血液透析裝置透析液加熱配比系統(tǒng)技術(shù)分析及透析液溫度對(duì)腎纖維化透析患者的影響研究*

嚴(yán)嘉偉　何立群*

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血液透析裝置透析液加熱配比系統(tǒng)技術(shù)分析及透析液溫度對(duì)腎纖維化透析患者的影響研究*

嚴(yán)嘉偉①何立群①*

[摘要]目的：分析透析液溫度對(duì)腎纖維化終末期透析患者的影響，探討血液透析裝置對(duì)透析液溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的重要意義。方法：以日機(jī)裝DBB-27型血液透析裝置為研究對(duì)象，分析透析液混合配比及溫度監(jiān)視部分的工作原理、主要結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)；結(jié)合溫度故障檢修案例分析透析液溫度對(duì)腎纖維化終末期透析患者的影響。結(jié)果：溫度監(jiān)視對(duì)保證透析液混合配比部分正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)及透析液溫度起至關(guān)重要的作用。結(jié)論：透析液溫度對(duì)腎纖維化終末期透析患者具有重要影響，對(duì)透析液混合配比部分溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)非常必要。透析裝置加熱除氣配比系統(tǒng)之間通過監(jiān)視系統(tǒng)環(huán)環(huán)相扣，能夠使整個(gè)透析裝置正常、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，為患者提供安全可靠的透析治療。

[關(guān)鍵詞]血液透析裝置；透析液；溫度；混合配比；溫度監(jiān)視

①上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院血液透析室 上海 200021

嚴(yán)嘉偉,男,(1990-),本科學(xué)歷，工程師。上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院血液透析室，從事血液凈化臨床工程技術(shù)工作。

[First-author’s address]Department of Nephrology Hemodialysis Room,Shanghai Shuguang Hospital Affiliated to Shanghai University of Traditional Chinese Medicine,Shanghai 200021,China.

血液透析是腎臟替代治療的主要手段，是慢性腎衰竭患者賴以生存的主要治療方法。血液透析的原理是通過彌散、超濾及對(duì)流方式清除血液中的有害成分和過多水分，糾正患者體內(nèi)酸堿失衡和電解質(zhì)紊亂，代替腎臟的排泄功能[1]。透析液混合配比的整個(gè)過程，從透析用水進(jìn)入血液透析裝置，到與透析濃縮液混合配比成標(biāo)準(zhǔn)透析液，最終到達(dá)透析器與患者血液進(jìn)行離子交換。為患者提供透析治療需要經(jīng)過加熱、除氣和混合三部分，并由其組成透析液混合配比系統(tǒng)，每一環(huán)節(jié)均設(shè)置相應(yīng)的熱敏電阻對(duì)透析用水及透析液溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制與監(jiān)視，而在功能上環(huán)環(huán)相扣，任何一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障均有可能引起與溫度相關(guān)的故障，對(duì)患者透析治療安全造成影響。

本研究選取日機(jī)裝DBB-27型單人用血液透析裝置，針對(duì)其透析液加熱配比部分及溫度監(jiān)視部分的主要結(jié)構(gòu)、工作原理進(jìn)行分析討論，并結(jié)合常見的溫度故障檢修案例進(jìn)行分析，旨在了解血液透析裝置的加熱及溫度監(jiān)視系統(tǒng)，方便臨床工程技師進(jìn)行有條理、有側(cè)重及針對(duì)性地日常維護(hù)保養(yǎng)，降低透析裝置故障發(fā)生率，明確透析液溫度的重要性，以及對(duì)透析液混合配比部分溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的必要性，以保證使用過程中患者的透析安全以及最佳的透析效果。

1　透析液溫度對(duì)患者的影響

患者血液與透析液之間僅相隔一層透析膜，血液與透析液進(jìn)行離子交換的同時(shí)，患者血液的溫度也不可避免的與透析液進(jìn)行熱量傳遞。透析低血壓(intradialytic hypotension，IDH)是透析中常見并發(fā)癥，其發(fā)生率為20%～40%，常有不可預(yù)見性，是導(dǎo)致患者病死率增加的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[2-3]。低溫透析作為IDH的一種治療方法，國(guó)內(nèi)、外相關(guān)研究表明，適當(dāng)?shù)牡蜏赝肝鲇兄诮档屯肝鲋袊?yán)重低血壓和心腦血管等事件的發(fā)生頻率[4-5]。然而，透析液溫度過低，患者透析過程中不可避免會(huì)出現(xiàn)畏寒或寒顫表現(xiàn)[6]；而適當(dāng)?shù)奶岣咄肝鲆簻囟龋嗫捎行p少透析中高血壓的發(fā)生，但過高則會(huì)引起患者溶血甚至死亡[7]。

