黃升云，萬(wàn)洲，李晨旭，石勝陵

1. 重慶市涪陵中心醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備科，重慶 408000；2. 重慶市酉陽(yáng)縣人民醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備科，重慶 409899

引言

GE Innova 2100-IQ數(shù)字減影X射線機(jī)主要用于心血管介入（包括冠脈造影和心律失常射頻消融治療、先心病介入治療等）檢查治療[1-2]，對(duì)于急性心肌梗死等疾病具有非常明顯的治療效果，作為醫(yī)院胸痛中心創(chuàng)建、審批中必備的設(shè)備之一，具有不可代替性作用[3-5]。2012年，我院引進(jìn)了美國(guó)GE公司的Innova 2100數(shù)字化平板心血管專(zhuān)用系統(tǒng)?，F(xiàn)使用時(shí)間已較久，其中5年為自主維修與單次叫修相結(jié)合的維修方式。目前，針對(duì)該設(shè)備的研究基本是進(jìn)行設(shè)備整體故障產(chǎn)生的分析、判斷及部件、組件的更換維修[6-8]，在醫(yī)療設(shè)備自帶維修診斷軟件的條件下，設(shè)備故障時(shí)會(huì)通過(guò)自診斷軟件診斷后指明故障方向，工程師利用設(shè)備自帶測(cè)試程序進(jìn)行測(cè)試后，基本能判斷出損壞的組件，然后通過(guò)更換組件修復(fù)設(shè)備。這種維修方式對(duì)工程師的維修技術(shù)能力提升有限，且因組件價(jià)格昂貴，會(huì)導(dǎo)致維修、使用成本居高不下。該設(shè)備容易損壞的貴重備件有球管、DL主機(jī)、準(zhǔn)直器、高壓發(fā)生器等。因球管為專(zhuān)用配件，常見(jiàn)故障為燈絲開(kāi)路、高壓放電、旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極壞等，這些配件無(wú)法維修只能進(jìn)行整體更換；DL主機(jī)、準(zhǔn)直器、高壓發(fā)生器等組件是可以進(jìn)行細(xì)化研究和維修。本文所述GE Innova 2100設(shè)備的準(zhǔn)直器大多采用外購(gòu)西門(mén)子的產(chǎn)品，維修方常規(guī)處理方法就是更換準(zhǔn)直器[9-11]，價(jià)格昂貴且該元件易壞，本科室所負(fù)責(zé)的幾臺(tái)設(shè)備平均每2年多就會(huì)壞一次，隨機(jī)沒(méi)有關(guān)于該準(zhǔn)直器的維修資料可查閱，經(jīng)過(guò)多次維修總結(jié)，本文介紹其中幾例準(zhǔn)直器故障的分析處理過(guò)程，從維修方法、維修思路等為醫(yī)工同行提供參考。

1 準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)解剖及原理分析

該準(zhǔn)直器由水平X、Y方向的正方形射線遮擋光柵、銅濾過(guò)片、月牙形軟遮擋光柵3層裝置組[12-14]。準(zhǔn)直器實(shí)物結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。最上一層為常規(guī)的方形鉛擋，有水平X和Y兩個(gè)方向，分別由電機(jī)X41和X42驅(qū)動(dòng)，定位精度則由S1和S2兩個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)作為初始位置的起點(diǎn)。軟件根據(jù)不同部位設(shè)置了不同的參數(shù)或者操作者手動(dòng)設(shè)置參數(shù)，以此來(lái)調(diào)節(jié)照射野大小，通過(guò)給予L6285脈寬調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）電流控制回路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)精確運(yùn)動(dòng)到設(shè)置位置。中間一層為銅濾過(guò)層，該層由上下兩層銅濾過(guò)片組成，每層有空位、0.1 mm和0.2 mm的圓形銅片按照120°角位組成，兩層由同一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。共形成4種不同濾過(guò)組合，位置由U1到U4四位光感應(yīng)開(kāi)關(guān)來(lái)確定集中組合的位置。感應(yīng)到的信號(hào)發(fā)送回控制板，與系統(tǒng)發(fā)出的輸出信號(hào)（根據(jù)不同位置自動(dòng)設(shè)定的）進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果輸出信號(hào)，由PWM電流控制回路L6285驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到指定位置。最下面一層為軟射線遮擋層，由2個(gè)電機(jī)分別控制左右遮擋及旋轉(zhuǎn)方向，起始位由S4與S5微動(dòng)開(kāi)關(guān)確定，行程位置通過(guò)手動(dòng)操作輸出控制信號(hào)，同樣通過(guò)L6285驅(qū)動(dòng)電機(jī)到達(dá)位置。準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示。

