Gambro血透机超滤测量单元工作原理及典型故障

仪器原理Ｉ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｔｈｅｏｒｙ　・１　２５・　Ｇａｍｂｒｏ血透机超滤测量单元工作原理及典型故障　李　辉，张祖进，郭召平，张红远，黄比今　【摘要】　介绍了Ｇａｍｂｒｏ血透机超滤测量单元的工作原理，并以ＡＫ２００型血透机为例分析了超滤测量单元的典型故　障。作为Ｇａｍｂｒｏ血透机的核心组件．超滤测量单元决定了血透治疗的准确性、安全性　了解其原理对于维护保养　Ｇａｍｂｒｏ血透机具有重要的实践指导意义　［关键词】血液透析；血透机；超滤测量单元；校准　［中国图书资料分类号］ＴＨ７７２．１　Ｉ文献标识码】Ｃ【文章编号】１００３—８８６８（２０１０）１２—０１２５—０２　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　Ｔｙｐｉｃａｌ　Ｔｒｏｕｂｌｅ　ｏｆ　ＵＦ－ｍｅａｓｕｒｅ　Ｃｅｌｌ　ｉｎ　Ｇａｍｂｒｏ　Ｈｅｍｏｄｉａｌｙｓｉｓ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ＬＩ　Ｈｕｉ．ＺＨＡＮＧ　Ｚｕ—ｉｉｎ，ＧＵ０　Ｚｈａｏ—ｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｈｏｎｇ—ｙｕａｎ，ＨＵＡＮＧ　Ｂｉ－ｊｉｎ　（Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｎｏ．３０３　Ｈｏｓｐｉｔａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＰＬＡ，Ｎａｎｎｉｎｇ　５３００２１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ＵＦ—ｍｅａｓｕｒｅ　ｃｅｌｌ　ｉｎ　Ｇａｍｂｒｏ　ｈｅｍｏｄｉａｌｙｓｉｓ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ　ｔａｋｉｎｇ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｆｏｒ　ＡＫ２００　ｈｅｍｏｄｉａｌｙｓｉｓ。ｔｈｅ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｔｒｏｕｂｌｅ　ｏｆ　ＵＦ—ｌｎｅａｓｔｌｒｅ　ｅｅｌＪ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｓ　ｔｈｅ　ｅｓｓｅｎｔｉａｌ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｏｆ　Ｇａｍｂｒｏ　ｈｅｍｏｄｉａｌｙｓｉｓ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．ＵＦ—ｍｅａｓｕｒｅ　ｃｅｌｌ　ｃｏｎｔｒｏｌｓ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎｄ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｏｆ　ｈｅｍｏｄｉａｌｙｓｉｓ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｄｉｎｇ　ｉｔｓ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｈａｓ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｅｅ　ｆｏｒ　ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ　Ｇａｍｂｒｏ　ｈｅｍｏｄｉａｌｙｓｉｓ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．【Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ＪｏｕｒｎａＩ，２０１０，３１（１２）：１２５－１２６１　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｈｅｍｏｄｉａｌｙｓｉｓ；ｈｅｍｏｄｉａｌｙｓｉｓ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＵＦ—ｍｅａｓｕｒｅ　ｃｅｌｌ：ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　

瑞典Ｇａｍｂｒｏ是血液净化设备领域的著名品牌，尤以安全性能和　精确品质著称，这一定程度是得益于其独有的超滤测量技术。而实现　这一技术的超滤测量单元（ＵＦ—ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｃｅｌ１）也成为仅次于主板的　核心组件　因此，深人了解Ｃａｍｂｒｏ￣ｔ透机超滤测量单元的工作原理，　进一步更好地处理和解决其典型故障是很有必要的。　１　ＵＦ　ｃｅｌｌ基本原理　ＵＦ　ｃｅｌｌ是基于法拉第定律来测量液体流速的，这与传统通过容　量平衡装置实现超滤控制系统ｌＩｊ的方式大相径庭．较之费森尤斯血透　机的平衡腔控制系统　也更为精确可靠。其基本原理如图ｌ所示。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（Ｖ）。　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。而ＵＦ　ｃｅｌｌ固定了液体通过的截面大小、磁场空间的大　小，因此电压（Ｖ）与通过ＵＦ　ｃｅｌｌ的液体流速成ｌＥ比。这个原始微弱的　电压（ｖ）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　ＵＦ　ｃｅｌｌ液体的流速相关的电压值供主板监控处理，从而实现不断计　算、反馈和控制超滤量的功能。　

交流电　图１　ＵＦ　ｃｅｌｌ基本原理　

２　ＵＦ　ｃｅｌｌ工作原理　我们了解了ＵＦ　ｃｅｌｌ基本的原理，那么　它是如何工作来实现　超滤量的测量呢？如　图２所示．ＵＦｃｅｌ】有２个　通道ＣＨ１和ＣＨ２，这里　为＿『更加直观而分开　标识。　准备好的透析液　首先通过ＵＦ　ｃｅｌｌ　ＣＨ１　进入透析器．透析器和透析液会利用半透膜原理带出患者体内的水　作者简介：李辉（１９８１一），男，河北蔚县人，技师，主要从事医学计量及医　院医疗设备的维护方面的研究Ｔ作，Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｈｕｉ３０３＠ｇｍａｉｌ．ｅＯＦｌｌ。　作者单位：５３００２１南宁解放军３０３医院医学３－程科（李辉　张祖进、　郭召平、张红远、黄比今）　分和毒素，接着进入ＵＦＹｃｅｌｌ　ＣＨ２，最后通过负压泵排入废液沟。　实际超滤率　液　图２　ＵＦ　ｃｅｌｌ工作原理　其中，调节超滤过程的重要参数——超滤率（ＵＦ　ｒａｔｅ）是由负压　泵（ｓｕｃｔｉｏｎ　ｐｕｍｐ）控制的，在容量控制（ｖｏｌｕｍｅ　ｃｏｎｔｒｏ１）的治疗模式　下，操作人员需要设定２个参数：治疗时间（ｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｉｍｅ）和超滤量　（ＵＦ　ｖｏｌｕｍｅ）。