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

嚴嘉偉　何立群*

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

嚴嘉偉①何立群①*

[摘要]目的：分析透析液溫度對腎纖維化終末期透析患者的影響，探討血液透析裝置對透析液溫度進行實時監測的重要意義。方法：以日機裝DBB-27型血液透析裝置為研究對象，分析透析液混合配比及溫度監視部分的工作原理、主要結構及功能特點；結合溫度故障檢修案例分析透析液溫度對腎纖維化終末期透析患者的影響。結果：溫度監視對保證透析液混合配比部分正常穩定運轉及透析液溫度起至關重要的作用。結論：透析液溫度對腎纖維化終末期透析患者具有重要影響，對透析液混合配比部分溫度實時監測非常必要。透析裝置加熱除氣配比系統之間通過監視系統環環相扣，能夠使整個透析裝置正常、穩定運轉，為患者提供安全可靠的透析治療。

[關鍵詞]血液透析裝置；透析液；溫度；混合配比；溫度監視

①上海中醫藥大學附屬曙光醫院血液透析室 上海 200021

嚴嘉偉,男,(1990-),本科學歷，工程師。上海中醫藥大學附屬曙光醫院血液透析室，從事血液凈化臨床工程技術工作。

[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、超濾及對流方式清除血液中的有害成分和過多水分，糾正患者體內酸堿失衡和電解質紊亂，代替腎臟的排泄功能[1]。透析液混合配比的整個過程，從透析用水進入血液透析裝置，到與透析濃縮液混合配比成標準透析液，最終到達透析器與患者血液進行離子交換。為患者提供透析治療需要經過加熱、除氣和混合三部分，并由其組成透析液混合配比系統，每一環節均設置相應的熱敏電阻對透析用水及透析液溫度進行嚴格控制與監視，而在功能上環環相扣，任何一個環節發生故障均有可能引起與溫度相關的故障，對患者透析治療安全造成影響。

本研究選取日機裝DBB-27型單人用血液透析裝置，針對其透析液加熱配比部分及溫度監視部分的主要結構、工作原理進行分析討論，并結合常見的溫度故障檢修案例進行分析，旨在了解血液透析裝置的加熱及溫度監視系統，方便臨床工程技師進行有條理、有側重及針對性地日常維護保養，降低透析裝置故障發生率，明確透析液溫度的重要性，以及對透析液混合配比部分溫度實時監測的必要性，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，血液與透析液進行離子交換的同時，患者血液的溫度也不可避免的與透析液進行熱量傳遞。透析低血壓(intradialytic hypotension，IDH)是透析中常見并發癥，其發生率為20%～40%，常有不可預見性，是導致患者病死率增加的獨立危險因素[2-3]。低溫透析作為IDH的一種治療方法，國內、外相關研究表明，適當的低溫透析有助于降低透析中嚴重低血壓和心腦血管等事件的發生頻率[4-5]。然而，透析液溫度過低，患者透析過程中不可避免會出現畏寒或寒顫表現[6]；而適當的提高透析液溫度，亦可有效減少透析中高血壓的發生，但過高則會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、發生低血容量及低血壓以及應用低鈉透析液治療等導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]。在低溫透析時寒冷可致交感神經興奮、血管活性物質釋放，從而引起外周血管收縮，使心肌收縮力增強，能顯著減少IHD的發生[9]。有研究證實，透析液溫度的設定對患者的體溫、血壓以及舒適度均會產生直接的影響[10]。根據患者透前實測體溫設定透析液溫度，能減少透析中不良反應的發生，提高患者生活質量[11]。透析液溫度的準確性以及可控性對透析患者至關重要，因此應對透析液溫度進行控制并嚴格監督。

2　加熱配比監視系統的結構與原理

2.1加熱部分

透析裝置加熱部分包括1個熱交換器HEX、1個加熱器DH、1個過熱保護開關THS以及4個熱敏電阻TH1/3(控制)、TH2/4(保護)。其結構原理如圖1所示。環境，透析液溫度設定為33～40 ℃。