圖1 準(zhǔn)直器實(shí)物結(jié)構(gòu)圖

圖2 準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)原理圖

2 案例分析

2.1 案例一

2.1.1 故障現(xiàn)象

在正常使用設(shè)備時(shí)報(bào)準(zhǔn)直器錯(cuò)誤“Collimator Fail Call Service”，設(shè)備無(wú)射線產(chǎn)生，無(wú)法使用。

2.1.2 故障分析

根據(jù)故障現(xiàn)象，初步判斷故障產(chǎn)生原因?yàn)椋簻?zhǔn)直器故障、準(zhǔn)直器無(wú)電源、準(zhǔn)直器與JIDA發(fā)生器通訊不暢、JIDA發(fā)生器本身故障。

2.1.3 故障檢測(cè)及診斷

本著先易后難的原則，拆下準(zhǔn)直器外殼測(cè)量中心控制板（Center Board Control，CBC）上的24 V直流電源電壓，其值為23.9 V，供電正常。仔細(xì)觀察準(zhǔn)直器動(dòng)作及聽(tīng)其聲音，結(jié)合記錄的設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的開(kāi)機(jī)自檢聲音[15-16]，判斷準(zhǔn)直器的運(yùn)動(dòng)聲音異常。拆下準(zhǔn)直器上端鉛檔外蓋并開(kāi)機(jī)自檢準(zhǔn)直器，仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)處于準(zhǔn)直器中間的銅濾過(guò)層上下兩層運(yùn)動(dòng)狀態(tài)異常，經(jīng)過(guò)與設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)記錄的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩層濾過(guò)運(yùn)動(dòng)同步異常，聯(lián)系維修公司，回復(fù)為準(zhǔn)直器控制程序錯(cuò)誤且無(wú)法維修處理，需整體更換準(zhǔn)直器，價(jià)格17萬(wàn)元。

設(shè)備隨機(jī)未提供該部件相關(guān)資料，筆者決定拆機(jī)分析其結(jié)構(gòu)原理并進(jìn)行維修，研究發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)下面一層可以正反兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，上面一層因限位擋塊的控制只能逆時(shí)針?lè)较颍▓D3）。自檢時(shí)電機(jī)帶動(dòng)上下兩層順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，光感位置傳感器對(duì)應(yīng)位置的反光定位，由3個(gè)120°涂有不同高度的白色涂層的擋片確定。經(jīng)仔細(xì)觀察為上層位置定位錯(cuò)誤，首先懷疑光感應(yīng)傳感器或者定位片錯(cuò)誤，通過(guò)萬(wàn)用表對(duì)比測(cè)量上下層元件的阻值與電壓值，排除了元件及定位片故障。反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，觀察到電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下層同步運(yùn)動(dòng)，上層總是間隔一定時(shí)間后才能同步120°，間隔時(shí)間規(guī)律不明顯。取下傳動(dòng)中心卡簧，將上層的濾過(guò)層取下，仔細(xì)觀察中間有一銷(xiāo)子會(huì)緩慢上升（圖4），研究其結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)此銷(xiāo)子對(duì)應(yīng)上層的3個(gè)120°的錐形槽。其運(yùn)動(dòng)是電機(jī)直接帶動(dòng)下層運(yùn)動(dòng)，下層通過(guò)此銷(xiāo)子及其聯(lián)動(dòng)裝置帶動(dòng)上層同步運(yùn)動(dòng)。故判斷為此定位銷(xiāo)的運(yùn)動(dòng)阻力太大，運(yùn)動(dòng)不到位引起故障。

圖3 濾過(guò)結(jié)構(gòu)圖

圖4 濾過(guò)互鎖裝置

2.1.4 故障處理

將互鎖的定位銷(xiāo)取出清潔，下面的小彈簧沒(méi)有可單獨(dú)更換的，通過(guò)對(duì)使用小彈簧的多種產(chǎn)品及元件的對(duì)比，永前電氣LA128A點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)內(nèi)的小彈簧比較合適，更換后試機(jī)工作正常，并備用10個(gè)點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)。

