飞利浦IU22彩超基本工作原理与故障维修实例

方浩

舟山市妇幼保健院 设备科，浙江 舟山 316000

引言

医学超声影像设备广泛应用于各种疾病的诊断之中，它具有无辐射、出结果速度快、无损伤以及成本低等诸多优势，基本成为各大医院的基础配置之一[1]。超声设备功能较为齐全，能够提供清晰全面的图像画面，帮助医生做进一步的诊断[2]。虽然超声设备的性能较为稳定，但在长期使用后，难免还是会出现一些故障。当故障发生后，医院设备维修人员应该及时做出判断并进行维修。除此之外，为了防止故障的发生，也需要对超声设备做好定期的维护保养工作。

飞利浦IU22彩超设备因其高质量的图像显示能力、完善的功能而广受各大医疗机构的青睐，该设备不仅能够清晰呈现人体各个器官，还能够显示一些病人体内的血流信息，这些均可以为临床诊断提供关键资料[3-4]。本文以我院配置的飞利浦IU22彩超设备为例，介绍了2例该设备常见的故障维修方法，并重点探讨了可行的维修保养方法，以提高该设备的使用率，延长设备的使用寿命，进一步提升医院的医疗服务质量。

1 飞利浦IU22彩超工作原理

飞利浦IU22彩超设备采用XP-E系统，主要的电源规格为交流230 V，电流在正常和峰值的时候标准为3.64 A和4 A[5]。飞利浦IU22彩超系统大致可分为：前端硬件部分、信号处理部分、显示系统、设备控制系统和能源系统五大部分，其中的控制部分、处理部分和显示部分被PC所替代，这几部分当中的信号处理系统可以对探头接收到的多数据流进行同时处理，从而形成图像信息[6]。图像储存与输出设备采用实时复合成像技术，将单个图像整合成一种清晰的高分辨率图像。飞利浦IU22彩超设备实物图，见图1。

图1 飞利浦IU22彩超设备实物图

1.1 前端部分

飞利浦IU22彩超设备的前端硬件部分由前端板（Front End Controller，FEC）、 通道板（Channel Boards，CBS）、模拟电压调制板（Neo Analog Input Module，NAIM）、前端采集板（Acquisition Flat Panel Module，AFP）、探头选择板（Scanhead Select Module，SHSEL）共 5 个功能板组成。

FEC板可以向前端机箱内其他电路板发送控制信号和控制数据，还能对设备内的电压、电流的强度等进行调节，FEC板负责接收探头采集的信号，并把信号进行加工处理，然后传递给超声系统后端的硬件处理系统。实时监控超声电压和能量强度，以及前端机箱内温度；从通道板实时接收射频超声信号，发送给后端等待处理；完成生理心电信号的处理，它是整个前端部分的主控板；四块CBS将对系统信号进行加权处理，相当于一个信号放大器；NAIM提供激励探头的脉冲电压，并具有调节和校准功能，板子上下部位都配有温度传感器，对内部元件问题的升降具有调节作用；AFP具有分配电压与电信号的功能；SHSEL是一个接口板，位于探头和设备前端之间，能够对探头进行识别和切换，并对探头信号进行反馈[7-8]。

1.2 后端硬件

彩超设备的后端硬件主要包括控制系统以及信号处理系统，主计算机HOST，图像处理计算机SIP，音、视频输入输出接口板AVID等。HOST对整个彩超系统具有总调度作用，当医生开始对彩超系统进行操作时，该程序即刻开始对操作指令进行处理；HOST能与SIP时刻保持通信通畅，SIP可对设备获得的图像进行加工处理，将HOST传输来的信号进行转化，转化成为本彩超系统自己的数据，然后由AVID进行接收并输出。

1.3 其他元件

电源系统部分负责整机部分供电与电压转化与分配。操作控制部分则由控制面板组件CPM、连接板接口、用户接口板、背景灯电压变换器、触摸屏、蓝牙收发器等部件组成，主要用于实现各界面的操控、显示、设备遥控等。显示部分由3部分电路板及显示器组成，主要通过各种信号转换与模拟形成供显示用的超声信息，传递给显示器和其他外接设备。