肌肉痙攣在透析患者中較為常見，以下肢多見，透析中超濾速度過快、發(fā)生低血容量及低血壓以及應(yīng)用低鈉透析液治療等導(dǎo)致肌肉血流灌注降低是引起透析中肌肉痙攣的重要原因[8]。在低溫透析時(shí)寒冷可致交感神經(jīng)興奮、血管活性物質(zhì)釋放，從而引起外周血管收縮，使心肌收縮力增強(qiáng)，能顯著減少IHD的發(fā)生[9]。有研究證實(shí)，透析液溫度的設(shè)定對(duì)患者的體溫、血壓以及舒適度均會(huì)產(chǎn)生直接的影響[10]。根據(jù)患者透前實(shí)測(cè)體溫設(shè)定透析液溫度，能減少透析中不良反應(yīng)的發(fā)生，提高患者生活質(zhì)量[11]。透析液溫度的準(zhǔn)確性以及可控性對(duì)透析患者至關(guān)重要，因此應(yīng)對(duì)透析液溫度進(jìn)行控制并嚴(yán)格監(jiān)督。

2　加熱配比監(jiān)視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理

2.1加熱部分

透析裝置加熱部分包括1個(gè)熱交換器HEX、1個(gè)加熱器DH、1個(gè)過熱保護(hù)開關(guān)THS以及4個(gè)熱敏電阻TH1/3(控制)、TH2/4(保護(hù))。其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。環(huán)境，透析液溫度設(shè)定為33～40 ℃。

圖1　加熱部分結(jié)構(gòu)圖　

(3)在整個(gè)加熱混合配比系統(tǒng)中包含兩套熱敏電阻，分別對(duì)透析用水及透析液進(jìn)行溫度控制及監(jiān)視。熱敏電阻TH1/2位于加熱器后，熱敏電阻TH1起控制作用，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度值控制加熱器工作；熱敏電阻TH2起監(jiān)視保護(hù)作用，實(shí)時(shí)監(jiān)視透析用水實(shí)際溫度。熱敏電阻TH3/4則位于復(fù)式泵之后，透析器入口之前，熱敏電阻TH3起控制作用，根據(jù)醫(yī)護(hù)人員設(shè)定的透析液溫度控制加熱器工作；熱敏電阻TH4起監(jiān)視保護(hù)作用，實(shí)時(shí)監(jiān)視透析液實(shí)際溫度。

(4)設(shè)置兩套熱敏電阻是因?yàn)橥肝鲇盟?jīng)加熱后與透析濃縮液混合配比，再通過復(fù)式泵傳送至透析器，其過程中不可避免地?fù)p失溫度，故在透析器入口之前對(duì)透析液溫度進(jìn)行再次監(jiān)視，避免流入的透析液溫度低于所設(shè)定的溫度，而不合格的透析液溫度可能會(huì)危害患者透析安全。但僅在透析器入口之前對(duì)透析液溫度進(jìn)行監(jiān)視，而不對(duì)加熱器出口溫度進(jìn)行監(jiān)視，一旦在加熱除氣混合配比過程中出現(xiàn)泄漏，加熱器將持續(xù)工作，有可能出現(xiàn)加熱器損壞，導(dǎo)致電路板過載。因此，有必要設(shè)置兩套熱敏電阻分別對(duì)透析用水、透析液進(jìn)行控制監(jiān)視。

2.2除氣部分

除氣部分包括氣泡分離室GCl、節(jié)流口SLl、除氣泵CP-1以及濾網(wǎng)FL2。其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。

圖2　除氣部分結(jié)構(gòu)圖

(1)加熱部分工作流程為：透析用水進(jìn)入透析裝置→經(jīng)過供液控制部分，通過減壓閥PRV將供液壓力減至45～50 kPa的動(dòng)作壓力→通過熱交換器HEX螺旋流動(dòng)與即將排除透析裝置的廢液充分熱傳導(dǎo)，使其最大程度的吸收廢液的熱量對(duì)透析用水進(jìn)行預(yù)熱，可提升1～2 ℃→通過加熱器DH和熱敏電阻TH將透析用水加溫到所設(shè)定的溫度。