2.2 案例二

2.2.1 故障現(xiàn)象

圖像下方出現(xiàn)1 cm左右黑邊，見(jiàn)圖5。

圖5 實(shí)發(fā)故障圖

2.2.2 故障分析

出現(xiàn)黑邊的原因一般為：① 防撞安全氣壓開(kāi)關(guān)失靈，設(shè)備碰撞后發(fā)生位置漂移；② 探測(cè)器位置發(fā)生變化；③ 準(zhǔn)直器損壞。

2.2.3 故障檢測(cè)、診斷

檢查氣壓開(kāi)關(guān)正常，X射線球管、探測(cè)器等均沒(méi)有碰撞痕跡，位移的可能性排除。拆開(kāi)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)上下的驅(qū)動(dòng)皮帶有點(diǎn)松動(dòng)，固緊皮帶后檢測(cè)故障依舊。根據(jù)原理分析，進(jìn)入設(shè)備維修界面并運(yùn)行相關(guān)檢測(cè)診斷程序，顯示正常。軟件、設(shè)置均沒(méi)有問(wèn)題，判斷問(wèn)題應(yīng)該出現(xiàn)在準(zhǔn)直器驅(qū)動(dòng)部分。自主剖析原理圖，Y軸方向由S2開(kāi)關(guān)控制起始位置，軟件及數(shù)據(jù)沒(méi)有問(wèn)題，那應(yīng)是S2位置發(fā)生少量偏移，分析結(jié)構(gòu)其中心點(diǎn)由右邊的blade板上的調(diào)節(jié)螺絲觸發(fā)定位開(kāi)關(guān)確定（圖6）。對(duì)微動(dòng)開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)螺絲均做調(diào)整后，圖像黑邊明顯好轉(zhuǎn)，但沒(méi)有完全解決，判定為微動(dòng)開(kāi)關(guān)與調(diào)節(jié)螺絲位置錯(cuò)誤引起故障。

圖6 定位開(kāi)關(guān)、運(yùn)動(dòng)圖

2.2.4 故障處理

隨著設(shè)備使用時(shí)間的增加，調(diào)節(jié)螺絲和微動(dòng)開(kāi)關(guān)頻繁接觸，導(dǎo)致磨損和變形后，發(fā)生定位漂移。因微動(dòng)開(kāi)關(guān)尺寸特殊，短時(shí)間無(wú)法更換，所以采取拆除彈簧或加長(zhǎng)螺絲的處理方法，應(yīng)急恢復(fù)設(shè)備使用，及時(shí)購(gòu)買(mǎi)合適的微動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行更換，并備用適量開(kāi)關(guān)。

2.3 案例三

2.3.1 故障現(xiàn)象

開(kāi)機(jī)自檢后報(bào)錯(cuò)“Collimator Fail Call Service”，后臺(tái)顯示準(zhǔn)直器自檢失敗，設(shè)備無(wú)法正常使用。

2.3.2 故障分析

根據(jù)現(xiàn)象判斷應(yīng)該是準(zhǔn)直器的自檢信號(hào)異常、外部供電及通信不暢。

2.3.3 故障檢測(cè)、診斷

測(cè)量準(zhǔn)直器供電24 V電源正常，在維修界面用軟件檢測(cè)通信呼叫正常但無(wú)應(yīng)答，故障大概率出現(xiàn)在準(zhǔn)直器部分。拆開(kāi)準(zhǔn)直器外殼，觀察發(fā)現(xiàn)開(kāi)機(jī)自檢時(shí)準(zhǔn)直器通電后電機(jī)有動(dòng)作，瞬間準(zhǔn)直器驅(qū)動(dòng)板斷電且指示燈熄滅，一會(huì)兒指示燈點(diǎn)亮后再次熄滅，反復(fù)出現(xiàn)。測(cè)量準(zhǔn)直器內(nèi)部輸入電壓正常，分析板子結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)可恢復(fù)的保險(xiǎn)（F3）一直處于斷開(kāi)和恢復(fù)的交替之中。判斷是有元件短路導(dǎo)致電壓異常，因無(wú)任何資料可查，根據(jù)自主繪制的原理結(jié)構(gòu)圖（圖7）進(jìn)行分析，設(shè)備的控制信號(hào)通過(guò)J3線輸入后與位置傳感器反饋信號(hào)組合，組合后通過(guò)J21、J26、J4、J18等分別輸出對(duì)應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過(guò)PWM電流控制回路J28、J20、J24驅(qū)動(dòng)電機(jī)X51、X52動(dòng)作。斷開(kāi)銅濾過(guò)電機(jī)（X51）和軟遮擋電機(jī)（X52），開(kāi)機(jī)故障依舊，判斷故障應(yīng)該出現(xiàn)在CBC板。測(cè)量電源電流偏大，判斷是驅(qū)動(dòng)元件有短路現(xiàn)象，在長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)機(jī)后，關(guān)機(jī)感觸板子上的元件，發(fā)現(xiàn)PWM電流控制回路L6285（J28）溫度偏高，判斷為該集成損壞。因設(shè)備使用時(shí)間緊迫，更換元件無(wú)法滿足及時(shí)性和準(zhǔn)確性要求，決定采用更換準(zhǔn)直器的維修方案。

