1.醫學儀器的特點
醫學儀器是用于疾病治療和診斷、疾病研究和藥物分析的現代化儀器,其主要特點如下:
(1)技術先進精度高。醫學儀器多是集光、機、電于一體的儀器,使用器件種類繁多。尤其是隨著儀器自動化程度的提高和儀器小型化,儀器功能的不斷增強,各種自動檢測、自動控制功能的增加,使儀器更加緊湊、結構更加復雜。到目前,可以說在醫學各個領域都有醫學儀器的應用。不同用途、不同原理的大小醫學儀器上千種。醫學儀器常涉及光學、機械、電子、計算機、材料、傳感器、生物化學、放射等技術領域,是多學科技術相互滲透和結合的產物。它涉及技術領域越來越廣。醫學儀器始終跟蹤各相關學科的前沿。電子技術的發展、電子計算機的應用、新材料新器件的應用,新的分析方法等都在醫學儀器中體現出來。可以說現代醫學儀器是技術密集、知識密集、資金密集的產品,它集微電了技術、計算機技術信息處理技術、自動化技術、圖像重建技術、光纖技術、遙控技術等為一體的高科技產品。醫學儀器要求精度高,尤其是醫學儀器,它是用來測量某些物質的存在、組成、結構及特性的,并給出定性甚至定量的分析結果。 (2)準確性和安全性能要求高。因為醫學儀器有的是直接作用于人體的治療儀器和診斷儀器,必須考慮儀器的安全性問題。另外還有一些不直接作用于人體的診斷和檢測類儀器,由于其檢測結果是為診斷疾病提供參考依據的,所以其準確度要求是桐當高的。也正因為如此,在醫學儀器中有很多種儀器是國家計量監督局規定的強制檢定項目。 (3)對環境要求高。由于醫學儀器具有以上特點,以及其中某些關鍵器件的特殊性質,所以儀器對環境條件要求很高。諸如:儀器的接地要求、對電源電壓要求、對環境溫度的要求、以及防塵、防潮、防熱、防震、防蝕等其他要求。
2.儀器故障出現的規律
(1)醫學儀器出現故障的一般規律。一般規律是:在儀器使用的早期,出現故障的可能性較高,主要是由于元器件的質量不佳、篩選老化處理不嚴格、裝配工藝上的缺陷、設計不合理以及人為的操作失誤等因素所引起,因此,這一時期的可靠性較低或者說故障發生率較高。這個時期稱為儀器的早期故障期(一般這也是廠家對儀器的保修期。 (2)醫學儀器出現故障的一些特殊規律。 不同類別的儀器出現故障的規律性。這與其結構原理有關。比如醫用檢驗儀器,結構中包含氣路、液路和光路的儀器較多,而氣路、液路和光路與電路比較而言出現故障機會較多。據統計醫用檢驗儀器有近80%的故障發生在管路和光路中。而診斷和治療類儀器故障多發生在電路部分;顯微鏡機械故障較多。 某種儀器出現故障的規律性。這可能與廠家儀器設計存在缺陷有關,以及與儀器對環境的特殊要求等有關。例如某種儀器,它的電源總出現相同故障。 某些功能模塊容易出現故障。比如常見的電源模塊、功率驅動模塊、高壓模塊、執行模塊、活動連接模塊等。這些模塊由于其處于高電壓、大電流、高溫、高功率或容易移動等不穩定、不安全的條件下。一旦這些條件發生變化,這些模塊很容易首先發生故障。 某些特殊部件容易出現故障。一是一些正常的損耗器件(其壽命遠小于儀器壽命,需要定期更換的特殊部件)。比如:標準電池、測量電極、光源燈泡、密封膠圈、膠管等。二是一些容易損耗和損壞的器件,比如活動傳感器、小孔管、信號導線、CMOS芯片、高壓電容、電磁閥、電機、氣泵等。
經過一段時間的運行后,儀器的元件、機構經過合理的調整,都已逐步適應正常的運行狀態,儀器進入穩定使用期,故障的發生率較低,而且一般都是偶然性故障居多。此時儀器處于最佳工作狀態,這一時期稱為有效使用期(這一時期也在儀器有效壽命期內。
經過長時間的運行以后,隨著各種元件,尤其是易損元件、結構的磨損、損耗程度逐漸增加,儀器的故障發生率又逐漸上升,這個時期為儀器的損耗故障期(通常接近儀器有效壽命或超期服役。
一般儀器早期故障常發生于電子元器件上,而損耗期故障則多見于機械零部件或光學零部件,以及一些易損的特殊部件。
其實故障的難易很難區分,一般認為引起故障的因素比較多、隱蔽性大、判斷方法和過程繁雜的故障為疑難故障,其他容易診斷的、常見的故障是簡單故障。對于一般儀器維修來說,遇到的80%以上均為簡單故障。運用對該儀器的一般知識即可解決,而不到20%為疑難故障。這就和醫生看病一樣。
儀器的故障分必然性故障和偶然性故障。必然性故障是各種元器件、部件經長期使用后,性能和結構發生變化,導斂儀器無法進行正常的工作,如元器件老化、變質,電位器磨損等。偶然性故障是指各種元器件、結構等因受外界條件的影響,出現突發性質變,而使儀器不能進行正常的工作,如交流電壓過高、儀器受沖擊、靜電影響等。產生故障的原因具體分析如下:
(1)人為引起的故障(偶然故障)。這類故障是由于操作不當引起的,一般多由操作人員對使用程序不熟練或不注意所造成的。這類故障輕者導至儀器不能正常工作,重者可能損壞儀器。如信號連接線接觸不良,導至儀器不能正常工作;又如帶電拔插電路板,造成CMOS芯片損壞等。因此,在操作使用前,必須熟讀用戶使用說明書,了解正確的使用操作步驟,慎重行事才能減少這類故障的產生。 (2)儀器設備質量缺陷引起的故障(必然故障)。1)元器件質量不好造成的故障:這類故障因元器件本身質量不好所造成,同一類元件發生故障具有一定的規律。常用元器件的常見故障如附表所示。2)設計不合理造成的故障:這方面的故障有時會導至有關元器件頻繁損壞,有時則可能使儀器性能下降而無法正常工作。這類故障多見于新產品。3)裝配工藝上因疏忽造成的故障:這類故障多在裝配過程中因虛焊、接插件接觸不良以及各種原因引起的碰線、短路、斷線、零件松脫產生的。 (3)長期使用后的故障(必然故障)。這類故障與元器件使用壽命有關,因各種元器件衰老所致,所以是必然性故障。從上表中可以看出,大多數器件長期使用后,均會出現故障,例如光電器件、膜電極老化、顯示器的老化、機械零件的逐漸磨損、通氣通液管路的老化等等。 (4)外因所致的故障(偶然故障)。儀器設備使用環境的條件不符合要求,常常是造成儀器故障的主要原因。一般環境條件指的是市電電壓、溫度、濕度、電場、磁場、振動等因素。
各元器件的使用壽命差別很大,因此要使儀器能夠長期正常工作,除了對易損元件加強維護外,及時更換這類元器件也不失為一種積極手段。
以上討論了醫學儀器的特點和出現故障的規律,這些對于“醫學儀器維修”關系很大,甚至在了解和掌握了故障出現規律后,可以用最簡潔的維修方案,發現和排除某些故障。