應(yīng)滋棟 張飛鴻 趙麗萍*

不同類型血液透析機(jī)的超濾系統(tǒng)原理及其應(yīng)用

應(yīng)滋棟①張飛鴻②趙麗萍②*

目的：探討不同類型血液透析機(jī)超濾系統(tǒng)不同的維護(hù)保養(yǎng)方法，有效保障其超濾系統(tǒng)的精準(zhǔn)性。方法：對(duì)不同類型血液透析機(jī)的超濾控制系統(tǒng)的原理進(jìn)行詳細(xì)的論述及分析，對(duì)其采取不同的維護(hù)保養(yǎng)方法。結(jié)果：通過科學(xué)地維護(hù)保養(yǎng)，能有效地確保血液透析機(jī)超濾系統(tǒng)的精準(zhǔn)性。結(jié)論：針對(duì)不同類型血液透析機(jī)采取不同的維護(hù)保養(yǎng)方法可為血液透析機(jī)安全有效運(yùn)行提供保障，確保臨床醫(yī)療安全和醫(yī)療質(zhì)量。

血液透析機(jī)；超濾系統(tǒng)；平衡腔；復(fù)式泵；差分流量計(jì)；維護(hù)保養(yǎng)

[First-author’s address]Department of Nephrology Hemodialysis Room, Shidong Hospital, Shanghai 200438, China.

隨著我國血液透析治療和血液凈化技術(shù)的發(fā)展，需要血液透析治療的患者數(shù)量和治療規(guī)模迅速增長(zhǎng)。據(jù)衛(wèi)生部全國透析病例信息登記系統(tǒng)2012年12月31日統(tǒng)計(jì)，血液透析機(jī)數(shù)量由1999年的4967臺(tái)增加到2012年的35769臺(tái)，血液透析在透患者由37371人增加到243863人[1]。近年來，國家在加大對(duì)尿毒癥患者醫(yī)療投入的同時(shí)，各地衛(wèi)生部門也加大了對(duì)血液透析治療的安全監(jiān)管。每個(gè)血液凈化工作者應(yīng)高度重視血液透析治療中的安全問題。

1 血液透析機(jī)的超濾系統(tǒng)

血液透析是腎臟替代治療的主要手段，其作用是清除體內(nèi)代謝廢物、排除多余的水分和糾正電解質(zhì)及酸堿平衡[2]。由于大部分血液透析患者腎臟功能衰竭或完全喪失而無法排除體內(nèi)水分，而體內(nèi)多余的水分的排除需通過超濾來實(shí)現(xiàn)。血液透析機(jī)的超濾系統(tǒng)功能是準(zhǔn)確完成超濾，避免水鈉儲(chǔ)留及心衰等并發(fā)癥的發(fā)生。超濾系統(tǒng)既是血透機(jī)的主要部件也是影響到血透機(jī)使用壽命的關(guān)鍵，因此血透機(jī)的超濾系統(tǒng)無論對(duì)于臨床治療還是醫(yī)院設(shè)備控制運(yùn)行成本均尤為重要。

各類血透機(jī)超濾系統(tǒng)的工作原理不同，同一透析設(shè)備的不同零部件其壽命、安全性、有效性、技術(shù)參數(shù)、操作需求、維修維護(hù)成本以及市場(chǎng)價(jià)格等均有所不同，其潛在的安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)也不相同。通過分析不同類型血液透析機(jī)的超濾控制系統(tǒng)其各自的特點(diǎn)和工作原理，使用不同的維護(hù)保養(yǎng)方法能有效的確保超濾的精準(zhǔn)性，延長(zhǎng)其使用壽命，最終達(dá)到確保透析治療質(zhì)量和安全的目的[3]。

2 超濾系統(tǒng)的總體分類

血液透析機(jī)通常利用容量控制或跨膜壓(transmembranous press，TMP)的壓力控制來達(dá)到超濾、去除血液中多余水分的目的。目前，血透機(jī)均采用容量控制，臨床上應(yīng)用的血液透析機(jī)的超濾控制系統(tǒng)可分為平衡腔加超濾泵、復(fù)式泵加超濾泵、流量傳感器系統(tǒng)和差分質(zhì)量流量計(jì)等類型，其均為通過比較透析器前后的流量差異來計(jì)算超濾量，計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確(見表1)。

3 各類型超濾系統(tǒng)的工作原理及其維護(hù)

