智能中药熏蒸仪基本工作原理与维修案例分析引言临床应用表明,中药熏蒸仪治疗对于相同的适应症有着其他任何医疗手段难以替代的疗效,尤其对疾病早期预防和疑难杂症治疗效果显著。在国人对传统医药极高认知度和多年就医习惯的基础上,中药熏蒸仪被广泛接受,得到临床医生和患者的欢迎[1-2]。 智能中药熏蒸治疗仪能使药物蒸汽通过皮肤表层吸收、角质层渗透和真皮层转运进入血液循环而发挥药效[3-4],是最新工业技术与传统中医药相结合的康复理疗仪设备,被广泛应用于各级各类医疗机构。 1 智能中药熏蒸仪基本工作原理中药熏蒸仪由电气自动化与微电脑技术配合液路与汽路合理设计,结合精密机械加工工艺生产。基本工作流程是将特定配方中药材的提取物经过底板式电发热盘(如电饭锅)、电磁互感悬浮加热系统(如采用间接加热技术的电磁炉),或内置耐腐蚀不锈钢电热管加热煮沸产生气雾颗粒,通过密闭管道将药物颗粒传送到人体表面,对治疗区域进行熏蒸治疗。 1.1 加热与治疗功能目前产生气雾颗粒的加热方式主要有三种:底部电发热板、底部或碗状间接电磁加热、内置不锈钢电加热管,前两种是能量直接作用于药液容器而间接作用于药液,具有水电隔离的固有优点,后一种方式为直接作用于药液。直接接触药液的方式存在局部药液颗粒温度过高、药液对部件腐蚀和药渣残留清洗不方便的缺点。而电磁间接加热方式具有升温快、温度波动小的优点,技术上领先于内置电热管和底部发热盘方式,但是同时存在整体成本较高、对电磁辐射防护要求高、因部件多和控制复杂而故障率高的缺点。 为应对患者增多或者同时治疗两个部位的状况,熏蒸治疗仪采用多区温控模式(如熏蒸床采用颈区、肩背区、腰臀区、下肢区等四区独立单控方式),每区投放不同病症的药物进行熏蒸,使每个区域既可独立使用,也能多区组合使用,以此来提高熏蒸治疗仪的使用效率。另外,各区设置独立温度传感器,对实时温度进行监测和设定范围内恒温控制[5],可以实现同时对四种病症进行针对性治疗。 蒸汽发生装置输出端装有具有过滤功能的可拆卸方便清洗药垢的蒸汽输出装置,可以防止药渣进入后级堵塞蒸汽输送管,具有很好的实用推广价值。部分机型具有浓度检测功能,基本原理为在蒸气管道内放置导电性能传感器,通过两金属电极间电阻数值大小来间接指示运行时药物的浓度。 1.2 控制功能新款智能中药熏蒸仪都已采用微电脑控制,将LED显示逐步升级为大屏幕液晶触摸显示屏,甚至增加Wi-Fi控制、中央遥测显示控制等高科技功能[6],模块化加入具有促进伤口、溃疡和骨折愈合等功效的大尺寸特定光谱光疗灯、为患者提供减压疗法的MP3音乐辅助治疗功能、避免病人交叉感染的臭氧消毒系统,以及可加入精油等香料以掩盖熏蒸中药气味给患者良好熏蒸环境的香熏装置。屏幕能直观显示每个区域的治疗时间和实时温度,还能实时状态提示如“液体缺少,请加液体”“正在预热”“正在治疗”“压力超高,正在减压”等信息,同时有语音提示,方便医护人员及时查看并处置。 1.3 安全功能智能中药熏蒸仪一般在市电输入端配置漏电保护装置,并在蒸汽输送管路输出端配备冷凝水收集系统,熏蒸过程中产生的冷凝水自动汇集至冷凝水收集器,保证喷出的高温蒸汽中没有凝聚的水珠,避免烫伤患者。同时高温蒸汽管道内置气流循环送风装置以均衡药蒸汽温度,使熏蒸治疗时患者体表熏蒸温度更加均匀[7],防止局部温度过高烫伤患者。 目前智能中药熏蒸仪都有自动和手动进水排水两种方式,其中自动功能的控制信号来自基于机械浮子中轴管内干簧管或磁敏霍尔元件的水位传感器,当水位超过安全界限,自动将多余液体通过排水管排出,防止液体溢出熏蒸仓[8];治疗过程中当药液缺少时机器将会自动补水,防止因缺水而中断治疗[9]。 市售机型多采用可恢复温度保险与更高熔断温度的一次性温度保险丝组成双重温度保护电路,提供防干烧保护功能,多用输出模拟信号的PT100温度传感器或高精度数字式DS18B20温度传感器在温度超过103℃后机器停止加热,而当熏蒸机药液罐中气压高于0.08 MPa时泄压阀启动以提供超压保护,同时主机提供报警故障代码和声响提示,使治疗过程更加安全。 