圖7 驅(qū)動(dòng)電路原理圖

2.3.4 維修處理

這次維修雖然采用更換維修，但經(jīng)過(guò)維修分析過(guò)程，了解了故障發(fā)生的原因，在不增加成本的基礎(chǔ)上保留下舊的準(zhǔn)直器。最后通過(guò)購(gòu)買(mǎi)元件更換修復(fù)該準(zhǔn)直器，作為設(shè)備維修的備用件。

3 討論與總結(jié)

隨著GE Innova 2100血管機(jī)在醫(yī)院的廣泛應(yīng)用，設(shè)備在高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，故障也隨之增多，此設(shè)備常出現(xiàn)問(wèn)題的組件有準(zhǔn)直器、PDU控制器、主機(jī)DL電腦箱、球管、主機(jī)UPS、機(jī)架控制板、高壓發(fā)生器等。大部分文獻(xiàn)均是在血管機(jī)廠家隨機(jī)提供的技術(shù)資料條件下開(kāi)展研究，根據(jù)技術(shù)資料對(duì)設(shè)備整體回路中的部件工作狀態(tài)及信號(hào)處理作出故障判斷，然后進(jìn)行換件及技術(shù)處理[17-18]。然而，當(dāng)代大型醫(yī)療設(shè)備零部件均實(shí)行了全球采購(gòu)，這部分零部件的資料隨機(jī)并未提供，大多數(shù)情況下維修工程師只能外購(gòu)配件整體更換。這種維修方式會(huì)導(dǎo)致其材料成本大幅增加，且發(fā)貨之前還需要維修方工程師到場(chǎng)診斷，維修人工費(fèi)也較高，導(dǎo)致該類(lèi)設(shè)備使用成本居高不下。本研究從工程師自修角度出發(fā)，經(jīng)過(guò)日常對(duì)設(shè)備性能的觀察記錄，總結(jié)設(shè)備的易損配件，通過(guò)研究、分析并繪制原理圖等方法將組件診斷模式維修變?yōu)榻M件的元件級(jí)維修，通過(guò)此種維修方法工程師的維修技術(shù)水平會(huì)得到大幅度提升，設(shè)備維修時(shí)判別故障速度會(huì)提升，并通過(guò)備用易損元件（如準(zhǔn)直器里面的小開(kāi)關(guān)、PDU機(jī)柜的延時(shí)繼電器、主機(jī)UPS的電池組件等），在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)能以最快速度恢復(fù)設(shè)備的正常工作。

本文所研究的準(zhǔn)直器是GE廠家在設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中采購(gòu)的西門(mén)子廠家組件，無(wú)隨機(jī)維修資料提供，維修難度增大且維修組件價(jià)格較高[19-20]。本文通過(guò)平常對(duì)設(shè)備及其組件的相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)、指示狀態(tài)、自檢流程及機(jī)械動(dòng)作聲音等的記錄，設(shè)備故障時(shí)快速對(duì)比診斷、細(xì)心分析部分小細(xì)節(jié)（如故障一的小彈簧引起的大問(wèn)題），涉及電路時(shí)注意分析電路結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)分析集成元件及其外圍電路等維修方法，從而達(dá)到通過(guò)更換小元件解決需更換組件的大問(wèn)題。此類(lèi)維修在設(shè)備運(yùn)行初期數(shù)據(jù)較少會(huì)導(dǎo)致維修時(shí)間增加，對(duì)工程師的專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平要求較高，維修時(shí)要工程師具有維修的耐心、細(xì)心等工作態(tài)度。此類(lèi)維修方法可為同行在進(jìn)行維修費(fèi)、材料費(fèi)昂貴且易損的放射類(lèi)（CT、DR、ECT等）等產(chǎn)品的維修時(shí)提供一定參考。