PhotoMede VTRACK 紫外線準分子照射系統(tǒng)故障維修三例

雷碩

福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 設(shè)備與醫(yī)用材料管理處，福建 福州 350005

引言

紫外線準分子照射系統(tǒng)采用波長為308 nm的準分子光，具有見效快、療程短及不良反應(yīng)少的治療特點，被認為是目前局部準確治療白癜風(fēng)、銀屑病和過敏性皮炎等皮膚頑癥的有效手段之一[1‐2]。隨著科技的進步，準分子光類醫(yī)療設(shè)備向著高精密、智能化、多功能和少維護的方向不斷發(fā)展，其維修配件和維修資料長期被廠家壟斷，醫(yī)院醫(yī)工對準分子光類設(shè)備日常維護維修的施展空間越來越小[3]。

目前，我國討論分析紫外線準分子照射系統(tǒng)相關(guān)故障的論文未有發(fā)表，網(wǎng)絡(luò)上也未見相關(guān)維修案例公開分享。文章選取福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院三例故障類紫外線準分子照射系統(tǒng)不良事件，以不良事件的原因分析和處理措施兩部分內(nèi)容作為切入點，介紹三例紫外線準分子照射系統(tǒng)故障現(xiàn)象、故障分析、故障排除及針對故障誘因的改進建議，為醫(yī)工同行提供準分子光類醫(yī)療設(shè)備維修的借鑒案例，樹立修復(fù)高精密醫(yī)療器械故障的信心，同時也為醫(yī)療機構(gòu)故障類醫(yī)療器械不良事件監(jiān)測上報[4]提供參考。

1 設(shè)備簡介

本文所介紹的紫外線準分子照射系統(tǒng)由美國PhotoMede公司生產(chǎn)，型號為VTRAC，注冊證：國食藥監(jiān)械（進）字2010第2260047號。紫外線準分子照射系統(tǒng)由電源模塊、主控制系統(tǒng)、顯示模塊、冷卻交換模塊、腳踏控制模塊、準分子燈高壓發(fā)生器、DBD準分子燈（含一件通過軟管與系統(tǒng)連接的手柄）組成，主體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 紫外線準分子照射系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)圖

工作原理：紫外線準分子照射系統(tǒng)開機后，主控制系統(tǒng)首先對各模塊進行自檢，自檢通過后，操作技師通過顯示模塊和腳踏控制模塊對主控制系統(tǒng)發(fā)出指令，主控制系統(tǒng)對準分子燈高壓發(fā)生器發(fā)出控制信號，從而精確控制DBD準分子燈的光照強度和時間，達到對患者進行有效治療的目的。

2 案例分析與維修

2.1 案例一

2.1.1 故障現(xiàn)象

診療過程中DBD準分子燈未出光，紫外線準分子照射系統(tǒng)發(fā)出斷續(xù)音信號提示，顯示屏上提示故障代碼“1”，見圖2。

圖2 紫外線準分子照射系統(tǒng)屏幕顯示報警故障代碼“1”

2.1.2 故障分析

經(jīng)過查詢使用手冊，故障代碼“1”表示主控制系統(tǒng)檢測到輸出能量低于45 mW/cm2，為不可恢復(fù)故障，廠家建議更換整個高壓發(fā)生器，報價二十余萬元。

醫(yī)院醫(yī)工嘗試自行維修。打開高壓發(fā)生器，觀察到市電輸入后分橫豎兩通路連接到兩個集成在同一塊電路板上的開關(guān)電源模塊，其中豎通路的開關(guān)電源模塊向高壓包供電，橫通路的開關(guān)電源模塊輸出12 V直流電壓，通過J5接口為散熱風(fēng)扇供電，同時通過U26（LM7805）向后級集成控制芯片組提供5 V的工作電壓，詳見圖3。測量結(jié)果顯示J5沒有輸出12 V的直流電壓，單獨給散熱風(fēng)扇加載12 V的直流電壓，風(fēng)扇能夠正常工作；在U26輸出端單獨加載5 V的直流電壓，后端芯片組數(shù)碼管能夠正常顯示。判斷故障點在橫通路的開關(guān)電源模塊的前端電路[5]。

