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后装治疗机编码器及光耦开关的工作原理及故障处理

时间:2020-07-20 11:38

来源:未知作者:admin点击:

  关键词:后装治疗机 工作原理 故障 到位精度

  后装治疗机是集放射物理、辐射计量、机械工程、电子工程、计算机为一体的放疗设备,由放射源、贮源器、控制系统、源驱动系统组成[1];通过自动驱动将放射源置于患者自然体腔或组织间隙,对肿瘤区进行照射,以提高肿瘤的控制率,减少正常组织的放射反应。设备的检测程序会对治疗系统做运行检验,当放射源在输送、返回过程中检测不到信号或存在故障时,报警装置即提示相应的故障。本研究主要介绍后装治疗机编码器及光耦开关的工作原理及故障处理,供同行参考。

  1 后装治疗机编码器及光耦开关的工作原理

  编码器是机械与电子紧密结合的精密器件,通过光电原理将几何位移量转化为电子信号(电子脉冲信号或者数据串),信号通常需要连接到控制系统,系统经过计算机即可得到数据,以便进一步工作[2]。放射源的到位是依据参考点由编码器确定,将位置修正进计数设备以确保准确性,且以电子脉冲信号数表示位移大小(5个脉冲为1 mm)。当编码器存在故障或未接收到参考点的信息时,即会提示参考点故障或编码器故障。
  光耦开关是将发光器件和光敏器件封装在同一壳体内的光电转换器件,起到参考信号反馈的作用,可通过其位置确定放射源出源的参考点。该开关位于贮源屏蔽罐与通道分配装置连接管道之间的光孔处,当源辫末端到达管道的光孔时,光耦开关即发挥作用,通过控制系统将信号反馈到编码程序,当信号异常或光耦开关存在故障时,即提示参考点故障。

  2 故障现象、分析及处理

  2.1 故障现象
  启动设备开始试机治疗,冷源探路正常,真源吐出一半时,提示参考点故障。
  2.2 故障原因分析及处理
  (1)光耦开关的光孔存在异物:参考点光电管安装在有机玻璃两个小洞的上下壁之间,当真假源钢丝工作时,在两个小洞中来回通行,异物容易被带入其中[3];由于光电管细小,灰尘、水气等微小异物均会阻碍其发射和接收,从而造成参考信号反馈异常;针对此种情况,需要取下光耦开关,擦拭光孔及光耦开关的玻璃面,清除异物即可恢复。(2)光耦开关故障:排除光耦开关处的异物后,考虑可能是光耦开关故障,首先用万用表测量光耦开关的输入电压,直流电为3 V,说明输入电源正常;然后用不透明纸遮挡光耦开关的信号发射面和接收面,观察质控模块的信号灯,若信号灯亮,则证明光耦开关运行正常,若信号灯不亮,可能是光耦开关损坏,需更换以排除故障。(3)编码器故障:排除光孔异常和光耦开关故障后,进一步排查故障原因,因光耦开关和编码器之间有信号关联且有共同的信号通路,故怀疑编码器故障引起参考点的报错。图1是E6B2-CWZ6C编码器输出回路图,其中输出信号端为三相线,A相为黑色线、B相为白色线、Z相为橙色线,均为同一回路;该治疗机只接其中一相输出信号线,若考虑是编码器输出信号问题,可尝试更换其余两相线来解决故障,如果更换相线故障依旧,则需更换编码器排查故障原因。在更换编码器时应注意3个问题(a.要分清电源线和输出信号线,避免接错;b.要在电源切断的状态下进行接线,避免输出回路烧损;c.安装编码器后,一定要分析和调试放射源的到位精度)。
  
  图1 E6B2-CWZ6C编码器的输出回路

  3 放射源的到位精度分析和调试

  放射源的到位精度是后装治疗机的重要参数,直接影响患者的疗效,故更换编码器和光耦开关时需要分析和调试放射源的到位精度。
  3.1 放射源的到位精度分析
  首先用刻度管道连接施源器和辐射源的输出通道,再将施源器插入精度测量尺;打开后装辐射源,通过专用电脑设置辐射源的输出程序,在治疗计划系统中设置6个驻留点(0 mm、2.5 mm、5.0 mm、7.5 mm、9.0 mm、59.0 mm)[4];通过高清摄像头观察并分析放射源的到位精度。
  3.2 放射源的到位精度调试
  放射源的到位精度调试在后装治疗机的开机状态下进行,将C200H-PR027手持编码器与SYSMAC-COM2A模块连接,钥匙要位于MONITOR挡位模式下才能进行以下操作。操作步骤如下:按手持编码器上的CLR+MOTR+CLR键,显示0000;再按SHIFT+CH+HR键,显示00;然后输入17后进行以下选项(0001为冷源加、0002为冷源减、0004为热源加、0005为热源加冷源加、0006为热源加冷源减、0008为热源减、009为热源减冷源加、000A为热源减冷源减),该项选择依据冷源、热源的偏差进行;按MONTR键,显示脉冲数(5个脉冲为1 mm);按CHR键根据源到位的偏差值改写脉冲数;按WRITE键保存脉冲数据;按CLR键退出调试模式。

  4 小结

  后装治疗机的故障存在较多的不确定性,维修人员可通过深入了解各器件的工作原理,制定维修及质控规程,以快速排除故障,保障设备精度;此外,针对故障情况,工程师与物理师需要紧密配合对设备进行维修、测量及校准。
  参考文献
  [1]张庆钊,曹小龙,陈梅芬,等.γ射线后装治疗辐射源的质量保证方法[J].中国医疗设备,2012,27(3):33-35.
  [2]尹传卓.旋转编码器的原理及应用研究[J].科技与企业,2014(16):147.
  [3]彭川. WD-HDR18型近距离后装治疗系统特殊故障维修2例[J].医疗设备信息,1999(5):35.
  [4]邢立腾.后装辐射源传输到位偏差探讨[J].中国医学装备,2019,16(11):186-187.

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