科醫(yī)人PowerSuite 100W工作原理與典型故障3例

薛莉，趙宏偉，丁軍齋，韓曄

山東省立第三醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程部，山東 濟(jì)南 250031

引言

鈥激光是一種新型激光，它以YAG（釔鋁石榴石）作為激活媒介，由Cr、Tm和Ho的激光晶體制成的脈沖固體激光裝置所產(chǎn)生的激光[1]，能夠進(jìn)行微創(chuàng)或無創(chuàng)手術(shù)，可大幅度減輕病患的治療痛苦[2]。我院鈥激光治療機(jī)為科醫(yī)人PowerSuite 100W，由于服役時(shí)間較長，使用頻率較高，不可避免會出現(xiàn)故障從而影響臨床的使用，因此需要維修人員充分了解鈥激光的工作原理，熟練掌握鈥激光基本故障的維修方法，落實(shí)鈥激光的維護(hù)保養(yǎng)，減少故障的發(fā)生，以滿足臨床手術(shù)需要。本文將介紹我院鈥激光治療機(jī)的幾次故障維修情況，供參考。

1 鈥激光的工作原理

激光發(fā)射器是鈥激光治療機(jī)的核心部件，科醫(yī)人鈥激光治療機(jī)的激光器由4根激光腔組合而成，可以發(fā)射激光[3]。4根激光腔的額定輸出功率均為30 W，整個(gè)激光發(fā)射器的最大輸出功率可以達(dá)到120 W[4]。使用中，某一根激光腔發(fā)生故障，其他激光腔會代償工作，大幅降低了單根激光腔故障對整機(jī)使用的影響[5]。由激光器發(fā)射的激光會依次經(jīng)過能量穩(wěn)定裝置、高反射鏡后，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)（圖1），然后經(jīng)過光纖防護(hù)鏡和光纖，使激光作用于患者的病灶組織[6]。因水處于鈥激光吸收的波峰，所以鈥激光的能量會被人體組織中的水分所吸收，進(jìn)而產(chǎn)生出氣泡，當(dāng)氣泡吸收激光能量后會形成爆炸，由此可對患者身上的病灶組織進(jìn)行氣化和切割，從而達(dá)到預(yù)期中的治療效果[7]。

2 我院鈥激光治療機(jī)的故障案例及維修方法

科醫(yī)人鈥激光治療機(jī)歸屬于現(xiàn)代醫(yī)療器械的范疇[8]，由于服役時(shí)間較長，使用頻率較高，不可避免地出現(xiàn)如無法正常開機(jī)、開機(jī)后自檢無法通過、光纖頻繁損壞、開機(jī)后自動(dòng)關(guān)機(jī)等故障問題。下面針對具體故障，分析原因，并給出有效的維修方法。

2.1 案例一

2.1.1 故障現(xiàn)象

我院科醫(yī)人鈥激光治療機(jī)性能較為穩(wěn)定，自2014年1月裝機(jī)以來未出現(xiàn)嚴(yán)重故障問題，2018年5月發(fā)現(xiàn)鈥激光設(shè)備無法正常開機(jī)。

圖1 鈥激光光路框架圖(a)和鈥激光光路實(shí)物圖(b)

2.1.2 故障分析及處理

分析鈥激光不開機(jī)的故障問題可以從幾個(gè)方面依次檢查：電源插頭是否損壞、設(shè)備空氣開關(guān)是否跳閘、電源控制板有無電壓輸出、啟動(dòng)鑰匙開關(guān)是否損壞、水流開關(guān)是否損壞、CPU有無信號輸出等。

2.1.3 排除故障

（1）鈥激光電源插頭為32 A專用插頭，檢查無損壞，檢查空氣開關(guān)無跳閘。

（2）主機(jī)開機(jī)后，電源指示燈正常，說明電源為接通狀態(tài)，將機(jī)器拆開，對AC Control（電源控制板）如圖2a所示，進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)無異常；拆下電路板，使用萬用表進(jìn)行檢測，電阻值正常。電源控制板上有一塊通過插接方式安裝的體積較小的電源分配板，作用為對電壓進(jìn)行自動(dòng)選擇，可選擇110 V和220 V兩種電壓。檢測電源分配板，并未發(fā)現(xiàn)故障。由此排除電源控制板無電壓輸出導(dǎo)致不能開機(jī)的原因。

