医用电子内窥镜冷光源系统的设计与实现

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1、医用电子内窥镜冷光源系统的设计与实现　　摘要：该文将外部的电源接入到氙灯的电源模块，使电源模块瞬间产生高电压，并将其输入氙灯中，利用高压击穿氙气来点亮氙灯。通过介绍系统电路的设计原理，运用SolidWorks的FlowSimulation插件仿真机箱中热流体流动的轨迹，根据仿真结果设计了系统散热方案，使系统关键点的温度以及整体振动在设备要求的范围内。该系统功率大、性能优越，能为内窥镜系统提供充足、稳定的光源。　　关键词：电子内窥镜；PS300-12电源；ME300BFM氙灯；冷光源；SolidWorks　　中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1

2、009-3044（2016）24-0225-02　　Abstract：Thisarticleconnectedthexenonlampmodulewiththeexternalpowersource，letthexenonlampmodulegeneratedahighvoltageimmediately，thensendthehighvoltagetothexenonlamp，usingthehighvoltagetobreakdownthexenonandlightthexenonlampattheend.Thereweintroducedthede

3、signtheoryoftheelectricalsystemandusetheFlowSimulationpackageoftheSolidworkstosimulatthetrackoftheairflowinthecase，duetothesimulationresultswedesignagoodplantorejectionofheat，makesurethatsomeoftheimportantpoints’temperaturearein6thecontroloftheequipment’srequirement.Thissystemhas

4、abigpoweranditstillhasabalancedperformance，itcanprovidedasufficientandsteadylightsourcefortheendoscopesystem.　　Keywords：electronicendoscope；PS300-12powersource；ME300BFMxenonlight；coldlightsource；SolidWorks　　随着医用光学仪器电子化、智能化程度的不断提高，对医用冷光源的要求也日益严格，冷光源作为各种医用内窥镜的重要配套装置，其性能的优劣直接影响医生的观察

5、效果以及手术的结果[1]。特别是在内窥镜显像系统的应用中，要求光源不仅要有足够的光通量，而且又要有高色温，高显色性，传统的卤素灯照明已经越来越不能满足要求。于是，气体放电灯被引进了医用冷光源系统。氙灯光源具有高色温、高显色、输出光通量大、数倍于其他产品的寿命等特点，使其成为现阶段冷光源的主要产品[2]。近些年随着LED技术的不断发展越来越多的厂家也投入到LED冷光源的研究中，但是由于LED一些技术的局限性，例如高频高压发生器还不能直接检测，其测量精度有待提升等问题[3]，所以目前并没有大规模的推广使用。综合考虑性能、成本以及目前的可实施性，本文着重论述了

6、医用冷光源中氙灯的点灯电路以及整个机箱散热风道的设计，并对未来冷光源的发展前景作了展望。　　1系统总体框架　　1.1系统简介6　　随着微创手术的不断普及，医用内窥镜系统在医生的诊断、手术中发挥着越来越重要的作用。冷光源系统作为内窥镜的重要组成部分，其性能的优劣直接影响内镜图像采集效果。　　目前内窥镜冷光源系统中，氙灯仍占据着主流位置。这主要还是归功于它光通量大、显色性能好、工作稳定等主要特点[4]。　　本文研究了美国EXCELITAS公司生产的氙灯套件，并基于该套件设计点灯电路。通过SolidWorks软件仿真了系统的热流体流动的轨迹[5]，使系统的工作

7、温度保持在一个较理想的值，从而大大提高了系统的使用寿命。　　1.2模块解析　　ME300BFM氙灯模块，其主要特征是点灯的峰值电压为23～36KV，推荐的电源输入端电压为150～240KV，运行功率正常值为300W，工作电流为16～23A，系统工作温度维持在80～150℃。PS300-12电源模块，其主要特征表现为输入电压为90～264Vrms，输入频率47～63Hz，最大输入电流60cfm。　　2电路实现　　作为一个系统最主要的功能还是要能稳定的工作，如下图1所示是根据该型号的光源和氙灯技术文档设计的实际应用电路图。6　　由设计可知，将220V电源通过

8、熔断丝后接入到电源模块，通过接入不同的拨动开关本文设计了两种点灯方式，一种是打开