刘杰

蚌埠医学院第一附属医院 设备科，安徽 蚌埠 233000

Fresenius 4008系列血液透析机平衡腔的工作模式分析

刘杰

蚌埠医学院第一附属医院 设备科，安徽 蚌埠 233000

本文详细介绍了费森尤斯4008系列血液透析机的平衡腔系统、工作原理及其平衡腔阀的动作，为找到解决故障点提供维修思路。

血液透析机；平衡腔系统；容量平衡

本文重点介绍费森尤斯4008系列血液透析机平衡腔的几种主要的工作模式，详细阐述血透机平衡腔系统的工作原理及其各个电磁阀的工作状态，以便为维修提供明确的思路。

1 平衡腔

平衡腔系统，是一种能保持液体平衡的系统，在透析过程中，平衡腔可以保证透析液的进出平衡。在平衡腔系统中使用了许多的电磁阀，这些电磁阀不能泄露，并且要同步工作，对机械要求很高，并且该系统没有自我工作状态检测的能力，一旦出现问题，机器不能报警。但实际工作中，客户尚能接受该系统的可靠性。采用平衡腔的血透机有FRESENIUS系列、B.BRAUN的DIALOG和DIALOG+、BELLCO FORMULA及NIPRO等。

费森尤斯4008系列血液透析机平衡腔系统由2个容积相等的腔体和安装其上的8个电磁阀（V31～V38）组成。血液透析机平衡腔的容积在机器出厂时已经校正，是固定值，均为30mL。每个腔体中由1块橡胶膜片将每1个腔体分为新鲜液腔F和废液腔A2个部分。机器通过密闭的平衡腔系统来保证进入的新鲜透析液和排出的废液量始终保持相等，由此保持了流量的平衡稳定。平衡腔系统根据8个电磁阀的切换组合，主要形成以下几种平衡腔的工作模式。

2 正常的透析模式

在正常的透析模式下，V30常开，膜片的运动方向始终是相反的。

平衡腔充放1次由2个周期来完成：

第一周期（图1）：透析液由第一空气分离室88C被除气泵Degas Pump29推出而进入平衡腔Balancing Chamber 68，平衡腔1（BC1）的电磁阀V32、V35打开，V31、V36关闭。新鲜液F1通过V35进入平衡腔BC1。从而推动膜片将废液A1从V32、V30排出机器。与此同时，平衡腔BC2腔的电磁阀V33、V38打开，V34、V37关闭，废液A2通过V38进入平衡腔BC2，从而推动膜片将新鲜液F2从V33推入透析器。通过这样一个步骤，平衡腔完成了1次透析液的输送过程，同时也将相同容量的废液排出了机器。完成了此过程，机器进入下一步骤。

第二周期（图2）：平衡腔的电磁阀V34、V37打开，V33、V38关闭。新鲜液F2通过V37进入平衡腔BC2，从而推动膜片将废液A2从V34、V30排出机器。与此同时，平衡腔BC1的电磁阀V31、V36打开，V32、V35关闭，废液A1通过V36进入平衡腔BC1，推动膜片将新鲜液F1从V3l阀推入透析器。

图1 正常透析第一周期

图2 正常透析第二周期

通过上面所述的2个周期，平衡腔系统就完成了1个正常的完整流通过程。血液透析机就是不断运用这样的步骤循环进行，将新鲜液输送进透析器，将等量的废液排出机器。

下面介绍机器的流量控制（Flow Control）：上述平衡腔周期之间的切换是通过流量泵Flow Pump 21电机负载感应电流脉冲来实现的。当平衡腔内的膜片触到腔壁时，相应的压力增大，流量泵21的电机感应电流增加，产生1个感应脉冲，并且在转换期间，即每当腔体充盈，橡胶膜片紧贴腔体壁时，所有电磁阀关闭约100ms，这就是所谓的死区时间（Dead Time）。由于电磁阀是执行元件，其动作需要一定的延时，且每个电磁阀反应时间也不一样，平衡腔电磁阀极有可能会出现未完全打开和未完全关闭的情况，如透析模式的第二周期时V31打开而V35未完全关闭的情形，在死区时间里机器此时没有流量，防止泄露。由此可见，在电路中只需要控制平衡腔的转换频率，就可以精确地控制流量：流量=平衡腔容积×平衡腔转换频率。常规透析流量为500mL/min，平衡腔的转换频率为500mL/min/30mL=16.7次，除去死区时间，所以转换频率约为15次/min。

3 填充程序模式FILL PROGRAM

在大气压下填充阀V43打开排出空气，V30、V36、V38常闭，V32、V34常开，且膜片的运动方向始终相反。

在机器运行过程中，当液位传感器Level Detector 6探测到第二空气分离室88b中有空气时，空气分离泵Air Separaing Pump 97开始工作排气，由于ASP97分离空气的能力有限，在7.5s之后，如果6依然探测到空气，填充阀V43打开迅速排气。此时流量泵Flow Pump21 通过卸压阀78循环，V24、V24b打开，向88b中注入废液。由于V43打开密闭系统转变成开放系统，此时超滤泵UP Pump 22停止脱水，平衡腔系统进入填充程序，其工作同样分成2个周期来完成。