2 故障维修

根据我院飞利浦IU22彩超的故障维修记录，经过统计分析发现，IU22彩超最常见的故障主要有4类，分别是设备黑屏、设备使用过程中无响应、设备死机以及无法选取数据流。根据本院的维修工作经验，本文选取2例典型故障进行了维修方法的总结与分析，具体情况如下。

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

飞利浦IU22彩超设备启动后突然出现断电黑屏现象，交流电源指示灯频繁闪烁（图2）。在重新开机运行彩超设备后，设备依然无任何反应，仍处于黑屏状态。

图2 故障一黑屏现象

2.1.2 故障检修

当设备出现黑屏现象时，说明飞利浦IU22彩超设备显示器未输入视频信号，所以在黑屏故障维修中，要先检测显示器与主机之间的连接是否正常。经检查，未发现连接线出现损毁或接触不良等现象，重新插拔连接线，故障依旧，排除线路连接问题。考虑到设备黑屏的同时，伴随交流电源指示灯频繁闪烁，考虑有可能是设备电源出现问题，因为电源系统中的变压器部分不仅具有交流滤波的功能，还可以将220 V的交流电转化为12 V的待机信号。当变压器正常工作时，交流电源指示灯会处于常亮状态，而当电源出现过流过压保护时，指示灯则会出现频繁闪烁的现象。因此，我们从分析设备电源系统开始入手检查。

设备主机电源分为前端电源（Acquisition Power Supply，APS）、后端电源（Platform Power supply，PPS）、信号电源分配板（Signal and Power Distribution Board，SPD）等几个部分。其中APS可为前端采集部分的硬件供电，PPS负责给设备的控制与处理部分硬件供电。SPD的功能较为复杂，位于后端部分，它可以将前端和控制面板的信号线和电源线连接到计算机母板上，还对整个系统的开关机控制具有重要影响，该部分可以提供+5.01 VDC参考电压，产生+5 VDC和+3.3 VDC电压并用于监控+12 VDC，还提供过压关机保护，提供-12 VDC跟随+12 VDC等。我们对这3部分是否发生故障进行逐步排查，首先将设备前端电源进行隔离，造成前端电路短路，再次开机，故障现象仍然存在，排除电源前端故障；接着对主机电源后端进行短路操作，重新开机，黑屏现象仍然存在，排除后端电源故障的可能性；接着只剩下电源分配板，打开主机箱，用万用表进行逐步检测，发现SPD主板部分信号输出不连贯，SPD板上的电缆接口有烧焦痕迹，将电缆接口进行更换并重新连接，重新组装后再次开机，设备故障现象消失，可正常使用。

2.1.3 小结

本次黑屏故障是由电源内部线路烧毁造成的，分析原因有可能是设备散热功能差导致的。如果彩超系统的散热性能比较差，内部元件则会随着使用时间的延长而温度过高，其原本性能将会遭到破坏，因此，我们必须重视彩超系统内部的散热问题，做好外部保养的同时，定期检查系统内部的冷却扇，做好清洁工作，防止其被异物堵塞，使空气能够更加流畅，设备能够正常运行。另外，由于线路的错误连接或接触不良也会导致设备线路发热高于正常情况，造成电源内部烧毁，因此，我们应该定期检查设备电缆线等，明确其是否有裂痕、破损等，并及时的更换，使电缆线能够被正确的连接。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

设备在进行检查时，可以正常的运行，但是不能识别凸阵探头，并伴随设备突然死机状况的发生。

2.2.2 故障检修

当此故障发生以后，首先考虑是否数据传输线松动导致的，检查数据传输线，未发现数据传输线断裂现象，将数据传输线进行重新插拔，并清理接口，重新开机，发现故障仍然存在。因为是凸阵探头无法显示图像，考虑到可能是凸阵探头本身发生故障，因此对凸阵探头进行了更换，但设备故障仍然无法消除，排除探头本身发生故障的可能性。

