激光治療機(jī)安全保護(hù)電路分析

（上海玨華醫(yī)療器械有限公司，上海 200331）

激光是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，解決了人們?nèi)粘：芏鄦栴}并大大推動了社會的發(fā)展進(jìn)步。激光治療機(jī)是一種用于人體組織的切割、汽化、碳化、凝固和照射，從而達(dá)到治療效果的醫(yī)療器械，廣泛應(yīng)用于耳鼻喉科、皮膚科、神經(jīng)外科等科室[1]。

然而，激光治療機(jī)在工作過程中，可能會出現(xiàn)散熱不良的情況，從而導(dǎo)致激光治療機(jī)溫度過高，進(jìn)而影響激光治療機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時可能會發(fā)生意外。通過大量的研究實驗，我們設(shè)計了一種可以降低發(fā)熱、提升散熱效果的電路機(jī)制，同時設(shè)定安全提示機(jī)制，提醒醫(yī)護(hù)人員激光治療機(jī)的溫度過高，需要及時處理，避免發(fā)生意外的激光治療機(jī)安全保護(hù)電路[2]。研發(fā)的激光安全保護(hù)電路目前已經(jīng)在多款激光治療儀器上使用，包括二氧化碳激光機(jī)PC015-E、PC015-ES系列，氦氖激光機(jī)JH系列等，并已經(jīng)被眾多醫(yī)療機(jī)構(gòu)廣泛使用，極大地提高了激光醫(yī)療器械的使用壽命并降低故障率和意外的發(fā)生。

1.安全保護(hù)電路原理

激光治療機(jī)的安全保護(hù)電路的原理結(jié)構(gòu)基本由以下幾個部分組成：

（1）溫度傳感裝置。裝置由第一溫度傳感器和第二溫度傳感器組成，可正確感知激光治療儀在運(yùn)行過程中的溫度變化。

（2）報警電路裝置。裝置包括有第三電阻、第四電阻、第五電阻、第一三極管和蜂鳴器。當(dāng)溫度傳感裝置感知到的溫度高于比較器電路中設(shè)置的溫度時，報警電路裝置便會啟動。

（3）繼電器驅(qū)動電路裝置。裝置由第二三極管、第六電阻、第七電阻、第三二極管和繼電器組成。當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅骱偷诙囟葌鞲衅鳈z測到的溫度達(dá)到設(shè)定的最高溫度時，繼電器驅(qū)動電路控制激光治療機(jī)停止工作，避免醫(yī)護(hù)人員沒有及時處理導(dǎo)致意外發(fā)生。

該系統(tǒng)的電路原理圖如圖1所示。

圖1 電路原理圖

1.1 控制系統(tǒng)

激光治療機(jī)安全保護(hù)電路的組成如下：（1）第一溫度傳感器；（2）第二溫度傳感器；（3）比較器電路；（4）電源模塊；（5）第一電位器；（6）第二電位器；（7）報警電路。

第一溫度傳感器與比較器電路的輸入端連接，所述比較器電路的輸出端與報警電路的輸入端連接，所述第一溫度傳感器與第一電位器連接，所述第二溫度傳感器與第二電位器連接，所述電源模塊為第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、比較器電路、第一電位器、第二電位器和報警電路供電。

激光治療機(jī)安全保護(hù)電路上電之后，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器開始工作，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器可對激光治療機(jī)的溫度進(jìn)行檢測，醫(yī)護(hù)人員通過第一電位器和第二電位器設(shè)置激光治療機(jī)的最高溫度，當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅骱偷诙囟葌鞲衅鳈z測到的溫度達(dá)到設(shè)定的最高溫度時，報警電路開始報警，提醒醫(yī)護(hù)人員激光治療機(jī)的溫度過高，需要注意，避免發(fā)生意外。當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅骱偷诙囟葌鞲衅鳈z測到的溫度低于設(shè)定的最高溫度時，報警電路停止報警。

