論醫(yī)用鈥激光循環(huán)水位精密探測(cè)改進(jìn)

廖遠(yuǎn)培

（玉林市第一人民醫(yī)院設(shè)備科，廣西 玉林 537000）

一、發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)鈥激光因循環(huán)冷卻水系故障引起的問(wèn)題

在維修工作中，常發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)鈥激光治療機(jī)因?yàn)槿鄙倮鋮s水導(dǎo)致燒壞激光器的情況[1]。鈥激光缺冷卻水后，會(huì)引起輸出能量下降，操作人員在手術(shù)中會(huì)提高焦耳和頻率條件來(lái)滿(mǎn)足手術(shù)的需要，從而使激光腔體內(nèi)部輻射熱量不斷增加而損壞反射層及累及腔體斷裂，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致熱交換器內(nèi)部爆裂造成冷劑和水路相通壓縮機(jī)進(jìn)水，設(shè)備報(bào)廢。國(guó)產(chǎn)設(shè)備由于其設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，自身只有一個(gè)水流開(kāi)關(guān)加裝在水泵出水管口，只要水泵運(yùn)行工作該設(shè)備就默認(rèn)為水路工作正常，有時(shí)候還因?yàn)樗鏖_(kāi)關(guān)閥門(mén)不能歸位卡死損壞，設(shè)備一直保持在“假”正常的工作狀態(tài)，當(dāng)水位真正低于正常值后就容易造成供給激光器的冷卻水量少，激光器內(nèi)部漫反射層高溫而受損，出現(xiàn)高壓氙燈爆裂、HO YAG晶體斷裂等情況，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。我國(guó)的醫(yī)療激光領(lǐng)域發(fā)展得比較晚，多數(shù)剛由工業(yè)激光機(jī)到醫(yī)用激光醫(yī)療機(jī)的轉(zhuǎn)變[2]。為了避免此類(lèi)現(xiàn)象的產(chǎn)生，特地想到如何對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)做一個(gè)精密探測(cè)，從而起到保護(hù)鈥激光的精密器件、節(jié)約維修成本并與醫(yī)院設(shè)備科的同行們共同探討。

二、了解循環(huán)冷卻水系統(tǒng)并深刻解剖問(wèn)題

首先介紹一下循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，鈥激光采用推介的是向水箱注入導(dǎo)電阻值大于10M歐姆的過(guò)濾純凈水，但在多年的觀(guān)察中，設(shè)備使用蒸餾水的效果會(huì)比純凈水取值大于10M歐姆略?xún)?yōu)，并且不容易產(chǎn)生多余的離子附著在管道內(nèi)部，設(shè)備開(kāi)機(jī)后水泵將冷卻水從水箱內(nèi)吸出，在水泵出水口安置一個(gè)水流開(kāi)關(guān)，用于探測(cè)水路輸送蠕動(dòng)情況，再經(jīng)過(guò)一個(gè)5UM左右過(guò)濾器去除水路中管道臂或水箱與泵頭脫落出來(lái)的細(xì)小顆粒，從水流開(kāi)關(guān)出來(lái)后工藝比較好的廠(chǎng)家會(huì)在初級(jí)過(guò)濾器后面并聯(lián)上一個(gè)樹(shù)脂過(guò)濾器，原理是利用離子交換樹(shù)脂將水中的離子進(jìn)行捕捉吸收，起到提高水質(zhì)的目的，樹(shù)脂過(guò)濾器出來(lái)的水常見(jiàn)阻值為11M歐姆左右為佳[3]。過(guò)濾水從激光器一端的進(jìn)水口平行流入另一端流出，高壓氙燈、激光器內(nèi)部反射層都浸泡于水中，其產(chǎn)生的熱量將被冷卻水帶出激光器，流出的熱水進(jìn)入U(xiǎn)型鋁管進(jìn)行風(fēng)冷（也有部分國(guó)產(chǎn)鈥激光是通過(guò)壓縮機(jī)，使制冷劑在U型鋁管處將熱水進(jìn)行冷卻），或使用冷熱交換器冷卻，達(dá)到快速降溫的目的，經(jīng)過(guò)冷卻后的水流回水箱。

有必要強(qiáng)調(diào)，循環(huán)水系統(tǒng)中的兩個(gè)過(guò)濾器和冷卻水最好一年更換。設(shè)備長(zhǎng)期使用中，水中會(huì)慢慢產(chǎn)生污垢和沉淀物，將過(guò)濾器封堵，導(dǎo)致提供給激光器冷卻的水量少，激光器反射層高溫而受損；若過(guò)濾器長(zhǎng)期使用，會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾器破損，沉淀物會(huì)在激光器內(nèi)部堆積，容易腐蝕激光器接管口出現(xiàn)漏水、腐蝕激光器出現(xiàn)滲水等情況，最后致激光器報(bào)廢，若是使用壓縮機(jī)制冷也會(huì)造成如文章上面所講的嚴(yán)重故障。由此可知冷卻水的量和質(zhì)尤為重要。

