愛爾博VIO2系列高頻電刀常見故障解析

愛爾博（上海）醫療器械有限公司 技術維修部，上海 200336

引言

愛爾博VIO2系列高頻電刀是各科手術室常用電外科設備，在電外科手術中高頻電刀和器械對手術部位組織進行分離、細胞凝固止血、大血管閉合和組織滅活等效果[1]。愛爾博電刀質量安全可靠，但電刀設備由于高頻率、高強度的臨床使用，個別部件在長期大電流工作后會出現逐步老化失效，各項參數出現偏差變化[2]，在主機系統自動檢測時會根據功能故障進行代碼報錯（圖1），所以根據故障代碼能夠迅速分析原因排除故障，及時使設備恢復正常運行非常重要。

圖1 電刀報故障代碼

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生器變頻變壓，變頻為頻率0.3～5 MHz、電壓達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生熱效應，達到對組織的切割和凝血效果，而不會對人體產生電擊風險。

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定輸出功率，設定數據被送入控制電路；接入中性電極（負極板）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；由手控開關或腳踏開關經隔離器將啟動信號送入控制電路；控制電路輸出相應的控制信號分別給調制電路、顯示電路、高壓電源、報警電路和輸出驅動電路，使電路處于工作狀態；調制脈沖信號經邏輯電路送入隔離放大器，對主頻進行調制，經調制的高頻信號通過推動極，傳輸到功放電路，經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行檢測，采樣數據送入控制電路，以使限制高頻電流增大；另外，負載短路時切斷輸出功率。

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

圖2 晶體管高頻電外科設備原理

VIO2系列智能電刀主機包括VIO300D、VIO300S、VIO200D、VIO200S、100C 50C共 5種主機，單雙極電切、電凝功能模式豐富，大血管閉合技術，安全監控系統，還可搭配同系列產品水刀，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、科室和適應癥的需要[3]，是各科手術室手術“利器”。最常用的D和S系列機主機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。所以絕大多數故障問題原因基本一致，現用配置較高的愛爾博VIO2系列旗艦機型VIO300D（圖3）主機故障進行案例分析。

圖3 愛爾博VIO300D高頻電刀主機

VIO300D電刀具有個性化設計，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，具有獨特的大血管閉合技術，可與Storz、Wolf、Olympus等品牌一體化手術室及Da Vinci機器人兼容[4]，滿足醫院、科室的發展需要。VIO300D技術參數，見圖4。

圖4 VIO300D技術參數

2 常見故障案例及分析

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

按下電源開關主機不啟動（不開機）。

2.1.2 故障分析

當按下電源開關后系統無法開機，主要原因是系統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

拆開機器上蓋殼和固定泡沫，取出低壓板（圖6）進行初步檢測，主要用萬用表測試保險絲是否完好，各MOS場效應管是否正常，RV壓敏電阻是否已經損壞。場效應管是一種由輸入電壓來控制其輸出電流大小的半導體器件，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]，可能會因為受到靜電擊穿損壞[6]，RV壓敏電阻常用于過電壓吸收、穩壓限幅[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無法工作，維修更換即可正常使用。若工程人員無法確認換下電路板（圖7）是否已壞，可以用該型號新電路板進行上機測試判定。

圖6 低壓板在主機位置

圖7 低壓板

2.2 故障二

2.2.1 故障描述

開機后系統檢測到電路錯誤報“C-54”“C-57”故障代碼。

2.2.2 故障分析

根據維修手冊故障代碼說明（表1），報“C-54”“C-57”故障代碼說明開機后檢測到電源單元電壓過小或電流過大導致故障報錯，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