圖1　加熱部分結構圖　

(3)在整個加熱混合配比系統中包含兩套熱敏電阻，分別對透析用水及透析液進行溫度控制及監視。熱敏電阻TH1/2位于加熱器后，熱敏電阻TH1起控制作用，根據系統預設的溫度值控制加熱器工作；熱敏電阻TH2起監視保護作用，實時監視透析用水實際溫度。熱敏電阻TH3/4則位于復式泵之后，透析器入口之前，熱敏電阻TH3起控制作用，根據醫護人員設定的透析液溫度控制加熱器工作；熱敏電阻TH4起監視保護作用，實時監視透析液實際溫度。

(4)設置兩套熱敏電阻是因為透析用水經加熱后與透析濃縮液混合配比，再通過復式泵傳送至透析器，其過程中不可避免地損失溫度，故在透析器入口之前對透析液溫度進行再次監視，避免流入的透析液溫度低于所設定的溫度，而不合格的透析液溫度可能會危害患者透析安全。但僅在透析器入口之前對透析液溫度進行監視，而不對加熱器出口溫度進行監視，一旦在加熱除氣混合配比過程中出現泄漏，加熱器將持續工作，有可能出現加熱器損壞，導致電路板過載。因此，有必要設置兩套熱敏電阻分別對透析用水、透析液進行控制監視。

2.2除氣部分

除氣部分包括氣泡分離室GCl、節流口SLl、除氣泵CP-1以及濾網FL2。其結構原理如圖2所示。

圖2　除氣部分結構圖

(1)加熱部分工作流程為：透析用水進入透析裝置→經過供液控制部分，通過減壓閥PRV將供液壓力減至45～50 kPa的動作壓力→通過熱交換器HEX螺旋流動與即將排除透析裝置的廢液充分熱傳導，使其最大程度的吸收廢液的熱量對透析用水進行預熱，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定的溫度。

(2)熱敏電阻TH1、TH3分別對加熱器出口溫度、透析液出口溫度進行控制，熱敏電阻TH2對加熱器出口溫度進行檢測，熱敏電阻TH4對透析液出口溫度值進行檢測。在清洗和加熱消毒程序中由熱敏電阻TH2進行溫度值的監測。當加熱器內無液體、外殼溫度＞100 ℃時，THS過熱保護開關自動開路，切斷加熱回路，保護加熱器。為了使透析液溫度更接近于人體內

經過加溫的透析用水經濾網FL2過濾后，進入節流口SL1，在除氣泵CP-1的作用下形成-600 kPa的負壓，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，并會影響下游透析液混合配比部分的準確性，當小氣泡隨著透析液流至透析器中會附著在透析膜表面，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。其結構原理如圖3所示。

圖3　混合配比部分結構圖

(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監視B液電導度，并實時調整SPB轉速，確保B液電導度的準確性；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監視總電導度并實時調整SPA轉速，熱敏電阻TH6則是對總電導度進行溫度補償，確保透析液總電導度的準確性。

(2)日機裝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液電導度約占總透析液電導度的1/5，如果B液電導度出現偏差，在總電導度中很難被發現，而B液中碳酸氫鹽成分濃度的準確與否，對糾正患者的酸堿平衡起至關重要的作用，因此采用將B原液(低電導率)在與A原液(高電導率)混合之前進行配制，可在無A原液的情況下對B液進行準確監測。通過熱敏電阻TH6測得透析液溫度，對透析液總電導度進行溫度補償，保證透析液中的B液電導度和透析液總電導度的準確性，從而在透析治療中實現更高的安全性和舒適性[13]。

(3)由于溶液電導度受溫度影響，為了得到準確的電導度需要在測量電導度后對其進行溫度補償，并換算成標準溫度下的電導度，進而得出準確的電導度[14]。熱敏電阻TH6是對透析液總電導度進行溫度監視的溫度傳感器，其通過濃度電極CL6監測得到的透析液總電導度結合自身監測到的透析液溫度，對透析液電導度進行溫度補償。熱敏電阻TH6僅起電導度溫度補償作用，不起溫度監視作用，因此有關熱敏電阻TH6的故障報警均只與透析液電導度有關，而與透析液溫度無關。

