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醫(yī)院核磁共振掃描室照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改造

2015-02-10 14:48孫少平李元俊楊開泰李斌
醫(yī)療裝備 2015年1期
關(guān)鍵詞:白熾燈燈絲二極管

孫少平,李元俊,楊開泰,李斌

(云南省玉溪市人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程部,云南玉溪653100)

醫(yī)院核磁共振掃描室照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改造

孫少平1,李元俊1,楊開泰2,李斌3

(云南省玉溪市人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程部,云南玉溪653100)

本文主要針對醫(yī)院磁共振掃描室照明系統(tǒng)的故障進(jìn)行詳細(xì)的分析,針對故障現(xiàn)象給出相應(yīng)的處理方法,保證臨床檢查工作安全、可靠的進(jìn)行。

磁敏感;照明系統(tǒng);LED照明;節(jié)能;安全

目前,我院1.5T磁共振掃描室所使用的室內(nèi)照明系統(tǒng)為直流12V/100W的白熾燈泡。在日常使用過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)燈泡極易損壞,需要經(jīng)常去更換同型號的燈泡,甚至經(jīng)常出現(xiàn)照明系統(tǒng)配電箱控制線路的燒毀,嚴(yán)重影響臨床檢查工作,并給磁共振室?guī)韲?yán)重的安全隱患。

對上述故障現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)的分析,發(fā)現(xiàn)先前使用的燈泡在強(qiáng)磁場環(huán)境下容易產(chǎn)生共振,導(dǎo)致燈絲極易斷落。分析得出,由于整個照明系統(tǒng)的各只燈泡之間是并聯(lián)狀態(tài),其中一只燈泡損壞,會使電路中其他并聯(lián)分支燈泡流過的電流加大,加速了周圍燈泡的損壞,縮短了使用的壽命。同時,由于掃描室照明系統(tǒng)每天長時間工作,燈絲會持續(xù)發(fā)熱,不斷的升溫達(dá)到燈絲熔點(diǎn)就會斷落。我院原磁共振室采用大功率變壓器,長時間的使用會使自身發(fā)熱,加之白熾燈燈絲斷落后出現(xiàn)的短路現(xiàn)象會使變壓器燒毀,存在較大的安全隱患。

1 LED照明基本原理及特點(diǎn)

LED(Light-Emitting-Diode中文意思為發(fā)光二極管)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體,它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理,而采用電場發(fā)光。發(fā)光二極管是由數(shù)層很薄的摻雜半導(dǎo)體材料制成,一層帶過量的電子,另一層因缺乏電子而形成帶正電的“空穴”,當(dāng)有電流通過時,電子和空穴相互結(jié)合并釋放出能量,從而輻射出光芒。與傳統(tǒng)燈泡相比,LED有以下特點(diǎn):(1)節(jié)能、無污染:由于LED是冷光源,半導(dǎo)體照明自身對環(huán)境沒有任何污染,與白熾燈、熒光燈相比,節(jié)能效率可達(dá)到90%以上。同樣亮度下,耗電量僅為普通白熾燈的1/10。(2)安全:LED燈直流驅(qū)動,沒有頻閃;沒有紅外和紫外的成分,沒有輻射污染,顯色性高并且具有很強(qiáng)的發(fā)光方向性;調(diào)光性能好,色溫變化時不會產(chǎn)生視覺誤差;冷光源發(fā)熱量低,可以安全觸摸。這些都是白熾燈和日光燈達(dá)不到的。(3)可靠:具有更強(qiáng)的抗震性能,超長壽命,無燈絲結(jié)構(gòu)不發(fā)熱,正常使用6年以上。

2 磁共振掃描室照明系統(tǒng)要求

磁共振掃描裝置是利用射頻脈沖序列對人體組織進(jìn)行激勵,再利用檢測線圈接收獲得人體組織質(zhì)子密度和弛豫等信號,經(jīng)過計(jì)算機(jī)圖像處理算法進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算,從而產(chǎn)生MRI圖像。由于檢測線圈所接收的人體磁共振信號特別容易被外界信號干擾而影響掃描圖像的質(zhì)量,故為了避免MRI對周圍設(shè)備的影響,同時為了避免周圍電子設(shè)備對MRI的影響,磁共振掃描室都要進(jìn)行嚴(yán)格的屏蔽。因此,MRI掃描室的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)就需要特殊的要求:(1)照明亮度要足夠。(2)使用直流電源供電,電壓一般不高于36V,電壓波動應(yīng)較小。(3)整體線路分布及燈泡選用應(yīng)安全、可靠且不影響掃描室整體屏蔽效果。

