论医用钬激光循环水位精密探测改进

2021-07-14廖远培

中文信息 2021年5期

廖远培

（玉林市第一人民医院设备科，广西玉林 537000）

一、发现国产钬激光因循环冷却水系故障引起的问题

在维修工作中，常发现国产钬激光治疗机因为缺少冷却水导致烧坏激光器的情况[1]。钬激光缺冷却水后，会引起输出能量下降，操作人员在手术中会提高焦耳和频率条件来满足手术的需要，从而使激光腔体内部辐射热量不断增加而损坏反射层及累及腔体断裂，严重的还会导致热交换器内部爆裂造成冷剂和水路相通压缩机进水，设备报废。国产设备由于其设计较为简单，自身只有一个水流开关加装在水泵出水管口，只要水泵运行工作该设备就默认为水路工作正常，有时候还因为水流开关阀门不能归位卡死损坏，设备一直保持在“假”正常的工作状态，当水位真正低于正常值后就容易造成供给激光器的冷却水量少，激光器内部漫反射层高温而受损，出现高压氙灯爆裂、HO YAG晶体断裂等情况，造成严重经济损失。我国的医疗激光领域发展得比较晚，多数刚由工业激光机到医用激光医疗机的转变[2]。为了避免此类现象的产生，特地想到如何对循环水系统做一个精密探测，从而起到保护钬激光的精密器件、节约维修成本并与医院设备科的同行们共同探讨。

二、了解循环冷却水系统并深刻解剖问题

首先介绍一下循环冷却水系统，钬激光采用推介的是向水箱注入导电阻值大于10M欧姆的过滤纯净水，但在多年的观察中，设备使用蒸馏水的效果会比纯净水取值大于10M欧姆略优，并且不容易产生多余的离子附着在管道内部，设备开机后水泵将冷却水从水箱内吸出，在水泵出水口安置一个水流开关，用于探测水路输送蠕动情况，再经过一个5UM左右过滤器去除水路中管道臂或水箱与泵头脱落出来的细小颗粒，从水流开关出来后工艺比较好的厂家会在初级过滤器后面并联上一个树脂过滤器，原理是利用离子交换树脂将水中的离子进行捕捉吸收，起到提高水质的目的，树脂过滤器出来的水常见阻值为11M欧姆左右为佳[3]。过滤水从激光器一端的进水口平行流入另一端流出，高压氙灯、激光器内部反射层都浸泡于水中，其产生的热量将被冷却水带出激光器，流出的热水进入U型铝管进行风冷（也有部分国产钬激光是通过压缩机，使制冷剂在U型铝管处将热水进行冷却），或使用冷热交换器冷却，达到快速降温的目的，经过冷却后的水流回水箱。

有必要强调，循环水系统中的两个过滤器和冷却水最好一年更换。设备长期使用中，水中会慢慢产生污垢和沉淀物，将过滤器封堵，导致提供给激光器冷却的水量少，激光器反射层高温而受损；若过滤器长期使用，会导致过滤器破损，沉淀物会在激光器内部堆积，容易腐蚀激光器接管口出现漏水、腐蚀激光器出现渗水等情况，最后致激光器报废，若是使用压缩机制冷也会造成如文章上面所讲的严重故障。由此可知冷却水的量和质尤为重要。

三、提出可行性建议解决问题

本次的改进利用凹槽型光电耦合器与电磁阀、蜂鸣器、发光二极管、LM358运算放大器组成自动闭合控制接通与断开激光器的高压前端的供电电路。本论点设计适用于任何设备需要用到重要水循环降温的设备，通过改良检测电路防止主要器件由于低水位或缺水干烧从而达到保护昂贵设备稳定性和安全性目的，相对于传统水路的检测，此次的改进使探测水量更加精准、可靠、安全。本文主要用于医用钬激光治疗机。

如图所示：从激光器出来的管路中串入一截透明方体管玻璃槽，两侧用于红外线发射与接收检测观察，放置入光电耦合探测器凹槽口内与一控制电路相连接，光耦发射端串联一个20K电阻接到VCC 12V电压，从12V再引出一路串联一个10K电阻的线路，在电阻后并联一个5V稳压二极管，另一端接到LM358运算放大器5管脚；光耦接收端直接串联200K电阻连到运算放大器6管脚。输出7管脚接到3管脚，2管脚和4管脚接地。3管脚和7管脚中间线引出一线路，串联一个10K电阻接到三极管的基极，集电极接到有继电器和稳压二极管4148并联线路中，并联线路的一端接入12V，发射极接地；1管脚串联一个蜂鸣器和一个发光二极管后接地，8脚接上12V。通过探测对液体的流束，来获取电信号，驱动继电器，从而切断高压电源。当冷却水经过上述探测器后光电耦合器检测到方体管玻璃槽内有液体束时输出电压与方体管玻璃槽内空管时的输出电压有差异，将差值送入LM358运算放大器进行比较，当液体内部存在大量气泡或液面不足时光藕信号发生变化，比较器输出高电平驱动蜂鸣器和发光二极管闪亮，继电器工作锁闭高压电源的输出并做出提醒，防止液位过低或缺液对钬激光激光器造成过热损伤，或漫反射不良。本设计具有声光提示，补充纯净水后设备就自动恢复工作，液体经过方体管道时探测器探测到管道有液体经过且稳定，光电耦合器探测到电压变化，LM358运放电路输出低电平，电磁继电器就正常开放，报警解除和设备正常使用。