Mediland電動液壓手術床的部分電路原理及維修案例

濟寧醫學院附屬醫院 醫學裝備處，山東 濟寧 272000

引言

電動液壓手術床是目前手術室的標準配置，手術床要滿足臨床的各種手術體位的擺放，具有簡單易操作的特點[1]。電動液壓手術床是通過電驅動液壓泵的工作，然后再控制油路方向閥的導通從而控制液壓油流向來控制電動手術床的變形，其內部總體分為電路、液路、機械三部分，其中電路部分是故障易發點[2-3]。目前我院擁有電動液壓手術床28臺，其中Mediland品牌的20臺，針對之前碰到的2例電路故障，對電動床的故障現象、原理分析、解決方式進行總結歸納。對設備故障進行積極排查有助于提高醫學工程人員的技術服務能力和應急處理能力，更好的為醫院服務[4]。

1 Mediland電動液壓手術床的結構

1.1 Mediland 電動手術床外部結構

Mediland電動液壓手術床的外部結構，由多個關鍵結構組成，見圖1。

圖1 電動床外部結構圖

1.2 Mediland電動手術床內部結構

電動手術床以電動液壓為動力[5]，其內部結構（圖2）主要包括以下多個方面：① 電源部分：包括交流電源輸入接口、變壓器、主電池、副電池、外部的整流橋、A537電路板上的整流電路等，負責為電動液壓手術床提供電源[6]；② 油路方向閥（圖2a）：控制液壓油的流動方向，從而控制床體變形；③ A537電路板（圖2b）：主要負責驅動液壓泵工作；接收限位位置傳感器信號；與A313電路板通信；接收外部電源及電池供電，并進行電壓轉換后給A313電路板和液壓泵使用，檢測電池電量等[7]；④ A313電路板（圖2c）：接收手控盒和輔助開關的信號、負責控制油路方向閥的驅動和控制、發送信號控制液壓油泵的工作、通過位置角度傳感器判斷床體狀態等[8]；⑤ 液壓泵：提供液壓；⑥ 角度電位器：檢測各方位變形的程度；⑦ 限位器：到達極限位置后觸發，中斷操作[7]，如鎖床，解鎖就是靠限位器提供；⑧ 手控盒或腳控盒：負責接收按鍵指令并傳輸信號到控制板。

圖2 Mediland AMAX9000內部圖

2 維修案例1

2.1 故障現象

電動手術床在手術中突然不能工作，所有指示燈都不亮，手控盒和備用手控開關都失效，按下手控盒功能鍵，踩腳踏也無法解除剎車，導致整個手術床癱瘓，因重量大移動困難，科室出動大量人員后才移出進行維修。

2.2 原理分析

Mediland AMAX9000電動液壓手術床的部分電路如圖3所示，外接220 V交流電，經過保險絲和變壓器后變為交流電[6]，連接到AC0和AC24 V上。該交流電通過F4后給后續電路提供電壓。

液壓泵的驅動電壓來自外部整流橋BD1的輸出電壓和主電池，驅動電流通過F3保險絲，并受繼電器RY8、RY7和功率場效應管Q8的控制。

控制板的電源有三路來源，第一路是來自整流橋BR2的輸出電壓經過保險F1和二極管D31，第二路是副電池輸出電壓經過保險F7和二極管D30，第三路是主電池的輸出電壓經過F6和二極管D29，這三路電壓并聯輸入到電源轉換模塊U8和電源芯片U3，最終轉換為5 V電壓和12 V電壓給控制板使用。

驅動板的芯片的供電是BR1整流后再經過電源模塊U12后輸出的5 V電壓[9]。

功率場效應管Q15、Q16是控制給主副電池充電時使用。

圖3 Mediland電動液壓手術床驅動板部分電路原理簡化圖

2.3 故障解決

驅動板上的各接口功能如表1所示，按照各接口對主電池，副電池進行測量，發現蓄電池無法儲電，整流橋BD1被擊穿，無24 VDC輸出，F4保險絲燒斷，通過圖3可知這將導致控制板的三路電源無法供電，導致床體無法控制。

表1 美迪蘭驅動板電路接口圖

更換BD1整流橋和保險絲后電動床恢復正常，為防止該器件再損壞后導致床體癱在原位置（無法移動），事先重新安裝主電池和副電池，當再發生此類故障時，內部電池可以驅動床體動作，只要蓄電池有電即可通過遙控器打開油路方向閥、再踩腳踏驅動液壓系統工作，解決液壓泵故障[10]。

3 維修案例2

3.1 故障現象

電動手術床在使用時發現手控器無法使用，且電源指示燈不亮，輔助開關可正常使用，調換其他同型號手控盒故障依舊。

3.2 原理分析

A313主板接口如圖4所示，其主要功能包括：① 接受來自手控盒的控制信號，與手控盒之間采用UART的通信模式，通過單片機解析后輸出控制液壓方向閥的信號；② 接受來自輔助開關的控制信號，控制信號直接用來驅動液壓方向閥，繞開單片機。這樣即使手控盒與主板單片機通信故障，仍可通過輔助開關直接控制床體動作；③ 控制信號通過12個TIP122驅動芯片后分別控制液壓方向閥；④ 接收位置電位器的信號后經過AD轉換[11]，給單片機用來確定變形程度；⑤ 與A537電路板實現通信，接收A537提供的0、5、24 V電源，交流指示、電池狀態三級信號[12]、開鎖關鎖信號，及向A537發送液壓泵的工作信號，驅動信號，開關信號，按鍵動作。

圖4 美迪蘭電動手術床A313主板視圖

由上述分析，可知電動手術床與手控盒是通過串口通信的，手控盒按下后與主板A313進行了通信，然后通過驅動芯片TIP122打開對應的液壓方向閥，可以實現體位的調節，而輔助開關直接通過芯片TIP122控制電動床[13]。

3.3 故障解決

發現主板A313的CON8接口與手控盒的連線處，最后一根線脫開。如圖5所示，CON8.12為地線，導致電源無法形成回路，手控盒故障。重新接入連接線，故障排除，設備恢復正常運行。

4 總結

本論文對Mediland電動手術床的結構和電路原理進行了講解，并針對工作中遇到的兩例電動液壓手術床故障進行了分析總結，電源部分是液壓手術電動床的常見故障，通過對A537電路板的分析，對電動床的電源有深入理解，便于工程師快速定位故障。手控盒失靈是常見故障，一般是按鍵膜、信號線、主板故障造成的，通信是手控盒的單片機跟主板A313的單片機通過UART進行的[13]。在電動床的設計中有很多富余設計，如手控盒故障時，可以通過輔助開關進行操作，如果液壓泵故障，可以通過踩腳踏的方式提供液壓動力[14]，如果交流電斷電，可以通過主蓄電池提供電力，如果主電池沒電，可以通過副電池給A313提供電力，再通過踩腳踏操作電動床，所有這些冗余設計是為提高電動床的可用性，在發生局部故障時可以保證其繼續可用[15-16]。

圖5 手控盒與A313主板電路連接圖