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郑毅祥
福建医科大学附属第二医院设备处 （福建泉州 362000）
贝朗Dialog+血液透析装置（包含HD 和HDF机型）具有安全性高、可靠性好及易于操作等优点，受到了医护人员和患者的广泛肯定。透析液温度是血液透析的常规处方值，同时关系到患者的治疗安全，因此，精确控制透析液的温度是血液透析装置的重要基本功能之一。在日常使用过程中，贝朗Dialog+血液透析装置常会出现“自行转好”的温度相关故障，影响治疗的顺利进行。本研究将这种特殊温度故障的维修过程介绍如下，并对导致该故障的原因进行深入分析，以供参考。
1.1 故障现象
设备开机自检时，报警提示温度过高/过低、温度自检不通过；
若不进行干预，设备会一直重复自检，常会在一定的时间后自行恢复正常，通过自检，且当天一般不会再出现同样的故障。
1.2 故障分析
首先，考虑到除气压异常时，设备会停止液体的加热功能而导致液体温度异常引起报警，因此应先排除除气泵、除气压力检测、加热器故障的可能；
查看设备的参数界面，除气泵转速在1 800～2 400 r/min 左右，除气阀关闭，除气压为-530 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）左右，加热器的加热功率在0%～100%之间变化（这个值随着反渗水进水温度和装置的工作状态不断变化），除气温度传感器在加热功率变化时也会发生相应的变化；
确认以上参数均正常，可排除除气/加热器故障的可能。
其次，查看透析液流量，流量输入、输出泵均有一定的转速，透析液流量在500 ml/min 左右，表示液体处于正常流动的状态。
最后，观察透析液输入阀处于打开状态，透析器入口温度控制传感器TSDE 与温度监测传感器TSDE_S 的温度偏差＞1 ℃，因此怀疑这两个传感器中至少有1个出现了结晶现象。
1.3 故障维修
首先，在管路中找出TSDE 和TSDE_S 温度传感器，仔细观察，发现TSDE 温度传感器引线上有明显的结晶；
其次，关闭电源，分别将两个传感器拆解至最小结构，浸入水中，用棉签仔细清理传感器内、外表面和边沿、密封圈及密封塑料件内、外壁上的结晶，用水冲洗干净后重新组装并装回；
再次，完成一次完整的热消毒程序，以除去清洗时附着在传感器外部的水分，避免因附着的水分蒸发导致温度传感器发生偏差；
最后，重新进行自检，故障排除。
需要注意的是，若经过以上步骤，故障仍未排除，则应怀疑温度传感器因被腐蚀而损坏，需予以更换并在维修模式下校准新的传感器。
1.4 维修小结
比较TSDE 和TSDE_S 温度的方法有两种：（1）进入维修模式，在温度传感器检查/校准状态下，将流量输入泵设置为1 000 r/min 左右，加热器的加热功率设置为0，待各温度传感器的显示值稳定后，观察TSDE 与TSDE_S 的温度偏差；
（2）先移除加热棒连接电源箱的引线，停止设备的加热功能，然后在消毒状态下自由冲洗，观察各温度传感器的显示值，以及TSDE 与TSDE_S 的温度偏差。
此外，由于结晶问题会重复出现，因此应至少每3个月检查1次TSDE 和TSDE_S，如果发现结晶应及时清理，以避免无法通过自检或结晶潮解的溶液腐蚀、损坏温度传感器。
2.1 疑问
该故障的判断及维修难度均不高，但同一故障多次出现后，维修人员应思考：为什么总是TSDE 和TSDE_S 出问题，为什么该故障常出现在空气湿度较大的春夏季节？为什么同样的故障会不断重复出现？
2.2 分析
本研究以HD 机型为例进行故障原因分析（HDF机型的水路虽略有不同，但不影响分析结果）。
2.2.1 温度传感器的性质
判断该设备温度传感器性质的方法：取1杯刚烧开的热水，将温度传感器放入其中，并用温度计测量水的温度（让水自然降温），用万用表测量传感器的电阻值，结果见图1；
由图1可以判断，该设备的温度传感器是正温度系数（positive temperature coefficient，PTC）热敏电阻，且其电阻值在30 ～80 ℃范围内非常接近线性。
图1 温度与电阻值关系图
2.2.2 液体温度的测量和控制过程
（1）取样复测本标段内地下水及地表水，看地下水及地表水复测结果是否与设计相符，若与设计相符，则对水质已有侵蚀的施工地点，对土钉墙墙面，在对其第一次喷射混凝土、立模现浇混凝土、土钉孔灌浆时应按照设计要求进行进行相应耐久性施工处理。若其复测结果与设计不符，应及时联系相关单位进行必要处理。切记有侵蚀性水不得作为施工用水。
图2为血液透析装置的液体流向示意图。由图2可知，在制备合格透析液的过程中，血液透析装置的6个温度传感器（图中TSHE 温度传感器为早期版本设备所有，设备软件升级后已取消该位置的温度传感，下文有介绍）先后对液体的温度进行检测和监测：（1）TSE 检测加热、除气后液体的温度；
（2）TSBIC 检测吸入B 浓缩液后液体的温度，作为吸入B 浓缩液后电导度检测的温度补偿；
（3）TSD 检测吸入A 浓缩液后液体的温度，作为液体电导度检测的温度补偿，控制液体电导度；
（4）TSD_S 检测液体的温度，作为液体电导度监测的补偿，再次对液体的电导度进行监测，但不参与控制；