填充模式第一周期（图3）：

图3 填充模式第一周期

平衡腔电磁阀V32、V33、V34、V35打开，V31、V36、V37、V38关闭，新鲜液F1通过V35进入BC1，将BC1的废液A1，通过V32、V34推入BC2的右侧，废液A2推动膜片把新鲜液F2经过V33进入透析器，同时，从透析器出来的废液暂时不进入平衡腔，空气通过150→V43→76→V87排出，第二空气分离室88b的液位很快上升，如果经过一个周期的循环，液位传感器6依然探测到空气，平衡腔进入第二周期。

填充模式第二周期（图4）：

平 衡 腔 电 磁 阀 V31、V32、V34、V37打 开，V33、V35、V36、V38关闭，新鲜液F2通过V37进入BC2，将BC2的废液A2，通过V34、V32推入BC1的右侧，废液A1推动膜片把新鲜液F1经过V31进入透析器。空气通过打开的V43、V87排除机器。当液位传感器6探测不到空气时，平衡腔进入正常透析模式状态，如果6依然探测到空气，平衡腔依然执行上述的工作模式。

如果在治疗病人的过程中出现上述的填充程序，机器经过上述的工作过程会把空气排出机器后，机器屏幕上会提示：Fill Program End，以引起操作人员的注意，机器执行过填充程序。

图4 填充模式第二周期

4 压力控制下的填充程序（图5）

在费森尤斯4008S Online Plus型机器中，在预冲、冲洗、回血和大计量补液时平衡腔的工作模式为：平衡腔电磁阀由压力传感器182来控制其通断，此时：电磁阀V32、V34、V43常开，V30、V36、V38常闭，

当V33和V35电磁阀打开，V31和V37关闭时，压力传感器P182的压力>280mmHg（1mmHg=0.133kPa）时，V33打开，此时182的压力会下降；压力传感器P182的压力下降到<250mmHg时，V33关闭；在平衡腔膜片紧贴腔壁时，压力传感器182的压力继续减小，当182的压力下降到<50mmHg时，平衡腔工作在此模式下的第二周期，V33和V35关闭，V31和V37打开，此时压力传感器182压力会上升，重复上面的工作过程。

图5 压力控制的填充模式

5 平衡腔特殊的工作模式：V35常开

在平衡腔特殊的工作模式中，V35常开，V31、V33、V34、V37、V38常闭，平衡腔BC2不工作。

在费森尤斯4008S Online Plus型机器中，在排空细菌过滤器Diasafe的工作模式下，平衡腔需要2个周期可以排空细菌过滤器。

第一周期（图6）：

V36打开，其余平衡腔阀关闭，除气泵29关闭，流量泵21打开，在流量泵21的作用下，平衡腔BC1的新鲜液由V35流出，同时平衡腔BC1的废液腔充盈。在平衡腔上升脉冲下，转到第二周期。

第二周期（图7）：

V32打开，V36关闭，流量泵21和除气泵29工作，新鲜液通过V35推动膜片，废液由V32、V30排出。通过时间控制除气泵29工作2s后，转换为第一工作周期。

6 OFF FLOW模式：平衡腔的8个电磁阀全部关闭

（1）单超ISO治疗模式，机器此时流量关闭，平衡腔电磁阀的切换由机器本身控制，平衡腔电磁阀全部关闭，此时没有流量，流量泵Flow Pump 21的电流脉冲不控制平衡腔的切换。

图6 第一周期

图7 第二周期

（2）在消毒程序Ⅰ～Ⅴ中，在自由冲洗F完成后，21电流增加脉冲将平衡腔阀关闭，等待浮子开关Float Switch 5到达高位；且在此程序中机器吸取消毒液的时候，平衡腔也工作在OFF FLOW模式。

（3）在测试和更换Diasafe的时候，平衡腔在某个时间段也工作在OFF FLOW模式。

7 Go Though直通模式：平衡腔新鲜液电磁阀全部关闭

（1）测试V39阀：在强制冲洗的最后1min（首先保证LP632，array2，DIP switch5在关的位置上），平衡腔电磁阀V31、V33、V35、V37新鲜液电磁阀全部打开，先建立大约800mmHg的压力，进而完成测试；此时与流量脉冲没有关系，平衡腔的切换由压力传感器182来控制，这种状态就是所谓的Go Though直通状态。

（2）在消毒程序Ⅰ～Ⅴ中，机器在吸消毒液之前需要排空机器，当浮子开关5到达高位后，V41不受浮子开关Float Switch 5控制，V26、V43、V87和平衡腔新鲜液阀打开，除气泵Degas Pump 29减速将液体从加热腔66c中抽走，直到浮子开关5到达低位；在某个时间段，消毒程序Ⅰ～Ⅳ中，超滤泵22工作4次，消毒程序Ⅴ中，超滤泵22工作23次，此时平衡腔也工作在此种工作模式。

（3）在更换Diasafe程序中，填充Filling Diasafe时，平衡腔工作在Go Though直通状态10s，一直到浮子开关5到达高位。

8 小结

综上所述，平衡腔的6种工作模式中透析液进出平衡腔的量始终是相等的，而且新鲜液和废液始终是通过膜片相隔离，可以有效避免病毒的交叉感染。如果平衡腔电磁阀的任何一个部件发生异常均会引起平衡腔工作模式的改变，进而会影响透析参数的改变，导致机器出现报警现象。由于平衡腔电磁阀的动作频繁，而且其工作环境非常恶劣，极易出现打不开、关不严的情况，通过以上介绍的平衡腔的几种工作模式，可以有效的判断故障点。

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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

作者邮箱：jayeliu@163.com

R459.5

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.04.034