應用磁簧開關改造醫用設備腳踏開關

嚴潭，黃向東，陳浩

解放軍第175醫院 器材科，福建 漳州363000

應用磁簧開關改造醫用設備腳踏開關

嚴潭，黃向東，陳浩

解放軍第175醫院 器材科，福建 漳州363000

目的 對臨床上使用的普通醫用腳踏開關進行改造，提高腳踏開關的技術性能。方法 使用磁簧開關替代腳踏開關的接觸器部件，并通過對比實驗驗證。結果 改造后的腳踏開關故障率低于1%，而普通腳踏開關故障率高于10%。結論 應用磁簧開關改造醫用腳踏開關將使腳踏開關的工作性能有顯著提高。

磁簧開關；接觸器；醫用腳踏開關

腳踏開關是一種通過腳踩、踏控制電路通斷的開關。在醫療設備領域，其被廣泛應用于醫學圖像采集、吸引器、手術設備等醫療設備，是醫務人員不可或缺的工具。本院臨床上使用的醫用腳踏開關（YBLT-EKW/5A/B），因為結構、使用環境及方法等方面的問題，故障發生率較高。

1 普通醫用腳踏開關工作原理介紹

圖1～2展示的是YBLT-EKW/5A/B醫用腳踏開關的基本構造。該腳踏開關由一根大彈簧頂住上部外殼，接觸器固定在下部外殼，連接來自外部控制電路的連線。這種腳踏開關適用于交流50～60Hz， AC380V，DC0.16A，LeAC0.8A，1th：5A的控制電路中。

工作原理：如圖3～4，當不工作的時候，上部外殼處于A，接觸器銅片連接3點和4點，其中，3點接地，不導通；當踩下開關，上部外殼壓下來處于B，接觸器銅片連接1點和2點，而1點和2點通過控制線使外部設備控制電路導通；當重新放開時，上部外殼被彈簧頂回去又處于A，接觸器回到不導通狀態。

圖1 普通醫用腳踏開關外部正面圖

圖2 普通醫用踏開關內部基本構造

圖3 機械原理圖

分析此腳踏開關的缺點在于：開關部分可能因受力不平衡而欠缺穩定性；接觸器內部接觸點長期暴露在空氣中，可能因氧化而導致接觸不良；控制銅片接觸的彈簧在頻率過高的工作環境中可能因經常受外力擠壓而變形，使其無法正?？刂沏~片的開合，從而導致接觸器無法正常工作；在惡劣的環境中開關可能進水或受潮，導致內部接觸點短路。據本的統計，每個月平均有4個普通腳踏開關因無法正常工作或工作不穩定而需要更換。這使我們開始考慮能不能對其進行改造，使其更耐久、穩定。通過查資料和一系列的實驗改造，我們發現，用磁簧開關來代替接觸器，將使腳踏開關有良好的性能改進。磁簧開關是由中心型干簧管和磁鐵組成的非接觸式開關元器件。

2 中心型干簧管的構造及工作原理

中心型干簧管左右是兩塊金屬簧片，延伸到玻璃管中間成上下疊放但不互相接觸，而玻璃管內部是真空的，見圖5。

3 干簧管的技術參數和特點

改造時應用的干簧管的一些技術參數，見表1：

表1 干簧管的技術參數

干簧管結構緊湊、重量小，能夠安裝在極度有限的空間，極適合用于微型化設備。 干簧管的開關元器件被氣密式密封于一惰性氣體氣氛中，永遠不會與外界環境接觸，工作壽命長。干簧管沒有采用滑動元件，所以不會出現在所有金屬降級有關的金屬疲勞現象，確保實際上無極限的機械使用壽命。所以，用磁鐵來控制干簧管工作，是腳踏開關理想的組合，見圖6。

圖6 磁簧管工作組原理

4 改造后的醫用腳踏開關

圖7 干簧管控制部分

圖8 磁鐵安裝位置

干簧管固定在一塊裁剪好的萬能板上，高度約為0.5cm，布置于腳踏開關底部中間，距離腳踏底部外殼的頭部2cm；干簧管兩腳分別連接來自外部控制電路的連線，見圖7。這一部分替換了腳踏開關的接觸器，不過只這樣還不能工作，在上部外殼的內側裝上能讓干簧管工作的磁鐵，成為磁簧開關，見圖8。儀器不工作時，彈簧支柱頂住上部外殼，干簧管處于不導通狀態。當踩下腳踏上殼，磁鐵靠近干簧管，使干簧管內部鐵片吸合而導通，則連接的外部計算機工作；釋放開關，上部外殼被頂回去，干簧管內部鐵片失磁松開而重新斷開。需要注意的是，在內側安裝的磁鐵應考慮到它的厚度和磁力，能讓開關在松開的時候，和干簧管完全失磁不導通。另一方面是要使磁鐵覆蓋平衡，才能讓干簧管在工作時受磁平衡而正常工作。磁鐵的厚度約為0.4cm。當不工作時，磁鐵和干簧管的距離為3cm，干簧管完全脫磁；當工作時，磁鐵和干簧管的距離少于1cm，此時干簧管受磁平衡。

5 實驗對比

將改造前和改造后兩類腳踏開關進行對比檢測。考慮到影響腳踏開關工作的3大因素：力的大小、著力點、環境，通過用不同的踩踏方法，模擬使用的環境進行性能的對比。

5.1 實驗方法

（1）正常踩踏：經過測力器測量，以25.0N的力作用在腳踏開關圖9的②點上，腳踏開關上部外殼剛好接觸到下部外殼，此為最佳工作狀態。

（2）不均勻力度踩踏：22～28N作用于圖9的點②上。

（3）不同著力點：以25N標準的力度輪流作用于圖9的①、②、③點上。

（4）受潮后踩踏：將腳踏開關泡在水中1周，模擬受潮情況，再用正常踩踏的方式進行踩踏。

圖9 受力作用點

5.2 實驗結果

分別用試驗方法（1）～（4）對兩類腳踏開關進行100次踩踏，統計正常工作的次數，實驗結果，見表2。

腳踏開關廣泛運用于臨床，在臨床環境中使用腳踏開關，對腳踏開關的性能要求是很苛刻的。如醫生在專注于檢查病人，不會注意要如何正確地使用腳踏開關，就是憑著一腳踩下去，不考慮力度如何，有時也不會去注意有沒有踩正。另一點腳踏開關是放在地上的，所以很容易發生長期進水的現象。

表2 系統實驗對比

（1）在正常的踩踏情況下，磁簧開關本身就比接觸器的穩定性能要好的多；

（2）在不同力度下，改造前腳踏開關有可能因為力度過小或頻繁力度大，彈簧因磨損而使接觸器接觸不良；

（3）接觸器只有頂端一個小正方形開關點，所以對受力點有要求，踩歪就很可能使接觸器無法正常工作；而磁簧開關穩定性優越，干簧管受磁平衡，所以就算踩歪，只要能踩到受磁點，干簧管就能受磁工作；

（4）長期泡水之后，接觸器的內部接觸點已部分氧化，工作性能差；而干簧管的內部接觸點是在真空中工作的，不會發生受潮氧化的現象。

目前，改造后的腳踏開關已全面投入到我院的胃鏡室、五官科、肺科等幾個科室使用。使用1年以來，從未發生改造后腳踏開關故障現象。經科室使用人員反饋，改造后的腳踏開關使用效果比改造前好，且更加耐用，穩定性也高。腳踏開關的改造簡便易行，不影響臨床的使用習慣，使用效果好。缺點是抗摔的性能較改造前有所降低，不過總體性能得到了優化、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

作者郵箱：553205283@qq.com