爱尔博VIO2系列高频电刀常见故障解析

爱尔博（上海）医疗器械有限公司 技术维修部，上海 200336

引言

爱尔博VIO2系列高频电刀是各科手术室常用电外科设备，在电外科手术中高频电刀和器械对手术部位组织进行分离、细胞凝固止血、大血管闭合和组织灭活等效果[1]。爱尔博电刀质量安全可靠，但电刀设备由于高频率、高强度的临床使用，个别部件在长期大电流工作后会出现逐步老化失效，各项参数出现偏差变化[2]，在主机系统自动检测时会根据功能故障进行代码报错（图1），所以根据故障代码能够迅速分析原因排除故障，及时使设备恢复正常运行非常重要。

图1 电刀报故障代码

1 高频电刀工作原理

高频电刀基本工作原理是将220 V/50 Hz的低压低频电流通过高频能量发生器变频变压，变频为频率0.3～5 MHz、电压达千伏以上的高频交流电，此高频交流电能量作用于组织后仅产生热效应，达到对组织的切割和凝血效果，而不会对人体产生电击风险。

电路原理是在输出部件连接和控制回路连接无误后，按照临床需要选择工作模式和设定输出功率，设定数据被送入控制电路；接入中性电极（负极板）后，中性电极信号由隔离电路输出一个有效信号送入控制电路，允许控制电路工作；由手控开关或脚踏开关经隔离器将启动信号送入控制电路；控制电路输出相应的控制信号分别给调制电路、显示电路、高压电源、报警电路和输出驱动电路，使电路处于工作状态；调制脉冲信号经逻辑电路送入隔离放大器，对主频进行调制，经调制的高频信号通过推动极，传输到功放电路，经输出变压器耦合到输出回路；此时，高压电源加到高频功率输出极上，提供输出能量；限流检测电路对回路电流进行检测，采样数据送入控制电路，以使限制高频电流增大；另外，负载短路时切断输出功率。

高频电外科设备功能的原理介绍框图见（图2），实际电路因不同产品有所差异，但基本功能原理相似。

图2 晶体管高频电外科设备原理

VIO2系列智能电刀主机包括VIO300D、VIO300S、VIO200D、VIO200S、100C 50C共 5种主机，单双极电切、电凝功能模式丰富，大血管闭合技术，安全监控系统，还可搭配同系列产品水刀，氩气刀一起使用，中文界面，模式功能可以升级，能够自由配置硬件和软件以满足不同手术、科室和适应症的需要[3]，是各科手术室手术“利器”。最常用的D和S系列机主机除显示模块硬件和功能软件不一样以外，高低压电路、高频输出电路、控制电路完全一样。所以绝大多数故障问题原因基本一致，现用配置较高的爱尔博VIO2系列旗舰机型VIO300D（图3）主机故障进行案例分析。

图3 爱尔博VIO300D高频电刀主机

VIO300D电刀具有个性化设计，可升级VIO2系列所有功能模式，可保存99组程序，集中显示，中文界面，具有独特的大血管闭合技术，可与Storz、Wolf、Olympus等品牌一体化手术室及Da Vinci机器人兼容[4]，满足医院、科室的发展需要。VIO300D技术参数，见图4。

图4 VIO300D技术参数

2 常见故障案例及分析

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

按下电源开关主机不启动（不开机）。

2.1.2 故障分析

当按下电源开关后系统无法开机，主要原因是系统工作低压电源没有输入，而低压供电主要是由低压电源板工作输出供电，低压电源未输入很有可能是低压电源板没有工作。低压电源板Produces：+5 V，+15 V，-15 V和+24 V（图5）。

图5 低压板供电图

2.1.3 故障维修

拆开机器上盖壳和固定泡沫，取出低压板（图6）进行初步检测，主要用万用表测试保险丝是否完好，各MOS场效应管是否正常，RV压敏电阻是否已经损坏。场效应管是一种由输入电压来控制其输出电流大小的半导体器件，是电压控制器件，其输入电阻非常高，输入端基本不取电流[5]，可能会因为受到静电击穿损坏[6]，RV压敏电阻常用于过电压吸收、稳压限幅[7]，有可能因过电压而击穿[8]。如果能够判定电路元件不良就能确定此板已经无法工作，维修更换即可正常使用。若工程人员无法确认换下电路板（图7）是否已坏，可以用该型号新电路板进行上机测试判定。

图6 低压板在主机位置

图7 低压板

2.2 故障二

2.2.1 故障描述

开机后系统检测到电路错误报“C-54”“C-57”故障代码。

2.2.2 故障分析

根据维修手册故障代码说明（表1），报“C-54”“C-57”故障代码说明开机后检测到电源单元电压过小或电流过大导致故障报错，需要检查高压板，高频板和CPU板。这两种故障代码通常是电源部分出现故障所致，所以我们着重分析高压电源板。

