种装置，是意大利物理学家G. B.文丘里发明的）等装置产生与流量有关的压降，压力传感器检测压降，依据贝努利定律（流体所受的静压力与流速的关系）和质量守恒原理换算出流量，可得出流量的大小与两个测压孔之间测得的压力差成正比。此类传感器在很低的流量范围，检测曲线呈非线性，部分厂家根据检测范围需要配置软件校正，从而将使用范围提高。这是因为呼吸机送气和患者呼吸流量范围较低，尤其是婴幼儿，所以在结构上，部分呼吸机在限流装置上还安装了限流片[1]。

使用压差式流量传感器的呼吸机有哈美顿﹑林志和熊牌等（图1）。

图1 压差流量传感器示意图(a)林志呼吸机压差式流量传感器示意图；(b) 熊牌1000呼吸机压差式流量传感器示意图

如图2所示，是熊牌1000型呼吸机使用的压差式流量传感器的工作原理示意图和外形图。

(a) 压差式流量传感器原理图 (b) 压差式流量传感器实物图图2 熊牌1000型呼吸机压差式流量传感器

3 流量传感器的性价比

3.1 价格对比

如前所述，流量传感器按使用耐久程度可分为一次性（一人次）使用型和耐用型两种，因此，其价格也千差万别。一次性使用型（主要是热丝式和压差式）为耗材式，价格较便宜，一般为300～500元；耐用型价格较高，一般为7000～15 000元，其中又以超声式﹑压力感应式﹑晶体热膜式价格较高，热丝式次之，压差式又次之。

3.2 灵敏度和精确度对比

在常见的几种流量传感器中，热丝式和晶体热膜式流量传感器的灵敏度和精确度较高，一般用于婴幼儿呼吸机和成人高档呼吸机；超声式的次之，压力感应式和压差式又次之，这三者都主要用于成人呼吸机。

3.3 损坏率及形式对比

（1）按一次性使用型和耐用型分类，一次性使用型流量传感器较耐用型容易损坏，其中又以热丝式最容易损坏，更有甚者，使用3～5 h即会损坏，其损坏形式是热丝断裂（被烧断或被水液腐蚀断）；对于一次性使用型压差式流量传感器（测量膜片是有机材料），也较容易损坏，损坏形式是有机材料测量膜片变形或严重损坏。

（2）按安装位置分类，近端式较远端式容易损坏；外置式较内置式容易损坏。

（3）对于耐用型流量传感器，按结构原理分类，其损坏机率的高低顺序为：热丝式﹑晶体热膜式﹑超声式﹑压力感应式和压差式，其损坏形式分别为：热丝式，热丝断裂（被烧断或被水液腐蚀断）；热膜式，热膜断路（被烧断或被水液腐蚀断）；超声式，超声模块损坏；压力感应式，金属测量膜片变形或严重损坏；压差式，测量膜片变形或严重损坏。

4 流量传感器的维护保养

4.1 热丝式

从应用和设计上来分，热丝式流量传感器有外置近端和远端及内置远端三种形式。外置型采用有机材料制作，有一次性设计和耐用设计两种。安装检测位置在靠近患者插管或气管切管套管处，分泌物较多时容易受影响。内置型是通过呼气管道进入呼吸机内部安装到呼气回路的末端，可以配置过滤器保护，制造上一般为耐用型的有机材料。无论外置近端和内置远端热丝式流量传感器都可以进行双向测量，损坏情况都是热丝断裂。具不完全统计，使用频率高者，相对损坏率较低；使用频率低者，相对损坏率较高，其损坏原因大都是患者呼出分泌物黏附在热丝上腐蚀损坏热丝。因此，保持热丝式流量传感器的清洁，是其维护保养重点。

4.2 热膜式

热膜式流量传感器的工作原理与结构，与热丝式流量传感器类似，其维护保养工作也是保持流量传感器的清洁。

4.3 超声式

超声式流量传感器检测显示响应速度较快，大/小气流和脉冲气流都能适用，耐用程度相对较高，但衰减校正需要一定的程序，呼吸气体的雾化药物等特殊介质会有一定影响，双向的声时差流量传感器受此影响较少。在应用和设计上也有外置（但外置没有近端式）和内置两种形式，使用时在呼吸管道上不易受分泌物的影响，因此，相对维护保养工作较少，但是还需注意清洁。

4.4 压力感应式

如前所述，压力感应式流量传感器由电阻应变片﹑弹性体（弹性元件，敏感梁）和检测电路等组成。根据其结构和工作原理，一般只有内置式和外置远端式，维护保养的重点也是保持清洁。

4.5 压差式

从应用和制造上来分，压差式流量传感器也分为内置型和外置型。内置型主要是吸入式，外置型主要是呼出式，其中又有近端型和远端型两种形式。近端型一般采用有机材料制作，多为一人次使用，工艺简单，或采用没有感应片的设计。安装检测位置在靠近患者插管或气管切管套管处，患者分泌物较多时容易受到影响。远端型压差式流量传感器安装在呼气管道回路末端，可以配置过滤器保护，一般由耐用型铝合金或有机材料制成。无论是近端型，还是远端型压差式流量传感器，其维护保养工作都是保持流量传感器的清洁。

综上所述，不管何种流量传感器，其维护保养的重点都是保持其清洁。

5 压差式流量传感器的维修研究

对于如上所述的几种流量传感器，热丝式﹑晶体热膜式和超声式的流量传感器损坏后，都是无法维修的，只能更换新品；压力感应式的流量传感器，结构比较复杂，电阻应变片﹑弹性体（弹性元件，敏感梁）一旦损坏后，也不易维修，需要更换新品；而对于近端型压差式流量传感器，因为是一次性（一人次）使用耗材，也没有维修的价值。但对于远端耐用型的压差式流量传感器，通常采用耐用型铝合金或有机材料制成，虽然不易损坏，一旦损坏后，却很有维修价值。因为此种流量传感器价值较高，值得研究[2-4]。

