罗兰视觉电生理仪工作原理及故障维修

惠博阳，潘 登，陈 博

（天津市眼科医院设备科，天津300020）

0 引言

随着眼科学的发展，视觉电生理检查已成为我国眼科常规检查手段之一。视觉电生理仪通过对人体生物电位信号的采集分析，能够客观无损地对不适合做心理、物理检查（患者自身需要对检测刺激做出判断报告，如视力、视野、暗适应、色觉和对比敏感度检查）者，包括婴幼儿及不能言语者、智力障碍者、臆病或伪盲（诈盲）者进行更为有效、客观的视功能检测[1]。近年来眼外伤的发病率逐渐升高，眼损伤后治疗恢复情况以及伤者主观因素的影响[2]（伪盲、伪装视力减退，伤情尚未恢复稳定）较多，使临床医生和鉴定人对患者主观查体结果难以判断。有学者的研究表明[3]，对于伪盲者，可以通过观察瞳孔的光反应等辨别，但在实际中主观检查已不能满足鉴定人和临床医生对于复杂眼损伤案例判断的要求。安明辉等[4]的研究表明，采用视觉电生理仪检查可以发现哪些患者确有器质性改变，同时也可以排除那些没有器质性改变的患者。借助相对客观的眼科视觉电生理仪检查可对本次伤与既往伤进行鉴别，最终做出准确的医学鉴定[5]。本文主要对行业内市场占有率较高的主流设备机型——德国罗兰视觉电生理仪的工作原理进行简要介绍，并对在实践维修、故障处理过程中总结出的一些经验和维护保养要点进行讨论，以供同行参考。

1 工作原理

罗兰视觉电生理仪运用了信号采集技术、信号转换及处理技术、计算机软件技术等，通过主控计算机软件输入程序指令，经过相应的程序软件获得检查结果。罗兰视觉电生理仪有2种检查模式，一种是通过图形刺激器获得相应的检查数据，另一种是通过闪光刺激器获得相应的检查数据，其工作原理图如图1所示。

图1 罗兰视觉电生理仪工作原理图

通过图形刺激器获得相应检查数据的流程如下：操作者通过主控计算机软件输入程序指令，选择以图形刺激软件程序，程序指令会通过串口经数据连接线（RS232线）给单片机下达指令；单片机发出的响应程序信号通过视频数据线到达图形刺激器，使其产生相应的图形，被检查者的眼睛接受图形刺激进而产生相应的电生理信号；通过头部电极采集该电生理信号，经外置放大器把电生理信号进行放大处理，再通过数据线把初次放大信号传输至内置放大器；信号经内置放大器处理后传输至接口板卡，经过模数转换线传送至主控计算机的数模转换卡，最终经过数据处理转换成可供观察的电生理波形图，从而获得相应的检查结果。

通过闪光刺激器获得相应检查数据的流程如下：操作者通过主控计算机软件输入程序指令，选择以闪光刺激软件程序，程序指令经数据连接线（RS232线）给单片机下达指令；单片机发出响应程序信号到达接口板卡，再经触发线将触发闪光的程序指令传至闪光刺激器；与此同时，主控计算机通过USB数据线传送相应的数据信号至闪光刺激器，形成有效的闪光刺激信号；通过不同频率的闪光信号刺激被检查者眼球，形成相应的电生理信号；通过头部电极采集该电生理信号，经外置放大器把电生理信号进行初次放大处理，再通过数据线把初次放大信号传输至内置放大器，信号经内置放大器处理后传输至接口板卡；再经过模数转换线传送至主控计算机的数模转换卡，最终经过数据处理转换成可供观察的电生理波形图，从而获得相应的检查结果。

2 故障维修

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

进行闪光刺激检查时闪光刺激器球内的固视灯和左、右2个注视灯均熄灭。

2.1.2 故障分析

该类故障排查应根据“由简到繁、由外到内”的原则。首先考虑灯泡灯丝是否烧断，而3颗灯泡的灯丝同时烧断的概率较低，经过万用表测量电阻，排除了灯泡故障。然后测量计算机输入模块是否有信号指令输入。经过查阅维修手册，闪光刺激器的信号触发线的11针对应右注视灯，13针对应左注视灯，17针对应固视灯。分别测量信号触发线11、13、17针在右注视灯、左注视灯和固视灯的开、关状态下的电位，发现电位均有变化，说明工作正常，可推测信号指令传输正常。基于以上检测，怀疑闪光刺激器内部供电系统出现故障，需查阅相关资料进一步判断。

2.1.3 故障处理

与仪器生产厂家联系后取得闪光刺激器内部电路板的相关资料，通过阅读资料怀疑是闪光刺激器内部电源板上的电阻R4出现故障。更换电阻R4后工作正常。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