3.1 平衡腔系列基本原理

平衡腔超濾控制系統(tǒng)是應(yīng)用平衡腔加超濾泵的形式。密閉系統(tǒng)與超濾泵對(duì)超濾的精確性起到?jīng)Q定性作用。平衡腔模塊是一個(gè)密閉系統(tǒng)，透析液進(jìn)出平衡腔的量相等，由2個(gè)腔體和8個(gè)電磁閥組成，每個(gè)腔體中都有一塊膜片分隔。平衡腔工作周期分為兩部。

表1 常見超濾系統(tǒng)分類

平衡腔系列分為德國貝朗Dialog+系列，費(fèi)森尤斯4008、5008系列和日本東麗TR系列，其平衡腔工作原理基本相似(如圖1所示)。

圖1 平衡腔工作原理圖

(1)德國貝朗Dialog+系列。相位1(Phase 1)流程：打開電磁閥VEBK2，VABK2，新鮮液從電磁閥VEBK2進(jìn)入腔體BK2，膜片向右移動(dòng)，廢液從電磁閥VABK2排出→打開電磁閥VDEBK1，VDABK1，廢液從電磁閥VDABK1進(jìn)入腔體BK1，膜片向左移動(dòng)，新鮮液通過電磁閥VDEBK1進(jìn)入透析器。相位2(Phase2)流程：打開電磁閥VEBK1，VABK1，新鮮液從電磁閥VEBK1進(jìn)入腔體BK1，膜片向右移動(dòng)，廢液從電磁閥VABK1排出→打開電磁閥VDEBK2，VDABK2，廢液從電磁閥VDABK2進(jìn)入腔體BK2，膜片向左移動(dòng)，新鮮液通過電磁閥VDEBK2進(jìn)入透析器。貝朗Dialog+系列的單個(gè)平衡腔容量是60 ml，膜片位置的測(cè)量是靠與膜片相連接的膜位移傳感器完成的，膜位移傳感器決定了流量泵FPE、FPA的轉(zhuǎn)速，單向閥DDE、RVDA起到穩(wěn)定FPA、FPE流量的作用，保證兩個(gè)膜片移動(dòng)的同步性。Dialog+系列超濾泵為陶瓷泵，單個(gè)沖程量約為(223±3)μl。每個(gè)泵的數(shù)值不同，應(yīng)以出廠的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

該設(shè)備在日常維護(hù)保養(yǎng)中應(yīng)做到：①注意水路部分的除氣、透析液流量，其均會(huì)直接影響超濾的精準(zhǔn)；②在水路壓力自檢時(shí)觀察透析液壓傳感器PDA的數(shù)值、自檢的時(shí)間長(zhǎng)短，治療時(shí)除氣壓傳感器PE的數(shù)值、空氣分離室VLA閥的狀態(tài)是否為常閉，根據(jù)流量泵FPE、FPA和超濾泵UFP的轉(zhuǎn)速預(yù)測(cè)判斷超濾系統(tǒng)的工作情況；③定期檢查平衡腔電磁閥是否有漏液情況，通過觀察，看電磁閥閥體是否有銹跡；④進(jìn)入維修模式，查看電磁閥的開閉狀態(tài)與給出的控制信號(hào)是否相吻合；⑤流量泵FPE、FPA的轉(zhuǎn)速是否相差太大，DDE、RDVA閥的壓力是否相等，避免造成進(jìn)出平衡腔兩端透析液的不等。上述因素均會(huì)對(duì)超濾的精確性起到重要作用。

(2)費(fèi)森尤斯系列。該系列單個(gè)平衡腔容量為30 ml。平衡腔的切換以電路上截取的電流增加脈沖為基準(zhǔn)[4]。腔室2充滿電流的瞬間，即腔室2的膜片到達(dá)平衡腔的墻壁時(shí)廢液測(cè)壓力增大，流量泵的力矩相應(yīng)增大，進(jìn)而導(dǎo)致流量泵驅(qū)動(dòng)電流增大，機(jī)器在電路上截取此電流增加脈沖控制平衡腔的切換，電磁閥立即轉(zhuǎn)換成相向狀態(tài)，繼而進(jìn)入下一個(gè)周期。在兩個(gè)周期的轉(zhuǎn)換期間，每當(dāng)腔充盈、膜片緊貼腔壁時(shí)所有閥關(guān)閉150 ms[5]。通過測(cè)定電流脈沖的頻率，在已知平衡腔容積的條件下，即可計(jì)算出流量，因此流量信號(hào)實(shí)際是流量泵的電流脈沖信號(hào)。超濾泵的作用是濾出患者體內(nèi)多余水分。4008系列的超濾泵為固定容量的膜式泵，單個(gè)沖程量為1 ml，超濾量決定了超濾泵的運(yùn)動(dòng)次數(shù)。