圖2 鈥激光電源控制板（a）和CPU板（b）

（3）鈥激光治療機(jī)開機(jī)之后，電源指示燈正常亮起，但是啟動(dòng)激光，則需旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)鑰匙開關(guān)，維修人員啟動(dòng)鑰匙開關(guān)后，鈥激光未做出任何反應(yīng)。因此懷疑本次故障可能由激光啟動(dòng)鑰匙開關(guān)損壞導(dǎo)致。打開鈥激光前面板，拆開啟動(dòng)鑰匙開關(guān)兩側(cè)電線，用萬用表對鑰匙兩側(cè)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)電阻值無窮大，說明鑰匙開關(guān)損壞。為進(jìn)一步驗(yàn)證，將啟動(dòng)鑰匙開關(guān)進(jìn)行短接，通電開機(jī)后，鈥激光恢復(fù)正常。確定故障原因后從廠家定制鑰匙開關(guān)，更換鑰匙開關(guān)后故障排除。

2.2 案例二

2.2.1 故障現(xiàn)象

2018年10月再次發(fā)現(xiàn)設(shè)備無法正常開機(jī)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電源控制板上保險(xiǎn)絲F8、F9燒壞，更換保險(xiǎn)絲F8、F9后開機(jī)，保險(xiǎn)絲再次燒壞。

2.2.2 故障分析及處理

電源控制板啟動(dòng)電路如圖3所示，分析啟動(dòng)電路，保險(xiǎn)絲F8、F9在變壓器T2輸入電路中。將輸出電路保險(xiǎn)F10去掉就是相當(dāng)于去掉所有負(fù)載，只是將220 V直接加到T2上，此時(shí)F8、F9還是燒壞。因此可判斷是變壓器T2出現(xiàn)問題，從廠家訂貨變壓器T2并安裝完成后，鈥激光治療機(jī)已經(jīng)通電，電源控制板啟動(dòng)電路故障暫時(shí)排除。

圖3 電源控制板啟動(dòng)電路圖

此時(shí)鈥激光治療機(jī)仍無法啟動(dòng)，查看相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)：排除電源控制板啟動(dòng)電路問題后機(jī)器仍然無法啟動(dòng)時(shí)，需要排查水流開關(guān)、鑰匙開關(guān)、輸出電壓、CPU[9-11]這四個(gè)地方。首先檢查水流開關(guān)正常，其次檢查新?lián)Q的鑰匙開關(guān)正常，然后檢查所有輸出電壓正常，最后將電源控制板上的CPU_DEFEAT_JUMPER插到CPU板J46上判斷CPU是否正常（圖2b）。插上跳線后機(jī)器正常啟動(dòng)，暫時(shí)判斷CPU板故障，需要更換CPU 板。更換新的CPU板后故障依舊存在，因此之前判斷錯(cuò)誤。仔細(xì)分析開機(jī)時(shí)CPU和電源控制板之間的電路配合：開機(jī)后將鑰匙旋至II檔位并保持，CPU板輸入電路輸送5 V電壓到電源控制板的J44（圖4a），5 V電壓會讓繼電器K3閉合。CPU_DEFEAT_JUMPER相當(dāng)對K3進(jìn)行了短路連接操作，此時(shí)設(shè)備運(yùn)行正常。由于之前已經(jīng)檢查過輸出電壓沒有問題，因此K3不閉合的原因不會是5 V電壓沒有接入K3（5 V接入K3時(shí)LED8會亮，也可排除此問題）。因此可初步判斷繼電器K3自身出現(xiàn)問題。如圖4b所示，將電源控制板卸下來，發(fā)現(xiàn)繼電器K3針腳和主體斷開了，焊接繼電器K3針腳與主體后故障排除，鈥激光治療機(jī)設(shè)備運(yùn)行正常。