(2)熱敏電阻TH1、TH3分別對(duì)加熱器出口溫度、透析液出口溫度進(jìn)行控制，熱敏電阻TH2對(duì)加熱器出口溫度進(jìn)行檢測(cè)，熱敏電阻TH4對(duì)透析液出口溫度值進(jìn)行檢測(cè)。在清洗和加熱消毒程序中由熱敏電阻TH2進(jìn)行溫度值的監(jiān)測(cè)。當(dāng)加熱器內(nèi)無液體、外殼溫度＞100 ℃時(shí)，THS過熱保護(hù)開關(guān)自動(dòng)開路，切斷加熱回路，保護(hù)加熱器。為了使透析液溫度更接近于人體內(nèi)

經(jīng)過加溫的透析用水經(jīng)濾網(wǎng)FL2過濾后，進(jìn)入節(jié)流口SL1，在除氣泵CP-1的作用下形成-600 kPa的負(fù)壓，使溶解在透析用水中的氣泡被分離出來，并在氣泡分離室GCl中被排出。液體中會(huì)溶解少許氣體，溶解于透析用水中的氣體因溫度升高而以小氣泡的形式釋放，并會(huì)影響下游透析液混合配比部分的準(zhǔn)確性，當(dāng)小氣泡隨著透析液流至透析器中會(huì)附著在透析膜表面，減小患者血液與透析液接觸面積，降低毒素清除率和離子交換率，從而影響透析效率[12]。因此，應(yīng)在透析液混合配比之前去除透析用水中溶解的氣體。

2.3混合配比部分

混合配比部分主要包括混合室MCl/2、濃度電極CL2/4/6、背壓閥H-C1/2、原液泵SPA、SPB、熱敏電阻TH6以及過濾網(wǎng)。其結(jié)構(gòu)原理如圖3所示。

圖3　混合配比部分結(jié)構(gòu)圖

(1)B原液泵SPB將B濃縮液吸入混合室MC1，與加熱除氣后的透析用水混合，通過濃度電極CL2監(jiān)視B液電導(dǎo)度，并實(shí)時(shí)調(diào)整SPB轉(zhuǎn)速，確保B液電導(dǎo)度的準(zhǔn)確性；再通過A原液泵SPA將A濃縮液吸入混合室MC2，與B稀釋液混合，通過濃度電極CL6監(jiān)視總電導(dǎo)度并實(shí)時(shí)調(diào)整SPA轉(zhuǎn)速，熱敏電阻TH6則是對(duì)總電導(dǎo)度進(jìn)行溫度補(bǔ)償，確保透析液總電導(dǎo)度的準(zhǔn)確性。

(2)日機(jī)裝DBB-27型單人用血液透析裝置采用先吸B液再吸A液的配比方式，其原因在于，B液電導(dǎo)度約占總透析液電導(dǎo)度的1/5，如果B液電導(dǎo)度出現(xiàn)偏差，在總電導(dǎo)度中很難被發(fā)現(xiàn)，而B液中碳酸氫鹽成分濃度的準(zhǔn)確與否，對(duì)糾正患者的酸堿平衡起至關(guān)重要的作用，因此采用將B原液(低電導(dǎo)率)在與A原液(高電導(dǎo)率)混合之前進(jìn)行配制，可在無A原液的情況下對(duì)B液進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。通過熱敏電阻TH6測(cè)得透析液溫度，對(duì)透析液總電導(dǎo)度進(jìn)行溫度補(bǔ)償，保證透析液中的B液電導(dǎo)度和透析液總電導(dǎo)度的準(zhǔn)確性，從而在透析治療中實(shí)現(xiàn)更高的安全性和舒適性[13]。

(3)由于溶液電導(dǎo)度受溫度影響，為了得到準(zhǔn)確的電導(dǎo)度需要在測(cè)量電導(dǎo)度后對(duì)其進(jìn)行溫度補(bǔ)償，并換算成標(biāo)準(zhǔn)溫度下的電導(dǎo)度，進(jìn)而得出準(zhǔn)確的電導(dǎo)度[14]。熱敏電阻TH6是對(duì)透析液總電導(dǎo)度進(jìn)行溫度監(jiān)視的溫度傳感器，其通過濃度電極CL6監(jiān)測(cè)得到的透析液總電導(dǎo)度結(jié)合自身監(jiān)測(cè)到的透析液溫度，對(duì)透析液電導(dǎo)度進(jìn)行溫度補(bǔ)償。熱敏電阻TH6僅起電導(dǎo)度溫度補(bǔ)償作用，不起溫度監(jiān)視作用，因此有關(guān)熱敏電阻TH6的故障報(bào)警均只與透析液電導(dǎo)度有關(guān)，而與透析液溫度無關(guān)。