該設(shè)備在日常維護(hù)和保養(yǎng)中應(yīng)做到：①定期檢查平衡腔電磁閥是否有漏液情況，觀察電磁閥閥體是否有銹跡，必要時(shí)可測(cè)量平衡腔電磁閥的電阻值；②配合廠商工程師定期對(duì)血透機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)，費(fèi)森尤斯4008系列要求平衡腔容量的平均值為(30±0.1) ml，超濾泵60個(gè)行程的沖程量為(60±0.5) ml，如果測(cè)試結(jié)果在超出范圍值時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行定標(biāo)；③根據(jù)血透機(jī)維護(hù)手冊(cè)提示定期更換易損件，如平衡腔電磁閥膜片、彈簧等。

(3)東麗TR系列。東麗TR-8000的單個(gè)平衡腔容量是505 ml，平衡腔切換由218流量開關(guān)來完成，其流量開關(guān)兩次信號(hào)的間隔時(shí)間是平衡腔實(shí)際的切換時(shí)間，超濾泵同樣使用的是陶瓷泵，單個(gè)沖程量為0.5 ml。

該設(shè)備在日常維護(hù)保養(yǎng)中應(yīng)做到：①注意水路部分的除氣、透析液流量都會(huì)直接影響超濾的精準(zhǔn)；②觀察平衡腔充滿、交換時(shí)間的控制值及檢測(cè)值；③對(duì)于易損零配件，如平衡腔電磁閥膜片、彈簧等應(yīng)做到定期更換[6]。

3.2 復(fù)式泵系列

(1)復(fù)式泵基本原理。復(fù)式泵超濾系統(tǒng)運(yùn)用復(fù)式泵＋超濾泵的組合。復(fù)式泵具有兩個(gè)相同容積泵室的柱塞泵，位于一側(cè)的泵向透析器提供透析液，相反一側(cè)的泵從透析器中將透析液排出。復(fù)式泵的每個(gè)泵室配置有發(fā)信電極，在其出口配置有收信電極，可通過開閉單向閥時(shí)被傳遞受信電極的信號(hào)對(duì)每臺(tái)泵的排放進(jìn)行監(jiān)視(如圖2所示)。

圖2 日機(jī)裝DBB系列復(fù)式泵工作原理圖

(2)日機(jī)裝DBB系列。該系列為復(fù)式泵超濾系統(tǒng)，超濾泵為陶瓷柱塞泵，活塞單個(gè)行程的排量約為0.78 ml。陶瓷柱形活塞在電動(dòng)機(jī)及偏心軸的推動(dòng)下左右移動(dòng)，腔體上下各一個(gè)單向閥，分別為進(jìn)液閥和排液閥[7]。當(dāng)陶瓷柱形活塞向左移動(dòng)時(shí)腔體容積變大，同時(shí)進(jìn)液閥打開，排液閥關(guān)閉，液體進(jìn)入腔體；當(dāng)陶瓷柱形活塞向右移動(dòng)時(shí)腔體容積變小，同時(shí)進(jìn)液閥關(guān)閉，排液閥打開，液體排出腔體。在單向閥完全閉合時(shí)收信電極接收的電壓值應(yīng)該很低，如果測(cè)量的電壓值上升則表明單向閥閉合不嚴(yán).機(jī)器會(huì)發(fā)出故障報(bào)警。超濾精確性與復(fù)式泵、超濾泵的單向閥上3個(gè)背壓閥壓力密切相關(guān)。

該設(shè)備在日常維護(hù)保養(yǎng)中應(yīng)做到：①對(duì)UFC數(shù)據(jù)里的配管泄露、平衡測(cè)試的數(shù)據(jù)與圖表、治療時(shí)復(fù)式泵以及超濾泵單向閥開閉的電壓進(jìn)行觀察，如果電壓數(shù)值過高但又未觸發(fā)報(bào)警，可提前更換單向閥；②應(yīng)注意脫氣室的浮子開關(guān)可能會(huì)因蛋白的附著下沉使電磁閥SV8常開，致使廢液從該電磁閥排出而造成多脫水。日常的脫鈣、除蛋白程序會(huì)直接影響超濾的精準(zhǔn)性。