如图2所示，是美国熊牌1000型呼吸机所用的外置远端压差式流量传感器的原理示意图和外形图。在这种传感器中，插头内设计得有一个如图3所示的电路，其实就是2个二极管和1个电阻，用于呼吸机流量传感器电路板检测识别流量传感器。在呼出气体通道（文丘里管）内安装有一片如图4所示的金属膜片。

图3 熊牌1000呼吸机压差式流量传感器插头内电路

图4 熊牌1000呼吸机压差式流量传感器气体通道内金属膜片

对于这种铝合金结构的压差式流量传感器，其故障率是比较低的。通常只是患者呼出分泌物黏附在金属膜片（测量膜片）上，致使金属膜片关闭不严，造成监测呼出潮气量偏低。对于这种问题，只需用99%的无水乙醇对该流量传感器进行较长时间浸泡，用手将流量传感器放在乙醇中，顺着气体通道的横截面方向左右轻轻摇晃（不可顺着气体通道的纵截面方向前后强力摇晃，以免使金属膜片严重变形），清除患者分泌物即可。如若不能，需对该流量传感器拆卸，拆出金属膜片，进行清洗维护。在清洗该金属膜片时，千万要非常小心，不可使金属膜片变形。否则，将导致金属膜片毁坏性的损坏。

而有时，金属膜片的活动体部分，因使用时间较长，也会出现毁坏性的损坏。例如，会在如图4所示标注的“容易断裂处”断裂。当出现此种故障时，金属膜片活动体部份的弹力减小，监测出的呼出潮气量严重偏低。如设置500 ml吸气潮气量时，监测显示的呼出潮气量只有200 ml左右。对于这种故障，我们试图把断裂处用焊锡焊接起来，当焊接后，监测出的呼出潮气量却严重偏高，如设置500 ml吸气潮气量时，监测显示的呼出潮气量却有600 ml左右，这是因为金属膜片活动体部分的弹力增大所致。

因此，对于这种铝合金结构的压差式流量传感器，当金属膜片损坏后，必须更换这一金属膜片，才能修复。否则，这个流量传感器就只能报废，且不可惜。

但是，向原厂商购买一块原装的小小的金属膜片十分困难。为此，我们就对这个问题进行研究，因为对于这种铝合金压差式流量传感器的结构和价值来说，太值得研究了。

在研究的过程中，受林志呼吸机近端式压差流量传感器的启示，这种传感器是一次性（一人次）使用，所用的材料是有机材料，其呼出气体通道（文丘里管）内的测量膜片是塑料膜片。因此，我们就采用X线胶片﹑相片过塑膜等多种塑料膜片作为原材料，利用19和15 mm的皮带冲（维修工具）稍加改造一下作为制作工具，制作出一块如图5所示的塑料膜片，经过反复实验，最后获得成功。下面为研究资料技术参数。

5.1 选用材料

厚度为0.07 mm（7丝）的像片过塑膜。

5.2 机械尺寸

如图5所示。

5.3 监测情况

图5 熊牌1000呼吸机压差式流量传感器气体通道内代用塑料膜片

分别设置500，400，300，200 ml潮气量进行较长时间监测实验，得到比较满意的结果，误差均在原机要求的-15% ～ -5%（不能正误差）。例如，设置500 ml潮气量时，可以监测显示在460 ml左右，而原机的潮气量监测标准也是设置500 ml潮气量时显示460 ml左右，正常范围为420～480 ml。

5.4 注意事项

参数修正尺寸（11 mm）：可首先做大一点（如13 mm），之后再根据监测显示潮气量参数慢慢修正减小至合适为止。

塑料膜片厚度选择：超过0.07 mm者（如X线胶片），弹性偏大，监测显示潮气量偏高，正向误差偏大；低于0.07 mm者（如小尺寸相片过塑膜），弹性偏小，监测显示潮气量偏低，负向误差偏大。

6 总结

此项研究所选材料（相片过塑膜）不如原装材料（金属膜）经久耐用，但避免了所坏流量传感器的报废，而且所需费用低廉，一块相片过塑膜不值1元钱，并且可以随时更换。

虽然本文描述的是熊牌1000型呼吸机流量传感器的维修研究（方法），但我们所要阐述的却是一个理念和方法，旨在强调这一理念和方法的推广。在医疗设备的维修工作或其他工作，乃至生活及人生中，我们的工作模式﹑生活模式，都要不断具有创新性﹑经济性﹑价值性及启发性等，我们的工作﹑生活—即人生，才会不断创造出奇迹[5]。

［1］ 王义辉，何金环.呼吸机流量传感器的原理和应用[J].医疗卫生装备，2010，31（6）: 98-99， 102.

［2］ 杨东，刘妙芳.医用流量传感器的技术特点以及在呼吸机中的应用[J].中国医学装备，2004（1）:42-43.

［3］ 夏松， 黄举. Maquet呼吸机流量传感器等故障分析及处理[J]. 中国医疗设备， 2011， 26（2）：121，127.

［4］ 陈荣， 黄焕炜.呼吸机流量传感器的测量原理与维护保养[J].医疗装备， 2013， 26（4）:85-87.

［5］ 蒋浪平.呼吸机流量传感器种类﹑特点及未来发展[J].医疗装备，2010， 23（6）:22-23.

TH777

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1002-2376（2015）12-0051-03

2015-10-16