愛爾博VIO2系列高頻電刀常見故障解析

愛爾博（上海）醫(yī)療器械有限公司 技術(shù)維修部，上海 200336

引言

愛爾博VIO2系列高頻電刀是各科手術(shù)室常用電外科設(shè)備，在電外科手術(shù)中高頻電刀和器械對手術(shù)部位組織進(jìn)行分離、細(xì)胞凝固止血、大血管閉合和組織滅活等效果[1]。愛爾博電刀質(zhì)量安全可靠，但電刀設(shè)備由于高頻率、高強(qiáng)度的臨床使用，個別部件在長期大電流工作后會出現(xiàn)逐步老化失效，各項(xiàng)參數(shù)出現(xiàn)偏差變化[2]，在主機(jī)系統(tǒng)自動檢測時會根據(jù)功能故障進(jìn)行代碼報(bào)錯（圖1），所以根據(jù)故障代碼能夠迅速分析原因排除故障，及時使設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行非常重要。

圖1 電刀報(bào)故障代碼

1 高頻電刀工作原理

高頻電刀基本工作原理是將220 V/50 Hz的低壓低頻電流通過高頻能量發(fā)生器變頻變壓，變頻為頻率0.3～5 MHz、電壓達(dá)千伏以上的高頻交流電，此高頻交流電能量作用于組織后僅產(chǎn)生熱效應(yīng)，達(dá)到對組織的切割和凝血效果，而不會對人體產(chǎn)生電擊風(fēng)險(xiǎn)。

電路原理是在輸出部件連接和控制回路連接無誤后，按照臨床需要選擇工作模式和設(shè)定輸出功率，設(shè)定數(shù)據(jù)被送入控制電路；接入中性電極（負(fù)極板）后，中性電極信號由隔離電路輸出一個有效信號送入控制電路，允許控制電路工作；由手控開關(guān)或腳踏開關(guān)經(jīng)隔離器將啟動信號送入控制電路；控制電路輸出相應(yīng)的控制信號分別給調(diào)制電路、顯示電路、高壓電源、報(bào)警電路和輸出驅(qū)動電路，使電路處于工作狀態(tài)；調(diào)制脈沖信號經(jīng)邏輯電路送入隔離放大器，對主頻進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)調(diào)制的高頻信號通過推動極，傳輸?shù)焦Ψ烹娐?，?jīng)輸出變壓器耦合到輸出回路；此時，高壓電源加到高頻功率輸出極上，提供輸出能量；限流檢測電路對回路電流進(jìn)行檢測，采樣數(shù)據(jù)送入控制電路，以使限制高頻電流增大；另外，負(fù)載短路時切斷輸出功率。

高頻電外科設(shè)備功能的原理介紹框圖見（圖2），實(shí)際電路因不同產(chǎn)品有所差異，但基本功能原理相似。

圖2 晶體管高頻電外科設(shè)備原理

VIO2系列智能電刀主機(jī)包括VIO300D、VIO300S、VIO200D、VIO200S、100C 50C共 5種主機(jī)，單雙極電切、電凝功能模式豐富，大血管閉合技術(shù)，安全監(jiān)控系統(tǒng)，還可搭配同系列產(chǎn)品水刀，氬氣刀一起使用，中文界面，模式功能可以升級，能夠自由配置硬件和軟件以滿足不同手術(shù)、科室和適應(yīng)癥的需要[3]，是各科手術(shù)室手術(shù)“利器”。最常用的D和S系列機(jī)主機(jī)除顯示模塊硬件和功能軟件不一樣以外，高低壓電路、高頻輸出電路、控制電路完全一樣。所以絕大多數(shù)故障問題原因基本一致，現(xiàn)用配置較高的愛爾博VIO2系列旗艦機(jī)型VIO300D（圖3）主機(jī)故障進(jìn)行案例分析。

圖3 愛爾博VIO300D高頻電刀主機(jī)

VIO300D電刀具有個性化設(shè)計(jì)，可升級VIO2系列所有功能模式，可保存99組程序，集中顯示，中文界面，具有獨(dú)特的大血管閉合技術(shù)，可與Storz、Wolf、Olympus等品牌一體化手術(shù)室及Da Vinci機(jī)器人兼容[4]，滿足醫(yī)院、科室的發(fā)展需要。VIO300D技術(shù)參數(shù)，見圖4。

圖4 VIO300D技術(shù)參數(shù)

2 常見故障案例及分析

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

按下電源開關(guān)主機(jī)不啟動（不開機(jī)）。

2.1.2 故障分析

當(dāng)按下電源開關(guān)后系統(tǒng)無法開機(jī)，主要原因是系統(tǒng)工作低壓電源沒有輸入，而低壓供電主要是由低壓電源板工作輸出供電，低壓電源未輸入很有可能是低壓電源板沒有工作。低壓電源板Produces：+5 V，+15 V，-15 V和+24 V（圖5）。

