教学用呼吸机维修学习机的研制

2017-04-20张广兴,杨德武,邱准

中国医学装备 2017年4期

教学用呼吸机维修学习机的研制

张广兴①杨德武①邱准②

目的：结合高等职业教育电子技术课程，研制教学用呼吸机维修学习机，用于卫生职业教学实验。方法：以ACM804型呼吸机为原型机，以高等职业教育电子技术课程内容为理论基础，改进呼吸机原型机内部电路及气路的设计，设置测试点和故障点，研制教学用呼吸机维修学习机。结果：教学用呼吸机维修学习机不仅能正常完成原型机的所有功能，而且可根据课程内容需要设置测试点和常见故障点。结论：通过教学用呼吸机维修学习机的研制以及教学实验的设计和学习机的使用，学生不仅掌握了仪器原理，而且进行实际电路操作，达到很好的教学效果。

学习机；呼吸机；电路原理图；基本测试点；故障元件

张广兴,男,(1985- ),本科学历，助理实验师。北京卫生职业学院医学技术系，从事教务管理工作。

随着科技的不断进步，医用电子仪器成为现代医疗体系重要的组成部分，与此同时，也对仪器维护维修的技术人员提出了更高的要求。作为卫生职业教育而言，对于医疗仪器维修专业的学生来讲，“呼吸机原理与维修”成为非常重要的一门专业课。

1 呼吸机维修学习机的研制

在呼吸机原理与维修的学习过程中，只能对原型机进行操作和拆装练习，学生通常无法掌握呼吸机内部结构的构成以及电路板故障的维修。由于呼吸机内部电路板的小型化和集成化，学生对应电路原理图学习呼吸机内部电路非常困难，很难掌握电路板故障判断及维修。

教学用呼吸机维修学习机采用ACM804型呼吸机为原型，从教学实用性出发，用于培养学生的仪器使用操作和故障维修技能[1]。学习机对原型机的内部电路板进行放大，将内部电路用原理图的形式分模块进行设计，此外，设置电路关键位置的测试点，并在典型故障的位置设置故障点[2]。学生通过学习机可以更容易的掌握仪器的电路原理，进而掌握仪器的操作和维修。

2 呼吸机维修学习机的功能

ACM804型呼吸机可进行有创通气和无创通气。①具有呼气末正压通气(PEEP)功能，采用电子控制方式调节，精度高，且稳定可靠；②具有持续呼吸道正压通气(CPAP)功能、吸气末屏气(吸气平台，吸气末停顿)功能、叹息(SIGH)功能、反比通气功能以及顺应性补偿等功能；③电子控制空氧混合器，精度高，稳定可靠[3-5]。

3 呼吸机维修学习机的研制思路

在医疗仪器维修教学过程中，理论实践一体化的问题始终无法实现[6]。基于此，研制开发呼吸机维修学习机，并对原型机电路进行分析，按照功能模块对原型机电路进行拆分，在保留原型机各功能接口的基础上，将原型机电路板拆分成各功能模块，用电路板绘图软件顶层绘制电路原理图，在电路关键位置设置测试点和故障点，完成学习机整体电路绘制。学生可以在学习机上直接理解学习电路原理，在对原理学习的同时可以用测量设备对电路进行测试，通过对模拟故障的设置可以真实的观察到故障现象，并对故障现象分析，对故障电路测试，真正找到故障点并且排查故障，实现了理论和实践相结合。其研究思路如图1所示。

图 1 呼吸机维修学习机研发流程

4 呼吸机维修学习机的结构特点

为实现故障维修教学的需要，学习机在外观结构上如实展示原型机的主要气路结构和电路布局[7]。呼吸机维修学习机结构如图2所示。

图2 呼吸机维修学习机结构

4.1 仪器结构布局清晰合理

呼吸机维修学习机的内部结构包括气路系统和电路系统两部分，其中气路系统包括氧气源输入接口、氧浓度电磁阀及空氧混合器等部分；电路系统包括氧气源压力检测电路、流量检测电路、吸气压力检测电路以及氧浓度转换电路等部分。通过对气路和电路两部分进行学习，可以使学生更好的了解仪器工作流程和原理。