三、提出可行性建議解決問(wèn)題

本次的改進(jìn)利用凹槽型光電耦合器與電磁閥、蜂鳴器、發(fā)光二極管、LM358運(yùn)算放大器組成自動(dòng)閉合控制接通與斷開(kāi)激光器的高壓前端的供電電路。本論點(diǎn)設(shè)計(jì)適用于任何設(shè)備需要用到重要水循環(huán)降溫的設(shè)備，通過(guò)改良檢測(cè)電路防止主要器件由于低水位或缺水干燒從而達(dá)到保護(hù)昂貴設(shè)備穩(wěn)定性和安全性目的，相對(duì)于傳統(tǒng)水路的檢測(cè)，此次的改進(jìn)使探測(cè)水量更加精準(zhǔn)、可靠、安全。本文主要用于醫(yī)用鈥激光治療機(jī)。

如圖所示：從激光器出來(lái)的管路中串入一截透明方體管玻璃槽，兩側(cè)用于紅外線(xiàn)發(fā)射與接收檢測(cè)觀(guān)察，放置入光電耦合探測(cè)器凹槽口內(nèi)與一控制電路相連接，光耦發(fā)射端串聯(lián)一個(gè)20K電阻接到VCC 12V電壓，從12V再引出一路串聯(lián)一個(gè)10K電阻的線(xiàn)路，在電阻后并聯(lián)一個(gè)5V穩(wěn)壓二極管，另一端接到LM358運(yùn)算放大器5管腳；光耦接收端直接串聯(lián)200K電阻連到運(yùn)算放大器6管腳。輸出7管腳接到3管腳，2管腳和4管腳接地。3管腳和7管腳中間線(xiàn)引出一線(xiàn)路，串聯(lián)一個(gè)10K電阻接到三極管的基極，集電極接到有繼電器和穩(wěn)壓二極管4148并聯(lián)線(xiàn)路中，并聯(lián)線(xiàn)路的一端接入12V，發(fā)射極接地；1管腳串聯(lián)一個(gè)蜂鳴器和一個(gè)發(fā)光二極管后接地，8腳接上12V。通過(guò)探測(cè)對(duì)液體的流束，來(lái)獲取電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)繼電器，從而切斷高壓電源。當(dāng)冷卻水經(jīng)過(guò)上述探測(cè)器后光電耦合器檢測(cè)到方體管玻璃槽內(nèi)有液體束時(shí)輸出電壓與方體管玻璃槽內(nèi)空管時(shí)的輸出電壓有差異，將差值送入LM358運(yùn)算放大器進(jìn)行比較，當(dāng)液體內(nèi)部存在大量氣泡或液面不足時(shí)光藕信號(hào)發(fā)生變化，比較器輸出高電平驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和發(fā)光二極管閃亮，繼電器工作鎖閉高壓電源的輸出并做出提醒，防止液位過(guò)低或缺液對(duì)鈥激光激光器造成過(guò)熱損傷，或漫反射不良。本設(shè)計(jì)具有聲光提示，補(bǔ)充純凈水后設(shè)備就自動(dòng)恢復(fù)工作，液體經(jīng)過(guò)方體管道時(shí)探測(cè)器探測(cè)到管道有液體經(jīng)過(guò)且穩(wěn)定，光電耦合器探測(cè)到電壓變化，LM358運(yùn)放電路輸出低電平，電磁繼電器就正常開(kāi)放，報(bào)警解除和設(shè)備正常使用。

四、測(cè)試的原理及缺點(diǎn)

原理：探測(cè)器自動(dòng)探測(cè)受檢管道內(nèi)液體，引導(dǎo)控制電路做出相應(yīng)的動(dòng)作，全程自動(dòng)控制。

液體測(cè)試：該電路用于對(duì)液體水位的探測(cè)，管道輸送冷卻水，測(cè)試介質(zhì)有墨水、自來(lái)水透明和不透明液體均可適用。

用途：自動(dòng)聲光提醒，起檢測(cè)保護(hù)作用。

缺點(diǎn)：只適合透明管道使用，探測(cè)器內(nèi)有紅外線(xiàn)發(fā)射管，其他管材會(huì)阻礙探測(cè)器紅外線(xiàn)的發(fā)射與接收。