圖5 低壓板供電圖

2.1.3 故障維修

拆開機(jī)器上蓋殼和固定泡沫，取出低壓板（圖6）進(jìn)行初步檢測，主要用萬用表測試保險(xiǎn)絲是否完好，各MOS場效應(yīng)管是否正常，RV壓敏電阻是否已經(jīng)損壞。場效應(yīng)管是一種由輸入電壓來控制其輸出電流大小的半導(dǎo)體器件，是電壓控制器件，其輸入電阻非常高，輸入端基本不取電流[5]，可能會因?yàn)槭艿届o電擊穿損壞[6]，RV壓敏電阻常用于過電壓吸收、穩(wěn)壓限幅[7]，有可能因過電壓而擊穿[8]。如果能夠判定電路元件不良就能確定此板已經(jīng)無法工作，維修更換即可正常使用。若工程人員無法確認(rèn)換下電路板（圖7）是否已壞，可以用該型號新電路板進(jìn)行上機(jī)測試判定。

圖6 低壓板在主機(jī)位置

圖7 低壓板

2.2 故障二

2.2.1 故障描述

開機(jī)后系統(tǒng)檢測到電路錯誤報(bào)“C-54”“C-57”故障代碼。

2.2.2 故障分析

根據(jù)維修手冊故障代碼說明（表1），報(bào)“C-54”“C-57”故障代碼說明開機(jī)后檢測到電源單元電壓過小或電流過大導(dǎo)致故障報(bào)錯，需要檢查高壓板，高頻板和CPU板。這兩種故障代碼通常是電源部分出現(xiàn)故障所致，所以我們著重分析高壓電源板。

表1 維修手冊中“C-54”“C-57”故障代碼說明

圖8 高壓電路原理圖

根據(jù)選擇的手術(shù)效果和所需要的交流電壓，高壓電源單元（圖8）為高頻電機(jī)提供直流電壓最高可達(dá)450 V。輸入電壓是直接使用橋式整流器，交流線路電壓為230 V，變?yōu)橹绷麟妷杭s為320 V；這可以檢查之間的MP3（接地）和保險(xiǎn)絲座。如果將電源連接設(shè)置為115 V，橋式電路就會變成加壓倍增電路，也會產(chǎn)生大約320 V電壓。輸入電路包含兩個NTC電阻，以限制高充電電流流動時，該單位是打開。高壓電源單元的電容器一旦充電，就不再需要限制。因此，NTC電阻在激活期間通過繼電器Rel10的閉合觸點(diǎn)跳變，產(chǎn)生的直流電壓由斬波調(diào)節(jié)器斬波并提供給變壓器，變壓器配有兩個相同的輸出線圈，通過整流再次產(chǎn)生直流電壓[9]。與繼電器Rel13這兩個輸出繞組可串聯(lián)或并聯(lián)連接，導(dǎo)致兩個供電單元的操作范圍：250 V范圍內(nèi)的最大輸出電流是3.5 A，最大450 V/1.75 A是可能的。高壓電源單元由兩個模擬輸入控制：設(shè)置點(diǎn)電壓指定在J21引腳11處?？刂齐妷簽?.5 V，電源單元輸出電壓為450 V。當(dāng)前限制在引腳9處指定。這里5 V對應(yīng)的最大電流為3.5 A。測量裝置可用于電壓和電流，測量值的模擬信號也發(fā)生在引腳8（實(shí)際電壓）和引腳6（實(shí)際電流），放大系數(shù)相同。另外兩個控制輸入也可用：一個使能信號（引腳7 5 V->關(guān)），用于開關(guān)高壓電源單元的開關(guān)，和一個放電電路控制（引腳15 5 V ->開），用于放電輸出電容[10]。

高壓板功能說明：AC 230 V橋接整流成DC 320 V；115 V橋路升壓至230 V，整流DC 320 V；輸入電路中加載功率型NTC熱敏電阻器兩個，有效地抑制開機(jī)時的浪涌電流。充電完成后，通過REL10，跳接；直流電經(jīng)整形后，輸入變壓器。變壓器帶有兩組輸出繞組，通過REL13切換：并聯(lián)輸出250 V/3.5 A，串聯(lián)則輸出：450 V/1.75 A。

2.2.3 故障維修

高壓板是主機(jī)高壓電源電路板（圖9），其原理是通過大量電壓控制器件（場效應(yīng)管）、整流、變壓電路和開關(guān)控制電路實(shí)現(xiàn)其整流變壓功能[11]，當(dāng)發(fā)生這兩種故障代碼時檢測高壓板（圖10），確定不良后更換即可正常，不需要調(diào)試校準(zhǔn)電壓電流。