2 智能中药熏蒸仪常见故障排除案例2.1 苏州好博HB-4000B型中药熏蒸仪升温慢故障实例2.1.1 故障现象 较同型号熏蒸仪升温慢,双治疗头同时开始出蒸汽,且蒸汽量均偏小,患者需要靠近治疗头才能熏蒸。 2.1.2 故障分析 苏州好博HB-4000B型中药熏蒸仪采用一套电热煮沸加热装置产生中药蒸汽,经两路管道输出至熏蒸治疗头,管路通断的开关装置为对应的两只电磁阀。故障熏蒸仪在设置好温度开始加热时能听到电热部分加热时声响,蒸汽发生后开启治疗时能听到对应电磁阀工作,如只开一组治疗头,出雾量明显偏大但与正常相比仍偏小,说明控制部分工作正常,两路蒸汽管道无堵塞,故障应为蒸汽量不足导致。蒸汽量不足可能为实际加热电压不足、电热元件热传导效率低或电热元件损坏。 2.1.3 故障检修过程 拆开机箱,发现控制部分如图1,加热元件为并联的750 W加热管两只,供电电源来自主可控硅。通过实际测量,在加热过程中能够测量出220~160 V AC的4级电压输出,可以判断目的是为了提供4级加热功率。在煮沸锅底部测量电热管引线间冷态电阻,发现两只电热管电阻正常,故障原因推断为电热管效率低下或外部药垢影响散热,但是在清理电热管附着中药残渣后,未见明显改善,但在测试中发现一只电热管断电后表面温度明显偏低,测量此时电阻呈断开状态。从厂家订购电热管更换后,故障排除。 图1 苏州好博HB-4000B型中药熏蒸机仪驱动板结构图 将故障电热管破开不锈钢表层,发现电热丝一侧尾端与引线工艺未处理好,两者接触不良,存在质量瑕疵,这是造成熏蒸仪升温慢的根本原因。需要反馈生产厂家注意外购件质量控制,可避免此类故障发生。 2.1.4 小结 故障电路中的电热元器件不但需要测量冷态电阻,还要注意观察工作状态下的异常情况。 2.2 南京康龙威KLW-SZ熏蒸床不加热故障维修实例2.2.1 故障现象 早晨开机后升温正常,控制面板上“加热”绿灯亮,到达设定温度后面板上“停止加热”灯灭,待温度下降后“加热”绿灯再次亮,但温度指示数值持续下降。关机重启后“加热”灯亮但不升温,断电1 h后开机又能正常升温一次。 2.2.2 故障分析 康龙威KLW-SZ熏蒸仪的加热装置由普通电饭锅改造制成,改造后只使用其中的煮饭功能,没有使用原有的保温功能,目的是加热产生中药蒸汽用于熏蒸。本故障中单次加热正常说明电饭锅的发热板功率正常,故障可能来自温度控制电路。 2.2.3 故障检修过程 在正常时测量控制面板“加热”灯亮时,电饭锅煮饭灯亮,发热盘电压为165 V,而停止加热时电压为120 V,同时散热风扇工作以对锅体进行降温。而异常时“加热”灯亮时电饭锅煮饭灯不亮,发热盘电压为0,怀疑继电器及前部控制电路故障。 故障时发现轻压本线路板的左上角继电器位置,即会发出触点接触不良的滋滋声;使劲压住控制线路板左上角位置,机器暂时恢复正常。 拆下原机的HRMH-S-DC12V-C型继电器,把继电器的线圈加上DC12V,测试常开与常闭触电的电阻值,常闭触点工作正常而常开触点阻值始终无穷大,由此判定本继电器因工作时间太长而触点烧坏。发现原型号质量较差,更换为质量更好的欧姆龙G2R-1DC12V继电器(图2),设备使用至今未发生相同故障。 图2 康龙威KLW-SZ熏蒸仪控制板图示 2.2.4 小结 (1)经确认经该厂家改造后的加热装置供电为165 V而非市电220 V,停止加热时的电压为120 V。此电压是为了加热时不至于快速烧开药液导致其中药渣焦糊,而停止加热时保留大部分加热功率是让药液处于持续沸腾的状态,以保证治疗区内的温度波动尽量小。 (2)为控制整机生产成本,国产理疗仪器多采用市售低端继电器、可控硅、固态继电器、三极管、场效应管等大功率器件,此类关键器件工作于高电压、大电流状态,且动作频繁,故建议在发生故障后更换大品牌、高冗余度的型号以降低同类故障发生概率。 