Mediland電動(dòng)液壓手術(shù)床的部分電路原理及維修案例

濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備處，山東 濟(jì)寧 272000

引言

電動(dòng)液壓手術(shù)床是目前手術(shù)室的標(biāo)準(zhǔn)配置，手術(shù)床要滿(mǎn)足臨床的各種手術(shù)體位的擺放，具有簡(jiǎn)單易操作的特點(diǎn)[1]。電動(dòng)液壓手術(shù)床是通過(guò)電驅(qū)動(dòng)液壓泵的工作，然后再控制油路方向閥的導(dǎo)通從而控制液壓油流向來(lái)控制電動(dòng)手術(shù)床的變形，其內(nèi)部總體分為電路、液路、機(jī)械三部分，其中電路部分是故障易發(fā)點(diǎn)[2-3]。目前我院擁有電動(dòng)液壓手術(shù)床28臺(tái)，其中Mediland品牌的20臺(tái)，針對(duì)之前碰到的2例電路故障，對(duì)電動(dòng)床的故障現(xiàn)象、原理分析、解決方式進(jìn)行總結(jié)歸納。對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行積極排查有助于提高醫(yī)學(xué)工程人員的技術(shù)服務(wù)能力和應(yīng)急處理能力，更好的為醫(yī)院服務(wù)[4]。

1 Mediland電動(dòng)液壓手術(shù)床的結(jié)構(gòu)

1.1 Mediland 電動(dòng)手術(shù)床外部結(jié)構(gòu)

Mediland電動(dòng)液壓手術(shù)床的外部結(jié)構(gòu)，由多個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)組成，見(jiàn)圖1。

圖1 電動(dòng)床外部結(jié)構(gòu)圖

1.2 Mediland電動(dòng)手術(shù)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)

電動(dòng)手術(shù)床以電動(dòng)液壓為動(dòng)力[5]，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)（圖2）主要包括以下多個(gè)方面：① 電源部分：包括交流電源輸入接口、變壓器、主電池、副電池、外部的整流橋、A537電路板上的整流電路等，負(fù)責(zé)為電動(dòng)液壓手術(shù)床提供電源[6]；② 油路方向閥（圖2a）：控制液壓油的流動(dòng)方向，從而控制床體變形；③ A537電路板（圖2b）：主要負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)液壓泵工作；接收限位位置傳感器信號(hào)；與A313電路板通信；接收外部電源及電池供電，并進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換后給A313電路板和液壓泵使用，檢測(cè)電池電量等[7]；④ A313電路板（圖2c）：接收手控盒和輔助開(kāi)關(guān)的信號(hào)、負(fù)責(zé)控制油路方向閥的驅(qū)動(dòng)和控制、發(fā)送信號(hào)控制液壓油泵的工作、通過(guò)位置角度傳感器判斷床體狀態(tài)等[8]；⑤ 液壓泵：提供液壓；⑥ 角度電位器：檢測(cè)各方位變形的程度；⑦ 限位器：到達(dá)極限位置后觸發(fā)，中斷操作[7]，如鎖床，解鎖就是靠限位器提供；⑧ 手控盒或腳控盒：負(fù)責(zé)接收按鍵指令并傳輸信號(hào)到控制板。

圖2 Mediland AMAX9000內(nèi)部圖

2 維修案例1

2.1 故障現(xiàn)象

電動(dòng)手術(shù)床在手術(shù)中突然不能工作，所有指示燈都不亮，手控盒和備用手控開(kāi)關(guān)都失效，按下手控盒功能鍵，踩腳踏也無(wú)法解除剎車(chē)，導(dǎo)致整個(gè)手術(shù)床癱瘓，因重量大移動(dòng)困難，科室出動(dòng)大量人員后才移出進(jìn)行維修。

2.2 原理分析

Mediland AMAX9000電動(dòng)液壓手術(shù)床的部分電路如圖3所示，外接220 V交流電，經(jīng)過(guò)保險(xiǎn)絲和變壓器后變?yōu)榻涣麟奫6]，連接到AC0和AC24 V上。該交流電通過(guò)F4后給后續(xù)電路提供電壓。

液壓泵的驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)自外部整流橋BD1的輸出電壓和主電池，驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)F3保險(xiǎn)絲，并受繼電器RY8、RY7和功率場(chǎng)效應(yīng)管Q8的控制。

控制板的電源有三路來(lái)源，第一路是來(lái)自整流橋BR2的輸出電壓經(jīng)過(guò)保險(xiǎn)F1和二極管D31，第二路是副電池輸出電壓經(jīng)過(guò)保險(xiǎn)F7和二極管D30，第三路是主電池的輸出電壓經(jīng)過(guò)F6和二極管D29，這三路電壓并聯(lián)輸入到電源轉(zhuǎn)換模塊U8和電源芯片U3，最終轉(zhuǎn)換為5 V電壓和12 V電壓給控制板使用。

