口腔科綜合治療臺機械運動故障常見原因分析及處理

沈海春

北京安貞醫院 醫學工程處，北京 100029

引言

口腔綜合治療臺又稱牙椅，是口腔診治工作的基礎設備，是一種集電、水、氣合一的設備。隨著醫學科學的發展，口腔綜合治療臺實現了機椅聯動，適用于牙體的鉆磨、切削，牙體及牙周體潔治、整修、拋光以及牙周和牙槽手術[1]。盡管目前市面上各種品牌型號的口腔綜合治療臺品種多樣，功能也各有特色，但總體來說，口腔綜合治療臺的基本結構都是大同小異的[2]。在日常工作中，牙椅會出現各種故障，其中機械運動故障是常見故障，一旦出現這類故障，必然影響口腔治療工作的順利進行和醫療診斷、治療的準確性與安全性。關于牙椅維修的研究很多，其中有很多包括機械運動故障：繼電器故障[1‐3]和限位開關故障[4‐5]，但故障介紹較單一。熟練掌握牙椅機械運動的原理及常見故障原因及解決方法，更利于順利解決故障問題，從而減輕設備故障對臨床工作的影響，提高設備的使用效率，更好地配合臨床工作[6‐7]。本文詳細地介紹了SIRONA公司C8+牙椅機械運動的基本原理，并以三種機械運動故障維修為例，通過故障現象系統地分析導致牙椅機械運動故障的常見原因，并且建立一套正確的排查解決思路，以期為同行提供參考和借鑒。

1 牙椅機械運動的基本原理

我院口腔科牙椅主要是德國SIRONA公司生產的C8+及INTEGO型號的牙椅，屬于電動機械式牙科椅。牙椅機械運動是利用電機提供動力來源，且需要機械旋轉桿結構、啟動電容等配合來實現的，結合電位器的限位電阻實現椅位記憶及限制運動軌跡[8]。

本文以SIRONA C8+牙椅為例，該牙椅上有兩個手動控制面板，分別是醫師控制面板和助手控制面板[9]，見圖1。兩者上邊都有控制牙椅上升下降及向前和向后的手動控制按鍵，腳踏開關上也有相應的控制鍵[4]。主控制電路板上也有控制牙椅上升、下降、向前、向后的繼電器。通過操作手動按鍵或者腳踏開關，相應的繼電器吸合，電機運轉[9]，通過機械傳送部件使椅位或靠背移動[10]，從而實現牙椅的機械運動。

圖1 我院口腔科SIRONA C8+牙椅

電位器P1是控制牙椅升降的，通過排線L13連接到主控制板X9接口上。電位器P2是控制靠背前后移動的，通過排線L14連接到主控制板X4接口上，詳見圖2。在椅位或靠背移動的過程中，P1或P2的限位電阻值也會隨著椅位或靠背位置變化而變化，對應的電壓信號也會隨之而變，主控制板也會識別到這種電壓信號變化。此外，SIRONA牙椅允許醫生根據自己常用椅位及靠背位置設置記憶快捷鍵，方便自己操作，此椅位記憶功能就是通過電位器P1、P2及主控制電路板實現的[8]。

為了保證靠背在安全范圍內向前或向后移動，電位器P2上設置了兩個限位開關，詳見圖3，當靠背向前或向后到達極限位置時觸發，中斷操作[11]。

圖3 電位器實物圖

2 故障案例

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

椅位無法升降，靠背也無法向前或向后移動，牙椅不能進行任何機械運動。

2.1.2 故障分析

此故障雖較常見，但究其原因卻有很多種，主要原因如下：

（1）限位開關觸發或損壞。SIRONA C8+這款牙椅有3個限位開關，分別是位于助手操作臺內部的SS_HE、坐墊架子下邊左側邊的SS_TB以及坐墊下邊中間的SS_BR，（圖2）。這些限位開關被觸發均會啟動椅位的安全保護[12]，產生機械運動故障，主控制板上的V79報警燈會亮紅燈，見圖4[13]。其中位于助手操作臺內部的限位開關SS_HE被觸發時會造成牙椅不能進行任何機械運動。

（2）氣控開關DN1有問題。氣控開關DN1位于地箱里邊、主控制板SB板上邊，通過L88插在SB板的X8口上（圖2）。當醫師操作臺或助手操作臺器械工作時通過腳閘供氣，打開氣控電開關DN1，主板鎖死，牙椅不能進行任何機械運動，從而保證操作安全。當氣控開關DN1有問題時會造成牙椅不能進行任何機械運動，主控制板上的V79報警燈也會亮紅燈（圖4）[13]。

圖2 SIRONA牙椅主電路板及機械運動系統框架圖

圖4 主控板及限位開關

（3）腳踏開關有問題。當使用完醫師操作臺或助手操作臺上的器械后，不用踩腳踏時，如果腳踏開關還沒有彈起復位，牙椅還會處于保護狀態，不能進行任何機械運動[14]。此外，當腳踏開關彈簧損壞時，彈起時放氣不完全，氣控電開關不能關閉，牙椅也不能進行任何機械運動，這時需要更換新的彈簧。

2.1.3 故障排除

檢修時根據由易到難的原則，先打開地箱蓋發現主控制板上的V79報警燈亮紅燈，懷疑是助手操作臺內部的限位開關SS_HE或者是氣控開關DN1的問題。上下晃動助手位操作臺，可以聽見其內部限位開關的“咔噠”聲，而且V79報警燈還在亮著，可以初步斷定限位開關SS_HE沒有問題。

