鄭毅祥

福建醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院設(shè)備處 （福建泉州 362000）

貝朗Dialog+血液透析裝置（包含HD 和HDF機(jī)型）具有安全性高、可靠性好及易于操作等優(yōu)點(diǎn)，受到了醫(yī)護(hù)人員和患者的廣泛肯定。透析液溫度是血液透析的常規(guī)處方值，同時(shí)關(guān)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(huì)出現(xiàn)“自行轉(zhuǎn)好”的溫度相關(guān)故障，影響治療的順利進(jìn)行。本研究將這種特殊溫度故障的維修過程介紹如下，并對(duì)導(dǎo)致該故障的原因進(jìn)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(xiàn)象

設(shè)備開機(jī)自檢時(shí)，報(bào)警提示溫度過高/過低、溫度自檢不通過；若不進(jìn)行干預(yù)，設(shè)備會(huì)一直重復(fù)自檢，常會(huì)在一定的時(shí)間后自行恢復(fù)正常，通過自檢，且當(dāng)天一般不會(huì)再出現(xiàn)同樣的故障。

1.2 故障分析

首先，考慮到除氣壓異常時(shí)，設(shè)備會(huì)停止液體的加熱功能而導(dǎo)致液體溫度異常引起報(bào)警，因此應(yīng)先排除除氣泵、除氣壓力檢測(cè)、加熱器故障的可能；查看設(shè)備的參數(shù)界面，除氣泵轉(zhuǎn)速在1 800～2 400 r/min 左右，除氣閥關(guān)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(gè)值隨著反滲水進(jìn)水溫度和裝置的工作狀態(tài)不斷變化），除氣溫度傳感器在加熱功率變化時(shí)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化；確認(rèn)以上參數(shù)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(zhuǎn)速，透析液流量在500 ml/min 左右，表示液體處于正常流動(dòng)的狀態(tài)。

最后，觀察透析液輸入閥處于打開狀態(tài)，透析器入口溫度控制傳感器TSDE 與溫度監(jiān)測(cè)傳感器TSDE_S 的溫度偏差＞1 ℃，因此懷疑這兩個(gè)傳感器中至少有1個(gè)出現(xiàn)了結(jié)晶現(xiàn)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(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)TSDE 溫度傳感器引線上有明顯的結(jié)晶；其次，關(guān)閉電源，分別將兩個(gè)傳感器拆解至最小結(jié)構(gòu)，浸入水中，用棉簽仔細(xì)清理傳感器內(nèi)、外表面和邊沿、密封圈及密封塑料件內(nèi)、外壁上的結(jié)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(shí)附著在傳感器外部的水分，避免因附著的水分蒸發(fā)導(dǎo)致溫度傳感器發(fā)生偏差；最后，重新進(jìn)行自檢，故障排除。

需要注意的是，若經(jīng)過以上步驟，故障仍未排除，則應(yīng)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(zhǔn)新的傳感器。

1.4 維修小結(jié)

比較TSDE 和TSDE_S 溫度的方法有兩種：（1）進(jìn)入維修模式，在溫度傳感器檢查/校準(zhǔn)狀態(tài)下，將流量輸入泵設(shè)置為1 000 r/min 左右，加熱器的加熱功率設(shè)置為0，待各溫度傳感器的顯示值穩(wěn)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(shè)備的加熱功能，然后在消毒狀態(tài)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(jié)晶問題會(huì)重復(fù)出現(xiàn)，因此應(yīng)至少每3個(gè)月檢查1次TSDE 和TSDE_S，如果發(fā)現(xiàn)結(jié)晶應(yīng)及時(shí)清理，以避免無法通過自檢或結(jié)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(xiàn)后，維修人員應(yīng)思考：為什么總是TSDE 和TSDE_S 出問題，為什么該故障常出現(xiàn)在空氣濕度較大的春夏季節(jié)？為什么同樣的故障會(huì)不斷重復(fù)出現(xiàn)？

2.2 分析

本研究以HD 機(jī)型為例進(jìn)行故障原因分析（HDF機(jī)型的水路雖略有不同，但不影響分析結(jié)果）。

2.2.1 溫度傳感器的性質(zhì)

