Fresenius 4008系列血液透析機平衡腔的工作模式分析

劉杰

蚌埠醫學院第一附屬醫院 設備科，安徽 蚌埠 233000

Fresenius 4008系列血液透析機平衡腔的工作模式分析

劉杰

蚌埠醫學院第一附屬醫院 設備科，安徽 蚌埠 233000

本文詳細介紹了費森尤斯4008系列血液透析機的平衡腔系統、工作原理及其平衡腔閥的動作，為找到解決故障點提供維修思路。

血液透析機；平衡腔系統；容量平衡

本文重點介紹費森尤斯4008系列血液透析機平衡腔的幾種主要的工作模式，詳細闡述血透機平衡腔系統的工作原理及其各個電磁閥的工作狀態，以便為維修提供明確的思路。

1 平衡腔

平衡腔系統，是一種能保持液體平衡的系統，在透析過程中，平衡腔可以保證透析液的進出平衡。在平衡腔系統中使用了許多的電磁閥，這些電磁閥不能泄露，并且要同步工作，對機械要求很高，并且該系統沒有自我工作狀態檢測的能力，一旦出現問題，機器不能報警。但實際工作中，客戶尚能接受該系統的可靠性。采用平衡腔的血透機有FRESENIUS系列、B.BRAUN的DIALOG和DIALOG+、BELLCO FORMULA及NIPRO等。

費森尤斯4008系列血液透析機平衡腔系統由2個容積相等的腔體和安裝其上的8個電磁閥（V31～V38）組成。血液透析機平衡腔的容積在機器出廠時已經校正，是固定值，均為30mL。每個腔體中由1塊橡膠膜片將每1個腔體分為新鮮液腔F和廢液腔A2個部分。機器通過密閉的平衡腔系統來保證進入的新鮮透析液和排出的廢液量始終保持相等，由此保持了流量的平衡穩定。平衡腔系統根據8個電磁閥的切換組合，主要形成以下幾種平衡腔的工作模式。

2 正常的透析模式

在正常的透析模式下，V30常開，膜片的運動方向始終是相反的。

平衡腔充放1次由2個周期來完成：

第一周期（圖1）：透析液由第一空氣分離室88C被除氣泵Degas Pump29推出而進入平衡腔Balancing Chamber 68，平衡腔1（BC1）的電磁閥V32、V35打開，V31、V36關閉。新鮮液F1通過V35進入平衡腔BC1。從而推動膜片將廢液A1從V32、V30排出機器。與此同時，平衡腔BC2腔的電磁閥V33、V38打開，V34、V37關閉，廢液A2通過V38進入平衡腔BC2，從而推動膜片將新鮮液F2從V33推入透析器。通過這樣一個步驟，平衡腔完成了1次透析液的輸送過程，同時也將相同容量的廢液排出了機器。完成了此過程，機器進入下一步驟。

第二周期（圖2）：平衡腔的電磁閥V34、V37打開，V33、V38關閉。新鮮液F2通過V37進入平衡腔BC2，從而推動膜片將廢液A2從V34、V30排出機器。與此同時，平衡腔BC1的電磁閥V31、V36打開，V32、V35關閉，廢液A1通過V36進入平衡腔BC1，推動膜片將新鮮液F1從V3l閥推入透析器。

