科医人PowerSuite 100W工作原理与典型故障3例

薛莉，赵宏伟，丁军斋，韩晔

山东省立第三医院 医学工程部，山东 济南 250031

引言

钬激光是一种新型激光，它以YAG（钇铝石榴石）作为激活媒介，由Cr、Tm和Ho的激光晶体制成的脉冲固体激光装置所产生的激光[1]，能够进行微创或无创手术，可大幅度减轻病患的治疗痛苦[2]。我院钬激光治疗机为科医人PowerSuite 100W，由于服役时间较长，使用频率较高，不可避免会出现故障从而影响临床的使用，因此需要维修人员充分了解钬激光的工作原理，熟练掌握钬激光基本故障的维修方法，落实钬激光的维护保养，减少故障的发生，以满足临床手术需要。本文将介绍我院钬激光治疗机的几次故障维修情况，供参考。

1 钬激光的工作原理

激光发射器是钬激光治疗机的核心部件，科医人钬激光治疗机的激光器由4根激光腔组合而成，可以发射激光[3]。4根激光腔的额定输出功率均为30 W，整个激光发射器的最大输出功率可以达到120 W[4]。使用中，某一根激光腔发生故障，其他激光腔会代偿工作，大幅降低了单根激光腔故障对整机使用的影响[5]。由激光器发射的激光会依次经过能量稳定装置、高反射镜后，达到稳定状态（图1），然后经过光纤防护镜和光纤，使激光作用于患者的病灶组织[6]。因水处于钬激光吸收的波峰，所以钬激光的能量会被人体组织中的水分所吸收，进而产生出气泡，当气泡吸收激光能量后会形成爆炸，由此可对患者身上的病灶组织进行气化和切割，从而达到预期中的治疗效果[7]。

2 我院钬激光治疗机的故障案例及维修方法

科医人钬激光治疗机归属于现代医疗器械的范畴[8]，由于服役时间较长，使用频率较高，不可避免地出现如无法正常开机、开机后自检无法通过、光纤频繁损坏、开机后自动关机等故障问题。下面针对具体故障，分析原因，并给出有效的维修方法。

2.1 案例一

2.1.1 故障现象

我院科医人钬激光治疗机性能较为稳定，自2014年1月装机以来未出现严重故障问题，2018年5月发现钬激光设备无法正常开机。

图1 钬激光光路框架图(a)和钬激光光路实物图(b)

2.1.2 故障分析及处理

分析钬激光不开机的故障问题可以从几个方面依次检查：电源插头是否损坏、设备空气开关是否跳闸、电源控制板有无电压输出、启动钥匙开关是否损坏、水流开关是否损坏、CPU有无信号输出等。

2.1.3 排除故障

（1）钬激光电源插头为32 A专用插头，检查无损坏，检查空气开关无跳闸。

（2）主机开机后，电源指示灯正常，说明电源为接通状态，将机器拆开，对AC Control（电源控制板）如图2a所示，进行检查，发现无异常；拆下电路板，使用万用表进行检测，电阻值正常。电源控制板上有一块通过插接方式安装的体积较小的电源分配板，作用为对电压进行自动选择，可选择110 V和220 V两种电压。检测电源分配板，并未发现故障。由此排除电源控制板无电压输出导致不能开机的原因。

图2 钬激光电源控制板（a）和CPU板（b）

（3）钬激光治疗机开机之后，电源指示灯正常亮起，但是启动激光，则需旋转启动钥匙开关，维修人员启动钥匙开关后，钬激光未做出任何反应。因此怀疑本次故障可能由激光启动钥匙开关损坏导致。打开钬激光前面板，拆开启动钥匙开关两侧电线，用万用表对钥匙两侧进行检测，发现电阻值无穷大，说明钥匙开关损坏。为进一步验证，将启动钥匙开关进行短接，通电开机后，钬激光恢复正常。确定故障原因后从厂家定制钥匙开关，更换钥匙开关后故障排除。

2.2 案例二

2.2.1 故障现象

2018年10月再次发现设备无法正常开机，经检查发现电源控制板上保险丝F8、F9烧坏，更换保险丝F8、F9后开机，保险丝再次烧坏。

2.2.2 故障分析及处理

电源控制板启动电路如图3所示，分析启动电路，保险丝F8、F9在变压器T2输入电路中。将输出电路保险F10去掉就是相当于去掉所有负载，只是将220 V直接加到T2上，此时F8、F9还是烧坏。因此可判断是变压器T2出现问题，从厂家订货变压器T2并安装完成后，钬激光治疗机已经通电，电源控制板启动电路故障暂时排除。

