楊旭波
NP-01手持神經(jīng)探測器的工作原理及常見故障分析
楊旭波
NP-01手持神經(jīng)探測器主要用于上肢或下肢周圍神經(jīng)損傷,適用于尋找損傷的神經(jīng)束,確定神經(jīng)損傷部位及程度,從而實現(xiàn)對患者的神經(jīng)鑒別。我院骨科手術(shù)從2010年開始使用該器械,其便攜、操作簡單的特點受到了手術(shù)醫(yī)生的好評。由于使用頻繁,設(shè)備經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題,本文通過對手持神經(jīng)探測器的剖析,對其工作原理、常見故障以及日常使用中應(yīng)注意的問題進行了論述。
1.1外部結(jié)構(gòu)
NP-01手持神經(jīng)探測器[1]主要由刺激電極、功能鍵(WK和ON鍵)、顯示部分和電池倉構(gòu)成,如圖1所示。其中,長按功能鍵“ON”用于開、關(guān)機,短按用于選擇粗調(diào)/微調(diào)方式;長按“WK”鍵用于將刺激強度級別置“0級”,短按用于增加刺激級別。顯示部分用于顯示刺激級別,刺激強度預(yù)設(shè)0~60,共61級。刺激脈沖波形為方波,頻率為10 Hz,脈沖寬度為280 μs。刺激電極用于輸出刺激脈沖作用于被測神經(jīng)。
圖1 NP-01手持神經(jīng)探測器
1.2電路構(gòu)成
NP-01手持神經(jīng)探測器內(nèi)部電路主要由微處理器、升壓電路、光耦控制和發(fā)光二極管(light emitting diode,LED)顯示屏構(gòu)成,如圖2所示。整個電路的核心是AVR微處理器ATmega 48V[2],它是基于AVR增強型精簡指令集計算機(reduced instruction set computer,RISC)結(jié)構(gòu)的低功耗互補金屬氧化物半導(dǎo)體(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)微處理器,有關(guān)其功能及應(yīng)用,這里不再贅述。
1.3電路分析
1.3.1高壓產(chǎn)生電路
圖2 NP-01手持神經(jīng)探測器電路原理框圖
首先,介紹高壓產(chǎn)生電路[3]。如圖3所示,由U3的PIN9輸出一高頻信號,經(jīng)過Q6放大,驅(qū)動變壓器[4]T1,經(jīng)過交流升壓后,由D2、D5等外圍阻容元件進行高壓部分的整流,之后輸出直流電壓,對于高壓控制是通過改變U3高頻輸出信號的占空比來實現(xiàn)的。數(shù)字電路中,占空比是指正脈沖的持續(xù)時間與脈沖總周期的比值。例如:正脈沖寬度1 μs,信號周期10 μs的脈沖序列占空比為0.1。對圖3來說,占空比高意味著Q6導(dǎo)通時間長,輸出高壓幅度高;反之,則輸出高壓幅度低。
1.3.2輸出電路
負責輸出控制的是U3,如圖4所示,PIN30和PIN31輸出控制信號分別控制2個光耦[5],經(jīng)過光耦高低壓隔離后,控制相應(yīng)的2個三極管,最終輸出到電極上,用以實現(xiàn)低頻脈沖高壓,對神經(jīng)進行刺激。同樣,這個頻率是可調(diào)的,由U3實現(xiàn)。
1.3.3高壓產(chǎn)生控制電路
升壓電路的電源并不是直接接到VCC上,如圖3所示,它是通過運算放大器輸出供給的,那么這個運算放大器就是控制間歇高壓輸出的,而對于運算放大器的控制是U3第2管腳。間歇頻率是可調(diào)節(jié)的,同樣由U3負責。
圖3 高壓產(chǎn)生電路圖
2.1無輸出
2.1.1故障現(xiàn)象
儀器使用過程中刺激電極沒有刺激信號輸出。
2.1.2故障分析與檢修
為了便于更換和消毒,刺激電極與主機的連接方式為拔插式,長時間使用和消毒會引起電極插座氧化或接觸不良。
用清洗劑對電極插頭和插座擦拭即可。當上述處理不能排除故障時,我們就要對電路進行檢修。首先,要測量電極插座是否完好或開焊;其次,用示波器測量U3的PIN9是否有驅(qū)動信號;最后,在排除高壓產(chǎn)生和輸出電路中的分立元件損壞后,再更換主板。
2.2不能開機
2.2.1故障現(xiàn)象
長按開機鍵,儀器不能啟動。
2.2.2故障分析與檢修
造成這種故障的原因有3個:(1)電池電壓過低;(2)電源開關(guān)問題;(3)開機控制電路問題。儀器的開機過程:如圖5所示,長按K2,電池正極通過K2、D1-1使Q5、Q2導(dǎo)通,U1工作,產(chǎn)生VCC電壓。U3工作,PIN2輸出高電平,D1-2導(dǎo)通,從而保持K2斷開時Q5的繼續(xù)導(dǎo)通。
處理方法:(1)測量電池電壓,當?shù)陀?.2 V時,更換電池;(2)K2是復(fù)用開關(guān),由于經(jīng)常使用,觸點易磨損,當測量無開關(guān)特性時,更換即可;(3)按照圖5所示,逐一檢查開機控制電路相關(guān)元件,更換損壞的元件,故障即可排除。
圖5 供電電路
2.3頻繁提示更換電池
2.3.1故障現(xiàn)象
更換新電池后依舊提示電池電量低。
2.3.2故障分析與檢修
手術(shù)過程中難免會有液體灑落在儀器表面,如果電池倉沒有蓋好,液體會滲入到電池倉,長期積累會造成電池倉的電極彈簧片被腐蝕,從而產(chǎn)生接觸電阻,對電池分壓。
用砂紙或刀片將電極彈簧片上的氧化物去除即可。在日常使用中,更換電池后一定注意蓋好電池倉蓋。
2.4LED顯示屏?xí)r有時無
2.4.1故障現(xiàn)象
開機后,LED顯示屏?xí)r有時無,其他功能正常。
2.4.2故障分析與檢修
為了便于元件更換,儀器的LED顯示屏采用插座安裝方式,當出現(xiàn)顯示時有時無現(xiàn)象時,一般屬于接觸不良。
打開儀器艙蓋,取出主板,拔下LED屏,用清洗劑清洗管腳和插座,并仔細檢查主板顯示部分有無焊點開焊情況。經(jīng)過上述處理,故障即可排除。
NP-01手持神經(jīng)探測器相對精密,價格也不便宜,因此在日常使用中應(yīng)注意以下幾點:
(1)消毒應(yīng)采用環(huán)氧乙烷熏蒸法,禁止使用高溫高壓鍋或浸泡法消毒。
(2)刺激電極上有污物時,用棉簽蘸酒精擦拭,不能用利器刮除。
(3)避免與其他物體強烈碰撞,造成儀器非正常損毀。
(4)更換電池時,注意極性。
NP-01手持神經(jīng)探測器由于使用了微處理器作為控制的核心,因此集成度高,在實際使用中,故障率比較低。遇到故障時,首先要對操作進行檢查,在確認操作正確的條件下,再檢查電池供電和電極接觸。當進行上述處理后,故障仍未消除,就要對電路進行檢修,在檢修過程中,示波器是一個很好的工具,它可以迅速查找到故障部位。
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(收稿:2014-11-09修回:2015-03-07)
[中國圖書資料分類號]R318.6;TH781B
1003-8868(2015)10-0151-02
10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.10.151
100035北京,北京積水潭醫(yī)院設(shè)備科(楊旭波)
圖4輸出電路