医用回旋加速器的靶压故障分析排除

2018-08-09颜和平

中国医疗设备 2018年8期

颜和平

厦门大学附属第一医院核医学科，福建厦门 361003

引言

医用回旋加速器在临床核医学有着广泛的应用[1]，其因为体积较小，能为临床正电子显像PET/CT检查提供短半衰期的正电子核素，如18F，11C，13N和15O等[2-5]。由于医用回旋加速器作为临床大型医疗设备，结构较为复杂，因此掌握好回旋加速器的原理对回旋加速器的维护和保养都至关重要，这样才能保障临床的医学检查工作。本文通过对回旋加速器的原理进行了解，并通过对回旋加速器经常出现的靶压故障包括电路等进行逐步分析，最终成功解决回旋加速器的靶压故障，保证了回旋加速器的正常运行，保障了临床的工作。

1 医用回旋加速器原理

医用回旋加速器是正电子显像剂生产系统中的最大和最复杂部分，属于大型医疗设备[6]。适合医院就地生产短半衰期的正电子核素的小型回旋加速器通常是单一粒子或双粒子的回旋加速器[7]，其有固定的能量，屏蔽紧凑，安装容易，操作简单，中子的本底水平低，每天可进行多次生产以满足临床检查的需要[8]。医用回旋加速器一般包括以下几个系统：离子源系统、束流提取系统、磁场系统、真空系统、射频系统、靶系统和冷却系统[9]。靶系统是回旋加速器的重要组成部分。本文主要针对回旋加速器的靶压系统进行故障分析和排除。

2 靶压故障现象

回旋加速器在试图加水轰靶时，发现F靶低压氦气（0.5 Mpa）充不上去，靶压没有增加，加靶程序报错，跳过了加水过程，直接充入高压氦气（2.5 Mpa）。因为此低压氦气不仅是加靶时需要的，而且传靶过程也需要，现此故障出现，不能进行正常加靶与传靶动作，无法进行生产，因而报修。

3 靶压故障分析排查

3.1 气体问题

首先排查此低压气体所连接气瓶是否已用完或是阀门关闭，经检查此氦气与高压氦气共使用同一气瓶，同时气瓶管路阀门均打开，故排除此原因。

3.2 阀门问题

通过查阅GE维修手册中的电路图纸关于靶上阀门的电路，于靶支持柜（加速器主机左侧）内找到阀门接线电路（LTF P1，15针接口，图1）以及控制低压气体的阀门[10-11]。

图1 阀门接线电路

拆开连接电路经万用表测量以及与控制高压氦气的阀门对比，确认阀门没有问题，同时动态测量P1的8与12接点，发现没有24 V电压输出（此处并没有拆下负载阀门），故推测从PLC输出的信号或是控制电路有问题；同时看到上图中的P10代码，以为这是与PLC模块（GCU）相连的引脚号。

3.3 PLC输出问题

在排除后级硬件故障后，首先怀疑是PLC模块故障，导致OPEN LP 18F VALVE的信号输不出来，便先找到PLC模块上的P10接口（巧的是此处的P10也是15针），拆下重新装上，再度测试阀门，还是不行，故排除插脚松动的可能性。怀疑PLC故障的可能性更大，后来再仔细查看与PLC模块相接的其他线路，发现大部份接线都标有ACCB字样，便怀疑是不是线路找错了，为了验证，我们拆下P10连接线，测试高压阀门时，发现阀门有响应动作，因为低压阀门与高压阀门同属一组线中出去的，故说明PLC模块上的P10并非上图中的P10。

3.4 电路故障

在排除PLC上的P10非图中的连接后，再度翻阅其他图纸找到了下面的图纸（图2）[12-13]。

最终发现了与靶支持柜内P10相连的应该是CSC电路板（没有搞明白CSC的简写是指什么，推测是冷却系统，因关掉CSC的电源后，水冷和真空都会丢失），与此同时又到另一电路图（图经修改合并过），见图3。

图2 本研究PLC上的P10连接图纸

通过对图纸仔细阅读，基本上掌握到其控制原理，同时，又在空载的情况下测试了低压阀门电路，居然发现会有电信号过来，甚感疑惑，在咨询了厂商后得知，此信号可能为虚的，驱动不了负载，由电路中的虚连接引起。

于是开始动手拆电路板（位于加速器主机右侧，水冷的右上方），其电路板如下图（图4），为两块结构，上层为各类线路的插脚，下层为控制继电器单元。

针对继电器电路板，找到F靶低压阀的控制继电器（RE38），并在网上查到RE38的资料接线资料对引脚的正确认识[14]。

继电器电路图，见图5。根据电路图，首先测量了其8脚与GND（GCU）（P21的a32,b32,c32）的连接，电路连接正常，说明进入继电器前的电路是没有问题，然后测量了其4脚与P21的b20脚，发现也没有问题，因而将问题的焦点聚集到RE38继电器的本身，但在前面的空载实验过程中能够明显地听到其响应的声音。为了最终确定，必须通电验证，由于手头没有24 V电源，只能找来16 V的打印机电源替代，通电前确认了其4脚与6脚、13脚与11脚是通的，然后加上电源，再度测量发现，13脚与9脚是通的，4脚和8脚是断路，因而最终确定故障之所在。