劉杰

蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 設(shè)備科，安徽 蚌埠 233000

Fresenius 4008系列血液透析機(jī)平衡腔的工作模式分析

劉杰

蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 設(shè)備科，安徽 蚌埠 233000

本文詳細(xì)介紹了費(fèi)森尤斯4008系列血液透析機(jī)的平衡腔系統(tǒng)、工作原理及其平衡腔閥的動(dòng)作，為找到解決故障點(diǎn)提供維修思路。

血液透析機(jī)；平衡腔系統(tǒng)；容量平衡

本文重點(diǎn)介紹費(fèi)森尤斯4008系列血液透析機(jī)平衡腔的幾種主要的工作模式，詳細(xì)闡述血透機(jī)平衡腔系統(tǒng)的工作原理及其各個(gè)電磁閥的工作狀態(tài)，以便為維修提供明確的思路。

1 平衡腔

平衡腔系統(tǒng)，是一種能保持液體平衡的系統(tǒng)，在透析過程中，平衡腔可以保證透析液的進(jìn)出平衡。在平衡腔系統(tǒng)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(duì)機(jī)械要求很高，并且該系統(tǒng)沒有自我工作狀態(tài)檢測(cè)的能力，一旦出現(xiàn)問題，機(jī)器不能報(bào)警。但實(shí)際工作中，客戶尚能接受該系統(tǒng)的可靠性。采用平衡腔的血透機(jī)有FRESENIUS系列、B.BRAUN的DIALOG和DIALOG+、BELLCO FORMULA及NIPRO等。

費(fèi)森尤斯4008系列血液透析機(jī)平衡腔系統(tǒng)由2個(gè)容積相等的腔體和安裝其上的8個(gè)電磁閥（V31～V38）組成。血液透析機(jī)平衡腔的容積在機(jī)器出廠時(shí)已經(jīng)校正，是固定值，均為30mL。每個(gè)腔體中由1塊橡膠膜片將每1個(gè)腔體分為新鮮液腔F和廢液腔A2個(gè)部分。機(jī)器通過密閉的平衡腔系統(tǒng)來保證進(jìn)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(wěn)定。平衡腔系統(tǒng)根據(jù)8個(gè)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(yùn)動(dòng)方向始終是相反的。

平衡腔充放1次由2個(gè)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(jìn)入平衡腔Balancing Chamber 68，平衡腔1（BC1）的電磁閥V32、V35打開，V31、V36關(guān)閉。新鮮液F1通過V35進(jìn)入平衡腔BC1。從而推動(dòng)膜片將廢液A1從V32、V30排出機(jī)器。與此同時(shí)，平衡腔BC2腔的電磁閥V33、V38打開，V34、V37關(guān)閉，廢液A2通過V38進(jìn)入平衡腔BC2，從而推動(dòng)膜片將新鮮液F2從V33推入透析器。通過這樣一個(gè)步驟，平衡腔完成了1次透析液的輸送過程，同時(shí)也將相同容量的廢液排出了機(jī)器。完成了此過程，機(jī)器進(jìn)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(guān)閉。新鮮液F2通過V37進(jìn)入平衡腔BC2，從而推動(dòng)膜片將廢液A2從V34、V30排出機(jī)器。與此同時(shí)，平衡腔BC1的電磁閥V31、V36打開，V32、V35關(guān)閉，廢液A1通過V36進(jìn)入平衡腔BC1，推動(dòng)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(gè)周期，平衡腔系統(tǒng)就完成了1個(gè)正常的完整流通過程。血液透析機(jī)就是不斷運(yùn)用這樣的步驟循環(huán)進(jìn)行，將新鮮液輸送進(jìn)透析器，將等量的廢液排出機(jī)器。

下面介紹機(jī)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(jī)負(fù)載感應(yīng)電流脈沖來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)平衡腔內(nèi)的膜片觸到腔壁時(shí)，相應(yīng)的壓力增大，流量泵21的電機(jī)感應(yīng)電流增加，產(chǎn)生1個(gè)感應(yīng)脈沖，并且在轉(zhuǎn)換期間，即每當(dāng)腔體充盈，橡膠膜片緊貼腔體壁時(shí)，所有電磁閥關(guān)閉約100ms，這就是所謂的死區(qū)時(shí)間（Dead Time）。由于電磁閥是執(zhí)行元件，其動(dòng)作需要一定的延時(shí)，且每個(gè)電磁閥反應(yīng)時(shí)間也不一樣，平衡腔電磁閥極有可能會(huì)出現(xiàn)未完全打開和未完全關(guān)閉的情況，如透析模式的第二周期時(shí)V31打開而V35未完全關(guān)閉的情形，在死區(qū)時(shí)間里機(jī)器此時(shí)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(zhuǎn)換頻率，就可以精確地控制流量：流量=平衡腔容積×平衡腔轉(zhuǎn)換頻率。常規(guī)透析流量為500mL/min，平衡腔的轉(zhuǎn)換頻率為500mL/min/30mL=16.7次，除去死區(qū)時(shí)間，所以轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)方向始終相反。

