关节锻炼运动器故障维修二例

潘则文

杭州市中医院 （浙江杭州 310000）

关节锻炼运动器可通过连续被动活动加速患者关节软骨及周围韧带、肌腱的愈合和再生，主要用于关节松解术、关节置换术、韧带修复及各种原因引起的关节周围肌力减退，脑卒中引起的膝关节疼痛、痉挛，烧伤后因瘢痕增生或制动引起的关节僵硬、活动度下降、肌力下降等病症。本研究介绍了关节锻炼运动器的主要功能及操作流程，并分享故障维修2 例，通过观察法、替换法及排除法等分析方法，准确查找故障原因，更换故障配件，快速排除故障，缩短临床停机时间。

1 主要功能及使用流程

关节锻炼运动器是基于滑膜关节持续被动活动理论而研制的仪器，启动运行后可带动患者关节附近肌群做伸展和弯曲运动，尽可能接近自然的运动轨迹，使关节内的压力出现有规律的变化，清除由于关节出血或其他炎性组织产生的关节积液，避免关节组织出现纤维化，促进关节附近血管的血液循环，缓解下肢关节手术后的疼痛，加快关节处损伤软骨、肌腱、韧带和滑膜等的修复[1]。

仪器的使用流程如下：将仪器置于患者感觉较舒服的位置（通常在病床上），测量其股骨长度，通过旋转螺钉调整大腿支架至测量值，推动脚板架至适宜位置，并旋紧旋钮固定，打开电源开关，仪器开机自检无误后，简易操作面板上的黄色指示灯亮起，说明仪器可正常运行。通过面板上的弯曲和伸展旋钮，可调整关节弯曲和伸展的角度，伸缩范围在-5°～115° 之间，设定好所需角度，再通过速度旋钮调节仪器运行速度，最大速度为每分钟运行145°（标准股骨长），最小速度为每分钟运行40°（标准股骨长）。设置好角度和速度（运行或静止状态下均可设置），按下智能控制手柄，仪器启动，再次按下控制开关，仪器停止，为了最大限度确保安全性，控制手柄必须始终交至患者手中。手柄、操作面板和运行部分见图1。

图1 仪器主要结构

2 维修实例

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

打开电源开关，按智能控制手柄，仪器无反应。

2.1.2 故障分析与处理

查看仪器外观，并无异常，打开电源开关，操作面板的黄色指示灯不停闪烁，且按下智能控制手柄，仪器无任何反应。将故障视频发送至厂家，厂家提示黄色指示灯闪烁为7 次。经查阅指示灯故障代码确定为智能控制手柄故障。指示灯闪烁次数不同对应的故障代码指示如下：1 次为角度测量功能失效，2 次为无运动，3 次为电机消耗过大或短路，4 次为马达印制电路板供电但功率为0，5 次为运行时间≥2 000 h，6 次为供电不足，7 次为智能控制手柄故障。

仔细观察指示灯闪烁规律，只观察到一闪一闪，并未发现明显间隔，无法判别闪烁情况，但据厂家推测应该为智能手柄故障。于是，拆开仪器后盖，测量手柄是否故障，将手柄插头从主板插座上拔出，使用万用表通断挡测试，按下按键万用表接通，放开按键则断开，故判断手柄未发生故障，导线之间亦不存在短路。为了明确指示灯故障代码是否为主板芯片故障，决定人为制造1 个故障，观察仪器是否改变指示灯故障提示，从而确定是否为主板芯片故障。仪器内部工作结构框架见图2。因为该仪器由220 V 电源线接入开关电源，经过开关电源板变压后输出直流12 V 为主板供电，所以断开12 V 电源线，再外接1 个9 V 直流电源，发现主板指示灯闪烁改变，且可明显观察到指示灯闪烁次数为6 次，指示主板供电不足，符合指示灯故障代码规律，由此推断，主板芯片并无问题，考虑最初观察到指示灯一闪一闪可能为闪烁1 次，指示故障为角度测量功能失效。