圖9 高壓板位置

圖10 高壓板

2.3 故障三

2.3.1 故障描述

開機(jī)系統(tǒng)檢測或激發(fā)電刀手柄報(bào)“B-10”錯誤代碼。

2.3.2 故障分析

維修手冊說明手柄激發(fā)后自動停止，請檢查電路。根據(jù)維修手冊，錯誤代碼出現(xiàn)“B-10”時，分析情況為激發(fā)行動被終止：可能引發(fā)自動停止的情況（故障自動停止或者持續(xù)激發(fā)時間超過5 s，還有比如誤踩腳踏）；此時需要進(jìn)行檢查報(bào)錯列表中的錯誤代碼，同時分析報(bào)錯原因的操作。當(dāng)電源電壓都沒有問題時，激發(fā)手柄出現(xiàn)故障報(bào)錯，需要檢查手柄所連接電路、插座、啟動信號、自動識別等電路。這些電路都是由IIF手控板控制（圖11）。

儀器接口組件在VIO系統(tǒng)中最多可以找到四個：兩個在電刀，兩個在APC2和vem2。IIF手控板用于啟動信號辨識、插座辨識、器械辨識（MF/APC）和安全控制繼電器。IIF通過電隔離串行接口向系統(tǒng)提供關(guān)鍵儀器信息：激活識別。激活識別功能是檢測其中一個激活按鈕（或ReMode按鈕）是否被按下，它的目的是分析不同的編碼系統(tǒng)（二極管編碼，并聯(lián)或串聯(lián)電阻編碼）。該插座識別通過插座連接器上的編碼跳線來識別插座的類型。

儀器識別（只適用于MF和APC插座）只能識別電阻編碼的儀器，讀取帶有電子存儲器的儀器，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)使用“CPU + sensor II”轉(zhuǎn)換為CAN，并發(fā)送到控制面板。用于在激活時將高頻電壓切換到所連接儀器的安全繼電器位于IIF組件上。繼電器的實(shí)際電路狀態(tài)向系統(tǒng)發(fā)出信號，以確保檢測到有缺陷的繼電器或不正確的電路狀態(tài)。有三個IIF版本：① IIF ME：對于單極儀器，配備了一個繼電器，可以將激活電極切換到儀器；② IIF BE：用于雙極型儀器和僅為雙極型使用而設(shè)計(jì)的多功能儀器，每個裝置都有一個繼電器用于激活電極和病人板；③ IIF MF（僅適用于VIO 300 D或與VIO 300 D一起使用）：配備4個繼電器，在帶有多個電極的多功能儀器上允許非常廣泛的配置。

2.3.3 故障維修

根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn)，在多年長時間和高功率的使用情況下，IIF手控板（圖12）可能出現(xiàn)局部電路老化短路，當(dāng)出現(xiàn)這種情況的時候主機(jī)在激發(fā)啟動的時候就會報(bào)“B-10”故障。當(dāng)檢測該板不良時更換后即可正常使用，再無報(bào)錯。

圖11 IIF手控板位置

圖12 IIF手控板

3 總結(jié)

本文通過對愛爾博VIO2主要機(jī)型VIO300D常見故障進(jìn)行了技術(shù)分析，明確了常見報(bào)錯代碼故障說明。其中，VIO300D電刀主機(jī)模塊化設(shè)計(jì)，功能明確，當(dāng)出現(xiàn)故障時檢修容易且成本較低。

本文僅列舉了3個常見故障問題，實(shí)際上在電刀的使用過程中可能還會出現(xiàn)一些電刀常見類故障，例如：有屏幕顯示不良[12]、自動重啟[13]、負(fù)極板檢測報(bào)錯、手柄插座損壞[14]。當(dāng)出現(xiàn)故障時，均應(yīng)從相對應(yīng)的模塊電路進(jìn)行分析進(jìn)行排查，從而更準(zhǔn)確有效地解決故障。

因預(yù)防性維護(hù)不到位造成的醫(yī)療設(shè)備故障約占20%，設(shè)計(jì)缺陷或制造問題造成的儀器設(shè)備故障約21%，操作不當(dāng)約占28%，其他因素造成故障占31%，而其中近50%的故障可以通過預(yù)防性維護(hù)減少或避免[15]。當(dāng)出現(xiàn)設(shè)備故障時，愛爾博電刀系統(tǒng)會自動停止能量輸出并顯示報(bào)錯問題，保證手術(shù)安全。為了保證產(chǎn)品的絕對安全，本產(chǎn)品維修團(tuán)隊(duì)會根據(jù)維修規(guī)范進(jìn)行更換原裝配件，升級測試，加上專業(yè)調(diào)試校準(zhǔn)，能夠?yàn)楦骺剖中g(shù)室提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。更多地是希望臨床工程師們能夠需要根據(jù)專業(yè)團(tuán)隊(duì)的維修技術(shù)及排查故障的方法進(jìn)行自身的業(yè)務(wù)水平的提高，以期為醫(yī)院更好的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。同時，也歡迎廣大醫(yī)工技術(shù)人員進(jìn)行產(chǎn)品技術(shù)交流，分享維修經(jīng)驗(yàn)。