电动手术床的控制电路设计HYPERLINK"http://www.wuyingdeng.cn/"\t"_blank"电动手术床是广泛应用于大中型医院麻醉科手术室的必备设备之一，而进口手术床的电路设计多采用单片机系统来实现，其结构较为复杂，性能不够稳定，故障率较高，且出现故障后难以修复，给手术医生和病人带来不便。为此，我们针对上述问题并结合手术床的功能特点，采用进口继电器组合作为无功耗电动手术床控制电路的主要形式，所设计的控制电路使用方便，可靠性高，性能稳定，经久耐用，并实现了无功耗待机，为手术床控制电路的设计开辟了新的思路。1设计要点该手术床的控制电路可靠性高且待机无功耗，采用蓄电池组供电，能保证较长的工作时间；手术床能实现上下、左右、前后六个方向的移动，并带限位功能；控制电路采用全密封设计，防止电路受潮与短路；手控盒采用专业制造的薄膜按键面板，按键电流小于13mA，使用寿命较长；电路设计简洁、实用、可靠.2电路组成及原理手术床控制电路原理图如图1所示。主要组成部分为油泵，主继电器，六路电磁阀、限位器、继电器组，以及蓄电池组，充电器和手控盒等。其电路原理以向前移动为例进行说明：当操作者按下手控盒上的前移按键时，主继电器和继电器1同时接通，此时油泵电机工作；当手术床移动的有效范围内时，限位开关1为闭合，电磁阀1开启，通过液压传动机构驱动手术床向前移动，一旦手术床移位超出控制的有效范围，限位开关1断开，电磁阀1不启动，故手术床不能继续移动。依次类推其余方向。手术床控制电路实际电路图如图2示。限位器组共包含6个限位开关；6路继电器组线圈均选取2kΩ阻值，以保证每个薄膜按键开关电流小于13mA；蓄电池组由4块6V/12AH的铅酸电池串联组成，并配有24V/10AH专用充电器定期给手术床蓄电池充电；手控盒按键界面采用专业设计制造的薄膜按键面板；另外床体、液压结构及传动机构采用原有德国肯莎维(Kenswick)手术床的基本结构。图2中，K1至K6为手控盒控制按键；X1至X6为限位器，即常闭限位控制开关；R1至R6为继电器线圈电阻；D1至D6为发光二极管，显示电磁阀工作状态；J1至J6分别为6路继电器的双联双掷开关，通过它们同时控制各路电磁阀和主继电器工作，再通过主继电器接通油泵电机；电容C消除继电器触点火花。本电路通过左边虚线部分电路与右边虚线部分电路的组合来完成手术床的控制功能，左边虚线部分电路为某一方向的控制电路，而右边虚线部分电路为主继电器所控制的油泵电路，本设计可根据实际情况调整所需电路，扩展到六路以上的电路来满足更多需求，方法简单易于实现。3结论与临床应用于2006年5月将该电路安装应用于我院13台已报废的德国肯莎维(Kenswick)手术床上，通过2年多的临床应用得到了使用科室的好评，操作简便，易于维护，故障率低。由此证实了该项设计是科学可行的，并具有可靠性高、性能稳定和待机无功耗的特点，可作为一种新的手术床控制方法推广及应用。4讨论目前国内各类医院所用手术床种类繁多，简易的手术床控制机构有采用液压传动机械传动实现的，也有采用CMOS芯片逻辑控制方式实现的，但大多数是采用单片机系统来实现。采用单片机系统的主要优点是易于实现手术床的各种功能，且功能的增减可以通过修改软件来实现，但其结构相对复杂且有功耗，有可能对其它医疗设备造成干扰。对于手术床而言，由于使用频率较高，对电路稳定性和可靠性要求更加突出，而电路可靠性与半导体芯片的质量相关，一旦出现故障不易维修且维修费用较高。针对上述情况，并结合手术床控制电路主要功能相对简单（由6至8个基本逻辑功能组成），且对可靠性要求较高的特点，我们设计了一种由继电器组合来实现的无功耗手术床控制电路。该设计的主要特点在于：(1)控制电路可靠性高，因为继电器相对于半导体器件不易发生故障，性能更加稳定；(2)由于采用待机无功耗设计，并由蓄电池组供电，可减少手术床控制电路对医疗设备的干扰，并能保证手术床有较长的工作时间，也为医生的使用和病人的安全提供了最大限度的保障，同时其方便简易的按键操作，符合临床工作人员工作要求；(3)不易发生故障，故障后维修简单且可修复性高，既降低了维修成本，提高了使用效率，也间接带来了一定的经济和社会效益。该电路设计的关键在于继电器参数的选择，我们曾经采用继电器和双控制开关实现对手术床的控制，但不恰当的参数选择导致通过控制开关的电流达5A，不仅在控制过程中产生火花，还易造成电路控制开关的损坏，最终达不到预期目标。本设计经过多次实测和比较，并不断完善电路，最终使得通过手控盒面板开关的电流小于13mA，大大低于以往的设计，故手术床手控盒可采用专业制造的薄膜按键面板来实现。基体采用铝合金，外观紧凑，结实牢固，使用寿命长。根据以往经验，主继电器触点开关处易产生电火花，对其他医疗仪