然后檢修限位開關DN1。先調控電氣開關，使用一字螺絲刀將氣控電開關順時針及逆時針擰動半圈后再恢復，無效，V79報警燈還在亮紅燈。氣控開關DN1上有連線L88，上插棕色、白色兩個小線柱。將兩個小線柱拔下用曲別針短路后，按動控制按鈕，牙椅和靠背可以正常移動。判定是氣控開關DN1損壞，更換新的氣控開關后故障解除。

2.2 故障二

2.2.1 故障現象

椅位不能上升。

2.2.2 故障分析

當椅位某一運動不能進行時，常見故障原因如下：（1）限位開關觸發或損壞，主控制板上的V79報警燈亮紅燈。

（2）控制開關損壞[15]。醫師控制面板及助手控制面板和腳踏開關上的控制開關是通過排線連接到主控制板X21、X22接口上的（圖2），這就需要用萬用表對相應排線上的接線腳進行通斷測量來確認開關是否有問題。

（3）繼電器的問題。由于椅位的長期頻繁運動，會使控制電路繼電器的老化并且會產生故障。控制椅位升降和靠背向前向后運動的繼電器J1～4（圖2）都是直流24 V觸發的。維修時可以在按此方向控制鍵，同時用萬用表測量繼電器輸入端是否有24 V電壓，然后繼續按控制鍵觀察繼電器及椅位有無動作。如繼電器和椅位都沒有動作，則說明繼電器已經損壞須更換。如果繼電器吸合而椅位不動則說明繼電器觸點接觸不良，一般是繼電器觸點氧化造成的，也得更換繼電器。如果繼電器和椅位都產生了動作，繼電器就是沒有問題的[16]。

繼電器比較常見的故障是觸點被氧化，是由于在觸點頻繁轉換時，繼電器線圈內產生很高的反向感應電動勢，使觸點打火并產生黑色氧化膜，造成接觸不良[12]。

2.2.3 故障排除

打開地箱，主控制電路板上V79報警燈未亮，排除了限位開關的問題。然后用萬用表對控制開關進行檢查，未發現異常。斷開電機與主板連接線，在按動上升開關時測量主板電機接口X17，無輸出電壓。重新按下上升按鈕，可以聽到控制椅位上升的繼電器J1吸合聲，但是椅位不動。萬用表測量到繼電器輸入端電壓為24 V，這說明繼電器能夠工作，按鍵到主控制板的控制信號傳輸沒有問題[17]。 打開繼電器J1，發現此繼電器觸點變黑氧化，造成了接觸不良，更換新的繼電器后正常。

2.3 故障三

2.3.1 故障現象

椅位無法升降，靠背可以正常向前或者向后移動。

2.3.2 故障分析

當椅位無法升降，但靠背可以正常向前或者向后移動時的故障原因可能包括兩種情況。

（1）電位器故障。在椅位升降的過程中，電位器P1限位阻值也會變化，其對應的電壓信號也會相應地產生變化。當電位器P1出問題時，其電信號的變化將無法與M1的轉動同步，主控制電路板具有自檢功能[18]，會發現這種偏差并中斷相應M1電機的運轉，造成椅位無法升降。

（2）電機故障。當控制升降的電機損壞時，椅位就無法進行升降。

2.3.3 故障排除

將控制椅位升降電機M1‐L9‐X17這一路的排線L9的接口插在主板SB的X16口上，操作靠背運動的按鍵，牙椅還是無法升降，可以確定主控制板沒有問題，是電機或者電位器有問題[19]。先將電位器P1拆下來，清潔表面灰塵，重新裝上后牙椅還是無法升降。更換新的電位器P1后，故障解除，牙椅可以正常升降，故障排除。

3 討論

3.1 牙椅機械運動故障產生的主要原因

（1）控制電路問題。比較常見的有控制某個方向運動的按鍵開關損壞[9]或者繼電器觸點被氧化[12]，都會造成牙椅無法進行某一方向的運動。如果主控制板的關鍵電子元件如整流橋損壞就會造成牙椅無法進行任何機械運動[2]。

（2）安全開關問題。某個安全開關被觸發常常會造成牙椅無法進行某個方向的運動，只是對于C8+牙椅，如文中故障一中介紹的，當位于助手操作臺內部的限位開關SS_HE被觸發時會造成牙椅不能進行任何機械運動。

（3）腳踏開關問題。當不用踩腳踏時，如果腳踏開關還沒有彈起復位，牙椅還會處于保護狀態，不能進行任何機械運動[14]。

3.2 SIRONA C8+牙椅常見的故障原因

（1）氣控開關DN1問題。當此氣控開關出問題時，也會造成牙椅不能進行任何機械運動。故障一中也詳細地介紹了氣控開關DN1故障的排查方法。

（2）電位器P1或P2問題。電位器P1和P2為控制牙椅升降和靠背仰俯的電位器，當P1或P2出問題時會造成牙椅無法升降或者靠背無法仰俯。本文介紹了電位器P1和P2控制牙椅和靠背運動的原理，也在故障三中詳細地介紹了電位器故障的排查方法。

4 結論

本論文對SIRONA C8+綜合治療臺的機械運動系統及原理進行了介紹，并對日常工作中遇到的常見故障問題進行了分類總結。作為醫學工程師，平時應充分了解設備的組成結構及工作原理，熟練掌握常見故障的維修處理方法，以便在最短的時間內消除故障。同時，日常工作中需要定期對設備進行預防性的維護。此外，當牙椅的傳送鏈條被硬幣或垃圾卡住時也會引起故障，會造成靠背無法移動，因此作為設備的使用人員，醫生護士平時對設備還應多注意愛護及細心保養[20]，治療病人時最好讓病人先清空衣服口袋里的物品，以此減少設備的故障率。