通过这２个值机器计算出设定超滤率：设定超滤率＝设　定超滤量／设定治疗时间。当治疗过程中操作人员改变了超滤量和治　疗时间时，设定超滤率也会自动改变。例如．我们要对一个患者做４ｈ　血液透析，超滤量为２　Ｌ，机器就会自动计算设定超滤率为０．５　，即　８．３３　ｍＬ／ｍｉｎ（超滤测量单元的测量单位是ｍＬ／ｍｉｎ）。在治疗过程中，　ＵＦ　ｃｅｌｌ会不断测量２个通道的液体流速，其差值便是实际的超滤率。　机器通过比较实际超滤率和设定超滤率来调整负压泵的速度使两　者保持一致，同时每分钟都会计算剩余的治疗时问和超滤量并自动　调整超滤率。这样，就实现了精确控制透析过程的功能。　３　ＴＡＲＡＴＩＯＮ校准　除了以上精确的测量控制外．在治疗过程中，机器还会进行名为　ＴＡＲＡＴＩＯＮ的超滤测量单元自校准［３１。我们已经知道，ＵＦ　ｃｅｌｌ　ＣＨ２通过　的是携带有患者水分和毒素的废液，其中的生物物质有可能会附着　沉积在ＵＦ　ｃｅｌｌ　ＣＨ２的内壁上，这会减小ＵＦ　ｃｅｌｌ　ＣＨ２的容积，从而影响　ＵＦ　ｃｅｌｌＣＨ２流速测量的精确度。为了解决这一问题，ＵＦ　ｃｅｌｌＣＨ２每隔　３０ｒａｉｎ会以ＵＦ　ｃｅｌｌ　ＣＨ１为参考校准一次，这一过程就称为ＴＡＲＡＴＩＯＮ　（又称自校准ＳＥＬＦＣＡＬＩＢＲＡＴＩＯＮ），如图３所示。此外，在机器功能自　检完成后５ｍｉｎ，会开始第一次ＴＡＲＡＴＩＯＮ校准，以防止上一次消毒后　并未完全清理ＵＦ　ｃｅｌｌ沉积物所造成的测量误差。　ＴＡＲＡＴＩＯＮ校准过程分为３个阶段：准备校准阶段、零漂校准阶　

・医疗卫生装备・２０１０年１２月第３１巷第ｌ２期　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｊｏｕｒｎａｌ・Ｖｏ１．３１・Ｎｏ．１２・Ｄｅｃｅｍｂｅｒ・２０１０　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｔｈｅｏｒｙ　ｌ仪器原理　段、差值校准阶段。　

图３　ＵＦ　ｃｅｌｌ的ＴＡＲＡＴｌＯＮ校准　３．１准备校准阶段　当ＴＡＲＡＴＩＯＮ开始时，ＵＦ　ｃｅｌｌ的预放大电路会进行电路校准来为　下一步的正式调校做准备（被称为测量系统自校准）。接着ＺＥＶＡ打　开，旁路掉ＵＦ—ｍｅ￣ｕｆｉｎｇ　ｃｅｌｌ，ＴＡＶＡ、ＢＹＶＡ、ＤＩＶＡ关闭。ＲＩＶＡ打开，使　除气室（ＤｅｇａｓｓｉｎｇＣｈａｍｂｅｒ）完全充满，这是为了在下一阶段中浮子　不会下沉（浮子下沉会影响到ＴＡＲＡＴＩＯＮ）。　３＿２零漂校准阶段　ＲＩＶＡ关闭，ＴＡＶＡ、ＢＹＶＡ、ＤＩＶＡ保持关闭，ＺＥＶＡ保持打开．继续　旁路ＵＦ　ｃｅｌｌ。这时ＵＦ　ｃｅｌｌ的２个通道应该是没有流量的，测量出实际　的流速值应为一个非常接近０的漂移值，然后将该值保存在ＲＡＭ中作　为零点漂移误差。该校准阶段时间３０　Ｓ，共计算２次，一组ｌ５　ｓ期间内　数据统计．一组３Ｏ　ｓ期间内数据统计。如果零点漂移过大或者单位时　间内测量值变化太大都会导致零点漂移校准失败，５　ｒａｉｎ后会重新开　始ＴＡＲＡＴＩＯＮ．再次失败就会报警。　３．３差值校准阶段　ＺＥＶＡ关闭，ＴＡＶＡ、ＤＩＶＡ保持关闭，ＢＹＶＡ打开。这意味着透析液　从ＵＦ　ｃｅｌｌ　ＣＨＩ进入，通过ＢＹＶＡ后又直接流回ＵＦ　ｃｅｌｌ　ＣＨ２，换言之，　ＵＦ　ｃｅ１１的２个通道的透析液流速应该是一致的。此时，ＣＨ２的校准系　数（是２通道流速的比值，接近１）会开始调整变化直到２个通道的实际　测量差值为０，即灵敏度达到一致，此刻的校准系数将被保仔在ＲＡＭ　中作为差值误差。该校准阶段时间也是３０　Ｓ，共计算２次，一组１５　ｓ期　间内数据统计．一组３０　ｓ期间内数据统计。如果差值误差过大或单位　时间内测量值变化太大会导致差值调校失败［４１，５　ｍｉｎ后会重新开始　ＴＡＲＡＴＩＯＮ，再次失败就会报警。　