（5）TSDE 与TSDE_S 串接在一起，安装于透析液输入阀的入口，检测液体流入透析器之前的温度，TSDE 参与温度的控制过程，TSDE_S 负责监测，TSDE_S 的监测结果与TSDE 的温度差值超过一定的值后，会触发相应的控制程序运行。
图2 液体流向示意图
由以上分析可知，在20 ℃左右的室温下，液体的温度从加热后的TSE 开始应依次降低。液体吸入AB 浓缩液后，温度会略微降低；
流经安装在设备外部的细菌过滤器后，温度也会略微降低。其中，TSD 和TSD_S、TSDE 和TSDE_S 这两组温度传感器的安装位置极为相近，理论上读数应该是一致的，如果偏差过大，则可能存在异常。但需要注意的是，不同于正常工作状态，设备自检过程中，透析液输入阀的关闭会使液体不流经TSDE 和TSDE_S，而机箱内的环境温度会影响这两个温度传感器，使其读数不一致；
此外，温度自检时，加热器会先将反渗水加热至50 ℃以上，当TSD_S 检测到水温高于41 ℃后，加热器会停止加热，此时因为水箱中储存有一定量的反渗水，接下来的一小段时间内，会出现TSE 温度低于TSD 的反常现象。
2.3 故障原因的进一步分析
该故障的维修过程中，从水路管道外检查，并未发现液体泄漏，6个温度传感器的结构、安装方式均相同，但仅TSDE 和/或TSDE_S 出现结晶，这其中的原因需要进一步分析。
在压力管路中，由于流速的急剧变化而引起的一系列急剧的、压力交替升降的水力撞击现象，称为水锤效应[1]。透析水路中的原水压力、除气泵、流量输入泵、流量输出泵等液体动力源促使液体流动，各电磁阀的开闭使液体流向和流速发生变化，因此，必然会产生水锤效应。
平衡腔系统是实现液体精确容量控制的核心，密闭性是保证其准确性的一项基本要求。TSDE 和TSDE_S 刚好位于密闭的平衡腔系统之中，且靠近透析液输入阀。为使液体充分接触温度传感器内表面，传感器的外塑料密封被设计为“L”型结构，液体正面冲击圆形传感器的内表面后，其流向改变90°。而密闭系统和90°弯折点正好是增强水锤效应的重要因素。当透析液输入阀关闭时，管道内部的液体流速突然降为0，后续液体在惯性的作用下，在透析液输入阀之前的管路内部产生一个远远大于静态的压力，最接近透析液输入阀的温度传感器的橡胶密封圈被这个压力顶开，少量管道内的液体渗出到传感器外部，但渗出量极少，肉眼无法直接观察到，渗出液体的水分在管道内部液体温度的加热下蒸发，留下液体的溶质，形成结晶。随着时间延长，不断增多的结晶堆积在传感器外表面及引线上。其他温度传感器附近虽然同样存在阀门开闭的情况，但因其安装位置的不同，水锤效应较小，因此，并未出现液体渗出现象。
春夏季节，空气湿度较大，血液透析装置夜间处于关机状态，不会产生热量，空气中的水汽使传感器外部的结晶发生潮解形成导电溶液，并在传感器两个电极间形成1个导电回路，相当于在传感器上并联了1个电阻，降低了传感器的实际电阻。次日晨起设备开机自检时，由于潮解溶液的存在，传感器检测出的温度值低于实际值，引起温度相关报警。但在开机自检工作后，管路内液体持续的加热作用使潮解溶液中的水分慢慢蒸发重新形成不导电的结晶，传感器的检测准确性恢复正常，并且在此之后一直处于正常状态，这也是此类故障会在设备开机工作一段时间后消失并且设备当天工作均正常的原因。此外，消毒液和透析液蒸发水分后残留的结晶物质潮解后形成的溶液容易腐蚀温度传感器，造成不可逆的损坏，因此，及时清理结晶非常有必要。
2.4 升级版本的改进措施
2.5 根本解决办法的建议
我们认为解决结晶问题的思路是加强水路中最薄弱环节的耐压或降低水锤效应，具体的解决方法很多，但对于已经在用的产品，改变硬件、增加硬件等措施均不符合实际，因此比较可行的、可从根本上解决该问题的方法是：降低阀门关闭前液体的流速。
设备正常工作时，对单个电磁阀的控制和反馈过程见图3，打开电磁阀的高电平信号从处理器发出，573D 锁存电平信号，23N06导通，电磁阀通电、打开；
而开闭电磁阀时，在R1上会产生不同的电平，LM339检测这一电平信号，将电磁阀的开/关状态信号反馈给处理器。在消毒状态下，用示波器分别观察透析液输入阀和旁路阀的工作时序，得到两个阀切换过程的波形，见图4。由图4可知，两个阀的工作状态相反，当1个阀关闭时，另1个阀打开；
打开1个电磁阀时，先高电平维持200 ms 左右，用较大的工作电流使电磁阀吸合，之后输出1个占空比约50%的方波信号，保证电磁阀打开的同时降低功耗；
关闭1个电磁阀时，则直接输出1个低电平控制即可。
图3 电磁阀的控制和反馈示意图
图4 透析液输入阀与旁路阀控制信号切换波形
基于以上分析，本研究建议厂家可通过以下方法解决结晶问题：当需要关闭透析液输入阀时，可以提前0.5 s（假设值）打开旁路阀，使液体同时流经两个阀，降低通过透析液输入阀的液体流量，然后再关闭透析液输入阀，以降低水锤效应对温度传感器的冲击，避免发生管内液体渗出的现象；
同理，关闭旁路阀时，需提前0.5 s（假设值）打开透析液输入阀。
此方法只需要对软件进行修改，可以以较低的成本解决这个特殊的故障。但该方法的实现需要进行大量的测试工作，包括梳理程序、实验阀滞后关闭的时间、评估程序改变的影响等。希望本研究能为厂家改进设备的设计提供参考，以期早日彻底解决这一特殊的温度故障。
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