2.3 杭州立鑫LXZ-200B型熏蒸床开机异常故障维修实例2.3.1 故障现象 开机无报错,控制面板上各治疗区显示数码管均显示上次的设置参数,所有按键按下熏蒸床内部无对应动作反应,无正常按键音。经仔细观察本故障有如下几方面的规律:① 开机后将与操作面板的4芯通讯电缆重新拔下、插上,机器工作就会恢复正常;② 先断开通讯电缆,等床下线路板先上电,再插上通讯电缆,也可恢复正常工作状态;③ 本故障在装机后偶发,逐渐加重至2个月后频发。 2.3.2 故障分析 LXZ-200B型熏蒸床由立式控制台和熏蒸床体两部分组成,两者之间只通过一条4芯电缆相连。本院有几台同型号机器,故用交换法更换控制面板和熏蒸床内主控制板,很快就排除控制面板原因,缩小故障范围。LXZ-200B型熏蒸床内主控制板实物图如图3所示。 图3 LXZ-200B型熏蒸床控制板实物图 2.3.3 故障检修过程 在本型号设备中控制台和熏蒸床主体两边各用一只MAX232芯片(功能为RS232通讯芯片),各只用一个发射和接收引脚,两者交叉相连,即控制台的MAX232芯片R1发射T1与床主控制板MAX232芯片接收R1相连,控制台接收R1与床主控制板发射T1相连,以实现两者间数据传输功能。此两条引线与0、+5 V共1根4条线电缆连接控制台与熏蒸床主体,控制台用所有工作电源也取自该电缆的+5 V。 MAX232芯片管脚排列与内部结构框图如图4,是美信公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5 V单电源供电[10-13]。拆下线路板仔细观察,MAX232芯片的16脚(+5 V电源)被严重插弯,导致接触不良,更换同型号芯片后至今工作正常。 2.3.4 小结 出厂时存在特殊故障的芯片接触不良,所以会出现装机后偶发、逐渐加重至2个月后频发的故障规律。 3 讨论与总结医学装备如熏蒸类医疗仪器使用率极高,对完好率和故障维修实效性要求较高[14],对于医疗设备维修的要有维修彻底性高于普通工业设备的工作理念,要求临床工程标本兼治,找到该故障的根本原因,采取可行的管理措施和硬件完善办法,从而避免同一故障再次发生,切实降低故障率,而不只是更换同样型号的部件完成维修。在维修实践中发现线路板因线路板受潮、过水或被滴洒药液而发生故障现象比较常见,这既有生产厂家本身设计缺陷的原因,也有临床操作不规范的因素,所以在排除故障后需要高度重视熏蒸仪防水防潮措施的开展。建议工程师采用线路板双面喷涂或刷涂网购PCB线路板防水、防霉、防盐雾的透明三防漆,或用非金属材料在线路板上方及周边搭建防水遮板(注意要在易产热元件区域留有足够通风百叶窗结构的通风口)来解决线路板受潮问题,可以长时间内杜绝再次因受潮出现同样故障。 图4 RS232芯片管脚排列与内部结构图 排除故障案例不是临床工程师维修工作的结束,更重要的是根据故障维修案例发现维护保养工作盲区,提出合理的针对性建议意见,并举一反三,推广简单、有效、实用的医学装备管理规范。同时,预防性维护也是临床工程师平时维修工作的延伸,能起到更好保障医学装备的最终目的。例如,通过督促使用科室规范日常操作,每天熏蒸工治疗班次完成后用清水认真冲洗药液煮沸容器、内置式电加热管和熏蒸管路,可以明显减少药物颗粒凝集从而腐蚀接触电路元器件和堵塞管道[15]。另外,经常注意清理水位传感器,避免水位过低时该传感器被潮湿药渣包裹被机器误判为水位正常而继续加热烧坏相关部件[16],同样能起到降低故障率的重要作用。 [1] 张颖.针刺联合颈椎牵引及中药熏蒸治疗颈性眩晕31例[J].中医研究,2019,32(1):57-60. 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