NP-01手持神經(jīng)探測器的工作原理及常見故障分析

楊旭波

NP-01手持神經(jīng)探測器的工作原理及常見故障分析

楊旭波

0　引言

NP-01手持神經(jīng)探測器主要用于上肢或下肢周圍神經(jīng)損傷，適用于尋找損傷的神經(jīng)束，確定神經(jīng)損傷部位及程度，從而實現(xiàn)對患者的神經(jīng)鑒別。我院骨科手術(shù)從2010年開始使用該器械，其便攜、操作簡單的特點受到了手術(shù)醫(yī)生的好評。由于使用頻繁，設(shè)備經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題，本文通過對手持神經(jīng)探測器的剖析，對其工作原理、常見故障以及日常使用中應(yīng)注意的問題進行了論述。

1　NP-01手持神經(jīng)探測器工作原理

1.1外部結(jié)構(gòu)

NP-01手持神經(jīng)探測器[1]主要由刺激電極、功能鍵（WK和ON鍵）、顯示部分和電池倉構(gòu)成，如圖1所示。其中，長按功能鍵“ON”用于開、關(guān)機，短按用于選擇粗調(diào)/微調(diào)方式；長按“WK”鍵用于將刺激強度級別置“0級”，短按用于增加刺激級別。顯示部分用于顯示刺激級別，刺激強度預(yù)設(shè)0～60，共61級。刺激脈沖波形為方波，頻率為10 Hz，脈沖寬度為280 μs。刺激電極用于輸出刺激脈沖作用于被測神經(jīng)。

圖1　NP-01手持神經(jīng)探測器

1.2電路構(gòu)成

NP-01手持神經(jīng)探測器內(nèi)部電路主要由微處理器、升壓電路、光耦控制和發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）顯示屏構(gòu)成，如圖2所示。整個電路的核心是AVR微處理器ATmega 48V[2]，它是基于AVR增強型精簡指令集計算機（reduced instruction set computer，RISC）結(jié)構(gòu)的低功耗互補金屬氧化物半導(dǎo)體（complementary metal oxide semiconductor，CMOS）微處理器，有關(guān)其功能及應(yīng)用，這里不再贅述。

1.3電路分析

1.3.1高壓產(chǎn)生電路

圖2　NP-01手持神經(jīng)探測器電路原理框圖

首先，介紹高壓產(chǎn)生電路[3]。如圖3所示，由U3的PIN9輸出一高頻信號，經(jīng)過Q6放大，驅(qū)動變壓器[4]T1，經(jīng)過交流升壓后，由D2、D5等外圍阻容元件進行高壓部分的整流，之后輸出直流電壓，對于高壓控制是通過改變U3高頻輸出信號的占空比來實現(xiàn)的。數(shù)字電路中，占空比是指正脈沖的持續(xù)時間與脈沖總周期的比值。例如：正脈沖寬度1 μs，信號周期10 μs的脈沖序列占空比為0.1。對圖3來說，占空比高意味著Q6導(dǎo)通時間長，輸出高壓幅度高；反之，則輸出高壓幅度低。

1.3.2輸出電路

負責輸出控制的是U3，如圖4所示，PIN30和PIN31輸出控制信號分別控制2個光耦[5]，經(jīng)過光耦高低壓隔離后，控制相應(yīng)的2個三極管，最終輸出到電極上，用以實現(xiàn)低頻脈沖高壓，對神經(jīng)進行刺激。同樣，這個頻率是可調(diào)的，由U3實現(xiàn)。

1.3.3高壓產(chǎn)生控制電路

升壓電路的電源并不是直接接到VCC上，如圖3所示，它是通過運算放大器輸出供給的，那么這個運算放大器就是控制間歇高壓輸出的，而對于運算放大器的控制是U3第2管腳。間歇頻率是可調(diào)節(jié)的，同樣由U3負責。

圖3　高壓產(chǎn)生電路圖

2　常見故障及處理方法

2.1無輸出

2.1.1故障現(xiàn)象

儀器使用過程中刺激電極沒有刺激信號輸出。

2.1.2故障分析與檢修

為了便于更換和消毒，刺激電極與主機的連接方式為拔插式，長時間使用和消毒會引起電極插座氧化或接觸不良。

用清洗劑對電極插頭和插座擦拭即可。當上述處理不能排除故障時，我們就要對電路進行檢修。首先，要測量電極插座是否完好或開焊；其次，用示波器測量U3的PIN9是否有驅(qū)動信號；最后，在排除高壓產(chǎn)生和輸出電路中的分立元件損壞后，再更換主板。