圖1 正常透析第一周期

圖2 正常透析第二周期

通過上面所述的2個周期，平衡腔系統就完成了1個正常的完整流通過程。血液透析機就是不斷運用這樣的步驟循環進行，將新鮮液輸送進透析器，將等量的廢液排出機器。

下面介紹機器的流量控制（Flow Control）：上述平衡腔周期之間的切換是通過流量泵Flow Pump 21電機負載感應電流脈沖來實現的。當平衡腔內的膜片觸到腔壁時，相應的壓力增大，流量泵21的電機感應電流增加，產生1個感應脈沖，并且在轉換期間，即每當腔體充盈，橡膠膜片緊貼腔體壁時，所有電磁閥關閉約100ms，這就是所謂的死區時間（Dead Time）。由于電磁閥是執行元件，其動作需要一定的延時，且每個電磁閥反應時間也不一樣，平衡腔電磁閥極有可能會出現未完全打開和未完全關閉的情況，如透析模式的第二周期時V31打開而V35未完全關閉的情形，在死區時間里機器此時沒有流量，防止泄露。由此可見，在電路中只需要控制平衡腔的轉換頻率，就可以精確地控制流量：流量=平衡腔容積×平衡腔轉換頻率。常規透析流量為500mL/min，平衡腔的轉換頻率為500mL/min/30mL=16.7次，除去死區時間，所以轉換頻率約為15次/min。

3 填充程序模式FILL PROGRAM

在大氣壓下填充閥V43打開排出空氣，V30、V36、V38常閉，V32、V34常開，且膜片的運動方向始終相反。

在機器運行過程中，當液位傳感器Level Detector 6探測到第二空氣分離室88b中有空氣時，空氣分離泵Air Separaing Pump 97開始工作排氣，由于ASP97分離空氣的能力有限，在7.5s之后，如果6依然探測到空氣，填充閥V43打開迅速排氣。此時流量泵Flow Pump21 通過卸壓閥78循環，V24、V24b打開，向88b中注入廢液。由于V43打開密閉系統轉變成開放系統，此時超濾泵UP Pump 22停止脫水，平衡腔系統進入填充程序，其工作同樣分成2個周期來完成。

填充模式第一周期（圖3）：

圖3 填充模式第一周期

平衡腔電磁閥V32、V33、V34、V35打開，V31、V36、V37、V38關閉，新鮮液F1通過V35進入BC1，將BC1的廢液A1，通過V32、V34推入BC2的右側，廢液A2推動膜片把新鮮液F2經過V33進入透析器，同時，從透析器出來的廢液暫時不進入平衡腔，空氣通過150→V43→76→V87排出，第二空氣分離室88b的液位很快上升，如果經過一個周期的循環，液位傳感器6依然探測到空氣，平衡腔進入第二周期。

填充模式第二周期（圖4）：

平 衡 腔 電 磁 閥 V31、V32、V34、V37打 開，V33、V35、V36、V38關閉，新鮮液F2通過V37進入BC2，將BC2的廢液A2，通過V34、V32推入BC1的右側，廢液A1推動膜片把新鮮液F1經過V31進入透析器。空氣通過打開的V43、V87排除機器。當液位傳感器6探測不到空氣時，平衡腔進入正常透析模式狀態，如果6依然探測到空氣，平衡腔依然執行上述的工作模式。

如果在治療病人的過程中出現上述的填充程序，機器經過上述的工作過程會把空氣排出機器后，機器屏幕上會提示：Fill Program End，以引起操作人員的注意，機器執行過填充程序。

圖4 填充模式第二周期

4 壓力控制下的填充程序（圖5）

在費森尤斯4008S Online Plus型機器中，在預沖、沖洗、回血和大計量補液時平衡腔的工作模式為：平衡腔電磁閥由壓力傳感器182來控制其通斷，此時：電磁閥V32、V34、V43常開，V30、V36、V38常閉，

當V33和V35電磁閥打開，V31和V37關閉時，壓力傳感器P182的壓力>280mmHg（1mmHg=0.133kPa）時，V33打開，此時182的壓力會下降；壓力傳感器P182的壓力下降到<250mmHg時，V33關閉；在平衡腔膜片緊貼腔壁時，壓力傳感器182的壓力繼續減小，當182的壓力下降到<50mmHg時，平衡腔工作在此模式下的第二周期，V33和V35關閉，V31和V37打開，此時壓力傳感器182壓力會上升，重復上面的工作過程。