图2 仪器内部工作结构框架

角度传感器是1 个阻值为10 kΩ 的电位器，首先拔下电位器插在主板上的连接线，观察发现连接线另一头为黑、红、白3 根引线焊接在电位器上，测量红线与黑线、红线与白线、白线与黑线之间的电阻阻值分别为10.3、10.0、0.5 kΩ，沿1 个方向缓慢旋转电位器，测量白线与黑线之间的阻值，观察到万用表的读数出现跳动，未平稳地朝1 个方向变化，说明电位器的活动触点接触不良，找到1 个同样阻值的电位器（图3），测量发现1、2 脚，2、3 脚，1、3 脚之间的阻值分别为2.83、10.53、8.02 kΩ，将新的电位器焊接在主板接角度传感器的插座上，按下智能控制手柄，发现操作面板的黄色指示灯不再闪烁且仪器可正常启动，由此判定为角度传感器故障。

图3 替换的电位器

更换新的角度传感器后，因为其原来滑动转轴位置相对应的角度已更改，所以需矫正角度，即在启动前将伸展、弯曲角度旋钮分别旋至-5°、115°。按下智能控制手柄，观察角度传感器在伸展状态下指向的最小角度，如未达到所需角度，将固定角度传感器的3 颗螺钉旋开至可松动即可顺时针或逆时针缓慢旋转角度（注意需完全关闭仪器才可旋转），调整到最小角度-5°，将3 颗螺钉拧紧即可。弯曲状态下的115°通过调节主板上的蓝色定位器实现（图4），顺时针调大角度，逆时针调小角度，缓慢调节至最大角度为115°即可。角度调节完成后仪器在应用于患者前需保证充足的运行时间，开机自检运行一段时间未出现报错，设备功能完好，未再出现故障。

图4 仪器主板

由于关节锻炼运动器为I 类B 型设备，在更换配件维修后需进行电气安全质控检测，要求仪器绝缘电阻可达到10 MΩ 以上，外壳漏电流应小于0.5 mA。使用医用电气设备电气安全分析仪对已完成维修的关节锻炼运动器进行质控检查。正常情况下，电气安全质控检测分为电源和应用2 部分。电源部分需检测保护接地阻抗、绝缘阻抗（电源—地）、对地漏电流（正常状态）、外壳漏电流（正常状态）、外壳漏电流（地线断开）。应用部分需检测患者漏电流（交流，正常状态及断开地线）及辅助漏电流（交流，正常状态及断开地线）。由于关节锻炼运动器不含接触患者的心电导联线应用部分，因此，只需检测电源部分参数即可。电气和功能参数满足《医疗设备通用电气安全质量检测技术规范》的要求，均在允许值范围内，做好通用电气质控检测原始记录，确保仪器电气和功能完好，通知临床使用人员取回完修设备，并告知其注意观察后续是否再出现问题。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

设定伸展、弯曲角度分别为0°、70°，但按下智能控制按钮后，仪器弯曲或伸展状态无法运行到指定角度，且每次运行角度均相同。

2.2.2 故障分析与处理

查看仪器，未发现故障指示灯闪烁，且处于常亮状态。根据具体使用情况，导致此故障有3 种可能的原因：（1）因搁置腿部的支撑架上设有2 个为避免腿部移位的绑带，若在运行过程中未固定好绑带，其滑至支撑架上安装角度传感器的缝隙里，便会影响角度传感器的阻值变化，从而无法到达指定角度，此时重新固定绑带即可。（2）因仪器大腿和小腿的支撑架长度需根据患者实际情况调整，均设有长度调节范围，若临床操作人员操作不规范，未按照正常操作流程调节，会导致大腿腿杆和小腿腿杆过紧，无法达到指定角度，此时调整腿架长度即可。（3）仪器的角度传感器固定于大腿架和小腿架连接处，且通过1 根连接线与主板相连，由于连接线位于仪器外表，在仪器长期运动过程中，连接线受力拉动角度传感器可能会使固定角度传感器的3 颗螺钉出现松动情况，从而影响电位器的阻值，此时调整角度后重新旋紧螺钉即可。

3 小结

本研究通过介绍2 例关节锻炼运动器的故障处理过程，阐述了相关维修思路。医疗设备工程师在维修仪器过程中若遇到问题，可与厂家技术人员进行交流，但其并未实地查看仪器故障，还需工程师根据实际情况判断，不能盲目根据经验判定故障；同时，需了解仪器的基本结构、工作原理及常见故障处理方法，以快速解决问题，保障仪器正常运行。此外，关节锻炼运动器维修后还需注意进行电气安全检测，只有通过安全检测才可重新投入使用，确保患者的使用安全。