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第4章 血液透析机的原理、基本结构及维护
一、血液透析机的原理和基本结构
【血液透析机基本原理】
血液透析机有两个基本原理：①驱动血液在体外循环（图4-1）；②按照一定的比例将反渗水和浓缩液配制成符合临床需求的透析液，然后将透析液输送到透析器，在弥散和对流的作用下清除血液中的毒素，调节血液电解质和酸碱平衡，并且通过血液和透析液之间的压力差将患者体内多余的水脱出来（图4-2）。
图4-1 血透治疗过程中的体外循环回路
图4-2 血液透析的清除溶质和超滤原理
【血液透析机基本结构】
血液透析机品牌很多，但基本结构相似，主要由显示器控制单元、血液环路和透析液环路等组成（图4-3）。
（一）透析液环路组成及工作原理
透析液环路包括新鲜透析液的配制、旁路、废液的排除和超滤四个部分，其中新鲜透析液的配制从反渗水进入透析机开始，到透析液进入透析器前的旁路阀为止，可分为反渗水除气加热部分、透析液配比和透析液监控三部分（图4-4）。
图4-3 血液透析机的工作模型
图4-4 透析液环路基本结构示意图
1.加热除气
加热除气主要目的是加热和除气。加热器将水加热至33~40℃，然后通过除气泵产生约600mmHg的负压，使水中溶解的气体释放出来并且排除，以免在测定透析液电导度时产生误差，引起假漏血报警，影响清除效果和超滤系统的准确性。如果气体通过透析膜进入患者血液还可形成空气栓塞。
2.透析液的配比
血透机按照浓缩液配方，以一定的比例（图4-5）吸入A、B浓缩液，在机器内部与除气加热后的反渗水混合成透析液。然后通过电导度传感器来监测，一旦监测值与设定值相比超出了正常范围，异常的透析液可通过旁路阀直接被排放。透析液离子浓度的准确与否在临床上有着很大的意义，通过监测电导度，可以测定透析液总离子浓度。
浓缩液由泵均匀不断地吸入与反渗水混合，电导度传感器持续监测稀释完毕的透析液离子浓度。不同的厂家在配比系统中都有各自的特点和方式，一般分为两大类：固定比例式（定容混合配比）和反馈补偿式。
图4-5 浓缩液稀释比例
固定比例配液系统的浓缩液吸入量是由浓缩液配方和操作人员设置的透析液参数来决定的，配方和参数确定后，透析液和反渗水将按照一个固定的比例配制，与透析液浓缩液的实际浓度无关。正常治疗状态下，浓缩液泵只需按照设定的数值吸入相应的浓缩液量，其原理如图4-6所示。因此，这种配液方式对浓缩透析液的浓度精确性要求更高，浓缩液浓度误差会被复制到配制出来的透析液上。对于开环的固定容量控制的机型来讲，需要调整确认的是浓缩液泵吸入量是否准确。
图4-6 固定比例配液系统
反馈补偿配液系统要求电导度传感器保持精准，因为电导度传感器是反馈信号的根本。由于透析液结晶的干扰，电导度传感器的测量值可能发生偏差，其原理如图4-7示。治疗中，血液透析机自动按照一定的比例把水、A液、B液混合到一起，电导度传感器持续监测稀释完毕的透析液的电解质浓度，经电路反馈调整泵的转速，控制稀释比例。电导度上升泵转速减慢，电导度下降泵转速加快，从而保证浓缩透析液按比例混合。
图4-7 反馈补偿配液系统
3.透析液的监测
透析液的监测主要有电导度、温度、pH及漏血等监测，都是通过微处理器反馈系统对透析液供给进行调控。
（1）电导度的监测：
透析液正常电导范围在13.5~14.5ms/cm，通常为14.0ms/cm。电导度的大小由透析液中的钠、钾、钙、氯和镁等各种离子浓度决定。
（2）温度监测：
透析液的温度一般设为37℃，最低可达35℃。温度超过42℃，会使患者产生溶血现象；过低会引起患者寒颤现象。
4.旁路系统
是保证患者安全的重要控制组件。只有符合要求的透析液才能通过管路流经透析器。当透析液电导度、温度出现波动，超出允许范围时，旁路系统就会立即关闭通往透析器的通道，打开旁路口，将异常透析液从旁路口排出，以保证患者安全。在单纯超滤、透析液压力异常、漏血报警等情况下，旁路系统也打开，使透析液经旁路排出。