圖5 壓力控制的填充模式

5 平衡腔特殊的工作模式：V35常開

在平衡腔特殊的工作模式中，V35常開，V31、V33、V34、V37、V38常閉，平衡腔BC2不工作。

在費森尤斯4008S Online Plus型機器中，在排空細菌過濾器Diasafe的工作模式下，平衡腔需要2個周期可以排空細菌過濾器。

第一周期（圖6）：

V36打開，其余平衡腔閥關閉，除氣泵29關閉，流量泵21打開，在流量泵21的作用下，平衡腔BC1的新鮮液由V35流出，同時平衡腔BC1的廢液腔充盈。在平衡腔上升脈沖下，轉到第二周期。

第二周期（圖7）：

V32打開，V36關閉，流量泵21和除氣泵29工作，新鮮液通過V35推動膜片，廢液由V32、V30排出。通過時間控制除氣泵29工作2s后，轉換為第一工作周期。

6 OFF FLOW模式：平衡腔的8個電磁閥全部關閉

（1）單超ISO治療模式，機器此時流量關閉，平衡腔電磁閥的切換由機器本身控制，平衡腔電磁閥全部關閉，此時沒有流量，流量泵Flow Pump 21的電流脈沖不控制平衡腔的切換。

圖6 第一周期

圖7 第二周期

（2）在消毒程序Ⅰ～Ⅴ中，在自由沖洗F完成后，21電流增加脈沖將平衡腔閥關閉，等待浮子開關Float Switch 5到達高位；且在此程序中機器吸取消毒液的時候，平衡腔也工作在OFF FLOW模式。

（3）在測試和更換Diasafe的時候，平衡腔在某個時間段也工作在OFF FLOW模式。

7 Go Though直通模式：平衡腔新鮮液電磁閥全部關閉

（1）測試V39閥：在強制沖洗的最后1min（首先保證LP632，array2，DIP switch5在關的位置上），平衡腔電磁閥V31、V33、V35、V37新鮮液電磁閥全部打開，先建立大約800mmHg的壓力，進而完成測試；此時與流量脈沖沒有關系，平衡腔的切換由壓力傳感器182來控制，這種狀態就是所謂的Go Though直通狀態。

（2）在消毒程序Ⅰ～Ⅴ中，機器在吸消毒液之前需要排空機器，當浮子開關5到達高位后，V41不受浮子開關Float Switch 5控制，V26、V43、V87和平衡腔新鮮液閥打開，除氣泵Degas Pump 29減速將液體從加熱腔66c中抽走，直到浮子開關5到達低位；在某個時間段，消毒程序Ⅰ～Ⅳ中，超濾泵22工作4次，消毒程序Ⅴ中，超濾泵22工作23次，此時平衡腔也工作在此種工作模式。

（3）在更換Diasafe程序中，填充Filling Diasafe時，平衡腔工作在Go Though直通狀態10s，一直到浮子開關5到達高位。

8 小結

綜上所述，平衡腔的6種工作模式中透析液進出平衡腔的量始終是相等的，而且新鮮液和廢液始終是通過膜片相隔離，可以有效避免病毒的交叉感染。如果平衡腔電磁閥的任何一個部件發生異常均會引起平衡腔工作模式的改變，進而會影響透析參數的改變，導致機器出現報警現象。由于平衡腔電磁閥的動作頻繁，而且其工作環境非常惡劣，極易出現打不開、關不嚴的情況，通過以上介紹的平衡腔的幾種工作模式，可以有效的判斷故障點。

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Analysis on Fresenius 4008 Hemodialysis Machine Balance Chamber Mode

LIU Jie
Equipment Department, The Affiliated Hospital of Bengbu Medical College,Bengbu Anhui 233000, China

This paper discribes details of the Fresenius 4008 dialysis machine series balance chamber system,working principle and the balance valve chamber action; to address the point of failure to provide maintenance ideas.

hemodialysis machines; balance chamber system; capacity balance

1674-1633(2012)04-0098-04

2011-11-10

作者郵箱：jayeliu@163.com

R459.5

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.04.034