GF-RB200-A 紅藍(lán)光治療儀的故障維修

潘則文

杭州市中醫(yī)院 （浙江杭州 310000）

發(fā)光二極管 （light emitting diode，LED）是一種可以將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體固態(tài)光源， 目前被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療照明領(lǐng)域，作為檢查、診斷、手術(shù)的輔助工具等。因?yàn)長(zhǎng)ED 可以產(chǎn)生波長(zhǎng)不一的光，所以治療時(shí)可根據(jù)疾病治療需求選擇不同波長(zhǎng)及強(qiáng)度的光，從而達(dá)到治療疾病的目的。紅藍(lán)光治療儀就是通過(guò)LED 產(chǎn)生的紅光和藍(lán)光照射皮膚治療炎癥及痤瘡，因其操作簡(jiǎn)單、安全可靠，且LED 光輸出特性穩(wěn)定，所以在皮膚科應(yīng)用較為廣泛。 本研究對(duì)GF-RB200-A 紅藍(lán)光治療儀近期發(fā)生的1 例故障報(bào)道如下。

1 紅藍(lán)光治療儀的功能、工作原理及流程

紅藍(lán)光治療儀（也稱LED 治療儀）是一種用于理療和治療的半導(dǎo)體固態(tài)光源系統(tǒng)。LED 主要的理療和治療功能：（1）適用于消炎、消腫、改善血液黏度，促進(jìn)血液循環(huán)；（2）治療痤瘡及多種炎癥。工作原理：理療和治療機(jī)制是LED 光的光動(dòng)力和光免疫學(xué)效應(yīng)[1]；作用過(guò)程為紅光照射在皮膚上，通過(guò)表皮組織作用至血管，從而提高白細(xì)胞的吞噬能力，增加細(xì)胞的免疫力，加速血液循環(huán)，達(dá)到增強(qiáng)自身免疫力的效果；藍(lán)光照射在皮膚上，同樣可以通過(guò)表皮滲透到皮下組織，抑制毛囊皮脂腺的活性，從而減少油脂分泌量，同時(shí)殺滅痤瘡丙酸桿菌，起到抗菌消炎的作用。

LED 治療儀主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：治療頭、光傳導(dǎo)裝置、時(shí)間控制系統(tǒng)、操作系統(tǒng)及電源系統(tǒng)[2]。其中，治療頭包括LED 光源、支架系統(tǒng)和風(fēng)扇系統(tǒng)。設(shè)備有2 個(gè)治療頭，在使用過(guò)程中可以通過(guò)按鍵板設(shè)置參數(shù)使治療頭發(fā)射治療功率紅藍(lán)光。治療參數(shù)分別是紅光中心波長(zhǎng)適宜的（625±10）nm，紅光中心光斑功率密度200 mw/cm2，藍(lán)光中心波長(zhǎng)適宜的（465±10）nm，藍(lán)光中心光斑功率密度如200 mw/cm2，紅藍(lán)光的中心波長(zhǎng)及光斑功率密度均不可以調(diào)節(jié)，但可以通過(guò)按鍵板調(diào)整照射時(shí)間和功率。設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

設(shè)備使用流程：打開(kāi)位于設(shè)備機(jī)身側(cè)面的電源開(kāi)關(guān)，此時(shí)液晶顯示屏點(diǎn)亮，控制系統(tǒng)開(kāi)始工作，設(shè)備進(jìn)入自檢狀態(tài)，自檢成功后進(jìn)入治療界面，根據(jù)患者皮膚情況設(shè)定好紅藍(lán)光參數(shù)，將治療頭對(duì)準(zhǔn)患者治療部位開(kāi)始治療，到達(dá)治療時(shí)間后，機(jī)器會(huì)自動(dòng)關(guān)閉受控LED 光源，停止出光。同時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警，提示用戶“治療時(shí)間已到”。