5.漏血报警器
通常利用红外线检测透析器流出液中是否含有血液，从而判断透析器有无破膜。当透析器破膜时，血液进入透析液，漏血检测器发出漏血报警，同时停止血泵运转，防止进一步漏血。
6.超滤控制系统
超滤控制系统位于透析液进入透析器之前和流出透析器之后的一段透析液管路上，超滤准确性是衡量透析机性能优劣的一项重要指标。常用的超滤方式有定容超滤和流量传感器控制超滤两种。
（1）定容超滤：通过独立的超滤泵，直接从透析液密闭水路中恒速地抽取所需的超滤量，而跨膜压的大小则随透析负压的改变而变化。定容超滤通常有平衡腔加超滤泵、复式泵加超滤泵，硅油泵等种类，定容超滤一般比较准确。
平衡腔超滤控制系统应用平衡腔加超滤泵的形式。平衡腔模块一般由2个腔体和8个电磁阀组成，每个腔体中都有一块膜片分隔，透析液进出平衡腔的量是相等的。工作原理如图4-8所示，平衡腔一般分为两个工作周期，两个周期交替进行，使水路一直保持密闭状态，形成密闭系统，密闭系统和超滤泵对超滤的精确性起决定性作用。
图4-8 平衡腔工作原理
复式泵超滤系统由复式泵加超滤泵组合。复式泵具有两个相同容积泵室的柱塞泵，位于一侧的泵向透析器提供透析液，相反一侧的泵从透析器将透析液排出。在复式泵的每个泵室配置了发信电极，在其出口配置了收信电极，可通过开闭单向阀时传递的电极信号对每台泵的排放进行监视。
（2）流量传感器控制超滤模式，是通过控制进出透析液的流速差来控制超滤。流量传感器基于法拉第定律来测量液体流速，液体垂直于磁力线穿过电磁场，通过切割磁力线的机械运动将机械动能转化为电能，会在垂直于磁场和液体流向的方向上产生一个电压。根据法拉第定律，该电压与液体流速、磁场空间大小、液体流经区域的大小相关联，固定液体通过的截面大小、磁场空间的大小，因此电压与通过流量传感器系统的液体流速成正比。这个原始微弱的电压经过超滤测量单元自身的预放大电路放大，得到一个与通过流量传感器的液体流速成正比的电压值供主板监测处理，从而实现不断计算、反馈和控制超滤量的功能。
二、血液透析机的保养和故障处理
【常见故障报警和处理】
血液透析机是集水路、电路、气路于一体的常用医疗设备，我们在维护过程中发现，报警频发的主要原因分为临床操作和设备故障两个方面。
（一）血液透析机操作中的常见报警和处理方法
1.动脉压低
常见原因是血泵前的血流量不足，应当检查动脉穿刺针的位置、动脉管卡是否打开，动脉管路有无扭折或凝血现象。
2.静脉压高
常见原因是静脉管回血的一段出现堵塞，应当检查静脉穿刺针的位置，静脉管卡是否打开，静脉管路有无扭折，静脉壶有无凝血现象。
3.跨膜压高
常见原因是透析器膜出现凝血或者堵塞，应当检查透析器超滤系数是否合适，是否有凝血发生。
4.电导率低或高
常见原因是电导率传感器测得的值超出了设定范围，应当检查透析液配方是否正确，浓缩液浓度是否有偏差，吸液管是否堵塞以及浓缩液泵、传感器是否有故障等。
5.温度低或高
通常原因为温度传感器测得的值超出了设定范围，应当检查供电电压、环境温度和传感器加热棒是否有故障。
（二）血液透析机发生故障的常见原因
1.不合格的水、电、透析液引起设备报警甚至故障。
2.不正确的使用习惯或者使用不符合设备要求的消毒液造成水路堵塞、部件损坏等。
3.透析中心潮湿的环境致元器件锈蚀。
4.液体外渗造成电路器件损坏。
5.管路内有异物，导致除气泵、负压泵齿轮磨损，液体流动受阻，水路循环系统工作异常，温度、浓度、压力波动等引起设备故障。
6.气路、液路因为密封圈老化、管路老化等导致泄漏而引起相关故障。
7.驱动板、控制电路板因久用发热或电源不稳定而老化烧毁元器件。
8.压力传感器、温度传感器、漏血传感器等传感器系统因为污染，损坏、偏移等多种因素而发生故障。
【常见维护保养措施】
详见第52章。血液透析机由于具有电路、气路和液路，因此故障较多，特别容易发生密封圈老化管路泄漏、传感器产生偏差、传感器内部出现钙沉淀。要降低血透机的故障率就必须要加强日常的巡检保养，针对血透机的使用频率，设备科工程师必须每周进行一次的日常巡检保养。其重点内容如下：测量不准、电路控制板及驱动板故障等。
