PB840呼吸機流量傳感器工作原理及故障修復方法探索

李海豐，鄭沁春

福建省立醫(yī)院 設備處，福建 福州 350001

引言

呼吸機是將醫(yī)用空氣和氧氣混合，并按一定的通氣模式和呼吸氣道力學參數(shù)（潮氣量、通氣頻率、吸呼比、吸氣壓力水平、呼氣末正壓和吸氣氧濃度等），通過病人管路傳送給患者，用以強制或輔助患者呼吸，以幫助完成血氣交換，從而維持改善患者的呼吸功能[1]。呼吸機由供氣裝置、控制裝置和病人氣路三部分構成[2]。呼吸機進入臨床使用之前一般是通過機器的自檢程序來檢查機器的工作狀態(tài)，即呼吸機的功能檢查及參數(shù)檢測（參數(shù)的偏差是否在允許范圍），以便發(fā)現(xiàn)問題并及時處理，以保證臨床使用安全。流量傳感器是精密元器件，也是呼吸機控制裝置的重要組成部分，由流量傳感器引起的故障，一般的處理方法是進行校準，如校準后故障依舊，只能進行更換。本文對流量傳感器故障的修復方法進行一些探索。

1 流量傳感器的介紹

流量傳感器是呼吸機的重要元器件，主要功能是檢測氣道的流速，通過流速可以計算出潮氣量。其精度直接影響到呼吸機給病人供氣的準確度，是影響呼吸機使用安全的重要元器件之一。

呼吸機的流量傳感器的主要種類有：壓差式流量傳感器、超聲流量傳感器、熱絲/熱膜式流量傳感器[3]。PB840呼吸機的流量傳感器（圖1）采用的是熱膜式流量傳感器[4-5]。熱膜式流量傳感器采用溫差式原理，流量傳感器的中間有一熱膜，該熱膜會隨溫度變化引起電阻阻值變化，把這一熱膜加進一個恒定驅動電流的惠斯通電橋（圖2），當無氣流通過時，該電橋是平衡的，輸出電壓為0，當有氣流通過時，熱膜的溫度下降，從而帶動它的阻值減小，電橋的平衡被破壞，在輸出端就能檢測到相應的輸出電壓，該電壓與氣流成正比關系。

圖1 PB840呼吸機流量傳感器

圖2 惠斯通電橋

2 流量傳感器的檢測方法

為了保證流量傳感器的精度，呼吸機通過內置自檢方法對它進行檢測。呼吸機有吸入端與呼出端的流量傳感器互為對應。在回路不漏氣的情況下，呼吸機送出多少潮氣量，則呼出端也應該排出多少潮氣量。PB840呼吸機吸入端有兩個流量傳感器，分別為氧氣流量傳感器與空氣流量傳感器，呼出端有一個流量傳感器，自檢的時候就是通過控制閥遞送目標潮氣量或流速后，分別比較氧氣流量傳感器、空氣流量傳感器與呼出端流量傳感器檢測到數(shù)據(jù)的差值，來判斷流量傳感器是否正常[6-7]。為了讓流量傳感器的自檢能夠更加全面，一般會送多組的目標潮氣量或流速來測試流量傳感器，看是否每組的差值都在允許的范圍內，目標流速有5組分別是120、60、20、5、1 L/min。

3 流量傳感器故障分析與處理

熱膜式流量傳感器的優(yōu)點是檢測速度快、精度高，缺點是容易受冷凝水及病人分泌物影響。通過吸入端流量傳感器的是來自氣源的干凈氣流，不容易損壞。只有在壓縮空氣的水汽分離不徹底的情況下，才會把大部分水帶入呼吸機內造成傳感器故障。流量傳感器故障常見的是在呼出端，通過呼出端流量傳感器的氣流是病人呼出的氣體，氣體里含有水汽、病人分泌物，甚至有藥物顆粒（在呼吸機上做霧化時的藥物殘留）。流量傳感器核心部件的熱膜是個精密元器件，當流量傳感器受到污染，特別是病人的分泌物沾到熱膜上時就會引起流量檢測的誤差。在自檢時的體現(xiàn)是能檢測到流速，但與實際的流速偏差較大，造成自檢失敗。

3.1 案例處理

3.1.1 故障現(xiàn)象

監(jiān)測潮氣量與設置潮氣量偏差大，相差超過15%。

3.1.2 檢修過程

初步排除了呼吸機回路漏氣引起的潮氣量偏差后，對呼吸機進行EST自檢，結果提示：

FE0103：Airflow sensor cross check failed

FE0101：O2flow sensor cross check failed

具體數(shù)據(jù)，如表1所示。

3.1.3 故障分析

從表上可看出吸入端氧氣與空氣的流量傳感器檢測到的數(shù)據(jù)與目標值相一致，而呼出流量傳感器檢測值與目標值相差較大（最大的誤差超過50%），造成自檢失敗。因為回路漏氣檢測結果為通過，則排除了由于呼吸機回路漏氣引起的呼出流量傳感器檢測的誤差，初步判斷呼出流量傳感器存在故障。

