血液透析装置透析液加热配比系统技术分析及透析液温度对肾纤维化透析患者的影响研究*

严嘉伟　何立群*



血液透析装置透析液加热配比系统技术分析及透析液温度对肾纤维化透析患者的影响研究*

严嘉伟①何立群①*

[摘要]目的：分析透析液温度对肾纤维化终末期透析患者的影响，探讨血液透析装置对透析液温度进行实时监测的重要意义。方法：以日机装DBB-27型血液透析装置为研究对象，分析透析液混合配比及温度监视部分的工作原理、主要结构及功能特点；结合温度故障检修案例分析透析液温度对肾纤维化终末期透析患者的影响。结果：温度监视对保证透析液混合配比部分正常稳定运转及透析液温度起至关重要的作用。结论：透析液温度对肾纤维化终末期透析患者具有重要影响，对透析液混合配比部分温度实时监测非常必要。透析装置加热除气配比系统之间通过监视系统环环相扣，能够使整个透析装置正常、稳定运转，为患者提供安全可靠的透析治疗。

[关键词]血液透析装置；透析液；温度；混合配比；温度监视

①上海中医药大学附属曙光医院血液透析室 上海 200021

严嘉伟,男,(1990-),本科学历，工程师。上海中医药大学附属曙光医院血液透析室，从事血液净化临床工程技术工作。

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

血液透析是肾脏替代治疗的主要手段，是慢性肾衰竭患者赖以生存的主要治疗方法。血液透析的原理是通过弥散、超滤及对流方式清除血液中的有害成分和过多水分，纠正患者体内酸碱失衡和电解质紊乱，代替肾脏的排泄功能[1]。透析液混合配比的整个过程，从透析用水进入血液透析装置，到与透析浓缩液混合配比成标准透析液，最终到达透析器与患者血液进行离子交换。为患者提供透析治疗需要经过加热、除气和混合三部分，并由其组成透析液混合配比系统，每一环节均设置相应的热敏电阻对透析用水及透析液温度进行严格控制与监视，而在功能上环环相扣，任何一个环节发生故障均有可能引起与温度相关的故障，对患者透析治疗安全造成影响。

本研究选取日机装DBB-27型单人用血液透析装置，针对其透析液加热配比部分及温度监视部分的主要结构、工作原理进行分析讨论，并结合常见的温度故障检修案例进行分析，旨在了解血液透析装置的加热及温度监视系统，方便临床工程技师进行有条理、有侧重及针对性地日常维护保养，降低透析装置故障发生率，明确透析液温度的重要性，以及对透析液混合配比部分温度实时监测的必要性，以保证使用过程中患者的透析安全以及最佳的透析效果。

1　透析液温度对患者的影响

患者血液与透析液之间仅相隔一层透析膜，血液与透析液进行离子交换的同时，患者血液的温度也不可避免的与透析液进行热量传递。透析低血压(intradialytic hypotension，IDH)是透析中常见并发症，其发生率为20%～40%，常有不可预见性，是导致患者病死率增加的独立危险因素[2-3]。低温透析作为IDH的一种治疗方法，国内、外相关研究表明，适当的低温透析有助于降低透析中严重低血压和心脑血管等事件的发生频率[4-5]。然而，透析液温度过低，患者透析过程中不可避免会出现畏寒或寒颤表现[6]；而适当的提高透析液温度，亦可有效减少透析中高血压的发生，但过高则会引起患者溶血甚至死亡[7]。

肌肉痉挛在透析患者中较为常见，以下肢多见，透析中超滤速度过快、发生低血容量及低血压以及应用低钠透析液治疗等导致肌肉血流灌注降低是引起透析中肌肉痉挛的重要原因[8]。在低温透析时寒冷可致交感神经兴奋、血管活性物质释放，从而引起外周血管收缩，使心肌收缩力增强，能显著减少IHD的发生[9]。有研究证实，透析液温度的设定对患者的体温、血压以及舒适度均会产生直接的影响[10]。根据患者透前实测体温设定透析液温度，能减少透析中不良反应的发生，提高患者生活质量[11]。透析液温度的准确性以及可控性对透析患者至关重要，因此应对透析液温度进行控制并严格监督。

2　加热配比监视系统的结构与原理

2.1加热部分

透析装置加热部分包括1个热交换器HEX、1个加热器DH、1个过热保护开关THS以及4个热敏电阻TH1/3(控制)、TH2/4(保护)。其结构原理如图1所示。环境，透析液温度设定为33～40 ℃。

图1　加热部分结构图　

(3)在整个加热混合配比系统中包含两套热敏电阻，分别对透析用水及透析液进行温度控制及监视。热敏电阻TH1/2位于加热器后，热敏电阻TH1起控制作用，根据系统预设的温度值控制加热器工作；热敏电阻TH2起监视保护作用，实时监视透析用水实际温度。热敏电阻TH3/4则位于复式泵之后，透析器入口之前，热敏电阻TH3起控制作用，根据医护人员设定的透析液温度控制加热器工作；热敏电阻TH4起监视保护作用，实时监视透析液实际温度。