1.2 比較電路

比較器電路包括有雙運(yùn)算放大器LM358、第一電阻R1、第二電阻R2、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電位器7VR1、第二電位器8VR2和電解電容EC1，所述雙運(yùn)算放大器LM358的4腳接地，所述雙運(yùn)算放大器LM358的8腳接+5V，所述雙運(yùn)算放大器LM358的2腳與其6腳并聯(lián)，所述第一電阻R1串聯(lián)第二電阻R2，所述第一電阻R1的另一端接地，所述第二電阻R2的另一端機(jī)+5V，所述雙運(yùn)算放大器LM358的2腳接第一電阻R1和第二電阻R2的串聯(lián)中間點，所述第一二極管D1串聯(lián)第一電位器7VR1，所述第一二極管D1的陽極接地，所述第一電位器7VR1的另一端與其輸入端均接+5V，所述雙運(yùn)算放大器LM358的3腳接第一二極管D1和第一電位器7VR1的串聯(lián)中間點，所述第二二極管D2串聯(lián)第二電位器8VR2，所述第二二極管D2的陽極接地，所述第二電位器8VR2的另一端與其輸入端均接+5V，所述雙運(yùn)算放大器LM358的5腳接第二二極管D2和第二電位器8VR2的串聯(lián)中間點，所述雙運(yùn)算放大器LM358的8腳串聯(lián)電解電容EC1接地。

1.3 報警電路

報警電路9包括有第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一三極管Q1和蜂鳴器BZ1，所述雙運(yùn)算放大器LM358的7腳串聯(lián)第三電阻R3和第一三極管Q1的基極，所述第一三極管Q1的發(fā)射極接+5V，所述第一三極管Q1的基極串聯(lián)第四電阻R4，所述第四電阻R4的另一端接+5V，所述第一三極管Q1的集電極串聯(lián)第五電阻R5和蜂鳴器BZ1，所述蜂鳴器BZ1的另一端接地。

2.激光治療機(jī)安全保護(hù)電路運(yùn)作原理

激光治療機(jī)安全保護(hù)電路上電之后，第一二極管D1和第二二極管D2開始工作，第一二極管D1和第二二極管D2可對激光治療機(jī)的溫度進(jìn)行檢測，醫(yī)護(hù)人員通過第一電位器7VR1和第二電位器8VR2設(shè)置激光治療機(jī)的最高溫度，當(dāng)?shù)谝欢O管D1和第二二極管D2檢測到的溫度達(dá)到設(shè)定的最高溫度時，雙運(yùn)算放大器LM358的7腳輸出低電平，第一三極管Q1導(dǎo)通，蜂鳴器BZ1響起，提醒醫(yī)護(hù)人員激光治療機(jī)的溫度過高，需要注意，避免發(fā)生意外，雙運(yùn)算放大器LM358的1腳也輸出低電平，第二三極管Q2導(dǎo)通，激光治療機(jī)停止工作，避免醫(yī)護(hù)人員沒有及時處理導(dǎo)致意外發(fā)生。當(dāng)?shù)谝欢O管D1和第二二極管D2檢測到的溫度低于設(shè)定的最高溫度時，雙運(yùn)算放大器LM358的7腳輸出高電平，第一三極管Q1截止，蜂鳴器BZ1不響。

所述雙運(yùn)算放大器LM358內(nèi)部包括有兩個獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合[3]。

通過第一溫度傳感器和第二溫度傳感器的作用，可對激光治療機(jī)的溫度進(jìn)行檢測，檢測到的溫度過高時，報警電路開始報警，提醒醫(yī)護(hù)人員激光治療機(jī)的溫度過高，需要注意，避免發(fā)生意外；通過繼電器驅(qū)動電路的作用，在激光治療機(jī)的溫度過高時，可以控制激光治療機(jī)停止工作，避免醫(yī)護(hù)人員沒有及時處理導(dǎo)致意外發(fā)生。

3.總結(jié)

該安全保護(hù)電路為激光治療機(jī)設(shè)立了溫度控制和獨(dú)立的安全機(jī)制，通過安全保護(hù)電路系統(tǒng)可以保證器械的在安全溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，大大降低了激光治療機(jī)穩(wěn)定性，減少器械裝置因高溫產(chǎn)生的損耗，避免發(fā)生意外故障或引發(fā)事故。為醫(yī)療器械本身以及醫(yī)療工作人員和患者都提供很好保護(hù)作用。同時也大大提高了激光醫(yī)療器械的使用壽命，對于激光醫(yī)療器械的發(fā)展起到了很大推動作用。