貝朗Dialog+血液透析裝置特殊溫度故障的維修及思考

鄭毅祥

福建醫科大學附屬第二醫院設備處 （福建泉州 362000）

貝朗Dialog+血液透析裝置（包含HD 和HDF機型）具有安全性高、可靠性好及易于操作等優點，受到了醫護人員和患者的廣泛肯定。透析液溫度是血液透析的常規處方值，同時關系到患者的治療安全，因此，精確控制透析液的溫度是血液透析裝置的重要基本功能之一。在日常使用過程中，貝朗Dialog+血液透析裝置常會出現“自行轉好”的溫度相關故障，影響治療的順利進行。本研究將這種特殊溫度故障的維修過程介紹如下，并對導致該故障的原因進行深入分析，以供參考。

1 特殊溫度故障處理過程

1.1 故障現象

設備開機自檢時，報警提示溫度過高/過低、溫度自檢不通過；若不進行干預，設備會一直重復自檢，常會在一定的時間后自行恢復正常，通過自檢，且當天一般不會再出現同樣的故障。

1.2 故障分析

首先，考慮到除氣壓異常時，設備會停止液體的加熱功能而導致液體溫度異常引起報警，因此應先排除除氣泵、除氣壓力檢測、加熱器故障的可能；查看設備的參數界面，除氣泵轉速在1 800～2 400 r/min 左右，除氣閥關閉，除氣壓為-530 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）左右，加熱器的加熱功率在0%～100%之間變化（這個值隨著反滲水進水溫度和裝置的工作狀態不斷變化），除氣溫度傳感器在加熱功率變化時也會發生相應的變化；確認以上參數均正常，可排除除氣/加熱器故障的可能。

其次，查看透析液流量，流量輸入、輸出泵均有一定的轉速，透析液流量在500 ml/min 左右，表示液體處于正常流動的狀態。

最后，觀察透析液輸入閥處于打開狀態，透析器入口溫度控制傳感器TSDE 與溫度監測傳感器TSDE_S 的溫度偏差＞1 ℃，因此懷疑這兩個傳感器中至少有1個出現了結晶現象。

1.3 故障維修

首先，在管路中找出TSDE 和TSDE_S 溫度傳感器，仔細觀察，發現TSDE 溫度傳感器引線上有明顯的結晶；其次，關閉電源，分別將兩個傳感器拆解至最小結構，浸入水中，用棉簽仔細清理傳感器內、外表面和邊沿、密封圈及密封塑料件內、外壁上的結晶，用水沖洗干凈后重新組裝并裝回；再次，完成一次完整的熱消毒程序，以除去清洗時附著在傳感器外部的水分，避免因附著的水分蒸發導致溫度傳感器發生偏差；最后，重新進行自檢，故障排除。

需要注意的是，若經過以上步驟，故障仍未排除，則應懷疑溫度傳感器因被腐蝕而損壞，需予以更換并在維修模式下校準新的傳感器。

1.4 維修小結

比較TSDE 和TSDE_S 溫度的方法有兩種：（1）進入維修模式，在溫度傳感器檢查/校準狀態下，將流量輸入泵設置為1 000 r/min 左右，加熱器的加熱功率設置為0，待各溫度傳感器的顯示值穩定后，觀察TSDE 與TSDE_S 的溫度偏差；（2）先移除加熱棒連接電源箱的引線，停止設備的加熱功能，然后在消毒狀態下自由沖洗，觀察各溫度傳感器的顯示值，以及TSDE 與TSDE_S 的溫度偏差。

此外，由于結晶問題會重復出現，因此應至少每3個月檢查1次TSDE 和TSDE_S，如果發現結晶應及時清理，以避免無法通過自檢或結晶潮解的溶液腐蝕、損壞溫度傳感器。

2 故障維修的思考

2.1 疑問

該故障的判斷及維修難度均不高，但同一故障多次出現后，維修人員應思考：為什么總是TSDE 和TSDE_S 出問題，為什么該故障常出現在空氣濕度較大的春夏季節？為什么同樣的故障會不斷重復出現？