3.3 差分質(zhì)量流量計(jì)系列

(1)差分質(zhì)量流量計(jì)基本原理。差分質(zhì)量流量計(jì)是根據(jù)科里奧利力原理而設(shè)計(jì)。管道的振動(dòng)時(shí)受到外加電磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，有著固定的頻率，因而流體在管道中受到的科氏力僅與其質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。而質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度即流速的乘積是需要測(cè)量的質(zhì)量流量。

(2)貝爾克Formula系列。該系列的超濾控制系統(tǒng)是根據(jù)科里奧利力原理設(shè)計(jì)的差分質(zhì)量流量計(jì)。流體在旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)管壁產(chǎn)生一個(gè)力，將管道的圓周運(yùn)動(dòng)切割下一段圓弧使管道在圓弧內(nèi)反復(fù)旋轉(zhuǎn)，即將單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成雙向振動(dòng)，能夠使管道受到科里奧利力的作用[8]?？剖狭εc流體質(zhì)量、流體的運(yùn)動(dòng)速度以及旋轉(zhuǎn)體系的角速度相關(guān)。由于管道振動(dòng)時(shí)受到外加電磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)有著固定的頻率，因而流體在管道中受到的科氏力僅與其質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)(如圖3所示)[9]。

圖3 貝爾克Formula系列差分質(zhì)量流量計(jì)工作原理

圖3顯示，在兩根U型管中，新鮮液從管道1(紅色)進(jìn)入透析器，廢液從透析器進(jìn)入管道2(紫色)，新鮮透析液與廢液的流向相反。受到線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，兩根U型管進(jìn)行固定頻率的振動(dòng)。當(dāng)流體從一端流向另一端時(shí)，U型管內(nèi)的科氏力使管中點(diǎn)前后兩半段產(chǎn)生方向相反的扭曲，進(jìn)而產(chǎn)生相位差。測(cè)出扭曲量即偏轉(zhuǎn)角的大小，通過兩個(gè)傳感器分別記錄進(jìn)出端的相對(duì)位移振蕩，即可得知質(zhì)量流量，通過處理實(shí)現(xiàn)不間斷的超濾量計(jì)算。與其他超濾控制系統(tǒng)相比，日常的脫鈣、除鐵及除蛋白對(duì)于流量計(jì)類型的超濾控制系統(tǒng)更為重要。

3.4 金寶AK系列流量傳感器

(1)金寶AK系列工作原理。與平衡腔不同，金寶UF cell是基于法拉第定律來測(cè)量液體流速，液體垂直于磁力線穿過電磁場(chǎng)，通過切割磁力線的機(jī)械運(yùn)動(dòng)將機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，會(huì)在垂直于磁場(chǎng)和液體流向的方向上產(chǎn)生電壓V[10]。該電壓與液體流速、磁場(chǎng)空間大小及液體流經(jīng)區(qū)域的大小相關(guān)聯(lián)。而金寶UF cell固定了液體通過的截面大小、磁場(chǎng)空間的大小，因此電壓與通過金寶UF cell的液體流速成正比。原始微弱的電壓經(jīng)過超濾測(cè)量單元自身的預(yù)放大電路放大，從而實(shí)現(xiàn)不斷計(jì)算、反饋和控制超濾量的功能。

(2)該設(shè)備在日常維護(hù)保養(yǎng)中應(yīng)做到：①脫鈣、除鐵和除蛋白，避免超濾控制系統(tǒng)因與血液透析機(jī)脫鈣不充分而誘發(fā)超濾單元硬件故障[11]；②金寶AK系列的透析液濃度與超濾精確性有關(guān)，透析液濃度的不穩(wěn)定會(huì)直接影響超濾的精準(zhǔn)性，因此要定期對(duì)其透析液電導(dǎo)度進(jìn)行校對(duì)，一旦發(fā)生電導(dǎo)度偏移要及時(shí)糾偏并重新定標(biāo)。