3　溫度下限報(bào)警案例分析

在治療過程中，偶爾出現(xiàn)溫度下限報(bào)警，透析治療暫停。但不是一直存在，偶爾出現(xiàn)，有時(shí)持續(xù)30 min后自動(dòng)恢復(fù)正常，有時(shí)下機(jī)消毒后恢復(fù)正常。

3.1水路部分故障原因

(1)透析用水進(jìn)水溫度異常，＜5℃或＞35℃。

(2)熱交換器一般能使透析用水溫度提高1～2 ℃。由于熱交換器的故障就是漏液，對(duì)透析液溫度不會(huì)造成很大的影響，加熱器基本能夠滿足加熱到目標(biāo)溫度，只有在進(jìn)水溫度較低的情況下可能會(huì)出現(xiàn)達(dá)不到目標(biāo)溫度的情況，從而引起溫度下限報(bào)警。

(3)除氣泵的有效循環(huán)，除氣泵流量遠(yuǎn)大于復(fù)式泵流量，透析裝置通過循環(huán)管路將透析用水進(jìn)行多次循環(huán)加熱，保證供給稀釋系統(tǒng)的反滲水達(dá)到目標(biāo)溫度。

影響透析用水穩(wěn)定循環(huán)加熱的因素：①脫氣泵性能不良，如果是電機(jī)性能不良引起的溫度報(bào)警，裝置一般會(huì)提示與除氣泵相關(guān)的TFD121～125報(bào)警，因此只能是泵頭位置的故障，例如葉輪開裂后打滑致流量不夠，腔室有異常(通?？紤]為管路裝反)；②氣泡分離室，氣泡分離室在排除空氣時(shí)允許混合著部分液體一起經(jīng)排氣管排出，但其液體的排出量應(yīng)＜30 ml/min。若氣泡分離室頂部關(guān)閉不嚴(yán)，致大量透析用水經(jīng)排氣管泄漏；③管路阻塞，熱交換器HEX至除氣泵CP-1入口之間的管路有阻塞，造成供液壓力正常，但透析用水流量不夠。由于熱交換器HEX和加熱器DH均為通過截面較大的部件，存在阻塞的概率較??；而過濾器FL2和節(jié)流柱SL1的阻塞從外觀上便可輕松判斷；原液泵清洗線由于分為2個(gè)泵，其通過截面較小，任何一個(gè)泵的清洗線的阻塞都會(huì)造成脫氣泵進(jìn)口流量減小，導(dǎo)致溫度下限報(bào)警。加熱除氣部分水路如圖4所示。

圖4　加熱除氣部分水路圖

3.2電路部分故障原因

(1)加熱器。加熱器DH本身?yè)p壞、過熱保護(hù)開關(guān)THS斷路或電源箱對(duì)加熱器DH不供電，均有可能造成加熱器DH不加熱，從而導(dǎo)致溫度下限報(bào)警。

(2)電源箱。電源箱接收到加熱控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)加熱器進(jìn)行加熱工作，若加熱控制部分發(fā)生問題或受到電磁噪音的影響，會(huì)導(dǎo)致加熱控制不良，從而引起溫度上限或下限報(bào)警。

(3)電氣控制部分。MCU和DRIVER/SENSOR板負(fù)責(zé)加熱部分的計(jì)算和控制，計(jì)算占空比并為電源箱輸出加熱信號(hào)，如主CPU板或驅(qū)動(dòng)感應(yīng)D板X71-097Z0發(fā)生故障，則可能導(dǎo)致加熱控制不良，引起溫度上限或下限報(bào)警。

(4)熱敏電阻。負(fù)責(zé)溫度控制與監(jiān)視的熱敏電阻本身若出現(xiàn)故障，對(duì)溫度控制與監(jiān)視出現(xiàn)偏差，也可能導(dǎo)致溫度上限或下限報(bào)警。如溫度控制與監(jiān)視準(zhǔn)確，但顯示部分出現(xiàn)偏差；熱敏電阻出現(xiàn)短路或斷路情況；熱敏電阻接觸不良，性能不穩(wěn)定，均有可能出現(xiàn)溫度上限或下限報(bào)警。若判斷熱敏電阻出現(xiàn)顯示偏差時(shí)，可進(jìn)行零點(diǎn)和線性的校正即可恢復(fù)，而出現(xiàn)短路或斷路情況時(shí)，主CPU會(huì)給出相應(yīng)的報(bào)警提示。加熱部分電路零件如圖5所示。