2 LED 治療儀維修實(shí)例

2.1 故障現(xiàn)象

操作人員接通設(shè)備電源并按下總開(kāi)關(guān)，在設(shè)備自檢后未進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及開(kāi)啟照射等操作，藍(lán)光就開(kāi)始不受控制一直閃爍并伴有持續(xù)不斷的按鍵聲，屏幕上的“藍(lán)光關(guān)”“藍(lán)光開(kāi)”字符一直交替閃爍，且治療頭發(fā)射的藍(lán)光也隨著屏幕上字符的交替更換而持續(xù)開(kāi)啟和關(guān)閉，儀器的屏幕如圖2 所示。

圖2 儀器的屏幕

2.2 故障分析和處理

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)考慮可能是按鍵板故障，按鍵板接觸不良可能性較大。聯(lián)系廠家提供相同型號(hào)按鍵板，更換按鍵板后發(fā)現(xiàn)故障依舊。用萬(wàn)用表測(cè)試2 塊按鍵板按鍵的通斷，比較2 塊按鍵板的線路情況，發(fā)現(xiàn)新舊按鍵板均正常，重新將按鍵板連接，測(cè)量按鍵板與主控板連接處的焊點(diǎn)是否有虛焊和脫焊。反復(fù)多次測(cè)試后，發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象改變（設(shè)備電源接通后，按下總開(kāi)關(guān)，藍(lán)光自動(dòng)打開(kāi)但是不再閃爍，且按鍵板失靈，無(wú)論按任何按鍵，按鍵板均反應(yīng)），將屏幕線和按鍵板的排線從主控板上拔下，排線位置如圖3 所示。打開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)發(fā)現(xiàn)故障依舊，藍(lán)光自動(dòng)開(kāi)啟且不再閃爍。

圖3 屏幕和按鍵板排線位置

根據(jù)上述故障現(xiàn)象，排除了按鍵板和屏幕線接觸不良導(dǎo)致故障的可能。在設(shè)備主控板下面有4 個(gè)開(kāi)關(guān)電源，分別提供5、12、26、36 V 電壓給主控板，測(cè)量輸入輸出電壓均正常，也排除了儀器供電部分出現(xiàn)故障的可能，考慮是控制部分出現(xiàn)問(wèn)題。查看主控板發(fā)現(xiàn)控制LED 光源開(kāi)啟的電路分別由單片機(jī)、三極管和繼電器等其他元器件組成。控制藍(lán)光LED 開(kāi)啟的電路是先由單片機(jī)將信號(hào)傳輸至三極管，三極管有截止、線性放大、飽和3 種工作狀態(tài)，其中截止和飽和狀態(tài)相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)和閉合，所以在電路中三極管可以作為開(kāi)關(guān)使用。當(dāng)三極管的基極偏置電壓＞PN 結(jié)的導(dǎo)通電壓、基極電流增大到一定數(shù)值時(shí)，集電極上的電流幾乎不隨基極電流改變而變化，無(wú)限靠近1 個(gè)固定的數(shù)值，處于飽和狀態(tài)；在電路中猶如一個(gè)導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)，此時(shí)5 V 電壓經(jīng)過(guò)繼電器從三極管的集電極到發(fā)射極再到公共端。繼電器線圈中流過(guò)電流，由此產(chǎn)生電磁效應(yīng)，在電磁力吸引的作用下銜鐵會(huì)克服返回彈簧的拉力吸住鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)吸合，LED 工作電路閉合，產(chǎn)生藍(lán)光。相關(guān)電路如圖4 所示。

