關節鍛煉運動器故障維修二例

潘則文

杭州市中醫院 （浙江杭州 310000）

關節鍛煉運動器可通過連續被動活動加速患者關節軟骨及周圍韌帶、肌腱的愈合和再生，主要用于關節松解術、關節置換術、韌帶修復及各種原因引起的關節周圍肌力減退，腦卒中引起的膝關節疼痛、痙攣，燒傷后因瘢痕增生或制動引起的關節僵硬、活動度下降、肌力下降等病癥。本研究介紹了關節鍛煉運動器的主要功能及操作流程，并分享故障維修2 例，通過觀察法、替換法及排除法等分析方法，準確查找故障原因，更換故障配件，快速排除故障，縮短臨床停機時間。

1 主要功能及使用流程

關節鍛煉運動器是基于滑膜關節持續被動活動理論而研制的儀器，啟動運行后可帶動患者關節附近肌群做伸展和彎曲運動，盡可能接近自然的運動軌跡，使關節內的壓力出現有規律的變化，清除由于關節出血或其他炎性組織產生的關節積液，避免關節組織出現纖維化，促進關節附近血管的血液循環，緩解下肢關節手術后的疼痛，加快關節處損傷軟骨、肌腱、韌帶和滑膜等的修復[1]。

儀器的使用流程如下：將儀器置于患者感覺較舒服的位置（通常在病床上），測量其股骨長度，通過旋轉螺釘調整大腿支架至測量值，推動腳板架至適宜位置，并旋緊旋鈕固定，打開電源開關，儀器開機自檢無誤后，簡易操作面板上的黃色指示燈亮起，說明儀器可正常運行。通過面板上的彎曲和伸展旋鈕，可調整關節彎曲和伸展的角度，伸縮范圍在-5°～115° 之間，設定好所需角度，再通過速度旋鈕調節儀器運行速度，最大速度為每分鐘運行145°（標準股骨長），最小速度為每分鐘運行40°（標準股骨長）。設置好角度和速度（運行或靜止狀態下均可設置），按下智能控制手柄，儀器啟動，再次按下控制開關，儀器停止，為了最大限度確保安全性，控制手柄必須始終交至患者手中。手柄、操作面板和運行部分見圖1。

圖1 儀器主要結構

2 維修實例

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

打開電源開關，按智能控制手柄，儀器無反應。

2.1.2 故障分析與處理

查看儀器外觀，并無異常，打開電源開關，操作面板的黃色指示燈不停閃爍，且按下智能控制手柄，儀器無任何反應。將故障視頻發送至廠家，廠家提示黃色指示燈閃爍為7 次。經查閱指示燈故障代碼確定為智能控制手柄故障。指示燈閃爍次數不同對應的故障代碼指示如下：1 次為角度測量功能失效，2 次為無運動，3 次為電機消耗過大或短路，4 次為馬達印制電路板供電但功率為0，5 次為運行時間≥2 000 h，6 次為供電不足，7 次為智能控制手柄故障。

仔細觀察指示燈閃爍規律，只觀察到一閃一閃，并未發現明顯間隔，無法判別閃爍情況，但據廠家推測應該為智能手柄故障。于是，拆開儀器后蓋，測量手柄是否故障，將手柄插頭從主板插座上拔出，使用萬用表通斷擋測試，按下按鍵萬用表接通，放開按鍵則斷開，故判斷手柄未發生故障，導線之間亦不存在短路。為了明確指示燈故障代碼是否為主板芯片故障，決定人為制造1 個故障，觀察儀器是否改變指示燈故障提示，從而確定是否為主板芯片故障。儀器內部工作結構框架見圖2。因為該儀器由220 V 電源線接入開關電源，經過開關電源板變壓后輸出直流12 V 為主板供電，所以斷開12 V 電源線，再外接1 個9 V 直流電源，發現主板指示燈閃爍改變，且可明顯觀察到指示燈閃爍次數為6 次，指示主板供電不足，符合指示燈故障代碼規律，由此推斷，主板芯片并無問題，考慮最初觀察到指示燈一閃一閃可能為閃爍1 次，指示故障為角度測量功能失效。