表1 维修手册中“C-54”“C-57”故障代码说明

图8 高压电路原理图

根据选择的手术效果和所需要的交流电压，高压电源单元（图8）为高频电机提供直流电压最高可达450 V。输入电压是直接使用桥式整流器，交流线路电压为230 V，变为直流电压约为320 V；这可以检查之间的MP3（接地）和保险丝座。如果将电源连接设置为115 V，桥式电路就会变成加压倍增电路，也会产生大约320 V电压。输入电路包含两个NTC电阻，以限制高充电电流流动时，该单位是打开。高压电源单元的电容器一旦充电，就不再需要限制。因此，NTC电阻在激活期间通过继电器Rel10的闭合触点跳变，产生的直流电压由斩波调节器斩波并提供给变压器，变压器配有两个相同的输出线圈，通过整流再次产生直流电压[9]。与继电器Rel13这两个输出绕组可串联或并联连接，导致两个供电单元的操作范围：250 V范围内的最大输出电流是3.5 A，最大450 V/1.75 A是可能的。高压电源单元由两个模拟输入控制：设置点电压指定在J21引脚11处。控制电压为4.5 V，电源单元输出电压为450 V。当前限制在引脚9处指定。这里5 V对应的最大电流为3.5 A。测量装置可用于电压和电流，测量值的模拟信号也发生在引脚8（实际电压）和引脚6（实际电流），放大系数相同。另外两个控制输入也可用：一个使能信号（引脚7 5 V->关），用于开关高压电源单元的开关，和一个放电电路控制（引脚15 5 V ->开），用于放电输出电容[10]。

高压板功能说明：AC 230 V桥接整流成DC 320 V；115 V桥路升压至230 V，整流DC 320 V；输入电路中加载功率型NTC热敏电阻器两个，有效地抑制开机时的浪涌电流。充电完成后，通过REL10，跳接；直流电经整形后，输入变压器。变压器带有两组输出绕组，通过REL13切换：并联输出250 V/3.5 A，串联则输出：450 V/1.75 A。

2.2.3 故障维修

高压板是主机高压电源电路板（图9），其原理是通过大量电压控制器件（场效应管）、整流、变压电路和开关控制电路实现其整流变压功能[11]，当发生这两种故障代码时检测高压板（图10），确定不良后更换即可正常，不需要调试校准电压电流。

图9 高压板位置

图10 高压板

2.3 故障三

2.3.1 故障描述

开机系统检测或激发电刀手柄报“B-10”错误代码。

2.3.2 故障分析

维修手册说明手柄激发后自动停止，请检查电路。根据维修手册，错误代码出现“B-10”时，分析情况为激发行动被终止：可能引发自动停止的情况（故障自动停止或者持续激发时间超过5 s，还有比如误踩脚踏）；此时需要进行检查报错列表中的错误代码，同时分析报错原因的操作。当电源电压都没有问题时，激发手柄出现故障报错，需要检查手柄所连接电路、插座、启动信号、自动识别等电路。这些电路都是由IIF手控板控制（图11）。

仪器接口组件在VIO系统中最多可以找到四个：两个在电刀，两个在APC2和vem2。IIF手控板用于启动信号辨识、插座辨识、器械辨识（MF/APC）和安全控制继电器。IIF通过电隔离串行接口向系统提供关键仪器信息：激活识别。激活识别功能是检测其中一个激活按钮（或ReMode按钮）是否被按下，它的目的是分析不同的编码系统（二极管编码，并联或串联电阻编码）。该插座识别通过插座连接器上的编码跳线来识别插座的类型。

仪器识别（只适用于MF和APC插座）只能识别电阻编码的仪器，读取带有电子存储器的仪器，将相关数据传输给系统。该数据使用“CPU + sensor II”转换为CAN，并发送到控制面板。用于在激活时将高频电压切换到所连接仪器的安全继电器位于IIF组件上。继电器的实际电路状态向系统发出信号，以确保检测到有缺陷的继电器或不正确的电路状态。有三个IIF版本：① IIF ME：对于单极仪器，配备了一个继电器，可以将激活电极切换到仪器；② IIF BE：用于双极型仪器和仅为双极型使用而设计的多功能仪器，每个装置都有一个继电器用于激活电极和病人板；③ IIF MF（仅适用于VIO 300 D或与VIO 300 D一起使用）：配备4个继电器，在带有多个电极的多功能仪器上允许非常广泛的配置。

2.3.3 故障维修

根据维修经验，在多年长时间和高功率的使用情况下，IIF手控板（图12）可能出现局部电路老化短路，当出现这种情况的时候主机在激发启动的时候就会报“B-10”故障。当检测该板不良时更换后即可正常使用，再无报错。

图11 IIF手控板位置

图12 IIF手控板

3 总结

本文通过对爱尔博VIO2主要机型VIO300D常见故障进行了技术分析，明确了常见报错代码故障说明。其中，VIO300D电刀主机模块化设计，功能明确，当出现故障时检修容易且成本较低。

本文仅列举了3个常见故障问题，实际上在电刀的使用过程中可能还会出现一些电刀常见类故障，例如：有屏幕显示不良[12]、自动重启[13]、负极板检测报错、手柄插座损坏[14]。当出现故障时，均应从相对应的模块电路进行分析进行排查，从而更准确有效地解决故障。

因预防性维护不到位造成的医疗设备故障约占20%，设计缺陷或制造问题造成的仪器设备故障约21%，操作不当约占28%，其他因素造成故障占31%，而其中近50%的故障可以通过预防性维护减少或避免[15]。当出现设备故障时，爱尔博电刀系统会自动停止能量输出并显示报错问题，保证手术安全。为了保证产品的绝对安全，本产品维修团队会根据维修规范进行更换原装配件，升级测试，加上专业调试校准，能够为各科手术室提供优质服务。更多地是希望临床工程师们能够需要根据专业团队的维修技术及排查故障的方法进行自身的业务水平的提高，以期为医院更好的发展做出贡献。同时，也欢迎广大医工技术人员进行产品技术交流，分享维修经验。