2.2不能開機

2.2.1故障現(xiàn)象

長按開機鍵，儀器不能啟動。

2.2.2故障分析與檢修

造成這種故障的原因有3個：（1）電池電壓過低；（2）電源開關(guān)問題；（3）開機控制電路問題。儀器的開機過程：如圖5所示，長按K2，電池正極通過K2、D1-1使Q5、Q2導(dǎo)通，U1工作，產(chǎn)生VCC電壓。U3工作，PIN2輸出高電平，D1-2導(dǎo)通，從而保持K2斷開時Q5的繼續(xù)導(dǎo)通。

處理方法：（1）測量電池電壓，當?shù)陀?.2 V時，更換電池；（2）K2是復(fù)用開關(guān)，由于經(jīng)常使用，觸點易磨損，當測量無開關(guān)特性時，更換即可；（3）按照圖5所示，逐一檢查開機控制電路相關(guān)元件，更換損壞的元件，故障即可排除。

圖5　供電電路

2.3頻繁提示更換電池

2.3.1故障現(xiàn)象

更換新電池后依舊提示電池電量低。

2.3.2故障分析與檢修

手術(shù)過程中難免會有液體灑落在儀器表面，如果電池倉沒有蓋好，液體會滲入到電池倉，長期積累會造成電池倉的電極彈簧片被腐蝕，從而產(chǎn)生接觸電阻，對電池分壓。

用砂紙或刀片將電極彈簧片上的氧化物去除即可。在日常使用中，更換電池后一定注意蓋好電池倉蓋。

2.4LED顯示屏?xí)r有時無

2.4.1故障現(xiàn)象

開機后，LED顯示屏?xí)r有時無，其他功能正常。

2.4.2故障分析與檢修

為了便于元件更換，儀器的LED顯示屏采用插座安裝方式，當出現(xiàn)顯示時有時無現(xiàn)象時，一般屬于接觸不良。

打開儀器艙蓋，取出主板，拔下LED屏，用清洗劑清洗管腳和插座，并仔細檢查主板顯示部分有無焊點開焊情況。經(jīng)過上述處理，故障即可排除。

3　日常使用中應(yīng)注意的問題

NP-01手持神經(jīng)探測器相對精密，價格也不便宜，因此在日常使用中應(yīng)注意以下幾點：

（1）消毒應(yīng)采用環(huán)氧乙烷熏蒸法，禁止使用高溫高壓鍋或浸泡法消毒。

（2）刺激電極上有污物時，用棉簽蘸酒精擦拭，不能用利器刮除。

（3）避免與其他物體強烈碰撞，造成儀器非正常損毀。

（4）更換電池時，注意極性。

4　小結(jié)

NP-01手持神經(jīng)探測器由于使用了微處理器作為控制的核心，因此集成度高，在實際使用中，故障率比較低。遇到故障時，首先要對操作進行檢查，在確認操作正確的條件下，再檢查電池供電和電極接觸。當進行上述處理后，故障仍未消除，就要對電路進行檢修，在檢修過程中，示波器是一個很好的工具，它可以迅速查找到故障部位。

[1]曹建中.智能化神經(jīng)刺激器[J].中國醫(yī)療器械雜志，1990，14（6）：27-30.

[2]劉海成.AVR單片機原理及測控工程應(yīng)用——基于ATmega48/ ATmega16[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008：7-16.

[3]魏秉國.低壓直流供電電路中高壓直流的產(chǎn)生[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2008，22（12）：22-24.

[4]李瀚蓀.電路分析基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，1998：253-261.

[5]陳安宇.醫(yī)用傳感器[M].北京：科學(xué)出版社，2008：143-145.

（收稿：2014-11-09修回：2015-03-07）

[中國圖書資料分類號]R318.6；TH781B

1003-8868（2015）10-0151-02

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.10.151

100035北京，北京積水潭醫(yī)院設(shè)備科（楊旭波）

圖4輸出電路