Mediland电动液压手术床的部分电路原理及维修案例

济宁医学院附属医院 医学装备处，山东 济宁 272000

引言

电动液压手术床是目前手术室的标准配置，手术床要满足临床的各种手术体位的摆放，具有简单易操作的特点[1]。电动液压手术床是通过电驱动液压泵的工作，然后再控制油路方向阀的导通从而控制液压油流向来控制电动手术床的变形，其内部总体分为电路、液路、机械三部分，其中电路部分是故障易发点[2-3]。目前我院拥有电动液压手术床28台，其中Mediland品牌的20台，针对之前碰到的2例电路故障，对电动床的故障现象、原理分析、解决方式进行总结归纳。对设备故障进行积极排查有助于提高医学工程人员的技术服务能力和应急处理能力，更好的为医院服务[4]。

1 Mediland电动液压手术床的结构

1.1 Mediland 电动手术床外部结构

Mediland电动液压手术床的外部结构，由多个关键结构组成，见图1。

图1 电动床外部结构图

1.2 Mediland电动手术床内部结构

电动手术床以电动液压为动力[5]，其内部结构（图2）主要包括以下多个方面：① 电源部分：包括交流电源输入接口、变压器、主电池、副电池、外部的整流桥、A537电路板上的整流电路等，负责为电动液压手术床提供电源[6]；② 油路方向阀（图2a）：控制液压油的流动方向，从而控制床体变形；③ A537电路板（图2b）：主要负责驱动液压泵工作；接收限位位置传感器信号；与A313电路板通信；接收外部电源及电池供电，并进行电压转换后给A313电路板和液压泵使用，检测电池电量等[7]；④ A313电路板（图2c）：接收手控盒和辅助开关的信号、负责控制油路方向阀的驱动和控制、发送信号控制液压油泵的工作、通过位置角度传感器判断床体状态等[8]；⑤ 液压泵：提供液压；⑥ 角度电位器：检测各方位变形的程度；⑦ 限位器：到达极限位置后触发，中断操作[7]，如锁床，解锁就是靠限位器提供；⑧ 手控盒或脚控盒：负责接收按键指令并传输信号到控制板。

图2 Mediland AMAX9000内部图

2 维修案例1

2.1 故障现象

电动手术床在手术中突然不能工作，所有指示灯都不亮，手控盒和备用手控开关都失效，按下手控盒功能键，踩脚踏也无法解除刹车，导致整个手术床瘫痪，因重量大移动困难，科室出动大量人员后才移出进行维修。

2.2 原理分析

Mediland AMAX9000电动液压手术床的部分电路如图3所示，外接220 V交流电，经过保险丝和变压器后变为交流电[6]，连接到AC0和AC24 V上。该交流电通过F4后给后续电路提供电压。

液压泵的驱动电压来自外部整流桥BD1的输出电压和主电池，驱动电流通过F3保险丝，并受继电器RY8、RY7和功率场效应管Q8的控制。

控制板的电源有三路来源，第一路是来自整流桥BR2的输出电压经过保险F1和二极管D31，第二路是副电池输出电压经过保险F7和二极管D30，第三路是主电池的输出电压经过F6和二极管D29，这三路电压并联输入到电源转换模块U8和电源芯片U3，最终转换为5 V电压和12 V电压给控制板使用。

驱动板的芯片的供电是BR1整流后再经过电源模块U12后输出的5 V电压[9]。

功率场效应管Q15、Q16是控制给主副电池充电时使用。

图3 Mediland电动液压手术床驱动板部分电路原理简化图

2.3 故障解决

驱动板上的各接口功能如表1所示，按照各接口对主电池，副电池进行测量，发现蓄电池无法储电，整流桥BD1被击穿，无24 VDC输出，F4保险丝烧断，通过图3可知这将导致控制板的三路电源无法供电，导致床体无法控制。

表1 美迪兰驱动板电路接口图

更换BD1整流桥和保险丝后电动床恢复正常，为防止该器件再损坏后导致床体瘫在原位置（无法移动），事先重新安装主电池和副电池，当再发生此类故障时，内部电池可以驱动床体动作，只要蓄电池有电即可通过遥控器打开油路方向阀、再踩脚踏驱动液压系统工作，解决液压泵故障[10]。

3 维修案例2

3.1 故障现象

电动手术床在使用时发现手控器无法使用，且电源指示灯不亮，辅助开关可正常使用，调换其他同型号手控盒故障依旧。

3.2 原理分析

A313主板接口如图4所示，其主要功能包括：① 接受来自手控盒的控制信号，与手控盒之间采用UART的通信模式，通过单片机解析后输出控制液压方向阀的信号；② 接受来自辅助开关的控制信号，控制信号直接用来驱动液压方向阀，绕开单片机。这样即使手控盒与主板单片机通信故障，仍可通过辅助开关直接控制床体动作；③ 控制信号通过12个TIP122驱动芯片后分别控制液压方向阀；④ 接收位置电位器的信号后经过AD转换[11]，给单片机用来确定变形程度；⑤ 与A537电路板实现通信，接收A537提供的0、5、24 V电源，交流指示、电池状态三级信号[12]、开锁关锁信号，及向A537发送液压泵的工作信号，驱动信号，开关信号，按键动作。

图4 美迪兰电动手术床A313主板视图

由上述分析，可知电动手术床与手控盒是通过串口通信的，手控盒按下后与主板A313进行了通信，然后通过驱动芯片TIP122打开对应的液压方向阀，可以实现体位的调节，而辅助开关直接通过芯片TIP122控制电动床[13]。

3.3 故障解决

发现主板A313的CON8接口与手控盒的连线处，最后一根线脱开。如图5所示，CON8.12为地线，导致电源无法形成回路，手控盒故障。重新接入连接线，故障排除，设备恢复正常运行。

4 总结

本论文对Mediland电动手术床的结构和电路原理进行了讲解，并针对工作中遇到的两例电动液压手术床故障进行了分析总结，电源部分是液压手术电动床的常见故障，通过对A537电路板的分析，对电动床的电源有深入理解，便于工程师快速定位故障。手控盒失灵是常见故障，一般是按键膜、信号线、主板故障造成的，通信是手控盒的单片机跟主板A313的单片机通过UART进行的[13]。在电动床的设计中有很多富余设计，如手控盒故障时，可以通过辅助开关进行操作，如果液压泵故障，可以通过踩脚踏的方式提供液压动力[14]，如果交流电断电，可以通过主蓄电池提供电力，如果主电池没电，可以通过副电池给A313提供电力，再通过踩脚踏操作电动床，所有这些冗余设计是为提高电动床的可用性，在发生局部故障时可以保证其继续可用[15-16]。

图5 手控盒与A313主板电路连接图