3　溫度下限報警案例分析

在治療過程中，偶爾出現溫度下限報警，透析治療暫停。但不是一直存在，偶爾出現，有時持續30 min后自動恢復正常，有時下機消毒后恢復正常。

3.1水路部分故障原因

(1)透析用水進水溫度異常，＜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，對透析液溫度不會造成很大的影響，加熱器基本能夠滿足加熱到目標溫度，只有在進水溫度較低的情況下可能會出現達不到目標溫度的情況，從而引起溫度下限報警。

(3)除氣泵的有效循環，除氣泵流量遠大于復式泵流量，透析裝置通過循環管路將透析用水進行多次循環加熱，保證供給稀釋系統的反滲水達到目標溫度。

影響透析用水穩定循環加熱的因素：①脫氣泵性能不良，如果是電機性能不良引起的溫度報警，裝置一般會提示與除氣泵相關的TFD121～125報警，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允許混合著部分液體一起經排氣管排出，但其液體的排出量應＜30 ml/min。若氣泡分離室頂部關閉不嚴，致大量透析用水經排氣管泄漏；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，存在阻塞的概率較小；而過濾器FL2和節流柱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個泵，其通過截面較小，任何一個泵的清洗線的阻塞都會造成脫氣泵進口流量減小，導致溫度下限報警。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本身損壞、過熱保護開關THS斷路或電源箱對加熱器DH不供電，均有可能造成加熱器DH不加熱，從而導致溫度下限報警。

(2)電源箱。電源箱接收到加熱控制信號，驅動加熱器進行加熱工作，若加熱控制部分發生問題或受到電磁噪音的影響，會導致加熱控制不良，從而引起溫度上限或下限報警。

(3)電氣控制部分。MCU和DRIVER/SENSOR板負責加熱部分的計算和控制，計算占空比并為電源箱輸出加熱信號，如主CPU板或驅動感應D板X71-097Z0發生故障，則可能導致加熱控制不良，引起溫度上限或下限報警。

(4)熱敏電阻。負責溫度控制與監視的熱敏電阻本身若出現故障，對溫度控制與監視出現偏差，也可能導致溫度上限或下限報警。如溫度控制與監視準確，但顯示部分出現偏差；熱敏電阻出現短路或斷路情況；熱敏電阻接觸不良，性能不穩定，均有可能出現溫度上限或下限報警。若判斷熱敏電阻出現顯示偏差時，可進行零點和線性的校正即可恢復，而出現短路或斷路情況時，主CPU會給出相應的報警提示。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)對可能的故障部件進行排查，根據故障點出現概率先對水路部分進行檢查，未發現任何異常；當相同故障再次出現時觀察熱敏電阻TH1/2溫度在40 ℃左右波動，而熱敏電阻TH3/4在34 ℃左右波動。該故障現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出現問題。

(2)對除氣泵附近相關水路再次進行檢查：①加熱器至除氣泵間管路未發現泄露點及堵塞點；②氣泡分離室內有大量氣體，浮子開關無法正常浮起。確定故障原因為氣泡分離室進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，運轉正常，相同故障未再出現。

4　結論

醫療設備是醫療質量的重要保障環節[15]。臨床醫學工程人員是醫學工程和臨床醫學的紐帶，是現代化醫院正常運轉的保障，專職血透室臨床工程技師應在當今醫療技術和安全要求不斷提高的前提下，發揮醫療機構的臨床工程師的作用和職責，為醫療機構的醫學裝備的安全有效運行提供保障尤為重要[16-17]。

日機裝DBB-27型單人用血液透析裝置加熱除氣配比及監視系統環環相扣，其正常、穩定運轉對于整個透析裝置乃至為患者提供安全治療具有重要意義。通過對溫度故障系統的檢修案例分析，對透析裝置的裝置結構、工作方式、工作原理及可能發生的故障點有了更進一步的認識，從而在故障檢修以及日常維護保養中更具針對性及系統性。

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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

作者簡介

*通訊作者：heliqun59@163.com

*基金項目：國家自然科學基金(8117321)“從CHIP對腎纖維化影響研究腎絡病淤血阻絡的實驗基礎及抗纖靈的干預機制”

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.03.004

[文章編號]1672-8270(2016)03-0018-04

[中圖分類號]R197.39

[文獻標識碼]A