佟 林

（唐山市人民醫院）

0 引言

當代醫療領域日益依賴先進的技術來提供高質量的醫療服務，其中電氣工程及其自動化技術在醫療設備維修中扮演著至關重要的角色［1］。隨著醫療設備的復雜化和多樣化，維修變得更加挑戰性，因此尋找創新的方法來加速故障診斷、提高維修效率以及降低設備損壞的風險顯得尤為迫切［2］。本文旨在探討電氣工程及其自動化在醫療設備維修中的應用，從而揭示其在改進醫療保健體系中的潛力。

1 相關概述

1.1 電氣工程及其自動化概述

電氣工程及其自動化是一門涉及電力電子技術，計算機技術，電機電器技術，信息與網絡控制技術，機電一體化技術等諸多領域的綜合性學科［3］。運用各種科學原理和工程方法，解決了電氣設備和系統的設計、制造、運行、維護和優化等問題。其主要特點是強弱電結合，機電結合，軟硬件結合，電工技術與電子技術相結合，元件與系統相結合。電氣工程涵蓋電路理論、電力系統和電子學等內容［4］。電路理論深入探討了電路元件的行為和電路的分析，為醫療設備故障診斷提供了基礎。電力系統工程涉及電力的生成、傳輸和分配，為醫療機構提供了穩定的電力供應。電子學和數字電路則構成了醫療設備中的電子元件和數字控制系統。在自動化方面，控制系統理論幫助理解和設計自動化控制系統，實現對醫療設備的精確控制。傳感器和執行器在設備監測和控制中支持數據的采集和反饋。可編程邏輯控制器（PLC）和微控制器用于實現設備的自動化邏輯和控制。

1.2 醫療設備維修中常見的問題

現代醫療設備的復雜性日益增加，涵蓋了從高精度的醫學成像設備到生命維持裝置的多個領域。這些設備不僅需要在臨床環境中保持高度穩定性和精確性，還需要迅速故障診斷和及時維修，以確保患者的安全和診療質量。然而，維修醫療設備所需的專業化技能和知識卻顯得愈發稀缺。1）專業化人員缺乏的問題：醫療設備維修需要高度專業化的人員，精通電氣工程、自動化控制和醫學技術。然而，專業化人員的供給卻嚴重不足，導致醫療機構在維修與管理中面臨嚴峻挑戰。由于醫療設備的復雜性，缺乏專業技能的人員難以準確診斷故障，維修過程常常耗時長且困難重重。這不僅增加了維修成本，還可能導致設備故障和隱患得不到及時妥善處理，對患者和醫療診療產生負面影響。2）信息化管理水平低的問題：現代醫療設備維修依賴于實時監測和動態分析，然而，許多醫療機構的信息化管理水平仍然較低。缺乏有效的信息化系統使得設備運行數據難以實時獲取和分析，導致故障預防和維修效率受限。無法追蹤記錄和管控故障情況，進一步加大了維修的難度和風險。

2 電氣工程及其自動化在醫療設備維修中的應用優勢

2.1 快速而精準的故障診斷

電氣工程及其自動化技術通過各種傳感器、儀器和軟件，對醫療設備的電氣參數進行實時監測和分析，實現快速而精準的故障診斷。通過在醫療設備上布置傳感器，獲取設備運行時的電流、電壓、溫度、振動等信息。這些數據經過實時采集后，進入數據處理系統。在數據處理過程中，使用信號處理算法去除噪聲，突出有用信息。然后，這些數據與預先建立的故障數據庫進行比對，利用模式識別算法判斷是否存在異常狀態。這一過程可以實現對設備運行狀態的實時監測，快速發現異常，進而定位故障原因和位置。例如圖1 通過與智能化技術的結合，以及傳感器等的科學應用，能實現對醫療設備運行狀況和使用狀況的實時監測和分析，實現對運行過程各種數據信息的及時采集，在醫療設備出現異常情況和故障問題的時候，及時發現和處理。

圖1 一種醫療液體點滴自動控制系統

2.2 數據驅動的預防性維護

電氣工程及其自動化技術能夠基于數據的分析和建模，實現醫療設備的預防性維護。在醫療設備運行過程中，傳感器會持續地采集運行數據。這些數據被送入數據處理系統，通過統計分析和機器學習等方法，建立設備的狀態模型。通過對歷史數據的分析，可以識別出設備在不同壽命階段的特征，預測設備未來可能的故障風險。基于這些預測，維修團隊可以合理制定維護計劃，將維護工作集中在真正需要的時候，避免了過度維護或未及時維護的情況，提高了維修的效率和質量，實現維修計劃的優化和設備壽命的延長。

2.3 遠程監控與維護

電氣工程及其自動化技術允許醫療設備實現遠程監控與維護，這在提高維修效率、降低成本、實現跨地域協作方面具有優勢。借助網絡通信技術，醫療設備可以將實時數據傳輸至遠程服務器。維修人員通過互聯網訪問這些數據，實時監控設備狀態。在發生故障或異常時，遠程監控系統會自動發送警報，維修團隊可以根據警報內容判斷是否需要進行進一步的維護。此外，遠程維護還可以實現遠程控制和調試，一些常見問題可以遠程解決，從而避免了不必要的現場維修。