圖3 高壓發(fā)生器橫通路開關(guān)電源電路圖

經(jīng)排查，橫通路的開關(guān)電源模塊緊鄰高壓發(fā)生器進風(fēng)口位置的C73電容和R135電阻測量電阻值為12.9 Ω，處于短路狀態(tài)，焊下測量卻正常。逐級向上檢查，發(fā)現(xiàn)U29（TOP243PN）的控制引腳（C）和源極（S）之間阻值為12.9 Ω，與測量C73和R135的電阻值一致。U29控制引腳和源極之間正常測量值應(yīng)為斷路狀態(tài)，故判斷是U29擊穿損壞。U29擊穿損壞通常是由峰值電壓過高導(dǎo)致，須找出原因，否則即使更換U29仍會再次出現(xiàn)故障。初級繞組兩端并聯(lián)了由D25（US1J快恢復(fù)整流二極管）和V19（GU‐ZLL3瞬態(tài)二極管）串聯(lián)組成的鉗位電路，用于將U29關(guān)斷時由高頻變壓器漏感產(chǎn)生的尖峰電壓鉗位到開關(guān)管的耐壓值之下，對漏極起到保護作用[6]。D25和V19單獨測量均正常，而D25與V19連接的管腳有不易察覺的腐蝕痕跡，電路板出現(xiàn)這樣的痕跡往往是由于電路板的金屬銅與水蒸氣、氧氣共同產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)引起[7]。經(jīng)測量，兩個二極管之間的電路已經(jīng)腐蝕斷路，造成鉗位電路失去了對U29的保護作用，尖峰電壓直接作用于U29將其擊穿[8]。

鉗位電路的腐蝕，一方面可能是添加冷卻水時，水從高壓發(fā)生器的進風(fēng)口濺入高壓發(fā)生器內(nèi)部導(dǎo)致（圖4）；另一方面可能是高壓發(fā)生器進風(fēng)口取加水口附近的空氣，微環(huán)境中濕氣較重，而電路板在沒有合適的三防漆保護時，濕氣會腐蝕電子元件，大幅降低導(dǎo)體間的絕緣抵抗性[9]。

圖4 紫外線準分子照射系統(tǒng)冷卻交換模塊加水口位置圖

2.1.3 故障排除

根據(jù)以上分析，更換C73、U29同規(guī)格電子元件，清理并焊接D25與V19的引腳，重新噴涂三防漆（圖5）。上電測試，橫通路的開關(guān)電源模塊12 V與5 V輸出正常，臨床現(xiàn)場測試正常，維修至今三年該設(shè)備沒有再發(fā)生同類型故障，判斷維修成功。此故障醫(yī)院臨床工程師自行維修僅使用4元的電子元件，效費比極其顯著。

圖5 高壓發(fā)生器橫方向開關(guān)電源維修實物圖

2.1.4 改進建議

案例一是由冷卻交換模塊設(shè)計不佳引起的高壓發(fā)生器內(nèi)部電路失效，進而誘發(fā)報警的醫(yī)療器械故障。根據(jù)維修情況，醫(yī)院醫(yī)工向廠家提出以下優(yōu)化建議：① 加水口在設(shè)備內(nèi)部，加水時需要工具拆開兩層機殼和7枚螺絲，建議將加水口設(shè)計在系統(tǒng)外部；② 高壓發(fā)生器進風(fēng)口應(yīng)當(dāng)遠離加水口或者設(shè)計在高壓發(fā)生器的側(cè)面；③ 制造電路板時應(yīng)完善相關(guān)工藝流程，充分考慮臨床使用環(huán)境因素，選擇使用合格的三防漆，建議使用低溫等離子納米涂層技術(shù)[10]。

2.2 案例二

2.2.1 故障現(xiàn)象

紫外線準分子照射系統(tǒng)開機出現(xiàn)斷續(xù)音信號提示，屏幕顯示報警故障代碼“11”（圖6）。

圖6 紫外線準分子照射系統(tǒng)屏幕顯示報警故障代碼“11”

