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SIEMENS数字直线加速器的安全系统

2013-11-12王剑平

中国医疗器械杂志 2013年2期
关键词:低电平高电平指示灯

王剑平

宁波市第二医院设备科,宁波市,315010

西门子加速器除了用联锁电路来保障治疗安全外,还有3套安全系统在实时监测设备状态,以保证治疗安全。

1 T1 Emergency Line 系统

T 1 安全线是通过监测各个功能控制板(Function controller,以下简称FC)的状态来预防误治疗的发生。

从图1可知,T1 线在各个功能控制板(function controller)和watchdog板之间形成环路,正常状态下是+5 V,当某个功能板发现其子系统出现故障时,它就把T1 拉低,证明系统有故障发生。其他功能板通过读取T1线的状态得知系统故障后,停止其子系统的工作,保证治疗的安全。图中,I/O Relay板和FC#5板只读取T1 线而不发送T1 线。T1 线是实时监测的,并且不能被旁路。当T1 线被拉低时,I/O Relay板上的DS6(T1 indicator)红灯会灭,并且禁止机器运动和出线束。

图1 Emergency Line 系统Fig.1 Emergency Line system

每20 ms为一个周期,每个FC会给watchdog板报告一个9 μs脉宽的低电平watchdog脉冲信号,watchdog板则监控这些脉冲信号。如果某个FC在128 ms内没报告watchdog信号,在0.5 s内把T1 线拉低。

从图2可以看出,U17-11在U19,U20的131 ms计数后,反转成高电平。(a) 使U18读取寄存器中的Watchdog信号,D=Q,当D为低电平时,T1保持高电平,DG1灯亮;D为高电平时,T1被拉低,这时DR3和DG2灯亮,并且相对应的DG4~DG11灯也亮当。(b) 经过延时后复位寄存器,开始下一个计数周期。

2 Spuervisor Line 系统

该系统统watchdog工作线路如图3所示。FC0,1,2,3,6,7有3条safety line 分别报告给logic control板,用于出束时的状态检测,它们是/HV on Out,/Rad on Out,/Gantry En Out。区别于T1,它们只在准备和出束时才起作用。

当在控制台按下Accept后,上述的每个FC向logic control板报告safety line的状态,低电平为正常。Logic control板分析接受到的18个safty line信号后,如果都是低电平,那么就会向IO relay板发出3个高电平的HV on logic,Rad on logic,Gan En logic信号,同时,也给FC6和FC7 发出3个低电平的/HV on in,/Rad on in,/Gan En in信号。这时如果T1 line正常,控制台会切换到Ready状态,如果任何一个safety line报告不正常时,控制台将处于 not ready状态,直到报告#70 control 7 连锁。

Ready状态下按下Rad on后,I/O relay板在FC7的控制下向FC0,FC1,FC2,FC3 给出HV on In,Rad On In,Gan En In 信号 。

图2 Watchdog 板工作线路图Fig.2 Watchdog chip workline diagram

图3 Supervisor Lines 系统原理图Fig.3 Supervisor Lines system principal diagram

3 Check 1和Check 2系统

Check1和Check2分别是控制台在出束前和出束后,对FC和相关联锁进行检测。当有FC或连锁check通不过时,控制台就转入error状态,直到所有check通过后,才能恢复正常工作。

Check1的测试包括2个部分:

(1) 每个FC的RAM和ROM测试;

(2) FC6通过SIM line测试所有的联锁电路。

Check2的测试包括3个部分:

(1) safty line测试。每个FC报告HV on,Rad on,Gan En 信号,FC2拉下这3个Safety line。FC7监测这些信号并报告给控制台。如果FC7没有报告safety line被拉下,控制台就报error。

(2) 在维修菜单,可以对选中的FC做check。

①FC在D22拉下T1 线并且在F28读取低电平的T1 线。

② FC停止给watchdog板发送watchdog信号,watchdog板在262 ms内没有收到watchdog信号而拉低T1 线。FC监测T1 线被拉低并报告给控制台。如果控制台没有收到FC报告,将报error。测试完成后FC将恢复T1 线和watchdog信号。

(3) 剂量相关联锁电路测试。FC2通过触发interlock test信号对7个剂量联锁(Mon Sync,DR2,P.S check,HR1,HR2,Pre High Rate,Dose Sim)进行测试,FC6监测这些连锁动作,任何一个联锁不报告都会导致check2通不过而报error。

4 安全系统在日常中的应用及分析

(1) 控制台在按下ACCEPT时出#85 I/O Relay连锁,连锁能RESET清除,但由于频率很高而停机。

通过检查I/O Relay板指示灯的状态,我们发现T1被拉低了。这时再检查Watchdog板的指示灯发现,DR3和DS8红灯亮,说明T1是被FC3拉低的。更换FC3上的8255芯片,解决了这个问题。

提示:有时候在Watchdog板上没有指示出错的FC,这时可以逐次复位FC板(FC板上的灰色复位按键),控制台复位logoff连锁后,出束检查是否出I/O Relay连锁。不出连锁时所对应的FC就是有故障的电路板。

(2) 控制台在按下ACCEPT后,出现#70 controller 7连锁,代码716,HV,Gan EN,Rad on not released during transition to a ready state error。

图4 安全控制电路图Fig.4 Saftey control circuit diagram

按照之前分析的safety line工作原理,应该是某个FC没有释放某一条safety line。Logic control 板上有一个latch/unlatch开关,在unlatch状态,可以观察到控制台检测safety line的过程。关闭注入器高压和调制器高压后,我们仔细观察logic control板上DS1(Rad on),DS2(HV on),DS3(Gan En) 3个safety line指示灯,和DS4-DS9所对应的FC0-FC7的6个指示灯。我们发现在控制台按下ACCEPT后,其他指示灯都相继熄灭,只剩下DS1和DS7没有灭。这说明在检查过程中FC3的/Rad on没有释放给logic control板,所以控制台产生了相应的连锁。

测量发现,在FC3上的/Rad on out(F22)为0 V,而logic control板上收到的/Rad on out (D26)为1.5 V。进一步检查发现它们之间的S34 J6松动,重新固定J6后故障解除。

(3) 偶发的check 2error,在维修菜单check display中check时,FC6下 面的错误代码2 h。

按照check 2 工作原理,FC62 h 是出束结束时7个剂量连锁中某个连锁自检没有通过。我们可以在check display菜单中按‘C’,开始check2 过程,同时在机柜S33连锁板上观察7个剂量连锁 的动作情况。正常情况下,7个联锁几乎同时闪烁1 s后熄灭。

实际中,我们发现7个剂量连锁有非常快而微弱的闪烁,有别于正常时的check。测量发现送至联锁板的7个测试脉冲在正常和不正常时没有差异,但是联锁板上的24Reset (Z28) 信号在正常时是0 V,不正常时是24 V。如图4所示,24Reset常态时保持低电平,而只在S31按下24 V复位按钮时才转变为高电平,对联锁板复位。当K9-9和K9-3粘连后,24Reset持续的高电平限制了联锁板正常的读取联锁信号,所以check2中的联锁测试没有通过。更换K9后故障解除。

[1]Siemens digital mevatron service drawings[R].

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