驅(qū)動(dòng)板的芯片的供電是BR1整流后再經(jīng)過(guò)電源模塊U12后輸出的5 V電壓[9]。

功率場(chǎng)效應(yīng)管Q15、Q16是控制給主副電池充電時(shí)使用。

圖3 Mediland電動(dòng)液壓手術(shù)床驅(qū)動(dòng)板部分電路原理簡(jiǎn)化圖

2.3 故障解決

驅(qū)動(dòng)板上的各接口功能如表1所示，按照各接口對(duì)主電池，副電池進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)蓄電池?zé)o法儲(chǔ)電，整流橋BD1被擊穿，無(wú)24 VDC輸出，F(xiàn)4保險(xiǎn)絲燒斷，通過(guò)圖3可知這將導(dǎo)致控制板的三路電源無(wú)法供電，導(dǎo)致床體無(wú)法控制。

表1 美迪蘭驅(qū)動(dòng)板電路接口圖

更換BD1整流橋和保險(xiǎn)絲后電動(dòng)床恢復(fù)正常，為防止該器件再損壞后導(dǎo)致床體癱在原位置（無(wú)法移動(dòng)），事先重新安裝主電池和副電池，當(dāng)再發(fā)生此類(lèi)故障時(shí)，內(nèi)部電池可以驅(qū)動(dòng)床體動(dòng)作，只要蓄電池有電即可通過(guò)遙控器打開(kāi)油路方向閥、再踩腳踏驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)工作，解決液壓泵故障[10]。

3 維修案例2

3.1 故障現(xiàn)象

電動(dòng)手術(shù)床在使用時(shí)發(fā)現(xiàn)手控器無(wú)法使用，且電源指示燈不亮，輔助開(kāi)關(guān)可正常使用，調(diào)換其他同型號(hào)手控盒故障依舊。

3.2 原理分析

A313主板接口如圖4所示，其主要功能包括：① 接受來(lái)自手控盒的控制信號(hào)，與手控盒之間采用UART的通信模式，通過(guò)單片機(jī)解析后輸出控制液壓方向閥的信號(hào)；② 接受來(lái)自輔助開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)，控制信號(hào)直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓方向閥，繞開(kāi)單片機(jī)。這樣即使手控盒與主板單片機(jī)通信故障，仍可通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)直接控制床體動(dòng)作；③ 控制信號(hào)通過(guò)12個(gè)TIP122驅(qū)動(dòng)芯片后分別控制液壓方向閥；④ 接收位置電位器的信號(hào)后經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換[11]，給單片機(jī)用來(lái)確定變形程度；⑤ 與A537電路板實(shí)現(xiàn)通信，接收A537提供的0、5、24 V電源，交流指示、電池狀態(tài)三級(jí)信號(hào)[12]、開(kāi)鎖關(guān)鎖信號(hào)，及向A537發(fā)送液壓泵的工作信號(hào)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)，開(kāi)關(guān)信號(hào)，按鍵動(dòng)作。

圖4 美迪蘭電動(dòng)手術(shù)床A313主板視圖

由上述分析，可知電動(dòng)手術(shù)床與手控盒是通過(guò)串口通信的，手控盒按下后與主板A313進(jìn)行了通信，然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片TIP122打開(kāi)對(duì)應(yīng)的液壓方向閥，可以實(shí)現(xiàn)體位的調(diào)節(jié)，而輔助開(kāi)關(guān)直接通過(guò)芯片TIP122控制電動(dòng)床[13]。

3.3 故障解決

發(fā)現(xiàn)主板A313的CON8接口與手控盒的連線(xiàn)處，最后一根線(xiàn)脫開(kāi)。如圖5所示，CON8.12為地線(xiàn)，導(dǎo)致電源無(wú)法形成回路，手控盒故障。重新接入連接線(xiàn)，故障排除，設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。

4 總結(jié)

本論文對(duì)Mediland電動(dòng)手術(shù)床的結(jié)構(gòu)和電路原理進(jìn)行了講解，并針對(duì)工作中遇到的兩例電動(dòng)液壓手術(shù)床故障進(jìn)行了分析總結(jié)，電源部分是液壓手術(shù)電動(dòng)床的常見(jiàn)故障，通過(guò)對(duì)A537電路板的分析，對(duì)電動(dòng)床的電源有深入理解，便于工程師快速定位故障。手控盒失靈是常見(jiàn)故障，一般是按鍵膜、信號(hào)線(xiàn)、主板故障造成的，通信是手控盒的單片機(jī)跟主板A313的單片機(jī)通過(guò)UART進(jìn)行的[13]。在電動(dòng)床的設(shè)計(jì)中有很多富余設(shè)計(jì)，如手控盒故障時(shí)，可以通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作，如果液壓泵故障，可以通過(guò)踩腳踏的方式提供液壓動(dòng)力[14]，如果交流電斷電，可以通過(guò)主蓄電池提供電力，如果主電池沒(méi)電，可以通過(guò)副電池給A313提供電力，再通過(guò)踩腳踏操作電動(dòng)床，所有這些冗余設(shè)計(jì)是為提高電動(dòng)床的可用性，在發(fā)生局部故障時(shí)可以保證其繼續(xù)可用[15-16]。

圖5 手控盒與A313主板電路連接圖