判斷該設(shè)備溫度傳感器性質(zhì)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(jì)測(cè)量水的溫度（讓水自然降溫），用萬用表測(cè)量傳感器的電阻值，結(jié)果見圖1；由圖1可以判斷，該設(shè)備的溫度傳感器是正溫度系數(shù)（positive temperature coefficient，PTC）熱敏電阻，且其電阻值在30 ～80 ℃范圍內(nèi)非常接近線性。

圖1 溫度與電阻值關(guān)系圖

2.2.2 液體溫度的測(cè)量和控制過程

（1）取樣復(fù)測(cè)本標(biāo)段內(nèi)地下水及地表水，看地下水及地表水復(fù)測(cè)結(jié)果是否與設(shè)計(jì)相符，若與設(shè)計(jì)相符，則對(duì)水質(zhì)已有侵蝕的施工地點(diǎn)，對(duì)土釘墻墻面，在對(duì)其第一次噴射混凝土、立?，F(xiàn)澆混凝土、土釘孔灌漿時(shí)應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行進(jìn)行相應(yīng)耐久性施工處理。若其復(fù)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)不符，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系相關(guān)單位進(jìn)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(gè)溫度傳感器（圖中TSHE 溫度傳感器為早期版本設(shè)備所有，設(shè)備軟件升級(jí)后已取消該位置的溫度傳感，下文有介紹）先后對(duì)液體的溫度進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)測(cè)：（1）TSE 檢測(cè)加熱、除氣后液體的溫度；（2）TSBIC 檢測(cè)吸入B 濃縮液后液體的溫度，作為吸入B 濃縮液后電導(dǎo)度檢測(cè)的溫度補(bǔ)償；（3）TSD 檢測(cè)吸入A 濃縮液后液體的溫度，作為液體電導(dǎo)度檢測(cè)的溫度補(bǔ)償，控制液體電導(dǎo)度；（4）TSD_S 檢測(cè)液體的溫度，作為液體電導(dǎo)度監(jiān)測(cè)的補(bǔ)償，再次對(duì)液體的電導(dǎo)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(cè)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(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)，TSDE_S 的監(jiān)測(cè)結(jié)果與TSDE 的溫度差值超過一定的值后，會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的控制程序運(yùn)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(yīng)依次降低。液體吸入AB 濃縮液后，溫度會(huì)略微降低；流經(jīng)安裝在設(shè)備外部的細(xì)菌過濾器后，溫度也會(huì)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(shù)應(yīng)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(tài)，設(shè)備自檢過程中，透析液輸入閥的關(guān)閉會(huì)使液體不流經(jīng)TSDE 和TSDE_S，而機(jī)箱內(nèi)的環(huán)境溫度會(huì)影響這兩個(gè)溫度傳感器，使其讀數(shù)不一致；此外，溫度自檢時(shí)，加熱器會(huì)先將反滲水加熱至50 ℃以上，當(dāng)TSD_S 檢測(cè)到水溫高于41 ℃后，加熱器會(huì)停止加熱，此時(shí)因?yàn)樗渲袃?chǔ)存有一定量的反滲水，接下來的一小段時(shí)間內(nèi)，會(huì)出現(xiàn)TSE 溫度低于TSD 的反?，F(xiàn)象。

2.3 故障原因的進(jìn)一步分析

該故障的維修過程中，從水路管道外檢查，并未發(fā)現(xiàn)液體泄漏，6個(gè)溫度傳感器的結(jié)構(gòu)、安裝方式均相同，但僅TSDE 和/或TSDE_S 出現(xiàn)結(jié)晶，這其中的原因需要進(jìn)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(xiàn)象，稱為水錘效應(yīng)[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(dòng)力源促使液體流動(dòng)，各電磁閥的開閉使液體流向和流速發(fā)生變化，因此，必然會(huì)產(chǎn)生水錘效應(yīng)。

平衡腔系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)液體精確容量控制的核心，密閉性是保證其準(zhǔn)確性的一項(xiàng)基本要求。TSDE 和TSDE_S 剛好位于密閉的平衡腔系統(tǒng)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(nèi)表面，傳感器的外塑料密封被設(shè)計(jì)為“L”型結(jié)構(gòu)，液體正面沖擊圓形傳感器的內(nèi)表面后，其流向改變90°。而密閉系統(tǒng)和90°彎折點(diǎn)正好是增強(qiáng)水錘效應(yīng)的重要因素。當(dāng)透析液輸入閥關(guān)閉時(shí)，管道內(nèi)部的液體流速突然降為0，后續(xù)液體在慣性的作用下，在透析液輸入閥之前的管路內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于靜態(tài)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(gè)壓力頂開，少量管道內(nèi)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(nèi)部液體溫度的加熱下蒸發(fā)，留下液體的溶質(zhì)，形成結(jié)晶。隨著時(shí)間延長(zhǎng)，不斷增多的結(jié)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(yīng)較小，因此，并未出現(xiàn)液體滲出現(xiàn)象。