(4)设置两套热敏电阻是因为透析用水经加热后与透析浓缩液混合配比，再通过复式泵传送至透析器，其过程中不可避免地损失温度，故在透析器入口之前对透析液温度进行再次监视，避免流入的透析液温度低于所设定的温度，而不合格的透析液温度可能会危害患者透析安全。但仅在透析器入口之前对透析液温度进行监视，而不对加热器出口温度进行监视，一旦在加热除气混合配比过程中出现泄漏，加热器将持续工作，有可能出现加热器损坏，导致电路板过载。因此，有必要设置两套热敏电阻分别对透析用水、透析液进行控制监视。

2.2除气部分

除气部分包括气泡分离室GCl、节流口SLl、除气泵CP-1以及滤网FL2。其结构原理如图2所示。

图2　除气部分结构图

(1)加热部分工作流程为：透析用水进入透析装置→经过供液控制部分，通过减压阀PRV将供液压力减至45～50 kPa的动作压力→通过热交换器HEX螺旋流动与即将排除透析装置的废液充分热传导，使其最大程度的吸收废液的热量对透析用水进行预热，可提升1～2 ℃→通过加热器DH和热敏电阻TH将透析用水加温到所设定的温度。

(2)热敏电阻TH1、TH3分别对加热器出口温度、透析液出口温度进行控制，热敏电阻TH2对加热器出口温度进行检测，热敏电阻TH4对透析液出口温度值进行检测。在清洗和加热消毒程序中由热敏电阻TH2进行温度值的监测。当加热器内无液体、外壳温度＞100 ℃时，THS过热保护开关自动开路，切断加热回路，保护加热器。为了使透析液温度更接近于人体内

经过加温的透析用水经滤网FL2过滤后，进入节流口SL1，在除气泵CP-1的作用下形成-600 kPa的负压，使溶解在透析用水中的气泡被分离出来，并在气泡分离室GCl中被排出。液体中会溶解少许气体，溶解于透析用水中的气体因温度升高而以小气泡的形式释放，并会影响下游透析液混合配比部分的准确性，当小气泡随着透析液流至透析器中会附着在透析膜表面，减小患者血液与透析液接触面积，降低毒素清除率和离子交换率，从而影响透析效率[12]。因此，应在透析液混合配比之前去除透析用水中溶解的气体。

2.3混合配比部分

混合配比部分主要包括混合室MCl/2、浓度电极CL2/4/6、背压阀H-C1/2、原液泵SPA、SPB、热敏电阻TH6以及过滤网。其结构原理如图3所示。

图3　混合配比部分结构图

(1)B原液泵SPB将B浓缩液吸入混合室MC1，与加热除气后的透析用水混合，通过浓度电极CL2监视B液电导度，并实时调整SPB转速，确保B液电导度的准确性；再通过A原液泵SPA将A浓缩液吸入混合室MC2，与B稀释液混合，通过浓度电极CL6监视总电导度并实时调整SPA转速，热敏电阻TH6则是对总电导度进行温度补偿，确保透析液总电导度的准确性。

(2)日机装DBB-27型单人用血液透析装置采用先吸B液再吸A液的配比方式，其原因在于，B液电导度约占总透析液电导度的1/5，如果B液电导度出现偏差，在总电导度中很难被发现，而B液中碳酸氢盐成分浓度的准确与否，对纠正患者的酸碱平衡起至关重要的作用，因此采用将B原液(低电导率)在与A原液(高电导率)混合之前进行配制，可在无A原液的情况下对B液进行准确监测。通过热敏电阻TH6测得透析液温度，对透析液总电导度进行温度补偿，保证透析液中的B液电导度和透析液总电导度的准确性，从而在透析治疗中实现更高的安全性和舒适性[13]。

(3)由于溶液电导度受温度影响，为了得到准确的电导度需要在测量电导度后对其进行温度补偿，并换算成标准温度下的电导度，进而得出准确的电导度[14]。热敏电阻TH6是对透析液总电导度进行温度监视的温度传感器，其通过浓度电极CL6监测得到的透析液总电导度结合自身监测到的透析液温度，对透析液电导度进行温度补偿。热敏电阻TH6仅起电导度温度补偿作用，不起温度监视作用，因此有关热敏电阻TH6的故障报警均只与透析液电导度有关，而与透析液温度无关。