4.2 测试点设计准确实用

呼吸机维修学习机设计20个关键测试点，其测试点的选取是在保证学习机电路能够正常运行的情况下，选取有测试意义和典型值的点作为测试点。各测试点反映了电路的功能和信号的变化，通过对测试点的测试和分析，可以使学生更好的理解电路和排查故障，如图3所示。

图3 呼吸机维修学习机电路

4.3 故障点设置

故障点设置符合实际。呼吸机维修学习机设置19个故障点，每个故障点可以通过更换故障电阻的形式来模拟仪器的常见故障。在维修实训课程中，学生需要完成观察和分析故障现象所对应的电路，测试电路各测试点分析测试结果，找到故障点、恢复故障点等流程，使呼吸机维修学习机恢复正常工作。通过维修实训课程，学生可以更好的理解电路，并且能够真正的实践真实的维修，达到了学习机的研发目的，如图4所示。

图4 呼吸机维修学习机故障点电路

5 呼吸机维修学习机应用的特色

以吸气压力检测电路为例，显示呼吸机维修学习机在实际教学应用中的特色[8]。

5.1 理论与实践一体化教学模式

吸气压力检测电路由基准10 V电压源、压力传感器及AD620仪表放大器组成，10 V电压源为压力传感器提供稳定准确的基准电压，通过仪表放大器AD620的差动输入端，对压力传感器的压力电压信号YL1和YL2进行提取放大，如图5所示。

图5 吸气压力检测电路

在试验过程中，通过两项实验内容实现对电路分析及维修技能的培训。

(1)基本测试点的测试：在仪器的不同工作状态中检测测试点的数据，具体测试内容见表1。

表1 基本测试点的测试数据记录

表2 故障点的设置及故障现象观察

(2)故障点的设置及故障现象观察：该电路的故障点共4个，分别是R41、R42、R43和R44，实验内容设置相关故障5个(见表2)，检测测试点的电压值，分析实验现象。

通过基本测试点数据的测试和故障现象的观察，有助于对电路原路的了解，进一步掌握该电路相关故障的排查能力，达到提高维修技能的目的[9]。

5.2 实验内容

实验内容全面，以培养操作技能和维修维护水平为重点开展实训，内容包括：①呼吸机结构及使用操作，AMC840型呼吸机的结构，AMC840型呼吸机的使用；②呼吸机原理电路分析，氧气源压力检测电路、流量检测电路、复位电路、吸气压力检测电路、氧浓度转换电路、键盘电路以及中央处理电路；③呼吸机维护维修技能实训，呼吸机的维护及故障排查。

5.3 教学效果

通过设计教学实验，学生需要掌握故障现象的分析、判断故障点、测量故障电路、找到故障点并完成维修等学习目标。在实际教学过程中，通过对呼吸机维修学习机的使用，学生在掌握了仪器原理的同时实际动手操作，实现理论与实践相结合的研发目的，达到了很好的教学效果。

6 结语

教学用呼吸机维修学习机是以临床使用的ACM840型呼吸机为原型机进行开发，在保留原型机的全部功能基础上，对原型机的电路原理图进行整理，按照功能模块以实际电路的形式展现在学习机上[10-11]。在电路的关键点设置测试点，结合易出现故障的位置设置故障电阻，使呼吸机维修学习机电路具备了可测试性和可维修性[12]。在教学过程中，学生可以更好的理解电路原理，使电路不光可以计算还可以在学习机上真实的测量到实际数据，在维修学习过程中，能够实际锻炼到故障分析，实际测量，故障排查等环节，真正的做到了理论和实践的完美结合[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