电生理测试界面无波形显示。

2.2.2 故障分析

无波形显示应考虑信号是否正常传输到主控计算机，首先排查线路连接问题，其次考虑放大器是否运转正常。

2.2.3 故障处理

首先检查线路连接，一切正常。然后在计算机软件界面测试放大器电极电阻，阻值显示不稳定，偶尔还会出现计算机死机现象，考虑放大器故障的可能性较大。因故障现象为无波形显示，尝试将外置放大器取下，再开机测试，出现杂乱波形，可以确定外置放大器出现故障。随后拆开外置放大器外壳，看到放大器内有1个垫片，检查发现垫片两侧的固定悬挂柱的螺钉松动、脱落，有1颗螺钉压在集成电路板下方，取出螺钉重新安装后连接电极，开机测试，波形正常，故障排除。

2.3 故障三

2.3.1 故障现象

主控计算机与图形刺激器和闪光刺激器均无法建立连接，且软件程序无法运行，图形刺激器无显示。

2.3.2 故障分析

该类故障排查应根据“先软件、后硬件”的原则。首先通过主控计算机检查数据采集卡的参数设置和闪光刺激器的通信端口设置，没有发现问题。然后检查所有数据连接线，依旧没有发现问题。考虑到图形刺激器上无任何显示，故障应该集中在单片机部分。用外接键盘直接接入单片机，进入单片机内部基本输入输出系统（basic input output system，BIOS）界面查看参数设置，没有发现异常。记下单片机BIOS相关参数之后进行BIOS放电，检查BIOS电池电压亦正常。重新启动单片机后，设备可以建立连接，检查程序时发现部分软件可以正常运行，但是多焦视觉诱发电位检查过程中固视点参数设置为正中的时候，图形刺激器固视点偏右下，正常情况固视点应当居中，与设置相同。由于主机程序参数没有任何设置改动，因此推测是单片机的程序或单片机硬件出现故障。

2.3.3 故障处理

将单片机拆下，根据厂家维修手册及远程指导升级并更新单片机程序，重新连接安装，故障排除。

2.4 故障四

2.4.1 故障现象

检查后生成的图像波形明显异常并伴有较多的伪迹。

2.4.2 故障分析

电生理检查是通过人体产生微弱电信号，经过放大器采集、数据处理转换最终得到图像波形，因此首先应检查设备的数据传输线路是否松动、破损，然后考虑放大器是否存在故障，最后考虑是否有其他信号干扰等因素。

2.4.3 故障处理

首先检查所有设备线路，均连接正常，无破损。然后更换前置放大器和内置放大器，干扰依旧存在。经过查阅设备资料并调研设备周边环境，最终考虑可能有其他信号源干扰。经排查发现隔壁诊室新增1台大型用电设备，该设备电源线所接的地线与视觉电生理仪地线共用，导致产生信号干扰。为视觉电生理仪重新布置1根地线后，故障排除。

3 小结

视觉电生理仪由刺激器、放大器、单片机、计算机等多个模块组成，各连接线路经常会出现尘土及污渍，因此要想降低视觉电生理仪的故障率，就需要工作人员坚持定期维护和保养，并在使用过程中注重对机器运行环境的清洁。另外，视觉电生理仪因其原始信号的微弱性以及信号采集的敏感性，极易产生干扰，最好不要接公共地线，以免受到其他设备的干扰。同时该设备的其他附属设备如升降台等也必须有地线，若无地线在做检查时须将附属设备电源线拔掉，否则也会产生干扰。

结合对视觉电生理设备多年的维修经验，认为此类精密仪器设备维护检修应遵循以下原则：（1）遵循“望、闻、问、切”原则。设备出现故障时不要着急检修，先观察整体外观有无异常，再用耳鼻贴近设备感受有无异响、异味等情况，然后询问操作医生故障发生前的状态和发生故障时的具体情况，最后再动手拆机排查故障，切中要害。（2）遵循“先软件、后硬件”原则。很多精密设备都是通过计算机软件操控运行的，因此出现故障时应首先通过软件操作界面检查软件、系统功能是否正常，是否出现报错信息，再考虑硬件电子、机械类故障。（3）遵循“由简到繁、由外到内”原则。设备故障排查时应优先考虑外接电源、连接线路、外接耗材老化、破损等问题，排查外部故障后，再进行设备内部故障检查。（4）遵循“先清洁、后维修”原则。很多设备因为使用年限、环境等原因，普遍存在尘土、污物附着的问题，会导致线路短路、断路以及主板静电等情况。建议在故障维修前先清洁连接线路、接触点、电路板及元器件等部位的灰尘、污物，再进行设备维修，这样可以起到事半功倍的效果。