根據選擇的手術效果和所需要的交流電壓，高壓電源單元（圖8）為高頻電機提供直流電壓最高可達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，變為直流電壓約為320 V；這可以檢查之間的MP3（接地）和保險絲座。如果將電源連接設置為115 V，橋式電路就會變成加壓倍增電路，也會產生大約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的閉合觸點跳變，產生的直流電壓由斬波調節器斬波并提供給變壓器，變壓器配有兩個相同的輸出線圈，通過整流再次產生直流電壓[9]。與繼電器Rel13這兩個輸出繞組可串聯或并聯連接，導致兩個供電單元的操作范圍：250 V范圍內的最大輸出電流是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：設置點電壓指定在J21引腳11處。控制電壓為4.5 V，電源單元輸出電壓為450 V。當前限制在引腳9處指定。這里5 V對應的最大電流為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生在引腳8（實際電壓）和引腳6（實際電流），放大系數相同。另外兩個控制輸入也可用：一個使能信號（引腳7 5 V->關），用于開關高壓電源單元的開關，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，有效地抑制開機時的浪涌電流。充電完成后，通過REL10，跳接；直流電經整形后，輸入變壓器。變壓器帶有兩組輸出繞組，通過REL13切換：并聯輸出250 V/3.5 A，串聯則輸出：450 V/1.75 A。

2.2.3 故障維修

高壓板是主機高壓電源電路板（圖9），其原理是通過大量電壓控制器件（場效應管）、整流、變壓電路和開關控制電路實現其整流變壓功能[11]，當發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，不需要調試校準電壓電流。

圖9 高壓板位置

圖10 高壓板

2.3 故障三

2.3.1 故障描述

開機系統檢測或激發電刀手柄報“B-10”錯誤代碼。

2.3.2 故障分析

維修手冊說明手柄激發后自動停止，請檢查電路。根據維修手冊，錯誤代碼出現“B-10”時，分析情況為激發行動被終止：可能引發自動停止的情況（故障自動停止或者持續激發時間超過5 s，還有比如誤踩腳踏）；此時需要進行檢查報錯列表中的錯誤代碼，同時分析報錯原因的操作。當電源電壓都沒有問題時，激發手柄出現故障報錯，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提供關鍵儀器信息：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（二極管編碼，并聯或串聯電阻編碼）。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，將相關數據傳輸給系統。該數據使用“CPU + sensor II”轉換為CAN，并發送到控制面板。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。繼電器的實際電路狀態向系統發出信號，以確保檢測到有缺陷的繼電器或不正確的電路狀態。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計的多功能儀器，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

根據維修經驗，在多年長時間和高功率的使用情況下，IIF手控板（圖12）可能出現局部電路老化短路，當出現這種情況的時候主機在激發啟動的時候就會報“B-10”故障。當檢測該板不良時更換后即可正常使用，再無報錯。

圖11 IIF手控板位置

圖12 IIF手控板

3 總結

本文通過對愛爾博VIO2主要機型VIO300D常見故障進行了技術分析，明確了常見報錯代碼故障說明。其中，VIO300D電刀主機模塊化設計，功能明確，當出現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，實際上在電刀的使用過程中可能還會出現一些電刀常見類故障，例如：有屏幕顯示不良[12]、自動重啟[13]、負極板檢測報錯、手柄插座損壞[14]。當出現故障時，均應從相對應的模塊電路進行分析進行排查，從而更準確有效地解決故障。

因預防性維護不到位造成的醫療設備故障約占20%，設計缺陷或制造問題造成的儀器設備故障約21%，操作不當約占28%，其他因素造成故障占31%，而其中近50%的故障可以通過預防性維護減少或避免[15]。當出現設備故障時，愛爾博電刀系統會自動停止能量輸出并顯示報錯問題，保證手術安全。為了保證產品的絕對安全，本產品維修團隊會根據維修規范進行更換原裝配件，升級測試，加上專業調試校準，能夠為各科手術室提供優質服務。更多地是希望臨床工程師們能夠需要根據專業團隊的維修技術及排查故障的方法進行自身的業務水平的提高，以期為醫院更好的發展做出貢獻。同時，也歡迎廣大醫工技術人員進行產品技術交流，分享維修經驗。