3 磁共振掃描室照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 磁共振照明系統(tǒng)現(xiàn)有問題

目前,我院磁共振掃描室中使用的室內(nèi)照明為直流12V/100W白熾燈泡;有專門的照明配電箱。在日常的使用過程中,發(fā)現(xiàn)室內(nèi)燈泡極易損壞,需要頻繁更換,而且更換過程中,部分燈泡表面溫度很高、變黑。同時,經(jīng)常會引起配電箱電源控制部分整流橋堆的燒毀,更換過程復(fù)雜,不安全。這種狀態(tài)嚴(yán)重影響了磁共振檢查工作,存在嚴(yán)重的安全隱患。同時,由于燈泡自身功率較大,每天使用時間較長,功耗較大,用電量也隨之加大。

3.2 磁共振照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

針對磁共振掃描室照明系統(tǒng)要求,提出以下設(shè)計(jì)方案:

(1)根據(jù)磁共振掃描室整體布局,LED燈泡數(shù)量的選擇要考慮到掃描室的面積及高度,盡量選擇功率低,可靠性高,安全節(jié)能并且亮度達(dá)到要求的LED燈。同時,該LED燈泡內(nèi)部結(jié)構(gòu)不應(yīng)影響掃描室整體屏蔽效果。

(2)根據(jù)所選燈泡的功率和燈泡兩端電壓值以及燈泡數(shù)量,精確計(jì)算供電線路總電流及各個LED燈的分電流。

(3)根據(jù)電流計(jì)算結(jié)果選擇合適的直流供電電源系統(tǒng)。整個直流電源應(yīng)包括交流變壓器、橋式整流電路、濾波電路等。交流變壓器主要是將220V市電根據(jù)其繞組組成的線圈轉(zhuǎn)換為需要的電壓值;橋式整流電路主要是將需要的電壓值轉(zhuǎn)換為脈動的直流;濾波電路主要是將脈動的直流轉(zhuǎn)換為最終所需要的穩(wěn)定的直流,從而供給整個照明系統(tǒng)。

3.3 磁共振照明系統(tǒng)選用材料

3.3.1 光源

采用15只直流12V/12W的LED燈。此LED燈效率高、能耗小,相比傳統(tǒng)白熾燈要節(jié)能90%以上;同時無頻閃、無紫外線、不會對人體造成傷害;采用全阻燃PC材料,安全耐用。此LED燈采用鋁基板貼片燈珠,相當(dāng)于100W白熾燈的亮度,超級節(jié)能,同時此燈泡內(nèi)部無任何電子線路,不會影響磁共振掃描室的整體屏蔽環(huán)境。

3.3.2 控制電源

根據(jù)所選光源的參數(shù),選用12V/40A全橋式直流電源。該電源具有低噪聲、高效率、壽命長、低功耗等特點(diǎn),并且具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)等作用。此規(guī)格直流電源系統(tǒng)完全滿足照明系統(tǒng)的要求。

4 結(jié)果

根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案及材料對現(xiàn)有的磁共振掃描室照明系統(tǒng)進(jìn)行改造,改造后已使用半年,沒有出現(xiàn)燈泡及控制電源系統(tǒng)損壞現(xiàn)象,安全性能得到很大的提高。改造后的照明系統(tǒng)沒有影響掃描室磁場的均勻度以及掃描圖像的質(zhì)量,效果明顯優(yōu)于白熾燈照明;同時降低了能耗,提高了室內(nèi)照明,為醫(yī)院節(jié)約了更多的能源。

綜上所述,經(jīng)過一定的改造后,LED照明系統(tǒng)完全適應(yīng)醫(yī)院磁共振掃描室環(huán)境的需求,提高了檢查質(zhì)量,同時具有安全、可靠、節(jié)能、耐用的特點(diǎn),為進(jìn)一步深入研究LED照明應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

[1]陳哲艮.關(guān)于發(fā)光二極管和半導(dǎo)體照明的探討[J].能源工程,2004,2:1-2.

[2]趙清泉,夏曉玲.半導(dǎo)體發(fā)光二極管的應(yīng)用及其前景[J].大眾科技,2005,8:.30-31.

[3]曹軍.發(fā)光二極管應(yīng)急照明在磁共振掃描室中的應(yīng)用[J].人民軍醫(yī),2008,51(12):781.

[4]王聲學(xué),吳廣寧,蔣偉等.LED原理及其照明應(yīng)用[J].燈與照明,2006,30(4):32-35.

TH774

B

1002-2376(2015)01-0034-02

2014-11-24

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