2.2.2 故障分析

經(jīng)過查詢使用手冊，故障代碼“11”表示主控制系統(tǒng)檢測冷卻水流量過低，為不可恢復(fù)故障，廠家建議更換整個冷卻交換模塊，報價十余萬元。

醫(yī)院醫(yī)工嘗試自行維修，補充冷卻水至高位，重啟紫外線準分子照射系統(tǒng)，故障報警依舊存在。經(jīng)觀察，主控制系統(tǒng)通過一個開關(guān)電源模塊為直流磁力泵提供24 V直流電壓，同時通過流速傳感器測量冷卻水流量。在重啟過程中發(fā)現(xiàn)冷卻交換模塊的直流磁力泵沒有運行，測量24 V直流電壓正常，檢查冷卻交換模塊排除管路和過濾器堵塞的可能，測量直流磁力泵正負極之間電阻為無窮大，拆下直流磁力泵檢查發(fā)現(xiàn)泵抱死無法運轉(zhuǎn)，判斷直流磁力泵損壞。泵位置如圖7所示。

圖7 冷卻交換模塊直流磁力泵位置圖

冷卻交換系統(tǒng)中冷卻水的流動過程起到了對直流磁力泵滑動軸承持續(xù)冷卻潤滑的作用[11]。滑動軸承的作用是支撐和定位零件，滑動軸承磨損后間隙增大導(dǎo)致泵振動增大，產(chǎn)生的熱量不能及時帶走，不能保持良好的液體摩擦狀態(tài)[12]。自潤滑冷卻效果不佳造成滑動軸承干摩擦導(dǎo)致抱軸，而外磁轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱量，使內(nèi)磁轉(zhuǎn)子逐步失去磁性，最終導(dǎo)致內(nèi)磁轉(zhuǎn)子出現(xiàn)高溫退磁，直至泵抱死，轉(zhuǎn)子系部件損壞，因此直流磁力泵的自潤滑系統(tǒng)設(shè)計缺陷是造成其損壞的主要原因[13‐14]。

2.2.3 故障排除

紫外線準分子照射系統(tǒng)采用的直流磁力泵為日本IWAKI單吸臥式RD‐05HV24型，工作電壓為直流24 V，最大輸出流量7.9 L/min，最大揚程11 m。醫(yī)院醫(yī)工通過購買參數(shù)相近的國產(chǎn)直流磁力泵替換使用，維修至今三年零六個月該設(shè)備沒有再發(fā)生同類型故障，判斷自行維修成功，維修費用僅為廠家報價的百分之一，節(jié)約了大量的維修經(jīng)費。

2.2.4 改進建議

案例二是由設(shè)計缺陷引起的直流磁力泵損壞，進而誘發(fā)系統(tǒng)報警的醫(yī)療器械故障。根據(jù)維修情況，醫(yī)院醫(yī)工向廠家提出以下優(yōu)化建議：給直流磁力泵的無刷電機加裝控制板和轉(zhuǎn)向控制器，使其能實現(xiàn)變速轉(zhuǎn)動、防反接、防無水干轉(zhuǎn)、防阻塞及過載保護等功能[15]。

2.3 案例三

2.3.1 故障現(xiàn)象

紫外線準分子照射系統(tǒng)開機出現(xiàn)長音信號提示，屏幕顯示報警故障代碼“RETURN HANDPIECE TO STORAGE PORT”。

2.3.2 故障分析

查詢使用手冊，產(chǎn)生以上故障現(xiàn)象的原因是手柄未充分放置在位于設(shè)備上蓋的專用儲存位，按照使用手冊的處理步驟確保手柄放置正確，故障沒有排除，廠家建議更換整個儲存位結(jié)構(gòu)及其連線，報價萬余元。

醫(yī)院醫(yī)工拆機觀察，手柄的專用儲存位下方的兩根連接線S7‐COM與S7‐NO通過一個微動開關(guān)連接。當(dāng)手柄放置正確，開機時，微動開關(guān)通路，S7‐COM與S7‐NO導(dǎo)通，自檢方能通過；當(dāng)手柄沒有放置在專用存儲位或者手柄雖已放置正確但微動開關(guān)損壞，則S7‐COM與S7‐NO沒有導(dǎo)通，主控制系統(tǒng)沒有接收到通路信號，自檢無法通過。經(jīng)過測量，無論手柄放置是否正確，微動開關(guān)都處于斷路狀態(tài)，使用開關(guān)元件模擬微動開關(guān)通路，故障報警消失，判斷微動開關(guān)損壞（圖8）。