圖2 儀器內部工作結構框架

角度傳感器是1 個阻值為10 kΩ 的電位器，首先拔下電位器插在主板上的連接線，觀察發現連接線另一頭為黑、紅、白3 根引線焊接在電位器上，測量紅線與黑線、紅線與白線、白線與黑線之間的電阻阻值分別為10.3、10.0、0.5 kΩ，沿1 個方向緩慢旋轉電位器，測量白線與黑線之間的阻值，觀察到萬用表的讀數出現跳動，未平穩地朝1 個方向變化，說明電位器的活動觸點接觸不良，找到1 個同樣阻值的電位器（圖3），測量發現1、2 腳，2、3 腳，1、3 腳之間的阻值分別為2.83、10.53、8.02 kΩ，將新的電位器焊接在主板接角度傳感器的插座上，按下智能控制手柄，發現操作面板的黃色指示燈不再閃爍且儀器可正常啟動，由此判定為角度傳感器故障。

圖3 替換的電位器

更換新的角度傳感器后，因為其原來滑動轉軸位置相對應的角度已更改，所以需矯正角度，即在啟動前將伸展、彎曲角度旋鈕分別旋至-5°、115°。按下智能控制手柄，觀察角度傳感器在伸展狀態下指向的最小角度，如未達到所需角度，將固定角度傳感器的3 顆螺釘旋開至可松動即可順時針或逆時針緩慢旋轉角度（注意需完全關閉儀器才可旋轉），調整到最小角度-5°，將3 顆螺釘擰緊即可。彎曲狀態下的115°通過調節主板上的藍色定位器實現（圖4），順時針調大角度，逆時針調小角度，緩慢調節至最大角度為115°即可。角度調節完成后儀器在應用于患者前需保證充足的運行時間，開機自檢運行一段時間未出現報錯，設備功能完好，未再出現故障。

圖4 儀器主板

由于關節鍛煉運動器為I 類B 型設備，在更換配件維修后需進行電氣安全質控檢測，要求儀器絕緣電阻可達到10 MΩ 以上，外殼漏電流應小于0.5 mA。使用醫用電氣設備電氣安全分析儀對已完成維修的關節鍛煉運動器進行質控檢查。正常情況下，電氣安全質控檢測分為電源和應用2 部分。電源部分需檢測保護接地阻抗、絕緣阻抗（電源—地）、對地漏電流（正常狀態）、外殼漏電流（正常狀態）、外殼漏電流（地線斷開）。應用部分需檢測患者漏電流（交流，正常狀態及斷開地線）及輔助漏電流（交流，正常狀態及斷開地線）。由于關節鍛煉運動器不含接觸患者的心電導聯線應用部分，因此，只需檢測電源部分參數即可。電氣和功能參數滿足《醫療設備通用電氣安全質量檢測技術規范》的要求，均在允許值范圍內，做好通用電氣質控檢測原始記錄，確保儀器電氣和功能完好，通知臨床使用人員取回完修設備，并告知其注意觀察后續是否再出現問題。

2.2 故障二

2.2.1 故障現象

設定伸展、彎曲角度分別為0°、70°，但按下智能控制按鈕后，儀器彎曲或伸展狀態無法運行到指定角度，且每次運行角度均相同。

2.2.2 故障分析與處理

查看儀器，未發現故障指示燈閃爍，且處于常亮狀態。根據具體使用情況，導致此故障有3 種可能的原因：（1）因擱置腿部的支撐架上設有2 個為避免腿部移位的綁帶，若在運行過程中未固定好綁帶，其滑至支撐架上安裝角度傳感器的縫隙里，便會影響角度傳感器的阻值變化，從而無法到達指定角度，此時重新固定綁帶即可。（2）因儀器大腿和小腿的支撐架長度需根據患者實際情況調整，均設有長度調節范圍，若臨床操作人員操作不規范，未按照正常操作流程調節，會導致大腿腿桿和小腿腿桿過緊，無法達到指定角度，此時調整腿架長度即可。（3）儀器的角度傳感器固定于大腿架和小腿架連接處，且通過1 根連接線與主板相連，由于連接線位于儀器外表，在儀器長期運動過程中，連接線受力拉動角度傳感器可能會使固定角度傳感器的3 顆螺釘出現松動情況，從而影響電位器的阻值，此時調整角度后重新旋緊螺釘即可。

3 小結

本研究通過介紹2 例關節鍛煉運動器的故障處理過程，闡述了相關維修思路。醫療設備工程師在維修儀器過程中若遇到問題，可與廠家技術人員進行交流，但其并未實地查看儀器故障，還需工程師根據實際情況判斷，不能盲目根據經驗判定故障；同時，需了解儀器的基本結構、工作原理及常見故障處理方法，以快速解決問題，保障儀器正常運行。此外，關節鍛煉運動器維修后還需注意進行電氣安全檢測，只有通過安全檢測才可重新投入使用，確保患者的使用安全。