1.确保环境良好
血液透析室要配备空调，保持透析中心的干燥清洁，对装有浓缩液的容器必须加盖，确保仪器不被液体侵蚀，遇到外渗液，及时关机清除干净。治疗结束后，将装有浓缩液的容器移出治疗间，为血液透析机提供一个良好的运行环境，避免人为因素造成机器故障，可有效降低故障的发生率。血透间还要配置除湿器，进出房间要换鞋，确保房间无灰尘。工程师要定期检查其空调、除湿器的使用是否正常。
2.及时做好清洁工作
血液透析机是治疗设备，使用频率高，因此日常要注意机器表面应保持清洁，无灰尘、液体痕迹和血迹，以减少污渍对机器外壳的侵蚀，用清水湿布，必要时用柔性清洁剂溶液，清洁机壳盐沉淀物和血迹，也可使用75%酒精清洁机器表面或用蘸有0.5g/L次氯酸钠溶液的湿布对机壳进行擦洗消毒，机器内部也要定期进行脱钙处理。内部管路系统的定期脱钙，可避免许多故障。
3.重点清洁保养传感器
血液透析机上传感器很多，传感器是易损坏的部件，要降低血透机的故障率，重点要做好传感器的保养工作。具体包括静脉夹及光学传感器、血液监测、气泡监测、空气监测处应经常擦灰清洁，保持干净明亮，以免误报警；如果有水或生理盐水进入，会出现黄色污染，严重时会出现黄褐色，阻碍可见光或超声波通过，自检时不能通过，透析时会出现监测错误，给患者带来危险。对机器电导度传感器要经常做脱钙处理，以免钙沉淀影响测量误差。
（张 斌）
【参考文献】
1.Bloodindex.Normal lab values.Available at www.bloodindex.org/normal laboratory values.php.2011.
2.Palmer BF.Principles and Practice of Dialysis 4th ed.Philadephia：Lippincott Williams & Wilkins，2009，25-41.
3.Tabei K，Nagashima H，Imura O，etal.An index of pamls are felling in hemodialysis patients.Nephron，1996，74：266-274.
4.Santos SF，Peixoto AJ.Revisiting the dialysate sodium prescription as a tool of better blood pressure and intradialytic weight gain management in hemodialysis patients.Clin J Am Soc Nephrol，2008，3（2）：522-530.
5.Minntech Renal Systems.Renal Bicarbonate Hemodialysis Concentrate，2011.
6.Fresenius Medical Care.Dialysis Clinic Correspondence.Product Change Notification 2，Jennifer Horne，Product Manager for Renal Therapies Group，2010.
7.Ahmads S，Callan R，Cole J，et al.Dialysate made from dry chemicals using citric acid increases dialysis dose.Am J Kidney Dis，2000，35（3）：493-499.
8.张姚昕，应滋栋.各类型血液透析机透析液混合系统的研究.中国医学装备，2014，11（12）：32-36.
9.应滋栋，赵丽萍.不同类型血液透析机的超滤系统原理及其应用.中国医学装备，2014，11（3）：54-57.