表1 流量傳感器檢測到數(shù)據(jù)（L/min）

3.1.4 故障處理

該故障情況表明流量傳感器能測量數(shù)據(jù)，但測量的數(shù)據(jù)偏差大，有維修的可能。由于更換流量傳感器的費用要一萬多，為了節(jié)省費用，想辦法對該流量傳感器進行挽救。

方法一：采用酒精浸泡的方式，把流量傳感器的主測量通道全部浸泡到酒精中2 h后去掉酒精，再用酒精清洗主通道后進行自然晾干2 d以上。等傳感器晾干裝回機子進行自檢，自檢不能通過，說明該方法不能有效清理傳感器上的污染物。

方法二：分析方法一失敗的原因可能是酒精浸泡不能完全清理干凈傳感器里的病人分泌物。纖支鏡在臨床的使用過程會接觸到病人的分泌物，它的清洗過程會借助酶來清除病人分泌物[8-9]。故借鑒纖支鏡清洗方法嘗試采用1:400酶溶液浸泡流量傳感器的測量通道20 min，同時為了更好保護流量傳感器的電路部分，采取對流量傳感器的測量通道前后封堵，中間灌酶溶液的浸泡清洗方法。具體步驟如下：

（1）先封堵傳感器主通道的一端，然后灌酶溶液，灌酶溶液的時候用針筒抽取酶溶液，沿著通道壁緩慢注射入傳感器的主通道，灌完酶溶液再封堵傳感器主通道的另一端，形成一個封閉的空間避免酶溶液的外流。為了更加徹底清洗附著在傳感器上的分泌物，在浸泡的過程輕輕地晃蕩流量傳感器。

（2）浸泡完畢后，去掉酶溶液，再用滅菌用水清洗傳感器主通道，滅菌水清洗方法與酶溶液浸泡清洗的方法一樣，不同的是用水代替酶溶液。每次水清洗的時間在1 min左右，然后重復5次來清理干凈傳感器主通道上的殘留物。

（3）清洗完畢后，用75%酒精對傳感器主通道進行半小時浸泡消毒，浸泡消毒方法與酶溶液浸泡清洗的方法一樣。

（4）由于清洗好的流量傳感器采取自然晾干的方式所需的時間都要兩天以上，為了節(jié)省修復時間，嘗試利用設備帶的氧氣吸入器（去掉濕化瓶里的水）提供的低流速氧氣對傳感器主通道進行吹干。根據(jù)流量傳感器平時檢測的峰流速都在10 L/min以上，為了安全起見調節(jié)氧流量為8 L/min，再通過軟管把該流速的氧氣引到傳感器的主通道上進行吹干，吹干時間為0.5 h。

清洗過程注意事項：在清洗的過程中要小心避免針筒過快地注射酶溶液或水到主通道里，由于過快的液體流速會對熱膜造成損傷，更要避免劇烈地晃蕩流量傳感器造成熱膜的損傷，也要避免酶溶液與清水外流到傳感器的電路部分造成損壞。

經過干燥后的流量傳感器再裝上試機，流量傳感器自檢數(shù)據(jù)，見表2。自檢結果為通過，該機能正常運行。

采取方法二還清洗過另外三個相同情況的呼吸機流量傳感器，呼出端流量傳感器清洗前后的測量數(shù)據(jù)情況比較，見表3。自檢結果全通過，成功率為100%。

4 討論與小結

呼吸機是生命支持設備，使用的廣泛性與高風險性意味著在使用時必須做好質量控制管理工作，以確保其安全穩(wěn)定運行。流量監(jiān)測是呼吸機質控的重要一環(huán)，它的精度會直接影響到病人的生命安全。在呼吸機臨床使用過程中，流量傳感器故障較為常見，維護好流量傳感器顯得尤為重要[10]。流量傳感器故障中大概率是因為病人分泌物引起，使用酶溶液對流量傳感器進行浸泡，將大分子的有機物酶分解成小分子的易溶于水的物質，使已變干的污物得到軟化，從而達到清洗的作用。通過實踐證明，該方法修復流量傳感器的效果明顯，可操作性強，并且每臺機器的修復時間在4 h左右，可以為醫(yī)院節(jié)約大量的維修費用及時間成本，確保流量傳感器測量精度在允許誤差范圍內，對醫(yī)療安全也是有力的保障。

表2 干燥后流量傳感器自檢數(shù)據(jù)（L/min）

表3 方法二其他清洗案例數(shù)據(jù)結果（L/min）