3　温度下限报警案例分析

在治疗过程中，偶尔出现温度下限报警，透析治疗暂停。但不是一直存在，偶尔出现，有时持续30 min后自动恢复正常，有时下机消毒后恢复正常。

3.1水路部分故障原因

(1)透析用水进水温度异常，＜5℃或＞35℃。

(2)热交换器一般能使透析用水温度提高1～2 ℃。由于热交换器的故障就是漏液，对透析液温度不会造成很大的影响，加热器基本能够满足加热到目标温度，只有在进水温度较低的情况下可能会出现达不到目标温度的情况，从而引起温度下限报警。

(3)除气泵的有效循环，除气泵流量远大于复式泵流量，透析装置通过循环管路将透析用水进行多次循环加热，保证供给稀释系统的反渗水达到目标温度。

影响透析用水稳定循环加热的因素：①脱气泵性能不良，如果是电机性能不良引起的温度报警，装置一般会提示与除气泵相关的TFD121～125报警，因此只能是泵头位置的故障，例如叶轮开裂后打滑致流量不够，腔室有异常(通常考虑为管路装反)；②气泡分离室，气泡分离室在排除空气时允许混合着部分液体一起经排气管排出，但其液体的排出量应＜30 ml/min。若气泡分离室顶部关闭不严，致大量透析用水经排气管泄漏；③管路阻塞，热交换器HEX至除气泵CP-1入口之间的管路有阻塞，造成供液压力正常，但透析用水流量不够。由于热交换器HEX和加热器DH均为通过截面较大的部件，存在阻塞的概率较小；而过滤器FL2和节流柱SL1的阻塞从外观上便可轻松判断；原液泵清洗线由于分为2个泵，其通过截面较小，任何一个泵的清洗线的阻塞都会造成脱气泵进口流量减小，导致温度下限报警。加热除气部分水路如图4所示。

图4　加热除气部分水路图

3.2电路部分故障原因

(1)加热器。加热器DH本身损坏、过热保护开关THS断路或电源箱对加热器DH不供电，均有可能造成加热器DH不加热，从而导致温度下限报警。

(2)电源箱。电源箱接收到加热控制信号，驱动加热器进行加热工作，若加热控制部分发生问题或受到电磁噪音的影响，会导致加热控制不良，从而引起温度上限或下限报警。

(3)电气控制部分。MCU和DRIVER/SENSOR板负责加热部分的计算和控制，计算占空比并为电源箱输出加热信号，如主CPU板或驱动感应D板X71-097Z0发生故障，则可能导致加热控制不良，引起温度上限或下限报警。

(4)热敏电阻。负责温度控制与监视的热敏电阻本身若出现故障，对温度控制与监视出现偏差，也可能导致温度上限或下限报警。如温度控制与监视准确，但显示部分出现偏差；热敏电阻出现短路或断路情况；热敏电阻接触不良，性能不稳定，均有可能出现温度上限或下限报警。若判断热敏电阻出现显示偏差时，可进行零点和线性的校正即可恢复，而出现短路或断路情况时，主CPU会给出相应的报警提示。加热部分电路零件如图5所示。

图5　加热部分电路零件图

3.3故障排查及检修

(1)对可能的故障部件进行排查，根据故障点出现概率先对水路部分进行检查，未发现任何异常；当相同故障再次出现时观察热敏电阻TH1/2温度在40 ℃左右波动，而热敏电阻TH3/4在34 ℃左右波动。该故障现象比较符合上述可能故障原因中水路部分的第3条，即除气泵的有效循环出现问题。

(2)对除气泵附近相关水路再次进行检查：①加热器至除气泵间管路未发现泄露点及堵塞点；②气泡分离室内有大量气体，浮子开关无法正常浮起。确定故障原因为气泡分离室进气过多或气体无法有效排出。

(3)更换气泡分离室排气管路，观察该透析装置使用1周，运转正常，相同故障未再出现。

4　结论

医疗设备是医疗质量的重要保障环节[15]。临床医学工程人员是医学工程和临床医学的纽带，是现代化医院正常运转的保障，专职血透室临床工程技师应在当今医疗技术和安全要求不断提高的前提下，发挥医疗机构的临床工程师的作用和职责，为医疗机构的医学装备的安全有效运行提供保障尤为重要[16-17]。

日机装DBB-27型单人用血液透析装置加热除气配比及监视系统环环相扣，其正常、稳定运转对于整个透析装置乃至为患者提供安全治疗具有重要意义。通过对温度故障系统的检修案例分析，对透析装置的装置结构、工作方式、工作原理及可能发生的故障点有了更进一步的认识，从而在故障检修以及日常维护保养中更具针对性及系统性。

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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

作者简介

*通讯作者：heliqun59@163.com

*基金项目：国家自然科学基金(8117321)“从CHIP对肾纤维化影响研究肾络病淤血阻络的实验基础及抗纤灵的干预机制”

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.03.004

[文章编号]1672-8270(2016)03-0018-04

[中图分类号]R197.39

[文献标识码]A