图3 电源控制板启动电路图

此时钬激光治疗机仍无法启动，查看相关文献发现：排除电源控制板启动电路问题后机器仍然无法启动时，需要排查水流开关、钥匙开关、输出电压、CPU[9-11]这四个地方。首先检查水流开关正常，其次检查新换的钥匙开关正常，然后检查所有输出电压正常，最后将电源控制板上的CPU_DEFEAT_JUMPER插到CPU板J46上判断CPU是否正常（图2b）。插上跳线后机器正常启动，暂时判断CPU板故障，需要更换CPU 板。更换新的CPU板后故障依旧存在，因此之前判断错误。仔细分析开机时CPU和电源控制板之间的电路配合：开机后将钥匙旋至II档位并保持，CPU板输入电路输送5 V电压到电源控制板的J44（图4a），5 V电压会让继电器K3闭合。CPU_DEFEAT_JUMPER相当对K3进行了短路连接操作，此时设备运行正常。由于之前已经检查过输出电压没有问题，因此K3不闭合的原因不会是5 V电压没有接入K3（5 V接入K3时LED8会亮，也可排除此问题）。因此可初步判断继电器K3自身出现问题。如图4b所示，将电源控制板卸下来，发现继电器K3针脚和主体断开了，焊接继电器K3针脚与主体后故障排除，钬激光治疗机设备运行正常。

图4 电源控制板负载电路（a）和实物图（b）

2.3 案例三

2.3.1 故障现象

2019年6月我院的科医人钬激光治疗机在使用中，出现输出功率降低的情况，维修后正常使用，3个月后设备开机报错，无法使用。

2.3.2 故障分析及处理

由于我院钬激光治疗机上使用的是可重复使用光纤，通过分析钬激光输出功率过低原因，并从4个方面依次排查：光纤、光纤保护镜、激光腔、各反射镜[12]。维修人员先对其依次进行排查：首先将光纤对接到检测镜上，保证光纤尾端对准光源，检查光纤对接的端面[13]，发现光纤内芯不是明亮完整的圆点（图5b）。用专用光纤切割刀将光纤进行修整，修整端面清洁，光纤内芯变为明亮完整的圆点（图5a），输出功率有所提升，但并未达到标准。继续检查光纤保护镜（Blastshield），发现光纤保护镜也有破损（图6），随后从厂家定制光纤保护镜，更换后输出功率达到正常，故障排除。

但钬激光使用3个月后再次无法正常使用，出现开机报错（图7），报错信息提示激光光路（Testing Falshlamps Failed）故障。再次从4个方面依次排查：光纤、光纤保护镜、激光腔、各反射镜。首先检查光纤，发现光纤内芯有大量黑点，用专用光纤切割刀将光纤进行修整后，仍旧提示激光光路故障。其次，检查光纤保护镜发现保护镜也有破损，从厂家定制并更换后，激光光路故障依旧存在。然后排查激光腔（图8a）供电电压正常。最后检查各组反射镜（图8a），发现激光枪前全反射镜中间有白色的小点（图8b），严重阻碍激光的传导，导致钬激光光路故障，并且引起输出功率降低的情况。更换激光枪前全反射镜并对钬激光光路进行校正，通电开机后，故障消除。

图5 钬激光光纤对比图

图6 钬激光损坏的光纤保护镜

图7 钬激光开机自检界面

图8 钬激光光纤保护镜

综上所述，第一次出现功率降低的故障时，更换光纤和光纤保护镜后设备正常运行，没有分析光纤和光纤保护镜损坏的根本原因，导致钬激光设备第二次出现故障，总结两次故障原因均是由于激光全反射镜片的损坏程度不同导致光纤和光纤保护镜故障。

3 总结与讨论

本文讲述了科医人钬激光治疗机在使用过程中出现的典型故障案例，包括无法开机、保险丝烧坏、输出功率不足等，并对其维修步骤进行了一一讲解。对此，维修人员应当更加深入了解机器的工作原理，根据故障现象[14]，找出故障原因，采取有效的方法和措施进行应急替代及维修处理[15]，争取在最短的时间内消除故障，使机器恢复正常，同时，为降低科医人钬激光治疗机故障的发生[16]，医护人员要做到正确使用机器，认真完成日常维护保养。