由于该设备在我院使用的时间较长，内部电子元件难免会发生老化，查看2019年的设备维护记录时也发现了部分电子元件将要到达其使用寿命期限。当彩超设备内部的电子元件老化后，在设备运行时，随着运行时间的延长，内部的元件温度升高较快，电子元件原有的一些线性关系会产生一些偏差，它们的功能也会受到影响，进而影响到探头对图像的采集。以上分析说明了，设备的散热性能会对图像的采集产生较为明显的影响，将设备拆开，拆除主电源下方的散热网格发现，发现散热防尘网格上有大量的灰尘，引起设备散热不畅，将散热防尘网进行了清理，组装后再次开机，发现故障现象仍然存在。

此时，对该设备的维修进入了迷茫阶段，展开小组讨论，最后想到使用外置的小风扇对设备进行散热降温，小风扇吹出的风帮助内部的电路板进行散热，当小风扇运行时，设备可以正常工作，能识别凸阵探头，死机现象发生的频率明显降低，但还会偶尔发生。分析发现，小风扇正对着的一块电路板有老化痕迹，也在预防性维护记录的范围内，且在关闭风扇时，该电路板温度升高的很快，电路板实物图，见图3。将该电路板进行了更换，设备随即恢复正常，故障排除。

图3 损坏电路板图

2.2.3 小结

在本次故障中，虽然设备表现出的故障为探头不能正常工作，但经过分析发现，实际上是设备内部电路板老化导致的。在飞利浦IU22彩超系统中，探头是重要的组成部分，且价格昂贵，不应轻易进行更换，以免给医院造成较大的经济损失。如果彩超系统的探头发生故障，整个彩超系统将无法使用，所以需要操作人员对彩超的探头进行保护，依据相关规范开展工作、科学地维护探头。彩超探头的使用必须依据说明书进行规范的操作，在使用之前，操作人员应该经过上岗培训。彩超探头的拿取均应小心，避免发生碰撞，严禁将彩超探头的镜面与锋利的物品相接触，在对探头进行运输或搬动时，应该使用材质较为柔软的包装材料进行包装，做好震荡防护。除此之外，在对探头进行拆卸时，注意要关闭总电源，在对探头进行保养或清洁时，一定要严格按照说明书的要求对清洁剂进行选择。探头不能接受高温消毒，以免影响其压电效应，在对超声探头进行使用之前，必须做好清洁工作，避免耦合剂残留。

3 总结与讨论

本文结合本院的实际工作，主要分析了飞利浦IU22彩超的硬件组成与基本工作原理，并对2例典型的故障——黑屏问题与探头无法正常工作的问题进行了分析与维修方法的简述。飞利浦IU22彩超设备作为常见的彩超品牌，在综合性医院之中比较常见，且适用于多个科室的检查工作，彩超系统故障的发生，不仅会较大的影响医院的工作，还会对医院造成较大的经济损失。因此，对于本院设备科人员来说，应该对彩超系统等常用大型医疗设备做好预防性维护工作，避免设备故障的发生。

在整体维护飞利浦IU22彩超设备时，有很多细节性的工作需要注意，包括内外部元器件的清洁、电缆线的定期检查与更换、板件插接是否牢固、数据备份等基础工作[9]。同时，应该做好电气设备的安全性防护，定期检查设备是否出现漏电，必须进行地线连接，并对电压进行校准和调节[10]。在运行彩超系统的过程中，还需要对其周边环境进行检查，避免出现噪音过大、温度过高等情况，以免影响设备的正常运行，造成检查结果的偏差[11-13]。

综上所述，飞利浦IU22彩超融合了较多的先进技术，很难避免故障发生。一旦设备出现故障，就会影响整个医院的服务质量，影响医生的临床诊断，同时也增加医院的维修成本。为此，医院方面需要配备专门的维修人员，在发生故障后，针对故障类别做相应的维修处理，同时安排医疗机械工程团队负责飞利浦IU22彩超设备的日常维护保养，如此才能降低设备的故障率，减少维修成本，进而为医生的医疗服务提供助力。