圖4 控制部分相關(guān)電路圖

首先根據(jù)藍(lán)光自動(dòng)開(kāi)啟的故障現(xiàn)象，考慮繼電器出現(xiàn)故障的概率較大。由于繼電器是一種可控的機(jī)械式開(kāi)關(guān)，可能會(huì)由于長(zhǎng)期吸合釋放運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致各種零件變形或松動(dòng)及彈簧因疲勞而失去彈性，出現(xiàn)銜鐵持續(xù)吸合的故障，從而導(dǎo)致藍(lán)光常開(kāi)的故障。繼電器位置如圖5 所示，將繼電器從主控板上拆下，給繼電器外加5 V 的直流電，聽(tīng)到繼電器開(kāi)關(guān)閉合的聲音，則說(shuō)明繼電器工作正常，將繼電器與主控板上其他繼電器交換位置后重新焊接，故障依舊，排除繼電器損壞的可能。

圖5 主控板上的繼電器

查看主控板電路，考慮故障是否由主控板上線路部分短路造成。用萬(wàn)用表測(cè)量芯片供電腳和芯片連接到按鍵板排線接口處的線路及連接三極管繼電器部分線路有無(wú)斷路或短路，發(fā)現(xiàn)并無(wú)異常，由此排除芯片及其周圍線路的問(wèn)題。從工作原理出發(fā)，單片機(jī)通過(guò)三極管做開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)繼電器，如果當(dāng)三極管被擊穿，三極管不受單片機(jī)輸出信號(hào)控制，出現(xiàn)三極管持續(xù)導(dǎo)通的情況，繼電器也將一直吸合，使IED 電路將在電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)的瞬間則開(kāi)始工作，將三極管從電路板上拆下，觀察到三極管的型號(hào)是9013。9013 是一種NPN 型小功率三極管（最大耐壓25 V、最大電流1 A、功率400 MW），將顯示文字平面朝自己，從左向右依次為發(fā)射極、基極、集電極。用萬(wàn)用表測(cè)量二極管的擋位分別測(cè)試三極管發(fā)射極、集電極的正反偏是否正常，發(fā)現(xiàn)9013 三極管已經(jīng)損壞，由于只有8050 三極管，且因?yàn)?050 和9013 一樣也是小功率NPN 型三極管，所以可以相互替換。更換8050 三極管后，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，藍(lán)光不再自動(dòng)開(kāi)啟，且按鍵板可以重新控制藍(lán)光開(kāi)啟，機(jī)器可以正常運(yùn)行，故障排除。

3 總結(jié)

本研究中LED 治療儀的故障現(xiàn)象雖然在維修過(guò)程中發(fā)生了變化，但是通過(guò)故障現(xiàn)象可以分析出一定的規(guī)律。在最初故障現(xiàn)象階段，損壞的元器件還處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，隨著對(duì)儀器的反復(fù)測(cè)試檢查，損壞的元器件性能和結(jié)構(gòu)發(fā)生了徹底改變，導(dǎo)致故障現(xiàn)象的改變。觀察到故障現(xiàn)象不再改變后，運(yùn)用排除法開(kāi)始進(jìn)行維修，充分分析可能會(huì)產(chǎn)生這種故障現(xiàn)象的原因，確定故障形成的位置，但不能盲目進(jìn)行拆卸，需要首先了解設(shè)備工作原理和基本構(gòu)造，然后分部檢查，逐步排除按鍵板、屏幕、開(kāi)關(guān)電源、主控板上繼電器、芯片及周圍線路故障的可能性，最后確定是在電路中作為開(kāi)關(guān)的三極管出現(xiàn)故障，并使用替換法用主要參數(shù)很接近的8050 三極管替換9013 三極管，機(jī)器故障排除完成維修。

LED 治療儀作為皮膚科使用頻率較高的設(shè)備，一旦停用，沒(méi)有備用機(jī)器，過(guò)長(zhǎng)的維修時(shí)間會(huì)對(duì)臨床日常工作造成影響。所以醫(yī)學(xué)裝備部的工程師應(yīng)具有自修能力，了解整個(gè)設(shè)備工作流程及熟悉設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)、電路的基本構(gòu)造、供電方式，盡快解決故障，縮短停機(jī)時(shí)間，才能保障臨床科室日常工作的正常開(kāi)展。