春夏季節(jié)，空氣濕度較大，血液透析裝置夜間處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生熱量，空氣中的水汽使傳感器外部的結(jié)晶發(fā)生潮解形成導(dǎo)電溶液，并在傳感器兩個(gè)電極間形成1個(gè)導(dǎo)電回路，相當(dāng)于在傳感器上并聯(lián)了1個(gè)電阻，降低了傳感器的實(shí)際電阻。次日晨起設(shè)備開機(jī)自檢時(shí)，由于潮解溶液的存在，傳感器檢測(cè)出的溫度值低于實(shí)際值，引起溫度相關(guān)報(bào)警。但在開機(jī)自檢工作后，管路內(nèi)液體持續(xù)的加熱作用使潮解溶液中的水分慢慢蒸發(fā)重新形成不導(dǎo)電的結(jié)晶，傳感器的檢測(cè)準(zhǔn)確性恢復(fù)正常，并且在此之后一直處于正常狀態(tài)，這也是此類故障會(huì)在設(shè)備開機(jī)工作一段時(shí)間后消失并且設(shè)備當(dāng)天工作均正常的原因。此外，消毒液和透析液蒸發(fā)水分后殘留的結(jié)晶物質(zhì)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(shí)清理結(jié)晶非常有必要。

2.4 升級(jí)版本的改進(jìn)措施

2.5 根本解決辦法的建議

我們認(rèn)為解決結(jié)晶問題的思路是加強(qiáng)水路中最薄弱環(huán)節(jié)的耐壓或降低水錘效應(yīng)，具體的解決方法很多，但對(duì)于已經(jīng)在用的產(chǎn)品，改變硬件、增加硬件等措施均不符合實(shí)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(guān)閉前液體的流速。

設(shè)備正常工作時(shí)，對(duì)單個(gè)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(hào)從處理器發(fā)出，573D 鎖存電平信號(hào)，23N06導(dǎo)通，電磁閥通電、打開；而開閉電磁閥時(shí)，在R1上會(huì)產(chǎn)生不同的電平，LM339檢測(cè)這一電平信號(hào)，將電磁閥的開/關(guān)狀態(tài)信號(hào)反饋給處理器。在消毒狀態(tài)下，用示波器分別觀察透析液輸入閥和旁路閥的工作時(shí)序，得到兩個(gè)閥切換過程的波形，見圖4。由圖4可知，兩個(gè)閥的工作狀態(tài)相反，當(dāng)1個(gè)閥關(guān)閉時(shí)，另1個(gè)閥打開；打開1個(gè)電磁閥時(shí)，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(gè)占空比約50%的方波信號(hào)，保證電磁閥打開的同時(shí)降低功耗；關(guān)閉1個(gè)電磁閥時(shí)，則直接輸出1個(gè)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(hào)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(jié)晶問題：當(dāng)需要關(guān)閉透析液輸入閥時(shí)，可以提前0.5 s（假設(shè)值）打開旁路閥，使液體同時(shí)流經(jīng)兩個(gè)閥，降低通過透析液輸入閥的液體流量，然后再關(guān)閉透析液輸入閥，以降低水錘效應(yīng)對(duì)溫度傳感器的沖擊，避免發(fā)生管內(nèi)液體滲出的現(xiàn)象；同理，關(guān)閉旁路閥時(shí)，需提前0.5 s（假設(shè)值）打開透析液輸入閥。

此方法只需要對(duì)軟件進(jìn)行修改，可以以較低的成本解決這個(gè)特殊的故障。但該方法的實(shí)現(xiàn)需要進(jìn)行大量的測(cè)試工作，包括梳理程序、實(shí)驗(yàn)閥滯后關(guān)閉的時(shí)間、評(píng)估程序改變的影響等。希望本研究能為廠家改進(jìn)設(shè)備的設(shè)計(jì)提供參考，以期早日徹底解決這一特殊的溫度故障。