2.2 分析

本研究以HD 機型為例進行故障原因分析（HDF機型的水路雖略有不同，但不影響分析結果）。

2.2.1 溫度傳感器的性質

判斷該設備溫度傳感器性質的方法：取1杯剛燒開的熱水，將溫度傳感器放入其中，并用溫度計測量水的溫度（讓水自然降溫），用萬用表測量傳感器的電阻值，結果見圖1；由圖1可以判斷，該設備的溫度傳感器是正溫度系數（positive temperature coefficient，PTC）熱敏電阻，且其電阻值在30 ～80 ℃范圍內非常接近線性。

圖1 溫度與電阻值關系圖

2.2.2 液體溫度的測量和控制過程

（1）取樣復測本標段內地下水及地表水，看地下水及地表水復測結果是否與設計相符，若與設計相符，則對水質已有侵蝕的施工地點，對土釘墻墻面，在對其第一次噴射混凝土、立模現澆混凝土、土釘孔灌漿時應按照設計要求進行進行相應耐久性施工處理。若其復測結果與設計不符，應及時聯系相關單位進行必要處理。切記有侵蝕性水不得作為施工用水。

圖2為血液透析裝置的液體流向示意圖。由圖2可知，在制備合格透析液的過程中，血液透析裝置的6個溫度傳感器（圖中TSHE 溫度傳感器為早期版本設備所有，設備軟件升級后已取消該位置的溫度傳感，下文有介紹）先后對液體的溫度進行檢測和監測：（1）TSE 檢測加熱、除氣后液體的溫度；（2）TSBIC 檢測吸入B 濃縮液后液體的溫度，作為吸入B 濃縮液后電導度檢測的溫度補償；（3）TSD 檢測吸入A 濃縮液后液體的溫度，作為液體電導度檢測的溫度補償，控制液體電導度；（4）TSD_S 檢測液體的溫度，作為液體電導度監測的補償，再次對液體的電導度進行監測，但不參與控制；（5）TSDE 與TSDE_S 串接在一起，安裝于透析液輸入閥的入口，檢測液體流入透析器之前的溫度，TSDE 參與溫度的控制過程，TSDE_S 負責監測，TSDE_S 的監測結果與TSDE 的溫度差值超過一定的值后，會觸發相應的控制程序運行。

圖2 液體流向示意圖

由以上分析可知，在20 ℃左右的室溫下，液體的溫度從加熱后的TSE 開始應依次降低。液體吸入AB 濃縮液后，溫度會略微降低；流經安裝在設備外部的細菌過濾器后，溫度也會略微降低。其中，TSD 和TSD_S、TSDE 和TSDE_S 這兩組溫度傳感器的安裝位置極為相近，理論上讀數應該是一致的，如果偏差過大，則可能存在異常。但需要注意的是，不同于正常工作狀態，設備自檢過程中，透析液輸入閥的關閉會使液體不流經TSDE 和TSDE_S，而機箱內的環境溫度會影響這兩個溫度傳感器，使其讀數不一致；此外，溫度自檢時，加熱器會先將反滲水加熱至50 ℃以上，當TSD_S 檢測到水溫高于41 ℃后，加熱器會停止加熱，此時因為水箱中儲存有一定量的反滲水，接下來的一小段時間內，會出現TSE 溫度低于TSD 的反常現象。

2.3 故障原因的進一步分析

該故障的維修過程中，從水路管道外檢查，并未發現液體泄漏，6個溫度傳感器的結構、安裝方式均相同，但僅TSDE 和/或TSDE_S 出現結晶，這其中的原因需要進一步分析。

在壓力管路中，由于流速的急劇變化而引起的一系列急劇的、壓力交替升降的水力撞擊現象，稱為水錘效應[1]。透析水路中的原水壓力、除氣泵、流量輸入泵、流量輸出泵等液體動力源促使液體流動，各電磁閥的開閉使液體流向和流速發生變化，因此，必然會產生水錘效應。

