ERBEJET2水刀的原理及常见故障的分析维修

爱尔博（上海）医疗器械有限公司，上海 200336

引言

1982年，Papachristou等[1]使用水刀成功实施了肝叶切除术，首次将水刀切割技术应用在医学领域。1990年，德国的Rau将专门设计的医用水刀应用于临床实践[2]。此后，医用水刀在各外科手术中得到了广泛应用。目前，医用水刀已成为实质性器官手术中的重要手术工具[3]。ERBEJET2是ERBE公司最新型号医用水刀，广泛应用于肝胆外科[4]、泌尿外科[5]、神经外科[6]、颌面外科[7]、妇科[8]、消化内科[9]和呼吸内科[10]，配合ERBE公司的电外科设备，整合成水电一体的超级工作站。随着国内市场上ERBEJET2水刀的广泛普及，相应的报修量也随之增加。本文通过ERBE维修中心三个实际维修案例，总结分析了排查水刀常见故障的过程，以期为广大临床医工人员的日常维修思路提供参考。

1 设备原理

ERBEJET2水刀于2007年面世，相较于清创用水刀，ERBEJET2水刀水束直径达到120 μm，水压可控范围为1～80 bar，能达到更精细的组织选择性切割和水束分离。

水刀切割原理是利用不同组织之间韧性和弹性的差异，通过调节水流压力，即可将不同韧性和弹性的组织结构加以选择性的解剖分离。在特定水流压力下，较软的组织被切断，而血管及神经等韧性较强的组织可以完整的保留下来[11]。

ERBEJET2水刀的动力原理和水路原理如图1～2所示，ERBEJET2水刀具有两个同时运行的动力泵，马达组件通过两条单独的传动带运行两个泵，泵1在泵出生理盐水时，泵2同时在进水，从而能够持续不断的提供1～80 bar的稳压和120 μm的水束。控制模块通过控制供电板的电流，进而控制马达组件的功率，从而达到控制调节水压的效果。

图1 基本动力原理简图

图2 基本水路原理简图

2 维修实例

2.1 实例一

2.1.1 故障现象

一次性复式泵正常安装，充注生理盐水后水刀可正常激发，但是水束流量不稳定。

2.1.2 故障分析与排除

此故障是临床中最常遇到的一种，通常是由于一次性复式泵重复使用，导致其性能降低，因而发生故障。因此，更换一次性复式泵即可解决。虽然全国人大、国务院、卫生部颁布多部法律和条文规定一次性耗材不可重复使用[12-14]，但临床上医生出于对医疗成本等的考虑，还是有重复使用的现象。具体到水刀泵，之所以设计成一次性使用是为了使水刀动力部分和无菌生理盐水部分隔离，如果重复使用会降低管路密封性和造成堵塞，进而影响水束流量和压力。

极少情况下更换一次性复式泵仍然无法解决，此时机器报错：J-11。此时开机对内部情况进行检查，发现机器内有明显水渍，然后打开泵组模块的盖子，检测泵的运行情况如图3所示。通过检查发现，传动泵螺纹中有明显污渍，导致在传动过程中泵运行不畅。因此推测是生理盐水或染色剂漏液至传动螺纹所致，需要将螺纹上污渍去除。使用φ1.8 cm和φ1.0 cm两种梅花头螺丝刀拆卸泵组模块，拆卸后如图4所示。将其放入功率600 W以上超声波清洗机中，用70℃的水清洗30 min。不可使用生活中常用的酸性物质、活性氧清洗等化学方法以及钢丝球、百洁布擦洗等物理方法，上述方法会对螺纹表面造成非预期不均匀磨损或破坏，影响水刀性能[15]。清洗后晾干安装复位，此时应检查传动带磨损程度，如有明显磨损痕迹，建议可预防性更换传动带。复位过程中要注意传动带的松紧度，过松过紧都会影响传动泵速和使用寿命[16]。一般使用配套专用检测工具（图5）测试应力合格后方可使用，从而确保水刀的正常工作和延长传动带的使用寿命。

图3 内部结构整体图

图4 泵组模块

图5 传动带松紧度检测工具

2.2 实例二

2.2.1 故障现象

开机后自检程序正常，屏幕花屏，按键无反应。

2.2.2 故障分析与排除

首先拆机检测前面板（图6），B1位置为面板供电端口。通过万用表检测各关键部位电容C135，C151，C196是否被击穿，因为这几个电容是复数条电路的交汇点，被击穿可能性较高。如果电容被击穿，则一般情况只要重新焊接相应电容即可修复。如电容正常，则需要检测主芯片IC116的TEST和GND针脚，正常阻抗范围为（0.75±0.05）kΩ。如果主芯片损坏，则不可修复，需要更换芯片或控制板。

图6 前面板

此例前面板无问题则可以判断是屏幕（图7）出现故障，使用万用表检测图示标志的芯片G10431的TEST和GND针脚阻抗。此芯片阻抗正常值为（0.5±0.05）kΩ，若超出正常值，需更换芯片或控制板。此例更换主芯片后机器恢复正常。

图7 屏幕

2.3 实例三

2.3.1 故障现象

开机后无反应，屏幕不显示。

2.3.2 故障分析与排除

首先检查保险丝，万用表调至蜂鸣档，检测电源底座保险丝是否烧坏，如果烧坏则更换标准参数保险丝（2X T3.15 A）即可。如果保险丝正常，机器报错：J-0B，J-0C，J-0D，则需要进一步排查供电模组。通电后，用万用表测试供电板（图8）红黑线（电压范围为24±0.01 V）和绿黑线（电压范围为5±0.01 V）电压，如电压有偏差，则可以断定为供电模组故障，直接更换供电模组即可修复。此处不建议维修供电模组，因为在实际维修经验中，维修元器件的供电模组一年内二次返修率较高，可能是因为故障模组未损坏，但元器件的指标已接近临界值。

如果供电模组输出正常，则可以判断是前面板故障，通过万用表检测前面板（图9）所示二极管D 17（1.0±0.05 kΩ）、D30（1.0±0.05 kΩ）、D59（1.0±0.05 kΩ）是否完好，此例中更换D59后机器恢复正常。

图8 供电板

图9 前面板

3 讨论与总结

水刀技术伴随着非血管介入类治疗发展还会应用到越来越多的临床科室[17]，将来水刀也可能会融入到手术机器人中[18-19]。随着水刀的普及，故障发生率也会逐年增加，这就要求医工人员熟悉故障维修的方法。然而如今公开文献中却没有关于医用水刀故障排查及维修方面的内容，广大医工人员遇到水刀故障往往束手无策。本文通过ERBE公司近三年的实际维修案例，分析常见问题，并总结维修经验和故障排查思路。希望能使广大医工人员对水刀原理、基本结构和常见故障有所了解，尝试解决或者协助厂家工程师判断故障，提高维修效率。

建议医院设备管理人员在每年水刀例行维保过程中要求服务方对水刀进行界面测试、表现测试、脚踏激活测试、动力测试、运行测试等，确保水刀各项性能指标正常，保障临床使用效果。同时也希望广大医工从业者之间随时进行水刀相关故障维修的经验交流，共同保障水刀技术更好地服务于临床和患者。