在機(jī)器運(yùn)行過程中，當(dāng)液位傳感器Level Detector 6探測(cè)到第二空氣分離室88b中有空氣時(shí)，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(cè)到空氣，填充閥V43打開迅速排氣。此時(shí)流量泵Flow Pump21 通過卸壓閥78循環(huán)，V24、V24b打開，向88b中注入廢液。由于V43打開密閉系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成開放系統(tǒng)，此時(shí)超濾泵UP Pump 22停止脫水，平衡腔系統(tǒng)進(jìn)入填充程序，其工作同樣分成2個(gè)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(guān)閉，新鮮液F1通過V35進(jìn)入BC1，將BC1的廢液A1，通過V32、V34推入BC2的右側(cè)，廢液A2推動(dòng)膜片把新鮮液F2經(jīng)過V33進(jìn)入透析器，同時(shí)，從透析器出來的廢液暫時(shí)不進(jìn)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(jīng)過一個(gè)周期的循環(huán)，液位傳感器6依然探測(cè)到空氣，平衡腔進(jìn)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(guān)閉，新鮮液F2通過V37進(jìn)入BC2，將BC2的廢液A2，通過V34、V32推入BC1的右側(cè)，廢液A1推動(dòng)膜片把新鮮液F1經(jīng)過V31進(jìn)入透析器?？諝馔ㄟ^打開的V43、V87排除機(jī)器。當(dāng)液位傳感器6探測(cè)不到空氣時(shí)，平衡腔進(jìn)入正常透析模式狀態(tài)，如果6依然探測(cè)到空氣，平衡腔依然執(zhí)行上述的工作模式。

如果在治療病人的過程中出現(xiàn)上述的填充程序，機(jī)器經(jīng)過上述的工作過程會(huì)把空氣排出機(jī)器后，機(jī)器屏幕上會(huì)提示：Fill Program End，以引起操作人員的注意，機(jī)器執(zhí)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(fèi)森尤斯4008S Online Plus型機(jī)器中，在預(yù)沖、沖洗、回血和大計(jì)量補(bǔ)液時(shí)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(shí)：電磁閥V32、V34、V43常開，V30、V36、V38常閉，

當(dāng)V33和V35電磁閥打開，V31和V37關(guān)閉時(shí)，壓力傳感器P182的壓力>280mmHg（1mmHg=0.133kPa）時(shí)，V33打開，此時(shí)182的壓力會(huì)下降；壓力傳感器P182的壓力下降到<250mmHg時(shí)，V33關(guān)閉；在平衡腔膜片緊貼腔壁時(shí)，壓力傳感器182的壓力繼續(xù)減小，當(dāng)182的壓力下降到<50mmHg時(shí)，平衡腔工作在此模式下的第二周期，V33和V35關(guān)閉，V31和V37打開，此時(shí)壓力傳感器182壓力會(huì)上升，重復(fù)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(fèi)森尤斯4008S Online Plus型機(jī)器中，在排空細(xì)菌過濾器Diasafe的工作模式下，平衡腔需要2個(gè)周期可以排空細(xì)菌過濾器。

第一周期（圖6）：

V36打開，其余平衡腔閥關(guān)閉，除氣泵29關(guān)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(shí)平衡腔BC1的廢液腔充盈。在平衡腔上升脈沖下，轉(zhuǎn)到第二周期。

第二周期（圖7）：

V32打開，V36關(guān)閉，流量泵21和除氣泵29工作，新鮮液通過V35推動(dòng)膜片，廢液由V32、V30排出。通過時(shí)間控制除氣泵29工作2s后，轉(zhuǎn)換為第一工作周期。

6 OFF FLOW模式：平衡腔的8個(gè)電磁閥全部關(guān)閉

（1）單超ISO治療模式，機(jī)器此時(shí)流量關(guān)閉，平衡腔電磁閥的切換由機(jī)器本身控制，平衡腔電磁閥全部關(guān)閉，此時(shí)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(guān)閉，等待浮子開關(guān)Float Switch 5到達(dá)高位；且在此程序中機(jī)器吸取消毒液的時(shí)候，平衡腔也工作在OFF FLOW模式。

（3）在測(cè)試和更換Diasafe的時(shí)候，平衡腔在某個(gè)時(shí)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(guān)閉

（1）測(cè)試V39閥：在強(qiáng)制沖洗的最后1min（首先保證LP632，array2，DIP switch5在關(guān)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(jìn)而完成測(cè)試；此時(shí)與流量脈沖沒有關(guān)系，平衡腔的切換由壓力傳感器182來控制，這種狀態(tài)就是所謂的Go Though直通狀態(tài)。

（2）在消毒程序Ⅰ～Ⅴ中，機(jī)器在吸消毒液之前需要排空機(jī)器，當(dāng)浮子開關(guān)5到達(dá)高位后，V41不受浮子開關(guān)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(guān)5到達(dá)低位；在某個(gè)時(shí)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(shí)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(shí)，平衡腔工作在Go Though直通狀態(tài)10s，一直到浮子開關(guān)5到達(dá)高位。

8 小結(jié)

綜上所述，平衡腔的6種工作模式中透析液進(jìn)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(gè)部件發(fā)生異常均會(huì)引起平衡腔工作模式的改變，進(jìn)而會(huì)影響透析參數(shù)的改變，導(dǎo)致機(jī)器出現(xiàn)報(bào)警現(xiàn)象。由于平衡腔電磁閥的動(dòng)作頻繁，而且其工作環(huán)境非常惡劣，極易出現(xiàn)打不開、關(guān)不嚴(yán)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(diǎn)。

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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