平衡腔系統是實現液體精確容量控制的核心，密閉性是保證其準確性的一項基本要求。TSDE 和TSDE_S 剛好位于密閉的平衡腔系統之中，且靠近透析液輸入閥。為使液體充分接觸溫度傳感器內表面，傳感器的外塑料密封被設計為“L”型結構，液體正面沖擊圓形傳感器的內表面后，其流向改變90°。而密閉系統和90°彎折點正好是增強水錘效應的重要因素。當透析液輸入閥關閉時，管道內部的液體流速突然降為0，后續液體在慣性的作用下，在透析液輸入閥之前的管路內部產生一個遠遠大于靜態的壓力，最接近透析液輸入閥的溫度傳感器的橡膠密封圈被這個壓力頂開，少量管道內的液體滲出到傳感器外部，但滲出量極少，肉眼無法直接觀察到，滲出液體的水分在管道內部液體溫度的加熱下蒸發，留下液體的溶質，形成結晶。隨著時間延長，不斷增多的結晶堆積在傳感器外表面及引線上。其他溫度傳感器附近雖然同樣存在閥門開閉的情況，但因其安裝位置的不同，水錘效應較小，因此，并未出現液體滲出現象。

春夏季節，空氣濕度較大，血液透析裝置夜間處于關機狀態，不會產生熱量，空氣中的水汽使傳感器外部的結晶發生潮解形成導電溶液，并在傳感器兩個電極間形成1個導電回路，相當于在傳感器上并聯了1個電阻，降低了傳感器的實際電阻。次日晨起設備開機自檢時，由于潮解溶液的存在，傳感器檢測出的溫度值低于實際值，引起溫度相關報警。但在開機自檢工作后，管路內液體持續的加熱作用使潮解溶液中的水分慢慢蒸發重新形成不導電的結晶，傳感器的檢測準確性恢復正常，并且在此之后一直處于正常狀態，這也是此類故障會在設備開機工作一段時間后消失并且設備當天工作均正常的原因。此外，消毒液和透析液蒸發水分后殘留的結晶物質潮解后形成的溶液容易腐蝕溫度傳感器，造成不可逆的損壞，因此，及時清理結晶非常有必要。

2.4 升級版本的改進措施

2.5 根本解決辦法的建議

我們認為解決結晶問題的思路是加強水路中最薄弱環節的耐壓或降低水錘效應，具體的解決方法很多，但對于已經在用的產品，改變硬件、增加硬件等措施均不符合實際，因此比較可行的、可從根本上解決該問題的方法是：降低閥門關閉前液體的流速。

設備正常工作時，對單個電磁閥的控制和反饋過程見圖3，打開電磁閥的高電平信號從處理器發出，573D 鎖存電平信號，23N06導通，電磁閥通電、打開；而開閉電磁閥時，在R1上會產生不同的電平，LM339檢測這一電平信號，將電磁閥的開/關狀態信號反饋給處理器。在消毒狀態下，用示波器分別觀察透析液輸入閥和旁路閥的工作時序，得到兩個閥切換過程的波形，見圖4。由圖4可知，兩個閥的工作狀態相反，當1個閥關閉時，另1個閥打開；打開1個電磁閥時，先高電平維持200 ms 左右，用較大的工作電流使電磁閥吸合，之后輸出1個占空比約50%的方波信號，保證電磁閥打開的同時降低功耗；關閉1個電磁閥時，則直接輸出1個低電平控制即可。

圖3 電磁閥的控制和反饋示意圖

圖4 透析液輸入閥與旁路閥控制信號切換波形

基于以上分析，本研究建議廠家可通過以下方法解決結晶問題：當需要關閉透析液輸入閥時，可以提前0.5 s（假設值）打開旁路閥，使液體同時流經兩個閥，降低通過透析液輸入閥的液體流量，然后再關閉透析液輸入閥，以降低水錘效應對溫度傳感器的沖擊，避免發生管內液體滲出的現象；同理，關閉旁路閥時，需提前0.5 s（假設值）打開透析液輸入閥。

此方法只需要對軟件進行修改，可以以較低的成本解決這個特殊的故障。但該方法的實現需要進行大量的測試工作，包括梳理程序、實驗閥滯后關閉的時間、評估程序改變的影響等。希望本研究能為廠家改進設備的設計提供參考，以期早日徹底解決這一特殊的溫度故障。