3 電氣工程及其自動化在醫療設備維修中的應用建議

3.1 優化醫療設備維修方案設計

為了應對醫療設備的高復雜性，建議將維修重點從單純的故障處理轉移到故障預防和定期維護上。通過電氣工程及其自動化技術中的數據收集和分析實現。設備的各項運行參數，如電流、電壓、溫度等，可以實時被傳感器監測并記錄。系統對這些數據進行分析，通過比對歷史數據來識別出異常情況，進而預測潛在的故障風險。基于這些預測，維修團隊可以制定定期維護策略，定期檢查和維護可能出現問題的部件，以防患于未然。智能傳感器和實時數據監控允許設備實時地向維修團隊傳遞運行狀況信息。一旦設備出現異常或故障，系統通過比對實際數據與預設閾值來判斷問題的性質。例如，電氣參數的突變可能提示電源供給問題，溫度異常可能指示部件損壞。維修團隊可以根據這些信息迅速定位故障原因，采取適當措施，從而大大縮短故障診斷和處理的時間。

在醫療設備中，如X 射線機、核磁共振設備等，電氣工程及其自動化技術可以應用在電力供給的自動化控制中。通過實時監測電力輸入和輸出情況，自動化控制系統可以對電力進行實時調整，以確保設備獲得穩定的電力供應。這有助于降低電力波動對設備運行的影響，從而減少了因電力問題引起的故障風險。考慮將維護和預防控制單元納入設備結構中。維護用設備單元應包括易于拆卸和更換的零部件，以便在需要維修時可以迅速更換，從而減少設備停機時間。預防控制單元則涵蓋設備狀態模型、預測算法等，用于識別潛在的故障風險。在維護團隊獲得這些信息后，他們可以采取相應的預防措施，以延長設備的使用壽命并減少維修次數。

3.2 終端控制系統軟件設計

為了確保終端控制系統軟件的高效運行，需要繪制詳盡的運作邏輯圖。表1 將清晰展示軟件的運作過程和各個模塊之間的關系。邏輯圖不僅有助于程序員理解系統的邏輯架構，還能夠為維修人員提供一個直觀的操作界面。

表1 軟件運作邏輯表

在設計和實施終端控制系統軟件后，需要進行一段時間的實際運行和效果校驗。這個階段的目標是評估系統的性能和穩定性，以確保軟件能夠在實際醫療設備維修中取得良好的效果。經過某醫院實際校驗，本方案成功檢測出了77 次醫療設備故障，準確率達到了100%。系統能夠對所有故障進行自動診斷，準確率也達到了100%，沒有出現誤診情況。這些結果表明，終端控制系統軟件的設計和運作是非常成功的，能夠在維修過程中提供高度準確的故障診斷和處理支持。

3.3 創新和優化醫療設備維修的方法

在不斷發展的電氣工程及其自動化技術中，創新和優化醫療設備維修方法顯得至關重要。這些方法將極大地促進醫療設備維修工作的智能化，從而提高管理效率和維修質量。以下是幾個關鍵方法，可以推動電氣工程及其自動化在醫療設備維修中的應用，實現維修工作的智能化水平的持續提升。

（1）提升醫院信息化和智能化建設水平：為確保醫療設備的信息化管理和智能化監測維護，醫院需要加強信息技術的應用。建立綜合信息平臺，將醫療設備的運行狀態、維修記錄、保養計劃等數據進行集中管理。同時，引入智能傳感器等技術，可以實時監測設備運行狀態，提前預警潛在的故障風險，有效減輕維修壓力。

（2）應用ICT 測試儀：引入先進的ICT 測試儀在醫療設備維修中具有重要作用。這些測試儀能夠高效地檢測設備的電路連接、元器件故障等問題，為維修人員提供精準的問題定位。此外，ICT 測試儀還能夠實時采集醫療設備的性能數據，為維修決策提供可靠依據，從而加速維修流程，降低維修成本。

（3）開發RCM 維修軟件： 針對大型醫療設備，開發專用的RCM（Reliability-Centered Maintenance）維修軟件是另一項創新方法。這些軟件根據設備特點和使用情況，制定個性化的維修策略和計劃。通過對設備壽命的預測分析，實現合理的預防性維修，延長設備壽命，減少維修成本。

3.4 加強醫療設備維修人員的培訓

隨著電氣工程及其自動化技術的不斷進步，醫療設備維修人員需要學習并適應新的維修方法和工具。定期組織針對新技術的培訓課程，讓維修人員了解最新的設備維修趨勢和應用案例，掌握先進的維修技能。而且，醫療設備種類繁多，每種設備都有其獨特的工作原理和維修要點。因此，維修人員需要深入了解各種醫療設備的特點，包括其電氣結構、控制邏輯、傳感器應用等。針對不同設備類型，開設專業化的培訓課程，培養維修人員對設備的深入理解。通過模擬故障情況、案例分析等形式進行。培訓可以涵蓋常見故障類型和解決方法，幫助維修人員迅速定位問題并采取有效措施。同時，醫療設備維修涉及多個學科領域，包括電氣工程、醫學、計算機等。維修人員需要具備跨學科的知識，以更好地理解醫療設備的運行機制和維修需求。組織跨學科的培訓課程，促進不同領域的知識交流和合作。

4 結束語

電氣工程及其自動化技術在醫療設備維修中的應用，為醫療領域帶來了深遠的影響。本文中，我們探討了這一領域的重要性，并詳細介紹了其在醫療設備維修中的應用優勢和建議。然而，電氣工程及其自動化技術在醫療設備維修中的應用仍然需要不斷發展和完善。未來，通過不斷的創新和努力，確保醫療設備始終處于最佳狀態，為患者提供更安全、更可靠的醫療服務，實現醫療領域的可持續發展。