４　故障维修实例　通过以上的分析．我们都已了解了Ｇａｍｂｒｏ血透机超滤测量单元　的工作原理和校准方式。下面就以我院Ｇａｍｂｒｏ　ＡＫ２００型血透机为　例，实际了解其典型故障的处理解决方法。　４．１故障现象　开机后自检通过，透析液准备完毕，几分钟后出现报警，代码为　“ＦＣＮ　４．０５　０１５”　有时候自检过程中就出现报警，代码为“ＦＣＮ　５．１Ｏ　００６”。进行热消毒和化学消毒后仍无法解决问题。　４．２　故障分析　查阅故障代码手册得知，“ＦＣＮ　４．０５　０１５”是指自校准期间信号　不稳定，“ＦＣＮ　５．１０　００６”是指ＴＡＶＡ泄漏检测时压力控制超时。根据　这２条故障代码初步分析．故障集中在ＵＦ　ｃｅｌｌ和其周边的ＴＡＶＡ、ＤＩ—　ＶＡ、ＢＹＶＡ阀上。　首先，已知自检过程中的第４９步是检测ＵＦ　ｃｅｌｌ差值误差，这时各　阀门状态相当ＴＴＡＲＡＴＩＯＮ巾的差值调校阶段，ＺＥＶＡ关闭，ＴＡＶＡ、　ＤＩＶＡ保持关闭，ＢＹＶＡ打开，透析液从ＵＦ　ｃｅｌｌ　ＣＨＩ进入，通过ＢＹＶＡ后　直接流回ＵＦ　ｃｅｌｌ　ＣＨ２。而且自检过程的这一步ＨＰＧ压力最高可达　＋３００　ｍｍＨｇ（１　ｍｍＨｇ＝１３３．３２２　Ｐａ），也就是说，这不但检测了ＵＦ　ｃｅｌｌ　差值误差．而且更能检￣ＪＴＡＶＡ、ＤＩＶＡ的泄漏情况，如果这２个阀稍有　泄漏，就不可能在如此高压的情况下保持ＵＦ　ｃｅｌｌ　２通道差值小于　５％．．那么，既然自检偶尔也可以通过，说明ＴＡＶＡ、ＤＩＶＡ阀膜不太可能　出现老化导致无法闭死的情况，如果有问题，也只可能是由于管道温　度造成的一些微小形变．导致直通、三通、接头处的偶然性泄漏。　其次，白检通过．透析液准备完毕，几分钟后出现报警。那么报警　时间应该是在第一次　ＦＡＲＡＴＩＯＮ期间。而且故障代码“ＦＣＮ　４．０５　０１５”　本身解释就是自校准期间信号不稳定．进一步说明是：由于流量信号　中至少有一个变化太多导致自校准失败．５　ｍｉｎ后重新自校准由于同　样原因再次失败。根据第一步的分析，可以排除阀泄漏的原因，那么　造成ＴＡＲＡＴＩＯＮ失败的就很可能是ＵＦ　ｃｅｌｌ中沉积物过多导致误差过　大．或者ＵＦ　ｃｅｌｌ经损坏。而代码说明中解释该状况发生在测量系统　自校准成功而零漂校准或差值校准不成功的情况下，那么也可以基　本排除ＵＦ　ｃｅｌｌ损坏的情况。　最后，可以基本判断故障是由ＵＦ　ｃｅｌｌ误差过大（沉积物过多）以　及ＴＡＶＡ、ＤＩＶＡ连接处偶然性漏气造成的。　４．３　故障排除　（１）水洗排空后，打开机器外壳，找到对应的ＴＡＶＡ、ＤＩＶＡ，更换　连接ＵＦ　ｃｅｌｌ一端的直通、＝三通接头。如果没有现成配件，可以考虑重　新插拔并调转接头方向继续使用．有时也可以起到很好的作用。　（２）然后，进行次氯酸钠化学消毒、热＋２Ｏ％柠檬酸消毒。　（３）消毒完毕后，进入维修菜单，进行ＵＦ内部调校（具体调校步　骤参见相应机型的维修手册，如果内部调校无法通过，就要考虑由厂　家工程师用专业校准工具进行校准，或更换ＵＦ　ｃｅｌ１）。　（４）调校完毕，退出维修菜单，机器自检不再报警，故障排除。　５总结　值得一提的是，Ｇａｍｂｒｏ血透机大多型号的超滤测量单元都是完　全一致的．可以互相替换，即便遇到不能替换的，机器原理也都大同　小异．因此，本文的内容可供大多Ｇａｍｂｒｏ血透机维修人员参考。　笔者根据多年的血透机维修经验，深感Ｇａｍｂｍ血透机是需要注　重平时保养维护的机器。日常清洁消毒　Ｉ、定期除铁、按时更换消耗　性配件、经常性检查各传感器参数变化情况都是十分重要的。如果　出现不易处理的报警，不妨多做几次热消毒和机器软件自带的内部　调校．问题可能就会得到解决。当然，最重要的还是要深入细致地　了解机器整体以及各个单元的工作原理，这样才能理性地分析和解　决故障　、