4 結(jié)論

醫(yī)療設(shè)備是進(jìn)行醫(yī)學(xué)科學(xué)研究不可或缺的部分，也是醫(yī)療質(zhì)量的重要保障和環(huán)節(jié)[15]。臨床醫(yī)學(xué)工程人員是醫(yī)學(xué)工程和臨床醫(yī)學(xué)的紐帶，是現(xiàn)代化醫(yī)院正常運(yùn)轉(zhuǎn)的保障。血液透析機(jī)是一種血液凈化療法的醫(yī)療器械，分為血路、水路和電路等三大系統(tǒng)。在我國屬于政府重點(diǎn)監(jiān)管目錄中的第三類高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備[9，13]。作為專職的血透室工程師，應(yīng)履行醫(yī)療機(jī)構(gòu)臨床工程師的職責(zé)，為醫(yī)療設(shè)備安全有效運(yùn)行提供保障[12，14]。通過對(duì)不同類型血液透析機(jī)超濾控制系統(tǒng)的原理進(jìn)行詳細(xì)的論述及分析；并根據(jù)各型血透機(jī)的工作原理特點(diǎn)，采取不同的維護(hù)保養(yǎng)方法能有效地確保其超濾系統(tǒng)的精準(zhǔn)性。從而做到在臨床一線安全使用血透設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，達(dá)到確保臨床醫(yī)療安全、提高醫(yī)院社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

[1]陳香梅.中國血液凈化的臨床研究問題與挑戰(zhàn)[J].中華醫(yī)學(xué)會(huì)腎臟病學(xué)分會(huì)2013年血液凈化論壇，2013：5-6.

[2]王質(zhì)剛.血液凈化學(xué)[M].2版.北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2003.

[3]何宇，郭赤，陸慶生，等.血液透析設(shè)備維護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)因素與對(duì)策[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2011，8(12)：67-68.

[4]張穩(wěn).Fresenius血液透析機(jī)平衡腔系統(tǒng)工作原理及故障分析[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2009，24(4)：50-52.

[5]高爽，李洋，周煥芝，等.費(fèi)森尤斯4008B血液透析機(jī)水路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能介紹分析[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2009，24(1)：40-42.

[6]王革，楊曉梅，王翠萍.血液透析設(shè)備專業(yè)化安全化管理的研究[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2011，8(10)：61-62.

[7]吳軍.NIKKISO DBB-27型血液透析機(jī)液路系統(tǒng)工作原理及故障報(bào)警分析[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31(6)：100-102.

[8]崔驪，崔亮，云慶輝，等.血液透析裝置安全管理的探討[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2013，10(4)：66-67.

[9]帥萬鈞，楊冬.血液凈化設(shè)備質(zhì)量控制檢測(cè)技術(shù)[M].北京：中國質(zhì)檢出版社，2011.

[10]李輝，張祖進(jìn)，郭召平，等.Gambro血透機(jī)超濾測(cè)量單元工作原理及典型故障[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31(12)：125-126.

[11]張飛鴻，宓現(xiàn)強(qiáng)，王聰.血液透析設(shè)備急需加強(qiáng)安全性評(píng)估與管理[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2011，8(8)：29-33.

[12]李斌，鄭蘊(yùn)欣，何德華，等.醫(yī)院臨床工程師在醫(yī)療設(shè)備安全保障體系中的定位與作用[J].中國醫(yī)療器械雜志，2012，36(2)：99-101

[13]Ookalkar AD.Quality improvement in haemodialysis process using FMEA[J].Internat Journal of Quality Reliability Management，2009，26(8)：817-830.

[14]李斌.當(dāng)前醫(yī)療設(shè)備維修服務(wù)環(huán)境SWOT分析與戰(zhàn)略思考[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2008，23(2)：58-60.

[15]吳秀杰.醫(yī)療設(shè)備管理的相關(guān)法律法規(guī)應(yīng)用探討[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2010，25(2)：52.

Working principles and application of different ultrafiltration control systems

YING Zi-dong,ZHANG Fei-hong, ZHAO Li-ping// China Medical Equipment,2014,11(3):54-57.

Objective:To keep the ultrafiltration control systems running effectively, we take different maintenance methods.Methods:According to the different working principles, different ultrafiltration control systems need different ways to maintenance.Results:It is confirmed that maintenance can keep machine running in its best mode.Conclusion:Maintenance can provide the safe operation of hemodialysis machines, and ensure the medical quality.

Hemodialysis machine; Ultrafiltration control system; Balance chamber; Duplex pump; Differential mass flowmeter; Maintenance

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.03.019

1672-8270(2014)03-0054-04

R197.39

A

2013-11-07

①上海市東醫(yī)院血透室 上海 200438

②上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院血透室 上海 200233

*通訊作者：adnazhao@hotmail.com

應(yīng)滋棟,男,(1987- ),本科學(xué)歷，工程師。上海市東醫(yī)院血透室，從事血液凈化臨床工程技術(shù)工作。