圖4 電源控制板負(fù)載電路（a）和實(shí)物圖（b）

2.3 案例三

2.3.1 故障現(xiàn)象

2019年6月我院的科醫(yī)人鈥激光治療機(jī)在使用中，出現(xiàn)輸出功率降低的情況，維修后正常使用，3個(gè)月后設(shè)備開機(jī)報(bào)錯(cuò)，無法使用。

2.3.2 故障分析及處理

由于我院鈥激光治療機(jī)上使用的是可重復(fù)使用光纖，通過分析鈥激光輸出功率過低原因，并從4個(gè)方面依次排查：光纖、光纖保護(hù)鏡、激光腔、各反射鏡[12]。維修人員先對其依次進(jìn)行排查：首先將光纖對接到檢測鏡上，保證光纖尾端對準(zhǔn)光源，檢查光纖對接的端面[13]，發(fā)現(xiàn)光纖內(nèi)芯不是明亮完整的圓點(diǎn)（圖5b）。用專用光纖切割刀將光纖進(jìn)行修整，修整端面清潔，光纖內(nèi)芯變?yōu)槊髁镣暾膱A點(diǎn)（圖5a），輸出功率有所提升，但并未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。繼續(xù)檢查光纖保護(hù)鏡（Blastshield），發(fā)現(xiàn)光纖保護(hù)鏡也有破損（圖6），隨后從廠家定制光纖保護(hù)鏡，更換后輸出功率達(dá)到正常，故障排除。

但鈥激光使用3個(gè)月后再次無法正常使用，出現(xiàn)開機(jī)報(bào)錯(cuò)（圖7），報(bào)錯(cuò)信息提示激光光路（Testing Falshlamps Failed）故障。再次從4個(gè)方面依次排查：光纖、光纖保護(hù)鏡、激光腔、各反射鏡。首先檢查光纖，發(fā)現(xiàn)光纖內(nèi)芯有大量黑點(diǎn)，用專用光纖切割刀將光纖進(jìn)行修整后，仍舊提示激光光路故障。其次，檢查光纖保護(hù)鏡發(fā)現(xiàn)保護(hù)鏡也有破損，從廠家定制并更換后，激光光路故障依舊存在。然后排查激光腔（圖8a）供電電壓正常。最后檢查各組反射鏡（圖8a），發(fā)現(xiàn)激光槍前全反射鏡中間有白色的小點(diǎn)（圖8b），嚴(yán)重阻礙激光的傳導(dǎo)，導(dǎo)致鈥激光光路故障，并且引起輸出功率降低的情況。更換激光槍前全反射鏡并對鈥激光光路進(jìn)行校正，通電開機(jī)后，故障消除。

圖5 鈥激光光纖對比圖

圖6 鈥激光損壞的光纖保護(hù)鏡

圖7 鈥激光開機(jī)自檢界面

圖8 鈥激光光纖保護(hù)鏡

綜上所述，第一次出現(xiàn)功率降低的故障時(shí)，更換光纖和光纖保護(hù)鏡后設(shè)備正常運(yùn)行，沒有分析光纖和光纖保護(hù)鏡損壞的根本原因，導(dǎo)致鈥激光設(shè)備第二次出現(xiàn)故障，總結(jié)兩次故障原因均是由于激光全反射鏡片的損壞程度不同導(dǎo)致光纖和光纖保護(hù)鏡故障。

3 總結(jié)與討論

本文講述了科醫(yī)人鈥激光治療機(jī)在使用過程中出現(xiàn)的典型故障案例，包括無法開機(jī)、保險(xiǎn)絲燒壞、輸出功率不足等，并對其維修步驟進(jìn)行了一一講解。對此，維修人員應(yīng)當(dāng)更加深入了解機(jī)器的工作原理，根據(jù)故障現(xiàn)象[14]，找出故障原因，采取有效的方法和措施進(jìn)行應(yīng)急替代及維修處理[15]，爭取在最短的時(shí)間內(nèi)消除故障，使機(jī)器恢復(fù)正常，同時(shí)，為降低科醫(yī)人鈥激光治療機(jī)故障的發(fā)生[16]，醫(yī)護(hù)人員要做到正確使用機(jī)器，認(rèn)真完成日常維護(hù)保養(yǎng)。