圖5　加熱部分電路零件圖

3.3故障排查及檢修

(1)對(duì)可能的故障部件進(jìn)行排查，根據(jù)故障點(diǎn)出現(xiàn)概率先對(duì)水路部分進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)任何異常；當(dāng)相同故障再次出現(xiàn)時(shí)觀察熱敏電阻TH1/2溫度在40 ℃左右波動(dòng)，而熱敏電阻TH3/4在34 ℃左右波動(dòng)。該故障現(xiàn)象比較符合上述可能故障原因中水路部分的第3條，即除氣泵的有效循環(huán)出現(xiàn)問題。

(2)對(duì)除氣泵附近相關(guān)水路再次進(jìn)行檢查：①加熱器至除氣泵間管路未發(fā)現(xiàn)泄露點(diǎn)及堵塞點(diǎn)；②氣泡分離室內(nèi)有大量氣體，浮子開關(guān)無法正常浮起。確定故障原因?yàn)闅馀莘蛛x室進(jìn)氣過多或氣體無法有效排出。

(3)更換氣泡分離室排氣管路，觀察該透析裝置使用1周，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，相同故障未再出現(xiàn)。

4　結(jié)論

醫(yī)療設(shè)備是醫(yī)療質(zhì)量的重要保障環(huán)節(jié)[15]。臨床醫(yī)學(xué)工程人員是醫(yī)學(xué)工程和臨床醫(yī)學(xué)的紐帶，是現(xiàn)代化醫(yī)院正常運(yùn)轉(zhuǎn)的保障，專職血透室臨床工程技師應(yīng)在當(dāng)今醫(yī)療技術(shù)和安全要求不斷提高的前提下，發(fā)揮醫(yī)療機(jī)構(gòu)的臨床工程師的作用和職責(zé)，為醫(yī)療機(jī)構(gòu)的醫(yī)學(xué)裝備的安全有效運(yùn)行提供保障尤為重要[16-17]。

日機(jī)裝DBB-27型單人用血液透析裝置加熱除氣配比及監(jiān)視系統(tǒng)環(huán)環(huán)相扣，其正常、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)于整個(gè)透析裝置乃至為患者提供安全治療具有重要意義。通過對(duì)溫度故障系統(tǒng)的檢修案例分析，對(duì)透析裝置的裝置結(jié)構(gòu)、工作方式、工作原理及可能發(fā)生的故障點(diǎn)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，從而在故障檢修以及日常維護(hù)保養(yǎng)中更具針對(duì)性及系統(tǒng)性。

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The working principle of the dialysate heating and mixture ratio system and the effect of dialysate temperature on renal fibrosis in dialysis patients with end-stage renal

/YAN Jia-wei,HE Li-qun//China Medical Equipment,2016,13(3):18-21.

[Abstract]Objective:To explore the significance of blood dialysis device for real-time monitoring of dialysate temperature.Methods:Nikkiso DBB-27-type hemodialysis device was selected as a subject for discussion,analyzed and discussed the working principle,main structure and functional characteristics of the mixture ratio of dialysate and temperature monitor and combined with one case of temperature troubleshooting case.Results:Temperature monitoring was essential to ensure the stable running of dialysate mixture ratio and the temperature of the dialysate.Conclusion:The dialysate temperature has an important effect on renal fibrosis in end-stage hemodialysis patients,it is necessary to monitor the dialysate temperature and mixture ratio.Dialysis device heating degas proportioning system through surveillance system linked to the dialysis unit normal,stable operation,provide safe and reliable dialysis treatment for patients.

[Key words]Hemodialysis device;Dialysate;Temperature;Mixture ratio;Temperature monitoring

收稿日期：2015-12-28

作者簡(jiǎn)介

*通訊作者：heliqun59@163.com

*基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(8117321)“從CHIP對(duì)腎纖維化影響研究腎絡(luò)病淤血阻絡(luò)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)及抗纖靈的干預(yù)機(jī)制”

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.03.004

[文章編號(hào)]1672-8270(2016)03-0018-04

[中圖分類號(hào)]R197.39

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A