圖8 微動開關(guān)位置與模擬通路示意圖

2.3.3 故障排除

因原裝配件報價較高，更換國產(chǎn)微動開關(guān)后故障順利排除，維修至今四年該設(shè)備沒有再發(fā)生同類型故障。此故障醫(yī)院醫(yī)工自行維修僅使用了1元的電子元件，節(jié)約了大量的維修經(jīng)費。

2.3.4 改進建議

案例三為典型的醫(yī)療器械在設(shè)計和生產(chǎn)過程中選用的電子元件質(zhì)量不佳誘發(fā)的醫(yī)療器械故障，在醫(yī)療器械日常維修維護過程中較為常見，通過更換同等規(guī)格的電子元件即可維修成功，更換時應(yīng)選用同廠家不同批次生產(chǎn)的同等規(guī)格電子元件或者不同廠家同等規(guī)格的電子元件。

3 討論

紫外線準分子照射系統(tǒng)價格昂貴，其故障維修長期被廠家所壟斷，在遇到本文介紹的三例故障時，廠家提出的維修方法是直接更換故障模塊，采用這樣的維修方法，大部分配件需要從國外進口，維修周期長、價格昂貴。

醫(yī)院醫(yī)工通過研究故障現(xiàn)象，從設(shè)計、制造和元件選用方面分析并尋找到故障原因，成功自行修復(fù)三例紫外線準分子照射系統(tǒng)故障，維修成果經(jīng)過了長時間、高強度的臨床使用考驗，在維修成功的基礎(chǔ)上繪制出紫外線準分子照射系統(tǒng)故障板件相關(guān)電路圖，提出了避免故障產(chǎn)生的改進建議。與廠家的維修方法相比，醫(yī)院醫(yī)工的維修方法縮短了維修周期，維修成本低廉，為醫(yī)院節(jié)約了數(shù)十萬元的維修經(jīng)費。

醫(yī)療器械故障屬于醫(yī)療器械不良事件的范疇[16]，本文介紹的三例紫外線準分子照射系統(tǒng)故障作為三例醫(yī)療器械不良事件分別上報，在不良事件原因分析和處理措施欄目均獲得上級監(jiān)管部門的滿分評價。三例不良事件也獲得廠家高度認可，表示在后期設(shè)計和制造過程中將根據(jù)案例提出的建議予以改進。因此，醫(yī)工對醫(yī)療器械尤其是高精密醫(yī)療器械故障維修不應(yīng)只滿足于排除故障，更應(yīng)善于從醫(yī)工的角度提出對醫(yī)療器械設(shè)計和制造的改進建議，這對提升醫(yī)療器械設(shè)計與制造水平，以及推動對故障類醫(yī)療器械不良事件的監(jiān)測工作具有十分重要深遠的意義[17]。

4 總結(jié)

醫(yī)院醫(yī)工在工作中會遇到大量的醫(yī)療器械故障，廠家在售后服務(wù)中的慣性思維和行為模式就是更換部件進行簡單化處理。醫(yī)院醫(yī)工要為醫(yī)院節(jié)約維修經(jīng)費，就要了解醫(yī)療器械的基本工作原理，熟悉開關(guān)電源的維修流程，掌握從電路設(shè)計、機械制造、元件材料選擇等醫(yī)療器械故障誘因的角度考慮的維修思路。此外，醫(yī)療器械故障的誘因極其復(fù)雜，往往涵蓋多個學(xué)科涉及多種因素，對醫(yī)療器械故障進行快速準確判斷是醫(yī)院醫(yī)工日常工作中的難點。對高精密醫(yī)療器械故障進行故障誘因的分析、判斷和改進不僅能夠樹立醫(yī)工修復(fù)高精密醫(yī)療器械故障的信心，而且能提高醫(yī)院設(shè)備管理部門醫(yī)療器械維護水平，更能夠為醫(yī)院節(jié)約開支，這是醫(yī)療器械維修維護工作對醫(yī)院最切合實際的意義。